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Solarthermie

Messdatenauswertung

Die im Folgenden beschriebenen Messgrößen werden alle  1 - 2 Sekunden vom Datenerfassungsgerät (Fabrikat: HWH DL32) erfasst und im Standardfall als 5-Minuten-Mittelwerte gespeichert. Kürzere Speicherintervalle (< 5 min) sind möglich und werden zur Kontrolle des dynamischen Anlagenverhaltens über begrenzte Zeiträume durchgeführt, z. B. im Probebetrieb oder nach Fertigstellung der Anlage. Bei den meisten Messwerten werden zusätzlich die Maximum- und/oder Minimumwerte innerhalb des Halbstunden-Speicherintervalls abgespeichert. Diese geben zusätzliche Informationen zum Anlagenverhalten. Durch Kontrolle der Maximal- und/oder Minimalwerte lassen sich Messfehler durch z. B. fehlerhafte Messsensoren feststellen, wodurch dann fehlerhafte Mittelwerte erkannt werden können.

Im Datenlogger werden Leistungen in kW, Volumenströme in m³/h Temperaturen und die Betriebsstunden alle 1 - 2 Sek. erfasst und diese Werte in der Regel alle 5-Minuten abgespeichert.

Durch die Analyse von Messdaten mit hoher zeitlicher Auflösung (Mittelwerte aus 5-min-Intervallen) ist es möglich das Betriebsverhalten der Solaranlage zu untersuchen und Störungen aufzuzeigen. Aufgrund der bei dieser Analyse festgestellten Fehlfunktionen wurden nach der Inbetriebnahme mehrere grundlegende Änderungen an der Solaranlage vorgenommen.

Carpet-Plots zur Visualisierung großer Datenmengen

Zur grafischen Darstellung längerer Zeitabschnitte werden die Daten in Carpet-Plots dargestellt. Hierbei werden die einzelnen Tage nebeneinander entlang der X-Achse in einem Diagramm dargestellt. Die Messpunkte eines Tages werden übereinander entlang der Y-Achse dargestellt. Die Messwerthöhe wird über eine Farbkodierung angezeigt. Im Folgenden werden Messwerte einiger wichtiger Messpunkte als Carpet-Plots dargestellt und damit veranschaulicht, wie diese bei der Auswertung der Daten und der Fehlersuche genutzt werden können. Die hier abgebildeten Diagramme stellen Messwerte des Jahres 2003 dar.

Solare Strahlungsleistung (EI1) in W/m² 2003

Solare Strahlungsleistung

In diesem Bild ist der Jahresverlauf der solaren Strahlungsleistung in Kollektorebene (EI1) zu sehen. Gut zu erkennen sind Zeiten ohne solare Einstrahlung sowie Schlechtwettertage, an denen die Strahlung im blauen Bereich bleibt. Des Weiteren ist die Veränderung der Strahlungsleistung durch den Wechsel der Jahreszeiten erkennbar sowie die Einstrahlungsdauer. Das Maximum liegt bei über 1273 W/m² und wurde im Juli gemessen. Die vertikalen blauen Streifen im Februar und Mai sind auf einen Ausfall des Messsystems zurückzuführen.

Leistung Kollektorkreis (PKT1) an WT 1 in kW 2003

Abgegebene Leistung an das Trinkwasser am Wärmeübertrager 1

Die abgegebene Leistung vom Kollektorkreis an den solaren Trinkwasserspeicher zeigt einen ähnlichen Verlauf dem der solaren Einstrahlung. Auch hier sind deutlich die Schlechtwettertage, an denen die Anlage nicht oder nur mit wenig Leistung in Betrieb ging, zu erkennen. Die maximale Leistung liegt bei knapp 196 kW und wurde im April gemessen.

Leistung Kollektorkreis (PKT2) an WT 2 in kW 2003

Abgegebene Leistung an das Beckenwasser am Wärmeübertrager 2

In der Abbildung ist die Leistung dargestellt, die vom Kollektorkreis am Beckenwasserwärmeübertrager an das Becken- bzw. Thermalwasser abgegeben wird. Da Beckenwasserwärmeübertrager und Trinkwasserwärmeübertrager in Serie geschaltet sind, ist die Kollektorflüssigkeit schon deutlich abgekühlt, so dass weniger Wärme an das Beckenwasser abgegeben werden kann. Zu Beginn des Jahres wurde keine Wärme ans Beckenwasser abgegeben, da der Wärmeübertrager defekt war und über einen Bypass umgangen wurde.

Solare Wärmeleistung (PSOL) in kW 2003

Abgegebene Gesamtleistung an das Trink- und Beckenwasser 

Die solare Wärmeleistung ist die Summe aus den Leistungen, die von Becken- und Duschwasser aufgenommen wurde und dementsprechend, die Gesamtleistung, die von der Solaranlage als Nutzwärmeleistung zur Verfügung gestellt wurde.

 

 

Temperatur heißer Pufferspeicher (TPS1O) 2003

Obere Speichertemperatur

Die obere Speichertemperatur des solaren Trinkwasserspeichers liegt im Sommer oft ganztägig auf hohem Niveau mit Temperaturen bis 75°C. Deutlich sind hier die Betriebszeiten des Kollektorkreises zu erkennen bedingt durch die solare Einstrahlung. Anders als in Wohngebäuden oder Krankenhäusern wird hier weniger Wärme gepuffert, da kontinuierlich an den Duschen warmes Wasser gezapft wird und ein hoher Duschwasserverbrauch besteht.

Temperatur kalter Pufferspeicher (TPS1U) 2003

Untere Speichertemperatur

Die untere Speichertemperatur des solaren Trinkwasserspeichers zeigt im Vergleich zur oberen, dass sich die gewünschte Temperaturschichtung gut ausbildet. Der Speicher ist selten bis nie komplett heiß. Dementsprechend ist das Speichervolumen gut dimensioniert, sodass die Anlage nur selten in den Stillstandsbetrieb geht und somit die maximale Solarwärmemenge genutzt werden kann.

Intensivmessbetrieb

Im Zuge des Solarthermie-Programms ist eine Intensivmessphase von zwei Jahren vorgesehen. Dabei werden Systemwerte intensiv überwacht und ausgewertet. Das Ziel dieses Detailmonitorings ist es, zum einen, den Anlagenbetrieb zu optimieren und die Systemeffizienz zu steigern, zum anderen, die Herstellervorgaben in Bezug auf den Energieertrag zu überprüfen.

Die folgenden Pdf-Dokumente zeigen die wichtigsten Messergebnisse der ersten zwei Messjahre der Solaranlage Waldbronn. Dazu zählen unter anderem die Nutzenergie, der solare Deckungsanteil, der Systemnutzungsgrad und der Kollektornutzungsgrad.

DATAPOOL bietet Zugriff auf unsere Messdaten-Server

Über unsere Seite DATAPOOL haben Sie Zugriff auf ausgewählte Daten aus dem Gebäude. Nutzen Sie verschieden Darstellungen wie Liniengraphiken, Carpetplots oder Scatterplots.

Die Albtherme Waldbronn finden Sie auf der Seite Datapool im Bereich Solarthermie.

In den Schemata rechts bzw. TWW und Beckenwasser sind die einzelnen Messpunkte des Datapools verzeichnet.

Außerdem finden Sie hier die Messstellenliste.

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