Thermische Solaranlagen: Grundlagen, Planung Und Auslegung

ISBN-13: 9783642791864 / Niemiecki / Miękka / 2011 / 446 str.

Nikolai V. Khartchenko

Opis

Das Buch beinhaltet:
- Physikalische Grundlagen der Solartechnik, insbesondere moderne Konzepte von Solarkollektoren und Warmespeicher fur Nieder-, Mittel- und Hochtemperatur-Anwendungen.
- Technische und wirtschaftliche Aspekte solarthermischer Anlagen zur Brauchwasser- und Schwimmbaderwarmung, Heizung und Kuhlung, Nahwarmeversorgung, Stromerzeugung, Meerwasserentsalzung, Trocknung und Wasserforderung.
- Verfahren zur Berechnung, Planung und Auslegung der Niedertemperatur-Solaranlagen.

Spis treści

Symbolverzeichnis XI.- 1 Sonnenstrahlung.- 1.1 Extraterrestrische Sonnenstrahlung und Solarkonstante.- 1.2 Sonnenenergieangebot auf der Erdoberfläche.- 1.3 Direktstrahlung auf geneigte Flächen.- 1.3.1 Lage der Sonne bezüglich eines Ortes auf der Erde.- 1.3.2 Einfallswinkel der Direktstrahlung auf geneigte, horizontale und vertikale Flächen.- 1.4 Stündliche und tägliche Gesamtstrahlung auf geneigte Flächen.- 1.5 Berechnung der stündlichen Global- und Diffusstrahlung von Tageswerten.- 2 Physikalische Grundlagen der Solartechnik.- 2.1 Thermodynamik in Anwendung an thermischen Solaranlagen.- 2.1.1 Erster und zweiter Hauptsätze der Thermodynamik.- 2.1.2 Kreisprozesse der Energieumwandlung.- 2.2 Wärmeübertragung in Anwendung an thermischen Solaranlagen ...- 2.2.1 Wärmeleitung.- 2.2.2 Differenzenverfahren für die numerische Lösung der Wärmeleitungsgleichung.- 2.2.3 Wärmeübertragung durch Konvektion.- 2.2.4 Wärmedurchgang und Wärmetauscher.- 2.2.5 Wärmeübertragung durch Strahlung.- 3 Niedertemperatur-Solarkollektoren.- 3.1 Einteilung von Solarkollektoren.- 3.2 Aufbau von Flachkollektoren.- 3.3 Optische Eigenschaften von Solarkollektoren.- 3.3.1 Reflexions-, Transmissions- und Absorptionsgrad der transparenten Kollektorabdeckung.- 3.3.2 Optischer Wirkungsgrad eines Kollektors.- 3.3.3 Selektive Absorberbeschichtungen.- 3.4 Thermische Prozesse in Niedertemperatur-Kollektoren.- 3.4.1 Wärme Verluste eines Flachkollektors.- 3.4.2 Gesamtwärmedurchgangskoeffizient. Kollektorfluid-Austrittstemperatur.- 3.5 Leistungsfähigkeit von Solarkollektoren.- 3.5.1 Nutzwärmeleistung und Wirkungsgrad eines Flachkollektors.- 3.5.2 Energieertrag eines Kollektorfeldes.- 3.6 Evakuierte Solarkollektoren.- 3.7 Prüfung von Solarkollektoren.- 4 Konzentrierende Solarkollektoren . r..- 4.1 Konzentrations Verhältnis, Absorbertemperatur und optischer Wirkungsgrad eines konzentrierenden Kollektors.- 4.2 Nutzwärmeleistung und Wirkungsgrad von konzentrierenden Kollektoren.- 4.3 Kollektoren mit niedrigem Konzentrationsverhältnis.- 5 Langzeit-Leistungsfahigkeit von Solarkollektoren.- 5.1 Nutzbarkeitsgrad eines Solarkollektors.- 5.2 Verallgemeinerter Nutzbarkeitsgrad eines Solarkollektors.- 5.3 Energieertrag eines Solarkollektors.- 6 Energiespeicher.- 6.1 Arten von Energiespeichem und ihre Bewertungsgrößen.- 6.2 Wärmespeicher für Niedertemperatur-Solaranlagen.- 6.2.1 Wasserwärmespeicher—physikalische Grundlagen und mathematische Modellierung.- 6.2.2 Feststoff-Wärmespeicher—physikalische Grundlagen und mathematische Modellierung.- 6.3 Latentwärmespeicher—Kenngrößen, Speichermedien, Wärmeübertragung.- 6.4 Mittel- und Hochtemperatur-Wärmespeicher.- 6.5 Thermochemische Energiespeicher.- 7 Wirtschaftlichkeitsanalyse von Solaranlagen.- 7.1 Jährliche Kosten für die Solarenergie.- 7.2 Wirtschaftliche Bewertungskriterien für Solaranlagen.- 7.3 Optimierung der Kollektorfläche einer Solaranlage.- 8 Solaranlagen zur Brauchwasser- und Schwimmbaderwärmung.- 8.1 Solare Schwerkraftanlagen zur Wassererwärmung.- 8.2 Solaranlagen mit integrierten Speicher-Kollektoren.- 8.3 Zwangsumlauf-Solaranlagen zur Warmwasserbereitung.- 8.4 Energieertrag einer Solaranlage zur Wassererwärmung und Zusatzenergiebedarf.- 8.5 Langzeit-Leistungsfähigkeit offener Solaranlagen.- 8.6 Nutzung der Sonnenenergie zur Schwimmbaderwärmung.- 8.6.1 Aufbau der Solaranlagen zur Schwimmbaderwärmung.- 8.6.2 Energiebilanz, Wärmeverluste und Heizwärmebedarf für Schwimmbäder.- 8.6.3 Auslegung der Kollektorfläche für die Schwimmbaderwärmung.- 9 Solarheizungssysteme.- 9.1 Aktive Solarsysteme zur Unterstützung der Raumheizung.- 9.2 Systeme zur passiven Sonnenenergienutzung.- 9.2.1 Arten von passiven Solarheizsystemen.- 9.2.2 Energiegewinn eines passiven Solarheizsystems.- 9.3 Heizungsanlagen auf Basis von Solarkollektoren und Wärmepumpen.- 10 Solare Kühlung.- 10.1 Solare Kompressions-Kälteanlagen.- 10.2 Solare Absorptions-Kälteanlagen.- 10.3 Solare Adsorptionskühlung, passive und thermoelektrische Kühlung.- 10.4 Thermodynamische Berechnung einer solaren Absorptions-Kälteanlage.- 10.5 Berechnung der Kühllast für solare Klimaanlagen.- 11 Solare Nahwärmeversorgungssysteme.- 11.1 Aufbau und Komponenten von solaren Nahwärmesystemen mit saisonalen Wärmespeichern.- 11.2 Technische Daten der solarunterstützten Nahwärmesysteme.- 11.3 Energetische Kenngrößen und langfristige Leistungsfähigkeit von ZSHASW.- 11.4 Berechnung der Wärmeverluste saisonaler Wärmespeicher.- 11.5 Planung und Auslegung der ZSHASW.- 12 Berechnung und Auslegung von Solaranlagen zur Heizung und Warmwasserbereitung.- 12.1 Das f-Chart-Verfahren zur Berechnung von solaren Heizungs- und Warmwasserbereitungsanlagen.- 12.1.1 Grundlagen des f-Chart-Verfahrens.- 12.1.2 Methodische Vorgehensweise bei der Berechnung von Solaranlagen nach dem f-Chart-Verfahren.- 12.2 Rechnerunterstützte Auslegung und Optimierung der Solaranlagen.- 12.3 Das ø-f-Chart-Verfahren für die Berechnung von Solaranlagen.- 12.4 Auslegung der Niedertemperatur-Wärmespeicher.- 12.5 Auslegung der Wärmetauscher für Solaranlagen.- 12.6 Strömungstechnische Berechnungen von Solaranlagen.- 12.6.1 Druckverluste durch Reibung und Einzelströmungswiderstände.- 12.6.2 Auslegung der Pumpe des Kollektorkreislaufs einer Solaranlage.- 12.7 Auslegung eines Ausdehnungsgefässes.- 12.8 Zusatzheizung, Regel- und Steuerungseinrichtungen.- 13 Berechnung und Auslegung von passiven Solarheizsystemen.- 13.1 Empirische Berechnungsverfahren für passive Solarheizsysteme.- 13.2 Berechnung des monatlichen Zusatzenergiebedarfs eines Gebäudes mit passivem Solarheizsystem.- 13.3 Auslegung von passiven Solarheizsystemen aufgrund der Erfahrungsdaten.- 14 Solarthermische Kraftanlagen zur Stromerzeugung.- 14.1 Solarfarm-Kraftanlagen.- 14.2 Solarturm-Kraftanlagen.- 14.3 Andere Arten von solarthermischen Kraftanlagen.- 14.4 Direkt-Umwandlung der Sonnenstrahlung in elektrische Energie.- Solaranlagen für südliche Regionen.- 15.1 Solare Trocknungsanlagen.- 15.2 Meer-und Brackwasserentsalzung mit Sonnenenergie.- 15.3 Kochen mit Sonnenenergie.- 15.4 Wasserpumpen mit solarthermischem Antrieb.- Tabellenanhang.- Stichwortverzeichnis.

O autorze

Prof. Dr. Ing. Nikolai V. Khartchenko war 40 Jahre lang an der Akademie der Wissenschaften der Ukraine und an Bauingenieurinstituten in Kiew und Moskau tätig. Wissenschaftlich arbeitete er auch an der Technischen Universität Berlin, TFH Berlin und FTHW Berlin, lehrte und forschte an der University of Zambia und University of Botswana.