Solareffizienz aus der Praxis. Andreas Reiter

Transkript

1 Solareffizienz aus der Praxis Andreas Reiter

2 Matrix großvolumige Bauten

3 Matrix großvolumige Bauten

4 Solar - Biomasse

5 Solar im Wohnbau

6 Umstellung auf Solar und Pellets Projekt Jahre alter Ölkessel war defekt und die Warmwasserwärmepumpe ineffizient. Entscheidung: Umstieg auf Sonne und Holz Pelletsanlage (2x25 kw) 40 m² Solarkollektoranlage, L Puffer und L Warmwasserspeicher Ergebnis: Steigerung des Anlagen-Jahresnutzungsgrades von 43%.

7 Umstellung auf Biomasse Solar Ölverbrauch vor Sanierung ltr/a Pelletsverbrauch nach Sanierung 15 t/a

8 Details zur Funktionalität- und Qualitätsanalyse von Solareffizienz aus Niederösterreich Projektleitung Andreas Reiter Erarbeitet im Rahmen des vom Klima- und Energiefonds finanzierten Projektes Große Solarwärmeanlagen unter der Qualitätslupe - Prüfung, Analyse und Verbesserung.

9 Qualitätsanalyse Funktionalität Dimensionierung Systemwahl Betriebsführung Speicherdämmung Installationsdetails Rohrleitungsdämmung Beschattung, Ausrichtung Solequalität Hydraulik Kollektorverschaltung Stagnationsverhalten

10 Dimensionierung Dimensionierung Deckungsgrad Abhängig von Förderungsvorgaben Betriebswirtschaftlicher Aspekt Kollektorfläche Deckungsgrad Wohnbau (Empfehlung): Solarer Bruttokollektorfläche ca. 12 % 0,9 m² pro Person ca. 20 % 1,4 m² pro Person Gewerbliche Anwendung: stark abhängig vom Verbraucher Berechnung mittels Fachliteratur oder Simulation Solarspeichervolumen Faustformel: Mindestens 50ltr/m² Kollektorfläche Genaue Ergebnisse: Simulation

11 Dimensionierung Wärmetauscher Externer Wärmetauscher Bei Low Flow- und High Flow Betrieb Überträgt die gewünschte Leistung nur, wenn turbulente Strömung vorherrscht Große thermische Länge erforderlich Empfohlener Druckverlust des Wärmetauschers: 1 bis 2 mws Grädigkeit maximal 6K Bei Trinkwassergeführten Speichern sollte auf eine Beladung über externem Wärmetauscher verzichtet werden Interner Wärmetauscher Ausschließlich bei High Flow Betrieb Einsatz bei kleineren Anlagen

12 Qualitätsanalyse Funktionalität Dimensionierung Systemwahl Betriebsführung Speicherdämmung Installationsdetails Rohrleitungsdämmung Beschattung, Ausrichtung Solequalität Hydraulik Kollektorverschaltung Stagnationsverhalten

13 Systemwahl Anzahl in der Energiespeicher in der Steiermark und Niederösterreich 70 Stmk NÖ Anzahl de er Anlagen Datenbasis Anzahl

14 Systemwahl Wahl des Hydraulikkonzeptes in der Steiermark und Niederösterreich Stmk NÖ Datenbasis Einspeisung in Pufferspeicher Einspeisung in Brauchwasserspeicher Datenbasis 2-Leiter-Netz 4-Leiter-Netz Anzahl der Anlagen

15 Systemwahl Komponenten Druckverhältnisse Position des Rückschlagventils: Kollektor muss sich im Stagnationsfall in beide Richtungen entleeren können Stagnationskühler Kollektor Regelung Flüssigkeitsvorlage im Ausdehnungsgefäß so groß wie der Kollektorinhalt Systemdruck 2,5bar, Vordruck im Ausdehnungsgefäß 0,5bar geringer (Empfehlung) Solarvorlauf Sicherheitsventil: 6bar (Empfehlung) Dimension des Sicherheitsventils Leistungsabhängig (empfohlen: nach DIN 4751) Solarrücklauf

16 Qualitätsanalyse Funktionalität Dimensionierung Systemwahl Betriebsführung Speicherdämmung Installationsdetails Rohrleitungsdämmung Beschattung, Ausrichtung Solequalität Hydraulik Kollektorverschaltung Stagnationsverhalten

17 Betriebsführung Wärmemengenzähler im Solarkreis in der Steiermark und Niederösterreich installiert 70 Stmk NÖ Anzahl der Anlagen Datenbasis Ja nein

18 Betriebsführung - Wartung

19 BETRIEBSFÜHRUNG Wartungsvertrag für die Solaranlage Plausibilitätsprüfung: Prüfung der Anlagenfunktionalität Entsprechen Status der Ventile und der Pumpen den vorherrschenden Bedingungen Visuelle Prüfung Undichtigkeiten in der Hydraulik Feuchtigkeit im Kollektor Systemdruck Beschädigung von Witterungsschutz/Rohrleitungsdämmung Prüfung der Regelungsparameter Pumpendrehzahlstufe Stellung der Wartungsschraube der Rückschlagklappe Montage der Temperaturfühler etc. Prüfung von Frostschutz, Korrosionsschutz, Druck im Ausdehnungsgefäß, etc. Sicherheitstechnische Inspektion Funktionalität des Sicherheitsventils Statik der Kollektoraufständerung Dokumentation mittels Wartungsprotokoll

20 Qualitätsanalyse Funktionalität Dimensionierung Systemwahl Betriebsführung Speicherdämmung Installationsdetails Rohrleitungsdämmung Beschattung, Ausrichtung Solequalität Hydraulik Kollektorverschaltung Stagnationsverhalten

21 Installationsdetails

22 Installationsdetails Undichtigkeiten im Primär- und Sekundärkreis in der Steiermark und Niederösterreich Stmk NÖ Primärseite Sekundärseite 50 Anzahl der Anlage en Datenbasis 13 Spuren vergangener Undichtigkeiten (Krusten) 5 9 Aktuelle Undichtigkeit 30 Datenbasis 4 6 Spuren vergangener Undichtigkeiten (Krusten) 2 1 Aktuelle Undichtigkeit

23 Qualitätsanalyse Funktionalität Dimensionierung Systemwahl Betriebsführung Speicherdämmung Installationsdetails Rohrleitungsdämmung Beschattung, Ausrichtung Solequalität Hydraulik Kollektorverschaltung Stagnationsverhalten

24 Rohrleitungsdämmung Einhaltung der vorgeschriebenen Rohrdämmstärke Stmk NÖ 70 Innenbereich Außenbereich Anzahl der Anlagen Datenbasis Ja Nein Datenbasis Ja Nein

25 Positive Beispiele zum Wärmedämmstandard

26 Qualitätssicherung in der PLANUNG & AUSFÜHRUNG Wärmedämmstandards Speicher Empfohlene Dämmstärke kleiner Speicher: 100 mm Empfohlene Dämmstärke für Speicher ab 2000 Liter: 200 mm Interessante Alternative: Schüttdämmungen Kostengünstig Gute Dämmwirkung Installation von Thermosiphonen Rohrleitung Entsprechend ÖNORM M7580 Freibereich: Kautschukdämmung mit Glanzblechummantelung Rohrdimensionen Mindest Dämmstärken Rohre im Außenbereich [mm] Mindest Dämmstärken Rohre im Innenbereich [mm] DN DN DN DN DN DN Armaturendämmung Durchgängige Rohrdämmung bei Wand- oder Deckendurchbrüchen

27 Qualität der Dimensionierung

28 Qualitätsanalyse Funktionalität Dimensionierung Systemwahl Betriebsführung Speicherdämmung Installationsdetails Rohrleitungsdämmung Beschattung, Ausrichtung Solequalität Hydraulik Kollektorverschaltung Stagnationsverhalten

29 Frostschutz Frostschutzsicherheit in der Steiermark und Niederösterreich Stmk NÖ Anzahl der Anlagen Datenbasis? bis bis bis -30 >-30 Frostschutz [ C] 3

30 Qualitätssicherung in der PLANUNG & AUSFÜHRUNG Wärmeträgermedien Frostschutz des Glykolgemisches Obere Grenze: -18 C Gewährleistung der Frostsicherheit für die Solaranlage Untere Grenze: -25 C Um die wärmetechnischen Eigenschaften des Glykolgemisches nicht beträchtlich zu verschlechtern ph-wert Glykolgemisch: >7,5 Heizungswasser: >8,0

31 Qualitätsanalyse Funktionalität Dimensionierung Systemwahl Betriebsführung Speicherdämmung Installationsdetails Rohrleitungsdämmung Beschattung, Ausrichtung Solequalität Hydraulik Kollektorverschaltung Stagnationsverhalten

32 Kollektorverschaltung Betriebsweise der Solaranlagen in der Steiermark und Niederösterreich Stmk MÖ Anzahl der Anlagen Datenbasis High Flow Low Flow

33 Systemwahl Kollektorverschaltung Low Flow System: 10-20kg/m²h Große thermische Längen (2 bis 3mWs Druckverlust) Geringe Anzahl paralleler Stränge (bis 80m² in Serie) Tichelmann -Verschaltung nicht zwingend notwendig Geringe Rohrdimensionen möglich Einsparung von Rohrleitungslängen Gute Durchströmung der Kollektorfelder Entlüftung Ungünstige Hydraulik Entlüftung ca.4m ca.2m Günstige Hydraulik ca.5m

34 Temperaturprofile Selbstentwärmung in der Nacht

35 Temperaturprofil Zu hohe 2-Leiter RL Temperaturen

36 Energieeffizienz Qualitätssicherung durch Integraler Planung und Umsetzung

37 Energieeffizienz 2. Dokumentierte Inbetriebnahme der gesamten Wärmeversorgungsanlage durch den Installateur Ein spezielles Inbetriebnahmeprotokoll steht als Download unter zur Verfügung.

38 BETRIEBSFÜHRUNG Dokumente Hydraulikschema vor Ort Regelungskonzept vor Ort Anlagenlogbuch Inbetriebnahmeprotokoll Dokumentation sämtlicher Anlagenparameter und Einstellungen Basis aller weiteren Optimierungen und Änderungen Dokumentation aller weiteren Veränderungen und Eingriffe Technische Abnahme Verantwortlicher: Haustechnikplaner Im Beisein von Installateur, Regelungstechniker, Bauträger/Investor Inwieweit wurden die Installation der Vorgaben aus der Planung entsprechen Abweichungen dokumentieren Übergabe von Inbetriebnahmeprotokoll, Ausführungspläne, Produkt und Anlagenbeschreibungen, etc.

39 Effizienz- und Qualitätssicherung Die BETRIEBSFÜHRUNG Optimierungsphase ein MUSS für Effizienz 1. Analyse der Systemtemperaturen Durch die Anlagenregelung aufgezeichneten Systemtemperaturen Durch Montage von kostengünstigen Mini-Temperaturdatenloggern in allen hydraulischen Kreisen 2. Plausibilitätsprüfung der Temperaturverläufe Solarsystem Konventioneller Wärmeerzeuger Wärmeverteilsystem 3. Optimierungsschritte werden eingeleitet

40 Energieeffizienz Kopplung des Solarsystems an die Routineanlagen-überwachung. Integration des Solarsystems in die jährlichen Wartungsverträge der konv. Wärmeversorgung Störungsmeldungen kleinere Anlagen: visuelle Signale an den Heizungsverantwortlichen größere Anlagen: Kopplung des Solarsystems an die vorhandene permanente Summenstörmeldung Regelmäßige Kontrolle des spezifischen Kollektorertrages Fernüberwachung Vergleich der erreichten monatlichen Erträge mit einem Sollwert Bei kleineren Anlagen: Manuelles Ablesen des Wärmemengenzählers mit Monatsspeicher

41 Energieeffizienz Nachjustierung in den ersten Betriebswochen Optimierungsphase Systemtemperaturen [ C] Energie [kwh] Netzvorlauf Netzrücklauf Solarsekundärkreis - VL 90 Solarsekundärkreis - RL Energiespeicher unten Nachheizung - VL 90 Energiespeicher oben Wärmemenge - Solar Wärmemenge - Nachheizung : : : : : : : : : : : : :00

42 Energieeffizienz Vertragliche Regelung von Mindesterträgen Mindestsolarertrag in der Regel 350 kwh/m²a, nachgewiesen über einen Wärmemengenzähler Auch Netzrücklauftemperaturen (max. 40 C) können Bestandteil von Garantiemodellen sein M a r k t H a r t m a n n s d o r f M e s s w e r t e [ k W h / m ²] M a r k t H a r t m a n n s d o r f G a r a n t ie w e r t [ k W h / m ² a ] S im u lie r t e r s p e z if is c h e r J a h r e s k o lle k t o r e r t r a g : k W h / m ² spezifischer Kollertorertrag in einem Jahr in kwh/m Feb.04 Apr.04 Mai.04 Jun.04 Jul.04 Aug.04 Sep.04 Okt.04 Nov.04 Dez.04 Feb.05

43 Kontrolle ist ALLES Ist-Ertrag 2010 Ist-Ertrag 2009 Mindestertrag Kumulierter Solarertra ag [kwh/m²] Richtwert 350 kwh/m²a 50 0 Jan Feb Mrz Apr Mai Juni Juli Aug Sept Okt Nov Dez Monate

44

45 Danke für Ihre Aufmerksamkeit