DESIRE-Tool. Solarthermal DWH

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1 DESIRE-Tool Solarthermal DWH Version Autor: Sebastian Kämmer Kontakt: enthält Excel Tool: Funktionsbibliothek: Funktionsbibliothek: Funktionsbibliothek: Dokumentation (deutsch): DesireTool_SolarthermalDWH.xls DesireLib_Solarthermal.dll DesireLIB_Shading.dll DesireLIB_Solarfunctions.dll DesireLIB_Solarthermal_DWH-D.pdf DESIRE 008 by FHTW Berlin University of Applied Sciences

2 DESIRE-Tool Solarthermal_DHW - Dokumentation INHALTSVERZEICHNIS 1 Einleitung... Bedienungshinweise Installation... 4 Beschreibung des Tools Standort Verschattung Verbrauchsdatenseite Kollektorseite Speicherseite Auswertungsseite Bug-Report / Weiterentwicklung... 1

3 DESIRE-Tool Solarthermal_DHW - Dokumentation 1 Einleitung Dies ist eine Benutzungsanleitung für das Simulationstool DesireTool_Solarthermal_DWH.xls. Das Tool ist sowohl als Office 007 und Office 00 Datei vorhanden. Durch Eingabe von Systemparametern und den Import einer geeigneten Strahlungsdatei kann eine Jahressimulation für eine solarthermische Anlage gemacht werden.! DESIRE_UserGuide-D.pdf Hinweise zur Installation und Benutzung der Bibliothek in eigenen EXCEL-Anwendungen finden sich in der Dokumentation:

4 DESIRE-Tool Solarthermal_DHW - Dokumentation 4 Bedienungshinweise.1 Installation Die Funktionsbibliotheken DesireLIB_Solarthermal.dll, DesireLIB_Shading.dll und DesireLIB_Solarfunctions.dll müssen im selben Verzeichnis vorliegen. Um CSV-Dateien importieren zu können, muss ein Ordner mit Namen "Weather" und Wetterdaten im CSV-Format im Installationsordner von DESIRE liegen. Wenn eine eigene Datei importiert werden soll, muss sie zuvor in eine CSV- Datei gewandelt werden. Der Dateikopf muss dabei wie folgt aussehen: 1 Format: Info Standort: Name 4 Breitengrad: Zahl N 5 Längengrad: Zahl E 6 Zeitzone: Zahl h DNI GHI Diff Tamb Ist der Dateikopf nicht so aufgebaut wie im Beispiel zu sehen, kann es zu einem erheblichen Funktionalitätsverlust des Tools kommen.. Benutzte Funktionen Die benutzten Funktionen sind in den folgenden Bibliotheken enthalten. DesireLib_Solarthermal.dll DesireLIB_Shading.dll DesireLIB_Solarfunctions.dll Das benutzte Modell des Schichtenspeichers ist in der VB-Einbindungsdatei Storage_stratification.bas enthalten. Beschreibung des Tools.1 Standort Auf dieser Seite werden alle relevanten Standortinformationen eingegeben. Zuerst wird über den Import-Button (1) eine Standortdatei ausgewählt und

5 DESIRE-Tool Solarthermal_DHW - Dokumentation 5 anschließend eingelesen. Alle wichtigen Standortinformationen wie Längen-, Breitengrad, Zeitzone und die Summe der jährlichen Bestrahlungsstärke werden nach dem Auslesen der Datei angezeigt. Nur der Albedo-Wert muss manuell angegeben werden. Hierfür stehen viele Untergrundarten mit den dazugehörigen Albedo-Werten als Auswahl zur Verfügung. Es kann aber auch ein eigener Wert eingegeben werden. Mit der Eingabe der Ausrichtung der Kollektoren () wird die Strahlung auf die geneigte Ebene ermittelt und ausgegeben. Angezeigt wird sie zum Einen als prozentualer Unterschied und zum Anderen als jährliche Globalstrahlung auf der geneigten Ebene in kwh/(m²a). Der Azimut und die Neigung der Kollektoren werden zum besseren Verständnis des Benutzers symbolhaft angezeigt. 1 4 Grafisch dargestellt über die einzelnen Monate wird die Globalstrahlung im Diagramm (). Zum Vergleich sieht man im Diagramm nebeneinander die Strahlung auf der ebenen und der geneigten Fläche. Mit den Optionen (4) lassen sich die unterschiedlichen Modelle für die Sonnenstandberechnung und die Diffusstrahlung auswählen. Bei Änderung werden die Werte sofort mit dem neu ausgewählten Modell berechnet und angezeigt. Auf der Rechten einer jeden Seite befindet sich die Navigation (5). Man kann mit ihr die Seiten linear durchlaufen oder auch beliebig zu jeder anderen Seite gelangen um einzelne Änderungen vorzunehmen. Der Button Auswertung startet die Simulation.

6 DESIRE-Tool Solarthermal_DHW - Dokumentation 6. Verschattung Für eine Simulation mit Verschattung der Kollektoren kann auf dieser Seite über eine Tabelle () der Verlauf des Verschattungshorizonts angegeben werden. Die eingegebenen Werte für die Winkelhöhe und Richtung werden im Verschattungsdiagramm (1) grafisch dargestellt. Falls die Eingabetabelle zu wenig Zeilen für die einzugebenden Werte der Verschattung hat, kann über den Plus Button () eine neue Spalte hinzugefügt werden. Entsprechend dazu kann über den Minus Button () eine Zeile entfernt werden. 1. Verbrauchsdatenseite Auf dieser Seite werden alle nötigen Angaben für den Warmwasserverbrauch und den Heizbedarf angegeben. Als erstes sollte der Tagesbedarf des Warmwassers in Litern eingegeben werden (1). Dann kann der Tagesgang des Bedarfs () durch zwei vorgegebene Verläufe, entweder Morgen- oder Abendspitze, ausgewählt werden. Für den Fall, das ein anderer Tagesgang für die Simulation benötigt wird, kann ein eigener Bedarf für jede Stunde angegeben werden (). Der ausgewählte Tagesverlauf wird über ein Diagramm grafisch dargestellt (4). Um den Energiebedarf zu ermitteln, müssen noch die Kalt- und Warmwassertemperatur eingegeben werden (5). Dabei wird die Kaltwassertemperatur für das ganze Jahr als konstant angenommen und nicht für Sommer- und Wintermonate verändert. Für die

7 DESIRE-Tool Solarthermal_DHW - Dokumentation 7 Energie- und CO -Bilanz gibt man an, um welche Art der Nachheizung und um welchen Brennstoff es sich handelt (6). Die Nachheizungsart bestimmt den Nutzungsgrad, der aber auch manuell verändert werden kann. Der Brennstoff bestimmt die CO -Emission und den Heizwert, mit denen dann die beiden Bilanzen erstellt werden Wird unter den Optionen die Heizungsunterstützung ausgewählt, erscheint ein zusätzliches Eingabefeld Hier müssen die Werte für die Ermittlung des stündlichen Heizwärmebedarfs eingegeben werden (8). Der spezifische Jahresheizwärmebedarf und die zu beheizende Fläche werden aus dem Energiepass für das zu simulierende Gebäude entnommen. Weitere Eingabewerte sind die Heizgrenztemperatur, also die Außentemperatur, ab der geheizt wird, die Raum-Solltemperatur sowie die Vorlauf- und die Rücklauftemperatur des Heizkreises. Der daraus ermittelte Jahresheizwärmebedarf sowie der Gesamtenergiebedarf werden auf der linken Seite (9) angezeigt.

8 DESIRE-Tool Solarthermal_DHW - Dokumentation Kollektorseite Für die Simulation stehen einige Kollektoren über die Datenbank Collector bereit. Diese Datenbank kann über den Import-Button (1) aufgerufen und der gewünschte Kollektor ausgewählt werden. Für die Simulation mit einem nicht in der Datenbank hinterlegten Kollektor können die Werte manuell eingegeben werden (). Die daraus resultierende Kollektorwirkungsgrad- () und Einstrahlwinkelkorrekturkennlinie (4) werden zur Information angezeigt. Wenn ein eigener Vakuumröhrenkollektor erstellt werden soll, sollten zuvor die Daten eines Vakuumröhrenkollektors importiert werden, damit zusätzliche Werte eingegeben werden können. Zu beachten ist, dass der Konversionsfaktor hier als optischer Wirkungsgrad in Prozent angegeben wird. Der Kollektordurchfluss wird in l/(m²h) angegeben, d.h. das der Durchfluss der Sammelleitung das Produkt aus dem Kollektordurchfluss mit der Kollektorfläche ist. 1 4 Wird ein Vakuumröhrenkollektor importiert, erscheint eine zusätzliche Ansicht, in welcher die transversalen Korrekturfaktoren in 5 Schritten

9 DESIRE-Tool Solarthermal_DHW - Dokumentation 9 eingegeben werden können (5). Diese werden für die Simulation mit einem eigenen Vakuumröhrenkollektor benötigt. Zur Erleichterung der Konstruktion dieser Kennlinie wird die Eingabe daneben grafisch angezeigt (6). Da es einen Unterschied macht, wie die Röhren des Kollektors ausgerichtet sind, erscheint zusätzlich eine Auswahl für die Längs- oder Queraufstellung (7) Speicherseite Auf dieser Seite werden die Daten des Speichers (1), der Rohrleitungen () sowie die Parameter der Regelung (4) eingegeben. Als grafische Darstellung wird der Zeitverlauf der Speichertemperatur für die eingegebenen Werte dargestellt (). Bei Änderung des Speichervolumens ändern sich automatisch die Größe des Bereitschaftsvolumens, das immer ein Viertel des Gesamtvolumens ist, und der Wert für die Wärmeübertragungsfähigkeit des Wärmetauschers auf 1 W/K pro Liter des Speichers. Diese beiden Werte können aber danach verändert werden. Für die Rohrparameter werden die Länge der Rohre innerhalb und außerhalb des Gebäudes, die Dicke der Isolierung und die Wärmeleitfähigkeit angegeben. Für die Rohrlänge wird die einfache Rohrlänge, d.h. die Vor- oder Rücklaufleitungslänge und nicht beide Längen zusammen, benötigt. Wurde auf der Verbrauchsseite die Heizungsunterstützung aktiviert, weicht das Diagramm für den Zeitverlauf der Speichertemperatur, den Eingabefeldern für den Pufferspeicher des Heizungssystems.

10 DESIRE-Tool Solarthermal_DHW - Dokumentation Auswertungsseite Wird die Simulation durch Drücken des Auswerten-Buttons durchgeführt, wechselt die Ansicht auf die Auswertungsseite. Kurz dargestellt werden einige wichtige Eingabeparameter und darunter die ermittelten Jahreswerte der Simulation (1). Die ermittelten Monatswerte werden auf der rechten Seite in zwei Diagrammen grafisch dargestellt. In dem einen Diagramm werden die solare Deckung und der Nutzungsgrad für die einzelnen Monate aufgetragen (), in dem anderen Diagramm werden die genutzte monatliche Solarenergie sowie die Nachheizung aufgezeigt (). Über den unteren Button (4) gelangt man zur Druckansicht der Auswertung, wo die Eingabewerte, die Simulationsergebnisse und die beiden Diagramme zum Ausdruck bereit stehen.

11 DESIRE-Tool Solarthermal_DHW - Dokumentation

12 DESIRE-Tool Solarthermal_DHW - Dokumentation 1 4 Bug-Report / Weiterentwicklung Für eine vollständige Liste der bekannten Fehler und jeweiligem Status siehe DesireBugTracker.xls Momentane Probleme bestehen vor allem beim Import von GPA-Dateien Deshalb wurde diese Funktion für das Tool entfernt. Eine Simulation mit Verschattung und einer hohen Schichtzahl des Speichers benötigt, abhängig von der Rechenkapazität des ausführenden PCs, einige Sekunden. Mit dem eventuellen Export der Modelle in eine DLL-Bibliothek wäre es möglich, die Rechenzeit der Simulation noch weiter zu senken. Momentan gibt es nur zwei verschiedene Systemmodelle. Da es weitere Systeme, wie z.b. Parallelspeichersysteme gibt, könnte das Tool dahingehend erweitert werden. Ebenso könnten weitere Speichermodelle, wie z.b. ein Kombispeicher, integriert werden. In jedem Fall ist die Simulation der Heizungsunterstützung verbesserungswürdig, da die Ergebnisse der Simulation, zumindest beim Flachkollektor, unbefriedigend sind. Bei einer Erweiterung könnten dann auch Modellanpassungen, wie z. B. die Nachtabsenkung der Heiztemperaturen mit in das Tool eingebaut werden.