Untersuchungen zum Stagnationsverhalten solarthermischer Kollektorfelder

Solarthermische Kombianlagen zur Trinkwassererwärmung und Unterstützung der Raumheizung weisen in den Sommermonaten längere Stagnationszeiten auf. Während der Stagnation entsteht Dampf im Kollektorfeld, der weit in den Solarkreis eindringen und dort temperaturempfindliche Komponenten beschädigen kann. Für die weitere Verbreitung von großen Solaranlagen mit hohen solaren Deckungsgraden ist es notwendig, dass die Stagnationsproblematik besser verstanden und durch geeignete Maßnahmen beherrschbar gemacht wird. Vor allem über das Stagnationsverhalten größerer Kollektorfelder war bisher wenig bekannt. Durch die vorliegende Arbeit wird diese Lücke geschlossen: Vorgestellt werden die Ergebnisse von Stagnationsuntersuchungen an verschiedenen Einzelkollektoren und Kollektorfeldern bis zu einer Größe von 90 qm. Zahlreiche Komponenten der untersuchten Anlagen werden anschließend einer eingehenden Analyse unterzogen, um stagnationsbedingte Schäden zu identifizieren. Ferner werden Maßnahmen entwickelt und getestet, welche die Belastungen für das System mindern können. Die eingesetzten Messverfahren zur Bestimmung der stagnationsrelevanten Kenngrößen (z. B. Dampfproduktionsleistung und Dampfvolumen) werden kritisch überprüft. Basierend auf den experimentellen Ergebnissen wird ein Modell zur Vorhersage der Dampfproduktionsleistung, des Dampfvolumens und der Dampfreichweite entwickelt. Die nun durchführbare Berechnung des bei Stagnation entstehenden Dampfvolumens führt zu einer verlässlichen und sicheren Dimensionierung von Membranausdehnungsgefäßes solarthermischer Anlagen.