ColSim - Simulation von Regelungssystemen in ... - OptiControl

92 KAPITEL 5. REGELUNG VON SOLAREN BRAUCHWASSERSYSTEMEN
100
optimale Regelung im Betriebspunkt
Temperatur [°C]
80
60
40
20
40
20
0
T_absorber
T_in_speicher
T1
T10
Massenstrom
Schicht des Eintrags 1..10
P_sonne
40
20
0
Einstrahlung*10 [kW],Massenstrom [kg/h],Schicht_nr
5112 5118 5124 5130 5136 5142 5148 5154 5160 5166 5172 5178
Zeit [h]
Abbildung 5.23: Betriebsverhalten der Regelung mit optimalem Massenstrom: Ähnlich der Regelung
auf konstanten Temperaturhub ist der Kollektorvolumenstrom hierbei strahlungsabhängig.
tage vergleichbar zu den Systemen 2 und 4, die ebenfalls die Solarenergie unten eintragen. Die
elektrische Energie für die Pumpe kann allerdings mit 1.8 kWh gegenüber der 2-Punkt-Regelung
(System 2: 3.7 kWh) deutlich reduziert werden (vgl. Tabelle 5.1, Seite 93).
5.3.7 Gegenüberstellung der Systemvarianten
Ein Vergleich der Simulationssequenz der drei Sommertage zeigt folgendes Verhalten:
Die maximale Differenz der Nachheizenergie für den Bereitschaftsteil des Speichers tritt zwischen
dem High-Flow System und der Regelung auf Nutztemperatur auf. Dabei werden im Falle
der High-Flow Regelung ca. 1.1 kWh (+9.4 %) zusätzlich aufgewendet, die den Pufferbereich
des Speichers erwärmen müssen.
Die Primärenergie der Pumpe zwischen den Systemen unterscheidet sich mit dem Faktor 3.85
ganz erheblich. Sie hängt einerseits sehr stark von der hydraulischen Auslegung des Systems ab,
andererseits auch von dem durch die Regelung vorgegebenen Massenstrom. Es wurde für diese
Studie von einer nichtlinearen Zunahme des elektrischen Energieaufwands bezüglich des maximalen
Massenstroms (1: _m=50 kg/h bei P ElPrim =30 W, 2:_m=250 kg/h bei P ElPrim =125 W
3: _m=300 kg/h bei P ElPrim =150 W) der Systeme ausgegangen (vgl. Abbildung 5.6). Bemerkenswert
ist das Verhalten der Matched-Flow Regelung mit einem festen Temperaturhub von
10 K: Dieses Konzept erwirtschaftet mit 47.457 kWh den höchsten Speichereintrag, gleichzeitig
wird aber eine hohe Nachheizenergie von 11.397 kWh angefordert. Wie aus Abbildung 5.21 ersichtlich
ist, wird der Speicher (vgl. High-Flow System) von unten her geladen, die Zeitspanne