DIS-Projekt Nr. : 41684 DIS-Vertrags Nr.: 81632

Energieforschungsprogramm Aktive Sonnenenergie

Im Auftrag des Bundesamtes für Energie

Schlussbericht Dezember 2001

Kosteneinsparungen bei solaren Warmwasseranlagen durch Einbindung in die Warmwasserzirkulation Vorstudie

ausgearbeitet durch Bernd Sitzmann Ökozentrum Langenbruck Centre of Appropriate Technology and Social Ecology, Schwengistrasse 12, CH-4438 Langenbruck

KOSTENEINSPARUNGEN BEI SOLAREN WARMWASSERANLAGEN DURCH EINBINDUNG IN DIE WARMWASSERZIRKULATION

Autor: dipl. Ing. Bernd Sitzmann Ökozentrum Langenbruck Centre of Appropriate Technology and Social Ecology, Schwengistrasse 12, CH-4438 Langenbruck Tel.: 062 387 31 36 [email protected]

Diese Arbeit ist im Auftrag des Bundesamtes für Energie entstanden. Für den Inhalt und die Schlussfolgerungen ist ausschliesslich der Autor dieses Berichts verantwortlich.

Dieses Projekt wurde finanziert vom: Bundesamt für Energie (BfE), Bern Amt für Umwelt und Energie (AUE), Kanton Baselstadt Amt für Umweltschutz und Energie (AUE), Kanton Baselland

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Inhaltsverzeichnis

1. 2. 3. 3.1 3.1.1 3.1.2 3.2 3.2.1 3.2.2 3.3 3.4 3.4.1 3.4.2 4. 5. 5.1 5.2 6. 7. 7.1 7.2 8. 9.

Zusammenfassung ................................................................................................................3 Zielsetzung ...........................................................................................................................6 Simulation der Solaranlage ..................................................................................................6 Grundlegende Überlegungen bei der Simulation .................................................................6 Modell der Solaranlage mit Zirkulationseinbindung (Abb. 1) .............................................6 Modell der herkömmlichen Solaranlage (Abb. 2)................................................................6 Steuerungskonzept im Modell..............................................................................................7 Modell der Solaranlage mit Zirkulationseinbindung............................................................7 Modell der herkömmlichen Solaranlage ..............................................................................8 Getroffene Vereinfachungen in der Simulation ...................................................................8 Algorithmen..........................................................................................................................9 Modell der herkömmlichen Solaranlage ..............................................................................9 Modell der Solaranlage mit Zirkulationseinbindung..........................................................11 Ergebnisse der Simulation..................................................................................................12 Untersuchungen am Gebäude.............................................................................................16 Hydraulische Einbindung der Solaranlage .........................................................................17 Beanspruchungen in der Zirkulationsleitung .....................................................................20 Anlagesteuerung .................................................................................................................22 Wirtschaftliche Abklärungen .............................................................................................23 Vergleich der Investitionskosten ........................................................................................23 Energiekostenbilanz ...........................................................................................................24 Empfehlungen und weiteres Vorgehen ..............................................................................25 Literaturangaben.................................................................................................................26

Anhang A1 Anhang A2 Anhang B

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Eignungsabklärungen zu solaren Warmwasseranlagen (Kanton Basel) Eignungsabklärungen zu solaren Warmwasseranlagen (Kanton Baselland) Simulationsberechnungen

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1. Zusammenfassung Die theoretische Modellierung sowie die Abklärung an 6 Warmwasserversorgungen von bestehenden Gebäuden zeigen, dass die Einbindung der Solaranlage in die Warmwasserzirkulation technisch und wirtschaftlich machbar ist. In bestehenden Gebäuden kann durch die Zirkulationseinbindung, häufiger als bisher neben der Einsparung der Rohrleitung für den Kollektorkreis auch auf einen zusätzlichen Solarspeicher verzichtet werden. Auf den Solarspeicher kann verzichtet werden, da der Energietransfer am Speicher über die bestehenden Kalt- und Warmwasseranschlüsse geschehen kann, anstatt über einen zusätzlichen Wärmetauscher. Die Entscheidung, eine Solaranlage mit Einbindung der Zirkulationsleitung durchzuführen, kann mit dem heutigen Stand dieser Optimierung als wirtschaftlich und energetisch sinnvoll eingestuft werden, wenn dadurch neben der Einsparung der Rohrleitung im Kollektorkreis auf den zusätzlichen Solarspeicher verzichtet werden kann. Weitere Optimierungen durch eine verbesserte und schnelle Anlageinstallation können die Wirtschaftlichkeit des vorgeschlagenen Systems weiter verbessern.

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1. Résumé Les évaluations théoriques ainsi que les vérifications sur 6 installations de production et de distribution d'eau chaude sanitaire de bâtiments existants montrent que le branchement d'une installation solaire sur la boucle de circulation d'eau chaude est techniquement faisable. Dans des bâtiments existants, le branchement sur la circulation permet, plus fréquemment qu'à présent, de renoncer à une portion des conduites et à un chauffe-eau solaire additionnel. Le transfert de l’énergie au collecteur se fait alors par la conduite d’eau chaude ou froide. En l'état actuel des simulations, la décision de réaliser une installation solaire branchée sur la boucle de circulation peut être évaluée comme étant économiquement et énergétiquement justifié lorsque cela permet d'économiser non seulement une partie des conduites du circuit solaire, mais aussi un chauffe-eau supplémentaire. La rentabilité de ce nouveau système peut être considérablement accrue par des étapes d'optimisation additionnelles ainsi que par la réalisation d'une installation simple.

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1. Summary The implementation of solar water heaters in hot-water circulations for apartment buildings was examined. Models as well as investigations at 6 water supply systems of existing buildings show technically and economically opportunities for the proposed installation. Beside reduction of solar piping the proposed system shows higher opportunities for using existing hot water storage devices for solar energy storage. This is because of the energy transfer at the hot water storage devices from the existing in- and outlets instead of heat exchanger. Today the proposed installation can be already classified economic useful if the investment of piping and additional hot water storage device can be reduced in comparison to conventional solar water heater. Further optimisation can be seen in the simple installation of the solar water heater to improve the economic efficiency of the proposed system.

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2. Zielsetzung Das Projekt untersucht die mögliche Verwendung der Warmwasserzirkulationsleitung anstelle der herkömmlichen Solarleitung zwischen Kollektorfeld und Speicher in Mehrfamilienhäusern. Ziel des Projektes ist es die Machbarkeit an Hand energetischer Berechnungen, technischen und wirtschaftlichen Abklärungen zu untersuchen. Damit sollen Aussagen für eine erste Pilotanlage sowie weitere Optimierungsschritte getroffen werden können.

3. Simulation der Solaranlage Ziel der Modellierung ist es, die Energieflüsse einer Solaranlage zur Warmwassererzeugung über die Zirkulationsleitung mit einer herkömmlichen Solaranlage zu vergleichen. 3.1.

Grundlegende Überlegungen bei der Simulation

3.1.1. Modell der Solaranlage mit Zirkulationseinbindung (Abb. 1) Anstelle herkömmlicher Steigleitungen wird für die Solaranlage in Mehrfamilienhäusern die Zirkulationsleitung verwendet. Dabei sind zwei Betriebszustände möglich. Steht die Solaranlage wegen zu geringer Solarstrahlung still, geschieht die Warmwasserbereitstellung direkt aus dem Speicher und wird nach passieren der Verbraucher über die Zirkulationsleitung dem Speicher wieder zurückgeführt (Herkömmliche Warmwasserzirkulation). Steht Solarenergie am Kollektorfeld zur Verfügung, wird die Flussrichtung im Warmwasser (WW)-Kreislauf durch das Ausschalten der Zirkulationspumpe und das gleichzeitige Einschalten der drehzahlgeregelten Pumpe umgekehrt (siehe Abb. ). Das 3-Weg-Ventil am Solarspeicher schaltet von WW-Zirkulationsbetrieb (Rücklauf in oberes Drittel des Speichers) auf Speicherladungsbetrieb (Bezug aus unterem Drittel) um. Kaltes Wasser aus dem unteren Speicherdrittel wird im Solarbetrieb über die Zirkulationsleitung zum Wärmetauscher (WT) (Solarkreis/WW-Kreis) transportiert und belädt den Speicher über die Warmwasser-Leitung im Rücklauf. Durch die Richtungsumkehr sowie der Wasserentnahme aus dem unteren Drittel im Speicher wird eine Schichtung des Speichers von oben gewährleistet. Die Zirkulation ist 24 h in Betrieb. Die Zusatzheizung geschied im oberen Speicherdrittel. 3.1.2. Modell der herkömmlichen Solaranlage (Abb. 2) Der Kollektor ist mit den Speicher über eine Vor- und Rücklaufleitung und einem externen Wärmetauscher verbunden. Der Anschluss des externen Wärmetauschers befindet sich im unteren Drittel des Speichers. Die Zirkulationsleitung und Warmwasserleitung sind im obersten Teil des Speichers angeschlossen. Die Warmwasserzirkulation ist wie bei der Zirkulationseinbindung 24 h in Betrieb. Bei unzureichender Sonneneinstrahlung beheizt die externe Energiequelle nur den obersten Teil des Speichers. Zur Vergleichbarkeit der beiden Systeme wurde darauf geachtet, bei beiden Simulationen identische Berechnungsmethoden zu verwenden.

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Neuinstallationen T1

T1

T1 T4

V1

T4 drehzahlgeregelte Pumpe

T4

T3

T8

T2

T5

V1

V2

Zirkulations betrieb

T6

T2 T6 T3 Solarbetrieb

T5

T7

Abb. 1: Prinzipschema einer solaren Warm- Abb. 2: Prinzipschema einer herkömmlichen wasseranlage mit Wärmetransport solaren Warmwasseranlage. über die bestehende Zirkulationsleitung. 3.2.

Steuerungskonzept im Modell

3.2.1. Modell der Solaranlage mit Zirkulationseinbindung Die Steuerung der Anlage ist darauf angelegt, den Verbrauchern eine konstante, vorzugebende Warmwassertemperatur zu garantieren. Um dies zu erreichen, wird bei Solarbetrieb die Fliessgeschwindigkeit der Warmwasserzirkulation so geregelt, dass das Wasser in der Zirkulationsleitung nach dem Passieren des Wärmetauschers die vorgegebene Temperatur erreicht. Kann der Kollektorkreis die benötigte Temperatur nicht bringen, schaltet die Solaranlage ab. Die Warmwasserversorgung geschieht dann aus dem Speicher.

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3.2.2. Modell der herkömmlichen Solaranlage Sowohl in der Zirkulationsleitung wie im Kollektorkreis werden im Gegensatz zur Solaranlage mit Zirkulationseinbindung konstante Geschwindigkeiten angenommen. Die Steuerung der Anlage geschieht über eine herkömmliche Temperaturdifferenzsteuerung, welche die Kollektor-und Speichertemperatur vergleicht. Der Kollektorkreis wird ausserdem abgeschaltet, sobald der Wirkungsgrad des Kollektors auf Grund der stündlichen Iteration und hoher Kollektortemperaturen negativ wird, was einer Wärmeabstrahlung des Kollektors an die Umgebung entspricht und nur im Stillstandsverhalten eintritt (maximale Speicherbelatung). 3.3. Getroffene Vereinfachungen in der Simulation Da in dieser Vorstudie die Berechnungen unter Microsoft Excel durchgeführt wurden, mussten gewisse Vereinfachungen in den Algorithmen getroffen werden: Die Iteration wird in Stunden-Schritten durchgeführt. Mit der Verkleinerung der Iterationsschritte könnte die Genauigkeit der Simulation verbessert werden. Das verwendete Speichermodell basiert auf einem Speicher, bei dem kein Wärmeaustausch zwischen Warm- und Kaltwasserzone stattfindet. der Vorlauf zum Wärmetauscher wird bei beiden Modellen immer mit Kaltwasser (12°C) gespiesen, solange der Speicher nicht voll ist. Die temperaturabhängigen Materialeigenschaften (Wärmekapazität, Wärmeleitfähigkeit) wurden als konstant angenommen. Zur Wärmedämmung der Leitungen trägt in diesem Modell nur der Wärmewiderstand des Dämmstoffes selbst bei.

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3.4.

Algorithmen

3.4.1. Modell der herkömmlichen Solaranlage Bei den Formelangaben bedeutet ein ↑, dass der entsprechende Wert aus dem jeweils vorhergehenden Iterationsschritt verwendet wird. Die ausführliche Simulationsstruktur und Parameterbezeichnung ist im Anhang B aufgeführt. η der Wirkungsgrad der Kollektoren wird:

η = c 0 - c1

T1↑ + T4 ↑ - 2TU 2GK

- c2

(T

)

2 ↑ ↑ 1 + T4 - 2TU

4GK

dabei ist

T1 T4 TU c0 c1 c2 Gk

Wassertemperatur Kollektoraustritt [°C] Wassertemperatur Kollektoreintritt [°C] Umgebungstemperatur [°C] Kollektorkonstante (opt. Wirkungsgrad) Kollektorkonstante [W/m2K] Kollektorkonstante [W/m2K2] Globale Bestrahlungsstärke auf Kollektorebene [W/m2]

η wird Null gesetzt, wenn er negativ wird auf Grund der Iteration.

β ist der Flag, welcher anzeigt, ob der Kollektorkreis läuft oder ausgeschaltet wird. β ist gleich 1, wenn der Wirkungsgrad Null oder negativ wäre, also wenn der Kollektorkreis abgeschaltet wird: β = if η=0 then 1 else 0 T6 die wasserseitig WT - Austrittstemperatur wird so berechnet, dass die am Kollektor generierte Energie abgeführt werden kann: ↑

↑

η ⋅ G tot - PV,1 - PV,2 T6 = if β then T5 else + T5 δ Wasser ⋅ c P,Wasser ⋅ V&2 dabei ist

T5

WT - Eintrittstemperatur wasserseitig [°C]

Gtot PV,1↑

Globale Bestrahlung auf Kollektorebene [W] Wärmeverluste im Kollektorkreis (Kollektor-WT) [W]

PV,2↑

Wärmeverluste im Kollektorkreis (WT - Kollektor) [W]

û

V2 Volumenstrom im WW-Kreis [L/h] c p wasser spez. Wärmekapazität Wasser [W/kgK]

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T2 die kollektorseitige Wärmetauscher-Eintrittstemperatur kann aus T5, T6 und der Betriebscharakteristik Φ des Wärmetauschers ermittelt werden. Daraus kann T3 und alle anderen Temperaturen im Kollektorkreis nach Wärmetauscher, vor und nach Kollektor, wieder ermittelt werden. T2 = if β then T1 else T5 +

T6 - T5 Φ

Φ die Betriebscharakteristik des Wärmetauschers setzt sich wie folgt zusammen: Φ=

1 - e -κ (1-τ ) 1 - τ ⋅ e -κ (1-τ )

Dabei steht τ = cP ·M2 /(cP ·M1) (Index 2 für den kälteren Strom, Index 1 für den wärmeren Strom) für das Wärmestromverhältnis und κ =kA /(cP ·M2 ) für die Leistungskennzahl. PV die Rohr-Wärmeverluste werden allgemein nach folgender Formel berechnet: PV =

l ⋅ π ⋅ (Ti - Ta ) D 1 ⋅ ln ( a ) 2⋅λ Di dabei ist

l Ti Ta λ Di Da

die Länge des Rohres [m] Temperatur im Rohr [°C] Aussentemperatur [°C] Wärmeleitfähigkeit des Dämmstoffes [W/mK] Innendurchmesser der Dämmung [m] Aussendurchmesser der Dämmung [m]

P solar,brutto der solare Bruttoertrag berechnet sich aus den Temperaturen vor und nach dem Wärmetauscher. Die Wärmeverluste zwischen Wärmetauscher und Speicher wurden bei der herkömmlichen Variante vernachlässigt, da sich der Wärmetauscher unmittelbar am Speicher befindet. P solar,brutto = if β then 0 else (T6 − T5 ) ⋅ ρWasser ⋅ c P ,Wasser ⋅ V&2

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3.4.2. Modell der Solaranlage mit Zirkulationseinbindung Der wesentlichste Unterschied in der Berechnung der Zirkulationseinbindung gegenüber der herkömmlichen Anlage liegt darin, dass die Fliessgeschwindigkeiten in den Leitungen nicht konstant û sind. Der Volumenstrom V2 in der Zirkulationsleitung ist bei Solarbetrieb: V&2 =

η ⋅ G tot - PV,1 - PV,2 (T5 - T8 ) ⋅ δ Wasser c P, Wasser dabei ist

,

PV,1 PV,2

Wärmeverluste im Kollektorkreis (Kollektor-WT) [W] Wärmeverluste im Kollektorkreis (WT - Kollektor) [W]

Gtot T5 T8

Globale Bestrahlung auf Kollektorebene [W] WT - Austrittstemperatur wasserseitig (bei Zirk.betrieb) [°C] WT - Eintrittstemperatur wasserseitig (bei Zirk.betrieb) [°C]

û

Der Volumenstrom V1 im Kollektorkreis berechnet sich aus V&1 =

η ⋅ G tot , (T1 - T4 ) ⋅ δ Wasser c P, Wasser dabei ist

T1 T4

Wassertemperatur Kollektoraustritt [°C] Wassertemperatur Kollektoreintritt [°C]

Für die Kalkulation der Temperaturen werden jeweils die Volumenströme des vorhergehenden Iterationsschrittes verwendet. Eine wesentliche Änderung bei der Zirkulationseinbindung ist auch die Bestimmung jener Zeiten, in welchen der Kollektorkreis abgeschaltet und die Zirkulationsrichtung umgkehrt wird. Dies ist dann der Fall, wenn β =0 oder δ=1, wobei

β = if (η =0 OR v255° ein

P1

Tww 50°

Oft muss beim Einbau einer herkömmlichen Solaranlage ein zusätzlicher Speicher installiert werden, weil keine Möglichkeit für einen Wärmetauscheranschluss für die Solaranlage vorhanden ist. Durch die Verschiebung des Wärmetauschers (Kollektorkreis/ Warmwasserkreis) aus dem Speicher in das Gebäudedach und durch die direkte Einspeisung der Solarenergie in die Warmwasserversorgung wird dieses Problem bei der Zirkulationseinbindung umgangen, sofern das Speichervolumen sich als ausreichend erweist.

1

P2

2

V1

M 3

P3

R 2

1 2

V2

M 3

zus. Warmwasserkreis

Tkessel

von Heizkessel

R 1

Ts max.65°

Kaltwasser

Abb. 8: Prinzipschema, Zirkulationseinbindung solare Warmwassererwärmung Müssen grosse Kollektorfelder über die Zirkulationseinbindung in bestehenden Bauten erschlossen werden, bei denen der Querschnitt der Zirkulationsleitung den Energieabtransport beschränkt, kann über mehrere WW-Stränge gleichzeitig gefahren werden (siehe Abb. 7). Durch diese Aufteilung des Kollektorfeldes in kleinere Einheiten kann die Speicherplatzierung flexibel gestaltet werden, führt jedoch auch zu einem Mehraufwand in der Erschliessung der einzelnen Kollektorfelder. Für die Einbindung der Solaranlage in das Zirkulationsnetz bedarf es langfristig einer kompakten Bauweise der Armaturengruppe inklusive des Wärmetauschers, welche in einem isolierten Gehäuse auch ausserhalb des Gebäudes, direkt oberhalb des Warmwasserkreislaufs, platziert werden kann (siehe Abb. 9). Die Platzierung des Wärmetauschers sowie des Expansionsgefässes wäre im Wohnungsbereich frostunabhängiger, bedarf jedoch der Bereitschaft des Bewohners. Für den Anschluss der Solaranlage in den Warmwasserkreislauf (Zirkulationseinbindung) konnte in allen untersuchten Gebäuden eine Möglichkeit entweder auf dem Flachdach bzw. im Kaltdach gefunden werden.

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Gehäuse Armaturen/ Pumpe Expansion

Zirkulation Kaltwasser Warmwasser

WT

Abb. 9: Anschluss Kollektorkreis an Warmwasserkreis auf dem Flachdach

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5.2. Beanspruchungen in der Zirkulationsleitung Abbildung 10 zeigt die längenspezifisch aufzubringende Pumpenleistung bei einer DN15-Leitung mit einen Volumenstrom für herkömmliche Solaranlagen von 30 Liter/h m2 - Kollektor. Es zeigt sich, dass die Rohrreibungsverluste in der gesamten Energiebilanz vernachlässigt werden können. 2.5

2

W/m

1.5

1

0.5

0 13

20

30

40

50

Kollektor -m²

Abb. 10: Längenspezifisch aufzubringende Pumpenleistung in Abhängigkeit der installierten Kollektorfläche Der Energietransport wird vielmehr eingeschränkt durch Materialabtrag an der Innenseite der Rohrleitungen auf Grund zu hoher Strömungsgeschwindigkeiten, die besonders an Bögen Langzeitschäden verursachen können. Bei einer 60m2 - Anlage mit simulierter Zirkulationseinbindung beträgt die mittlere Strömungsgeschwindigkeit 0.5 m/s (max. 1.61 m/s) bei einer 35m langen DN15-Cu-Zirkulationsleitung. In 49% der 1850 Betriebsstunden lag dabei die Strömungsgeschwindigkeit unterhalb 0.6 m/s (siehe Abb. 11).

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250

Anzahl Betriebsstunden

200

150

100

50

0 0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

1.7

v [m/s]

Abb. 11: Häufigkeitsverteilung der Fliessgeschwindigkeit pro Jahr in der ½“ Zirkulationsleitung einer 60m2 Solaranlage mit Zirkulationseinbindung. In Neubauten kann die Zirkulationsleitung entsprechend der Kollektorfläche vorausdimensioniert werden, wodurch sich die Problematik des Energieabtransports bei kleinem Zirkulationsquerschnitt lediglich auf bestehende Gebäude mit bestehenden Zirkulationsleitungen beschränken.

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6. Anlagesteuerung Die Solaranlage wird grundsätzlich wie eine herkömmliche Solaranlage gesteuert (siehe Abb. 8), indem die Kollektortemperatur am Fühler Tk2 mit der Speichertemperatur Ts verglichen wird. Wenn diese Temperaturdifferenz erfüllt ist, schalten die beiden 3-Weg-Ventile, V1 und V2 auf den Solarbetrieb (1-2) um und der Regler R2 übernimmt die Gewährleistung der konstanten Warmwassertemperatur über die drehzahlgeregelte Pumpe P2. Gleichzeitig wird Pumpe 3 im Warmwasserkreis abgeschaltet. Pumpe P1 wird immer bei überschreiten der Kollektortemperatur Tk1 > 55° eingeschaltet. Die Solaranlage muss im Vorrang zum Heizkessel geschaltet sein. Mit am Markt verfügbaren Solarsteuerungen kann die neue Installation bisher nur teilweise gesteuert werden. Für die Gewährleistung der konstanten Warmwassertemperatur über die drehzahlgeregelte Pumpe benötigt es noch einen Konstanttemperaturregler, welcher jedoch verfügbar ist. Die Anlagesteuerung kann wie folgt beschrieben werden: Pumpe 1 EIN WENN Tk1 > 55°C Regler R1: WENN Tk2 > 55 °C UND Ts < 50°C DANN : Pumpe P3 AUS; schalte 3-Weg Ventile V1, V2 auf Durchgang in 1-2; gib Freizeichen an R2 für Pumpe P2 EIN WENN Ts > 65 °C ODER Tk2 < 55°C DANN : Pumpe P3 EIN; schalte 3-Weg Ventile V1, V2 auf Durchgang in 1-3; Pumpe P2 AUS Regler R2: Drehzahl von P2 entsprechend Tww = 50°C

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7. Wirtschaftliche Abklärungen Die wesentlichen Vorteile der Zirkulationseinbindung könnten in der langfristigen Senkung der Investitionskosten für die Solaranlage liegen. Zum heutigen Zeitpunkt sind die hohen Investitionskosten für den Bauherrn, auch wenn eine Rückzahlung der Kosten aus dem Energiepreis ersichtlich ist, die wesentliche Hemmschwelle gegen den Bau einer Solaranlage zur Warmwassererwärmung. Deshalb muss es das langfristige Ziel sein, mittels innovativer Strategien eine deutliche Kostensenkung zu erreichen. 7.1. Vergleich der Investitionskosten Um die Investitionskosten der Zirkulationseinbindung mit denen der herkömmlichen Installation vergleichen zu können, wurden für die untersuchten Gebäude Unternehmerofferten für beide Varianten eingeholt und die Kosten miteinander verglichen. Eine allgemein gültige Aussage zu den Kosteneinsparungen bei der Zirkulationseinbindung kann auf Grund der unterschiedlichen Baustruktur nicht gegeben werden. Vielmehr kann das folgende Beispiel einen Anhaltspunkt liefern über Möglichkeiten und Grenzen der Kosteneinsparung. Am Beispiel der Wohngenossenschaft Burgfelderhof in Basel (Tab. 1) betragen die Kosteneinsparungen bei der Zirkulationseinbindung Fr. 24'023.-- gegenüber einer herkömmlichen Solaranlage Da bei diesem Objekt bereits 2 Speicher à 2000 Liter bestehen, kann hier bei der Zirkulationseinbindung auf einen zusätzlichen Speicher verzichtet werden. Bei der herkömmlichen Solaranlagenvariante würde sich auf Grund der Einbindung der Solaranlage in die bestehende Warmwasserversorgung ein Vorwärmspeicher anbieten, der nach der standardisierten Dimensionierung ein Volumen von 2500 Liter aufweisen müsste. Bei einem gleichartigen Gebäude ohne genügend grosse Speichervolumen, müsste bei der Zirkulationseinbindung ein zusätzlicher Speicher vorgesehen werden. Dabei ergäben sich nur noch Kosteneinsparungen von Fr. 8'861.--, die auf die Einsparung der Rohrleitung im Kollektorkreis zurückzuführen sind. Berücksichtigt man, dass es sich bei dieser Kostenaufstellung um eine erste Testanlage handeln würde, kann mit weiteren Kostenreduktionen gerechnet werden, sobald sich das System zu einer kompakten und leicht integrierbaren Einheit weiterentwickelt hat. Speziell die Elektroinstallation und die Einbindung der Solaranlage in das Sanitärnetz bergen hierzu noch erhebliches Einsparpotential. Die Auswertung Im Alters- und Pflegeheim Weiherweg, Basel ergibt eine durchschnittliche Kostenreduktion von 10 %. Bei diesem Objekt ist die Installation eines Speichers vorgesehen. Das Mehrfamilienhaus Lange Gasse 1-5, St. Jakob Str. 29, verfügt weitestgehend über eine Ringzirkulation. Die Liegenschaft eignet sich jedoch hervorragend für eine Testanlage auf Grund des 1.5 x 3.85 m grossen Lichtschachtes, in dem die Warmwasserversorgung direkt erschlossen wird und für eine Testanlage mit möglichen Optimierungsmassnahmen einfach umzubauen ist.

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Tab. 1: Investitionskosten einer 77m2 WW-Solaranlage herkömmlicher Variante im Vergleich zur Zirkulationseinbindung Einbau Solaranlage: 1.1 1.2 1.2 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8

77m2 Kollektoren Konsolen Leitungen aussen Leitungen innen Armaturen Steuerung Expansion Frostschutz

2.1

2500 Liter Speicher (V4A)

3.1 3.2 3.3 3.4 3.5

Montage Koll. Feld Montage Leitungen aussen Montage Leitungen innen Transport Speicher Installation Armaturengruppe an Speicher Elektroinstallation Inbetriebnahme

3.6 3.7 4.1 4.2 4.3 4.4

herkömmlich Fr. 33'040 6'930 7'800 1'725 1'760 500 1'220 2'176

Zirkulationseinbindung Fr. 33'040 6'930 3'690 3'200 500 1'100 960

14'262

Einbindung Sanitär DG Einbindung Sanitär Keller Gerüst Fassade Bauliche Massnahmen DG+auf Dach Total

8'470 4'600 1'650 900 300

8'470 1'840

1'400 720

2'800 900

2'400 1'500 1'000 92'353

Minderkosten

1'200 3'200 500 68'330 24'023

26%

7.2. Energiekostenbilanz Tabelle 2 stellt die ermittelten Energiepreise aus der Solaranlage mit Zirkulationseinbindung der herkömmlichen Solaranlage gegenüber. Die Energiepreise setzen eine Lebensdauer der Anlagen von 25 Jahren voraus. Es zeigt sich, dass der Energiepreis der Zirkulationseinbindung um 13% unter dem der herkömmlichen Anlage liegt. Wäre ein zusätzlicher Speicher, auf Grund zu geringen Speichervolumen der bestehenden Anlage nötig, würde der Energiepreis bei der Zirkulationseinbindung den Energiepreis der herkömmlichen Solaranlage übersteigen. Daraus ist ersichtlich, dass die Zirkulationseinbindung beim derzeitigen Stand der Technik sich vor allem dann als wirtschaftlicher als eine herkömmliche Installation erweist, wenn auf eine Installation des Solarspeichers verzichtet werden kann. Durch einfache Installationstechniken und Signalübertragung der Steuerung ohne zusätzliche Verlegung eines Fühlerkabels kann die neue Installationsvariante langfristig die herkömmliche Installation verdrängen. ÖKOZENTRUM LANGENBRUCK

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Tab. 2: Energiekostenbilanzierung, herkömmliche Variante im Vergleich zur Zirkulationseinbindung Herkömmlich Zirkulationseinbindung Kollektorfläche 77 m² WW-Verbrauch 160'740 kWh/a Lebensdauer 25 a solarer Deckungsgrad 39% 33% Solarer Bruttoertrag 62'446 53'673 kWh/a Investition 92'353 68'330 Fr. Energiepreis Energiepreis mit Speicherinstallation

0.059 0.059

0.051 Fr./ kWh 0.069 Fr./ kWh

8. Empfehlungen und weiteres Vorgehen Die theoretischen Abklärungen sowie die Abklärungen an einzelnen Warmwasserversorgungen von bestehenden Gebäuden zeigen, dass die Einbindung der Solaranlage in die Warmwasserzirkulation technisch möglich ist. Aus wirtschaftlicher und energetischer Sichtweise kann die neue Installationsvariante bereits mit herkömmlichen Anlagen konkurrieren und kann zu erheblichen Kosteneinsparungen führen, wenn durch diese Installation auf einen Solarspeicher verzichtet werden kann. In einem weiteren Schritt kann eine Testanlage, an einem der untersuchten Gebäude wertvolle Erkenntnisse über das Betriebsverhalten sowie mögliche Optimierungsschritte bieten. Nach erfolgreichem Anlagebetrieb muss durch geeignete PR-Massnahmen, die Multiplikation und die weitere Kostenreduzierung vorangetrieben werden. Durch einfache Installationstechniken und Signalübertragung der Steuerung ohne zusätzliche Verlegung eines Fühlerkabels, kann die neue Installationsvariante langfristig die herkömmliche Installation verdrängen. Ist die neue Installation ausgereift, kann die Kombination mit Drainback - Systemen in Betracht gezogen werden, um die Investitionskosten weiter zu senken.

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9. Literaturangaben -

Recknagel H., Sprenger E., Hönmann W.; Taschenbuch für Heizung und Klimatechnik; Oldenburg Verlag, 1987, München Real M.; Simulation Warmwassersysteme, Forschungsprogramm Warmwasser, Bundesamt für Energie, 1999, Bern Polysun, SPF-Ingenieursschule, Rapperswil SWISSOLAR, Empfehlungen zur Nutzung von Sonnenenergie, 1997, Bern Blum B, Flück P., Jobin C., Wiest M., Solare Warmwassererzeugung, Bundesamt f. Konjunkturfragen, 1995, Bern

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ANHANG A1

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Eignungsabklärung zu einer solaren Warmwasseranlage

Mehrfamilienhaus Lange Gasse 1 (3+5), St. Jakobstr. 29 4052 Basel

Die Liegenschaft Lange Gasse 1 (3+5), St. Jakobstr. 29 besteht aus 4 Einzelgebäuden mit jeweils 4 Obergeschossen. Die Gebäude verfügen jeweils über eine eigene Energieversorgung über Ölkessel mit angeschlossenen Warmwasserboiler (500 Liter). Im Gebäude Lange Gasse 5 wurde ein 2000 Liter Chromstahlboiler installiert. Sanietärpläne liegen über die Liegenschaft nur beschränkt vor. Der Leitungsverlauf konnte jedoch bei der Gebäudebegehung recht gut nachvollzogen werden. Die Gebäude Verfügen teilweise über eine Ringzirkulation, was die unmittelbare Einbindung der Solaranlage nicht möglich macht. Das Gebäude St. Jakobstrasse 29 verfügt jedoch über einen 1.5 x 3.85 m grossen Lichtschacht, welcher gleichzeitig einen der 3 Warmwasserleitungen führt. Da in diesem Gebäude 3 Warmwasserleitungen zu einer Ringzirkulation verbunden wurden kann eine der Leitungen mit einer eigenen Ziorkulationsleitung umgebaut werden um als Testanlage zu dienen. Das Gebäude ist auf Grund der völlig frei liegenden Warmwasserleitung und des bestehenden Kaltdaches sehr gut für eine Testanlage geeignet. 2 Das 16.5 m Kollektorfeld kann über die im Estrich platzierte Installation erschlossen werden und ist somit leicht zugänglich. Der bestehende Speicher (Bauj. 1983) kann durch einen 1200 Liter Speicher ersetzt werden. Für die restlichen Gebäude empfehlen wir die Installation herkömmlicher Solaranlagen gleicher Dimensionen um einen direkten Vergleich der Anlagen zu erzielen.

ÖKOZENTRUM LANGENBRUCK

Eignungsabklärung zu einer solaren Warmwasseranlage

Objektdaten Liegenschaft Adresse der Liegenschaft:

Eigentümer: Kontaktperson:

MFH Lange Gasse 1 (3+5), St. Jakobstr. 29 4052 Basel T. Baumgartner T. Baumgartner Largitzenstrasse 68 4055 Basel Tel.: 061 / 321 60 37

Baujahr: 1940 Nutzung: Wohnen Geschosse: UG,EG, 1-5.OG Anz. Wohnungen/Zimmer: Anzahl Bewohner (Wohn.) 26 Energiebezugsfläche [m2] 1533

Lange Gasse 3+5 32 2709 m2

Energieträger (WW/Heiz.): Heizöl Energieverbrauch: 16508 kg Energiekennzahl [MJ/m2a]: 460 Warmwasserverbrauch [Liter/Tag]: In Wohnbauten gemäss Bewohnerzahl:

27800 kg 438 MJ/m2a 1300 1300 (Anzahl Bewohner à 50 Liter/Tag)

Zustand der Gebäudehülle Zustand Fenster Doppelisolierglas Fassade Backstein Estrich/Dach 16cm Steinwolle Kellerdecken Sanierungsabsichten: Bedachung: Bedachungsmaterial: Orientierung: Freie Dachfläche: Beschattung:

Neigung: 28° Ziegel 32° St. Jakob keine

Standort Heizung: Alter der Heizung: Zustand der Heizung: Sanierung Vorgesehen: Platzangebot Heizzentrale: Raumhöhe Heizzentrale: Warmwasserversorgung: Inhalt Wassererwärmer: Alter Wassererwärmer: Zustand Wassererwärmer:

UG, eine Zentralle pro Haus 1983 Buderus Lollar + Weishaupt Brenner

Bemerkungen:

Langenbruck, 09.07.2002

ausreichend max. 3.4 m Buderus Bestellboiler 500 Ltr. 1983 sanierungsbedürftig

50° Lange Gasse

Türbreite:

Warmwasserzirkulation vorhanden bis unter Dach frei zugänglich 3/4 " Cr - Stahl (Pressfitting)

Lange Gasse 5: 1980 Buderus Logana+MAN-Br. P: 110kW P: 69 kW 87 cm Apaco-Speicher 2000 Ltr. 1981 gut Lange Gasse 5: Cu DN15

Objektdaten

Eignungsabklärung zu einer solaren Warmwasseranlage

Anlage Dimensionierung Kollektorfläche AK [m2] = Warmwasserverb. [l/d] /100 Solarspeichervolumen [l] = 30 * AK [m2] Wärmetauscher-Leistung [kW] = 0,7 * AK [m2] Rohrdurchmesser Solarkreislauf [DN] Wärmedämmung Solarkreislauf [mm] Durchfluss Solarkreislauf [l/h]

Standart 13 390 9.1 20 30 390

gewählt Bemerkung 16.5 1200 Produkteab. 11.55 20 30 495

Begründung bei grösseren Abweichungen zur Standardauslegung

Daten zur Integration der geplanten Solaranlage Integration Vorwärmespeicher UG, Heizraum Bemerkungen (Platzverhältnisse): gut Integration Kollektoren (Befestigung): Dachintegration Bemerkungen (Platzverhältnisse): 5 x 15 m Verbindungsleitungen (Ort): Aussenfassade Einfache Länge Speicher-Kollektor [m]: 32.2 Anteil der Leitungen Aussen [%]: 70 Weitere Bemerkungen:

St. Jakobstr 29 kann ein Kanal im Gebäude für die Leitungsführung verwendet werden (gut für Testanlage).

Produktevorschlag: Kollektoren Fabr./Typ: Masse [mm*mm]: Absorberfläche [m2]: Flüssigkeitsinhalt [l]: Opt.Wirkungsgrad:

z.B.: Soltop 2405x1250 mm 6 x 2.75m² 2,3 ltr/m² 0.654

Alternativen: Rüesch Schweizer

Kollektorfeld siehe Skizze

Speicher

Fabr./Typ: Inhalt [l] Masse [mm*mm]: Material/Beschichtung: Wärmetauscher [m2]:

z.B.: Feuron 1200 H: 1.98 m D: 90 cm V4A 2.8/2.4 m²

Steuerung

Fabr./Typ: Bauart: Zubehör:

Temperaturdifferenz (z.B.:Resol E1/SD) mit Maximalbegrenzung Temperaturfühler

Langenbruck, 09.07.2002

Alternativen: Apaco ect.

AnlageDim

Eignungsabklärung zu einer solaren Warmwasseranlage

Kosten / Ertrag Kostenzusammenstellung gemäss Firmenofferte - Kollektorfeld Lieferung und Montage auf vorbereiteter Dachfläche inkl. hydraulischen Zwischenverbindung Zuschläge: Vorbereitung Dachfläche, spez. Konstruktion Aufbringung, Gerüst, Kranen - Speicher Lieferung und Montage inkl. Wärmetauscher und Sanitär Anschlüsse Warmwasserseite Zuschläge: Einbringung, Platzschweissung etc. Mehrpreis Externer Wärmetauscher inkl. Zubehör - Leitungen Lieferung und Montage (Aussen und Innen) inkl. Wärmedämmung Zuschläge: Bauliche Massnahmen/Kernbohrungen - Solarmodul (Pumpe, Armaturen, Sicherheitseinrichtungen) Lieferung und Montage - Wärmezähler Solarkreislauf - Steuerung - Elektroinstallationen komplett Lieferung und Montage - Tech. Bearbeitung / Inbetriebsetzung - Planung - Bauleitung - Baugesuch Demontage bestehende Boiler Rabatt 7% Total Anlagekosten Solare Vorwärmung exkl. MWSt. [Fr.] Total Anlagekosten inkl. MWSt. 7.6 % [Fr.] Total Anlagekosten abzüglich Fördermittel [Fr.] Förderbeiträge / Finanzierungshilfen Beiträge Kanton Kanton Baselstadt 40% der Rest-Invest. Beiträge Bund P+D Beiträge P+D, komunale Beiträge... Solarer Bruttoertrag Ertrag bei Dimensionierung als Vorwärmanlage (Mittelland) [kWh/m2]: Korrekturfaktor für die Dimensionierung (Deckungsgrad) [-]: Korrekturfaktor für die Ausrichtung, Standort etc. [-]: Gesamtertrag der Anlage pro Jahr [kWh/a]:

[Fr.]

Bemerkung

11'550

9'516

5'148

1'182 450 930 490

500 -2'083 27'683 29'787 14'893

5'957 8'936

Bemerkung 550 1.00 1.00 9'075

Empfehlung Das Objekt ist für den Einbau einer solaren Warmwassererwärmung gut geeignet. Die angegebenen Dimensionen und Kosten entsprechen einer Gebäudeeinheit und können entsprechend multipliziert werden. Die Solaranlage kann auch als Pilotanlage für das vom vom Bundesamt für Energie und den Kantonen geförderten Projekt zur Zirkulationseinbindung errichtet werden. Die angegebenen Förderbeiträge gelten nur für eine Pilotanlage. Bei einer Standartanlage gelten die kantonalen Ansätze.

Langenbruck, 09.07.2002

2bEignung lange gasse.xls

Schwengistrasse 12 CH-4438 Langenbruck

Telefon 062 387 31 36 Telefax 062 390 16 40

St. Jakobstr. 29

1200 Ltr.

Titel

WW-Zirkulation+ Einbindung Solaranlage

MFH Lange Gasse 1-5 St. Jakobstr. 29; Basel

Lange Gasse 1

1200 Ltr.

Lange Gasse 3

1200 Ltr.

?

Lange Gasse 5

2000 Ltr. (V4A)

?

Schwengistrasse 12 CH-4438 Langenbruck

Telefon 062 387 31 36 Telefax 062 390 16 40

Kollektorfläche 16.5 m2

Visum

Datum

B. Sitzmann

15. Nov. 2001

gezeichnet

Revision 1

Revision 2

PRINZIPSCHEMA

M

Solare Warmwassererwärmung Titel

zus. Warmwasserkreis

MFH - Lange Gasse 5 Basel

Kaltwasser

1200 Liter

SolarSpeicher

Revision 3

M

von Heizkessel

Schwengistrasse 12 CH-4438 Langenbruck

Telefon 062 387 31 36 Telefax 062 390 16 40

Titel

Dachansicht mit 16.5 m2 Kollektorfeld

MFH St. Jakobstr. 29 4052 Basel

KOSTENEINSPARUNGEN BEI SOLAREN WARMWASSERANLAGEN DURCH EINBINDUNG IN DIE WARMWASSERZIRKULATION

Eignungsabklärung zu einer solaren Warmwasseranlage

Wohngenossenschaft Burgfelderhof Im Burgfelderhof 33-45, 4055 Basel Die Wohngenossenschaft Burgfelderhof besteht aus 3 Wohngebäude mit insgesamt 100 Wohnungen und einer durchschnittlichen Belegung von 250 Personen. Die 3 Einzelgebäude werden über eine zentrale Fernwärmeübergabestation die sich im Gebäude H.Nr. 37 befindet mit Warmwasser und Heizenergie versorgt. Über die Warmwasserverteilung liegt eine gute Dokumentation vor. Alle Warmwasserkreisläufe verfügen über eine Zirkulationsleitung ohne zusätzliche Zapfstellen, sodass die Einbindung der Solaranlage in den Warmwasserkreislauf möglich ist. Die Zirkulationsleitungen wurden mit einem ½“ - Durchmesser ausgeführt. Eine 77m2 - Solaranlage sollte deshalb über 2 Warmwasserkreisläufe erschlossen werden. Die bestehende Warmwasserund Zirkulationsleitung kann auf das Dach geführt werden und über einen Plattenwärmetauscher mit dem Kollektorkreis verbunden werden. Gegen Witterungseinflüsse kann die Installation auf dem Flachdach mit einer Haube geschützt werden. Bei der beschriebenen Anlage kann auf einen zusätzlichen Speicher verzichtet werden, da die bestehenden 4000 Liter bereits ausreichend sind. Die Beladung der Speicher geschieht über den bestehenden Zirkulationsanschluss (5/4“). Durch die Zirkulationseinbindung der Solaranlage auf dem Nachbargebäude H.Nr. 43-45 könnte ausserdem eine teilweise, dezentrale Warmwasserversorgung über Solarenergie erreicht werden, was die vermutlich hohen Leitungsverluste zwischen den einzelnen Gebäuden stark vermindern werden können.

ÖKOZENTRUM LANGENBRUCK

Eignungsabklärung zu einer solaren Warmwasseranlage

Objektdaten Liegenschaft Adresse der Liegenschaft: Wohngenossenschaft Burgfelderhof Im Burgfelderhof 33-45, 4055 Basel Eigentümer: WG Burgfelderhof Kontaktperson:

Herr R. Zimmermann Im Burgfelderhof 33 4055 Basel Tel.: 061 - 321 54 34

Baujahr: 1969 Nutzung: Wohnen Geschosse: UG; EG; 5 OG Anzahl Wohnungen 100 Anzahl Bewohner 250 Energiebezugsfläche [m2] 7331

Zimmer pro Wohnung: 1-5 á 2.5 Bewohner (Standard 2,5) je Wohnung

Energieträger (WW/Heiz.): Fernwärme Energieverbrauch: 813900 kWh Energiekennzahl [MJ/m2a]: 400 Warmwasserverbrauch [Liter/Tag]: In Wohnbauten gemäss Bewohnerzahl:

8394 12500

á 50

Ltr./Tag (Standard 50 Ltr.)

Zustand der Gebäudehülle Zustand Fenster Fassade Estrich/Dach Kellerdecken Sanierungsabsichten: Sanierung der Bäder in 2 Jahren vorgesehen. Bedachung: Bedachungsmaterial: Orientierung: Freie Dachfläche: Beschattung:

Flachdach Kies 33° Ost von Süden 43 x 13.6 m auf Gebäude 39-37, exkl. 2 Liftanlagen geringe Beschattung durch Liftanlage

Standort Heizung: Alter der Heizung: Zustand der Heizung: Sanierung Vorgesehen: Platzangebot Heizzentrale: Warmwasserversorgung: Inhalt Wassererwärmer: Alter Wassererwärmer: Zustand Wassererwärmer: Warmwasserzirkulation: Energiebedarf Zirkulation: Bemerkung:

UG HNr. 39 1993 gut keine ausreichend Türbreite: 2 m zentral 2 x 2000 Ltr. Apaco 93 gut ja 10 % des WW-Bedarfs

Langenbruck, 09.07.2002

Raumhöhe:

2.5

3bEignung A2.xls

Eignungsabklärung zu einer solaren Warmwasseranlage

Anlage Dimensionierung Kollektorfläche AK [m2] = Warmwasserverb. [l/d] /100 Solarspeichervolumen [l] = 30 * AK [m2] Wärmetauscher-Leistung [kW] = 0,7 * AK [m2] Rohrdurchmesser Solarkreislauf [DN] Wärmedämmung Solarkreislauf [mm] Durchfluss Solarkreislauf [l/h]

Standard 92 2760 64.4 40 40 3220

gewählt Bemerkung 77 2500 Produkteab. 53.9 40 40 2695

Begründung bei grösseren Abweichungen zur Standardauslegung Begebarkeit der Dachfläche. Bei der Zirkulationseinbindung kann auf einen zusätzlichen Speicher verzichtet werden mit der gewählten Kollektorfläche.

Daten zur Integration der geplanten Solaranlage Plazierung Vorwärmspeicher Heizzentrale UG A2, rechts neben Treppe Bemerkungen (Platzverhältnisse): Neuer Stellplatz für Werkbank erforderlich Plazierung Kollektoren (Befestigung): Flachdachaufstellung Bemerkungen (Platzverhältnisse): genügend Platz für die angegebene Koll.-fläche Verbindungsleitungen (Ort): Aussenfassade Einfache Länge Speicher-Kollektor [m]: 62 Anteil der Leitungen Aussen [%]: 80 Weitere Bemerkungen:

keine

Produktevorschlag: Kollektoren Fabr./Typ: Masse [mm*mm]: Absorberfläche [m2]: Flüssigkeitsinhalt [l]: Opt.Wirkungsgrad:

z.B.: Soltop 2405x1250 mm 7 x 4 x 2.75m² 2,3 ltr/m² 0.654

Alternativen: Rüesch Schweizer

Kollektorfeld siehe Skizze

Speicher

Fabr./Typ: Inhalt [l] Masse [mm*mm]: Material/Beschichtung: Wärmetauscher [kW]

z.B.: Feuron 2500 H: 2.27 m D: 1.62m V4A 7 m²

Steuerung

Fabr./Typ: Bauart: Zubehör:

Temperaturdifferenz (z.B.:Resol Delta Sol Plus) mit Maximalbegrenzung Temperaturfühler

Langenbruck, 09.07.2002

Alternativen: Apaco ect.

3bEignung A2.xls

Eignungsabklärung zu einer solaren Warmwasseranlage

Kosten / Ertrag Kostenzusammenstellung gemäss Firmenofferte - Kollektorfeld Lieferung und Montage auf vorbereiteter Dachfläche inkl. hydraulischen Zwischenverbindung Zuschläge: Vorbereitung Dachfläche, spez. Konstruktion Aufbringung, Gerüst, Kranen - Speicher Lieferung und Montage inkl. Wärmetauscher und Sanitär Anschlüsse Warmwasserseite Zuschläge: Einbringung, Platzschweissung etc. Mehrpreis Externer Wärmetauscher inkl. Zubehör - Leitungen Lieferung und Montage (Aussen und Innen) inkl. Wärmedämmung Zuschläge: Bauliche Massnahmen/Kernbohrungen - Solarmodul (Pumpe, Armaturen, Sicherheitseinrichtungen) Lieferung und Montage - Wärmezähler Solarkreislauf - Steuerung - Elektroinstallationen komplett Lieferung und Montage - Tech. Bearbeitung / Inbetriebsetzung - Planung - Bauleitung - Baugesuch Rabatt Total Anlagekosten Solare Vorwärmung exkl. MWSt. [Fr.] Total Anlagekosten inkl. MWSt. 7.6 % [Fr.] Total Anlagekosten abzüglich Fördermittel [Fr.] Förderbeiträge / Finanzierungshilfen Beiträge Kanton Kanton Baselstadt 40% der Rest-Invest. Beiträge Bund P+D Beiträge P+D, komunale Beiträge... Solarer Bruttoertrag Ertrag bei Dimensionierung als Vorwärmanlage (Mittelland) [kWh/m2]: Korrekturfaktor für die Dimensionierung (Deckungsgrad) [-]: Korrekturfaktor für die Ausrichtung, Standort etc. [-]: Gesamtertrag der Anlage pro Jahr [kWh/a]:

[Fr.]

Bemerkung

48'440

7'300

14'875

5'456 500 1'400 720

-5'313 73'378 78'955 39'477

15'791 23'686

Bemerkung 550 1.00 1.00 42'350

Empfehlung Das Objekt ist auf Grund des hohen Warmwasserverbrauches für eine solare Warmwasservorwärmung gut geeignet. Die Solaranlage kann auch als Pilotanlage für das vom vom Bundesamt für Energie und den Kantonen geförderten Projekt zur Zirkulationseinbindung errichtet werden

Langenbruck, 09.07.2002

3bEignung A2.xls

Schwengistrasse 12 CH-4438 Langenbruck

Telefon 062 387 31 36 Telefax 062 390 16 40

6

5

Titel

WW-Zirkulation+ Einbindung Solaranlage

WG-Burgfelderstrasse A/2 Basel

4 2 3

1

Schwengistrasse 12 CH-4438 Langenbruck

Kollektorfläche 77 m2

Telefon 062 387 31 36 Telefax 062 390 16 40

Visum

Datum

BS

15. Okt. 2001

gezeichnet

Revision 1

Revision 2

Revision 3

Kaltwasser

2000 Liter

WWSpeicher

PRINZIPSCHEMA

M

von Fernwärme

Solare Warmwassererwärmung Titel

WG-Burgfelderstrasse A/2 Basel

2000 Liter

WWSpeicher

M

von Fernwärme

Schwengistrasse 12 CH-4438 Langenbruck

Telefon 062 387 31 36 Telefax 062 390 16 40

Titel

Dachaufsicht 77 m2 Kollektorfeld

WG−Burgfelderstrasse Basel

Lift− anlage

A 2

Kollektortyp: SOLTOP − Copra Fläche pro Kollektor: 2,75 m2 Anzahl Kollektoren: 28 Total Kollektorfläche 77 m2

N

WG Burgfelderstrasse, Basel

KOSTENEINSPARUNGEN BEI SOLAREN WARMWASSERANLAGEN DURCH EINBINDUNG IN DIE WARMWASSERZIRKULATION

Eignungsabklärung zu einer solaren Warmwasseranlage

Alters und Pflegeheim Weiherweg Rudolfstrasse 43, 4054 Basel Das Alters- und Pflegeheim Weiherweg hat eine durchschnittliche Belegung von 82 Personen. Die Energieversorgung geschieht über die Fernwärme. Das Alters- und Pflegeheim verfügt über ein Schwimmbecken welches für den Energieeintrag über die Solaranlage verwendet werden kann. Die Warmwasserversorgung verfügt über eine UVDesinfektionsanlage zur Vermeidung von Legionellen. Die gesamte Warmwasserversorgung ist detailliert dokumentiert. Die Einbindung der Solaranlage kann über die ½“-Zirkulationsleitung geschehen. Es stehen ausreichend viele Steigstränge bis in das 6. Obergeschoss für die Einbindung zur Verfügung. Durch die bestehende UV-Desinfektionsanlage kann auch mit tieferen Warmwassertemperaturen gefahren werden, was den Ertrag der Solaranlage positiv beeinflusst. Durch die Einbindung der Solaranlage in das Schwimmbecken kann auf einen zusätzlichen 800 Liter - Speicher verzichtet werden. Eine detaillierte Abklärungen über die Energielieferung in das Schwimmbecken sollten jedoch vor einer Ausführung durchgeführt werden. 2 Das 33 m Kollektorfeld kann auf dem Flachdach platziert werden. Der Kollektorkreis kann über den auf das Dach gezogene Warmwasserkreis mit einen Plattenwärmetauscher erschlossen werden. Gegen Witterungseinflüsse kann die Installation auf dem Flachdach mit einer Haube geschützt werden.

ÖKOZENTRUM LANGENBRUCK

Eignungsabklärung für eine solare Warmwasseranlage

Objektdaten Liegenschaft Adresse der Liegenschaft: Alters und Pflegeheim Weiherweg Rudolfstrasse 43, 4054 Basel Eigentümer: Bürgerspital Basel Kontaktperson:

Herr W.Nüesch Bauverwaltung 4003 Basel Tel: 061-279 84 46

Baujahr: 1975 Nutzung: Pflegeheim Geschosse: 2 UG; EG; 6 OG Anz. Wohnungen/Zimmer: 70 Zimmer Anzahl Bewohner (Wohn.) 82 Energiebezugsfläche [m2] 7028

Zone 4

Energieträger (WW/Heiz.): Fernwärme Energieverbrauch: 1301977 kWh Energiekennzahl [MJ/m2a]: 667 Warmwasserverbrauch [Liter/Tag]: In Wohnbauten gemäss Bewohnerzahl:

1860 4100 (Anzahl Bewohner à 50 Liter/Tag)

Zustand der Gebäudehülle Zustand Fenster Doppelverglasung Fassade Estrich/Dach guter Zustand Kellerdecken Sanierungsabsichten: Bedachung: Bedachungsmaterial: Orientierung: Freie Dachfläche: Beschattung:

Flachdach Platten, Sarnafil Süd (-18°) 8 x 25 m keine

saniert, begehbar

Standort Heizung: Alter der Heizung: Zustand der Heizung: Sanierung Vorgesehen: Platzangebot Heizzentrale: Raumhöhe Heizzentrale: Warmwasserversorgung: Inhalt Wassererwärmer: Alter Wassererwärmer: Zustand Wassererwärmer:

2. UG

Fernwärme Unformer:

954kW

Fabrikat: Material:

Apaco Chromstahl

Bemerkungen:

Warmwasserzirkulation vorhanden UV-Desinfektionsgerät gegen Legionellen vorhanden

Reinach, 09.07.2002

ausreichend Platz 3m zentral 1000 Liter 1999 gut

Hallenbad vorhanden

Objektdaten

Eignungsabklärung für eine solare Warmwasseranlage

Anlage Dimensionierung Kollektorfläche AK [m2] = Warmwasserverb. [l/d] /100 Solarspeichervolumen [l] = 30 * AK [m2] Wärmetauscher-Leistung [kW] = 0,7 * AK [m2] Rohrdurchmesser Solarkreislauf [DN] Wärmedämmung Solarkreislauf [mm] Durchfluss Solarkreislauf [l/h]

Standart 18.6 558 13.02 20 30 558

gewählt Bemerkung 33 800 23.1 25 40 1155

Begründung bei grösseren Abweichungen zur Standardauslegung Generel hoher WW-Verbrauch in Altersheimen und Anschluss an Schwimmbad ist möglich.

Daten zur Integration der geplanten Solaranlage Integration Vorwärmespeicher 2.UG; bestehender 1000Ltr.- Speicher Bemerkungen (Platzverhältnisse): genügend Platz in Heizzentrale Integration Kollektoren (Befestigung): Flachdach Bemerkungen (Platzverhältnisse): 8 x 20 m Verbindungsleitungen (Ort): Aussenfassade Einfache Länge Speicher-Kollektor [m]: 55 Anteil der Leitungen Aussen [%]: 78 Weitere Bemerkungen:

Produktevorschlag: Kollektoren Fabr./Typ: Masse [mm*mm]: Absorberfläche [m2]: Flüssigkeitsinhalt [l]: Opt.Wirkungsgrad:

z.B.: Soltop 2405x1250 mm 6 x 2 x 2.75m² 2,3 ltr/m² 0.654

Alternativen: Rüesch Schweizer

Kollektorfeld siehe Skizze

Speicher

Fabr./Typ: Inhalt [l] Masse [mm*mm]: Material/Beschichtung: Wärmetauscher [m2]:

z.B.: Feuron 800 H: 1.98 m D: 95 cm V4A 7 m²

Steuerung

Fabr./Typ: Bauart: Zubehör:

Temperaturdifferenz (z.B.:Resol E1/SD) mit Maximalbegrenzung Temperaturfühler

Reinach, 09.07.2002

Alternativen: Apaco ect.

AnlageDim

Eignungsabklärung zu einer solaren Warmwasseranlage

Kosten / Ertrag Kostenzusammenstellung gemäss Firmenofferte - Kollektorfeld Lieferung und Montage auf vorbereiteter Dachfläche inkl. hydraulischen Zwischenverbindung Zuschläge: Vorbereitung Dachfläche, spez. Konstruktion Aufbringung, Gerüst, Kranen - Speicher Lieferung und Montage inkl. Wärmetauscher und Sanitär Anschlüsse Warmwasserseite Zuschläge: Einbringung, Platzschweissung etc. Mehrpreis Externer Wärmetauscher inkl. Zubehör - Leitungen Lieferung und Montage (Aussen und Innen) inkl. Wärmedämmung Zuschläge: Bauliche Massnahmen/Kernbohrungen - Solarmodul (Pumpe, Armaturen, Sicherheitseinrichtungen) Lieferung und Montage - Wärmezähler Solarkreislauf - Steuerung - Elektroinstallationen komplett Lieferung und Montage - Tech. Bearbeitung / Inbetriebsetzung - Planung - Bauleitung - Baugesuch

Total Anlagekosten Solare Vorwärmung exkl. MWSt. [Fr.] Total Anlagekosten inkl. MWSt. 7.6 % [Fr.] Total Anlagekosten abzüglich Fördermittel [Fr.] Förderbeiträge / Finanzierungshilfen Beiträge Kanton Kanton Baselstadt 40% der Rest-Invest. Beiträge Bund P+D Beiträge P+D, komunale Beiträge... Solarer Bruttoertrag Ertrag bei Dimensionierung als Vorwärmanlage (Mittelland) [kWh/m2]: Korrekturfaktor für die Dimensionierung (Deckungsgrad) [-]: Korrekturfaktor für die Ausrichtung, Standort etc. [-]: Gesamtertrag der Anlage pro Jahr [kWh/a]:

[Fr.]

Bemerkung

21'354

7'568

9'455

2'646 500 1'400 490

-

43'413 46'712 23'356

9'342 14'014

Bemerkung 550 1.00 1.00 18'150

Empfehlung Das Objekt ist für den Einbau einer solaren Warmwassererwärmung gut geeignet. Die Solaranlage kann auch als Pilotanlage für das vom vom Bundesamt für Energie und den Kantonen geförderten Projekt zur Zirkulationseinbindung errichtet werden. Mit der vorhandenen UVDesinfektionsanlage kann die Anlage auch mit tieferen WW-Temperaturen betrieben werden, was sich positiv auf den Ertrag auswirkt. Die angegebenen Förderbeiträge gelten für eine Pilotanlage.

Langenbruck, 09.07.2002

4bEignung.xls

Schwengistrasse 12 CH-4438 Langenbruck

Telefon 062 387 31 36 Telefax 062 390 16 40

Titel

WW-Zirkulation+ Einbindung Solaranlage

Alterszentrum Weiherweg Basel

Schwengistrasse 12 CH-4438 Langenbruck

Kollektorfläche 33 m2

Telefon 062 387 31 36 Telefax 062 390 16 40

Visum

Datum

B. Sitzmann

15. Nov. 2001

gezeichnet

Revision 1

Revision 2

Revision 3

Kaltwasser

800 Liter

SolarSpeicher

PRINZIPSCHEMA

M

Solare Warmwassererwärmung Titel

Alters- u. Pflegeheim Weiherweg Bürgerspital Basel

1000 Liter

WWSpeicher

M

von Fernwärme

Schwengistrasse 12 CH-4438 Langenbruck

Telefon 062 387 31 36 Telefax 062 390 16 40

Titel

Dachaufsicht 32 m2 Kollektorfeld

Alters u. Pflegeheim Weiherweg Basel

N Beispielkollektor: SOLTOP − Copra Fläche pro Kollektor: 2,02 m2 Anzahl Kollektoren: 16 Total Kollektorfläche 32 m2

Altersheim Weiherweg, Basel

ANHANG A2

KOSTENEINSPARUNGEN BEI SOLAREN WARMWASSERANLAGEN DURCH EINBINDUNG IN DIE WARMWASSERZIRKULATION

Eignungsabklärung zu einer solaren Warmwasseranlage

Alters und Pflegeheim Gritt Grittweg 24, 4435 Niederdorf Das Alters- und Pflegeheim Gritt hat eine durchschnittliche Belegung von 100 Personen. Die Energieversorgung geschieht über 2 Ölkessel. Die Warmwasserversorgung wurde im 2001 saniert und verfügt über eine UV-Desinfektionsanlage zum Schutz vor Legionellen. Die 2001 installierte Warmwasserversorgung mit Zirkulationsleitung (DN15) bis in das 4. OG wurde auf die Innenwand verlegt und mit einer Holzverschalung verkleidet. Die Einbindung der Solaranlage könnte über 3 der insgesamt 10 Warmwasserkreise geschehen und ist sehr einfach zugänglich. Auf Grund der Sanierung im 2001 ist die unmittelbare Änderung der bestehenden Installation jedoch unwahrscheinlich. Hätte man die Integration der Solaranlage bereits bei der Planung mit entsprechenden Leitungsquerschnitten berücksichtigt, wäre die Installation der Solaranlage sehr einfach möglich gewesen. Durch die bestehende UV-Desinfektionsanlage kann auch mit tieferen Warmwassertemperaturen gefahren werden, was den Ertrag der Solaranlage positiv beeinflusst. 2 Das 45m -Kollektorfeld kann auf das, nach Süden geneigte Schrägdach platziert werden. Die Armaturengruppe für die Solaranlage mit Anschluss an den Warmwasserkreis könnte sehr gut im Estrich untergebracht werden.

ÖKOZENTRUM LANGENBRUCK

Eignungsabklärung für eine solare Warmwasseranlage

Objektdaten Liegenschaft Adresse der Liegenschaft: Altersheim Gritt Grittweg 24 4435 Niederdorf Kontaktperson:

Herr Wermut

Eigentümer:

Tel: 061 965 20 00 9 Gemeinden in Waldenburgertal

Baujahr: Pflegeheim: 1977 Wohnheim :1991 Nutzung: Wohnen / Heim Geschosse: UG, EG, 1.-4.OG Anz. Wohnungen/Zimmer: 65 Wohnungen Anzahl Bewohner (Wohn.) 100 Energiebezugsfläche [m2] 6343 Energieträger (WW/Heiz.): Heizöl Energieverbrauch: 697399 kWh Energiekennzahl [MJ/m2a]: 396 Heizung Warmwasserverbrauch [Liter/Tag]: In Wohnbauten gemäss Bewohnerzahl:

4512 5000 (Anzahl Bewohner à 50 Liter/Tag)

Zustand der Gebäudehülle Zustand Fenster Doppelverglasung Fassade 8 cm Aussenisolation Steinwolle Estrich/Dach Steinwolle Kellerdecken Beton Sanierungsabsichten: keine Bedachung: Bedachungsmaterial: Orientierung: Freie Dachfläche: Beschattung:

Schrägdach auf bestehenden Flachdach Falzziegeln Süd Neigung: 24.5 6.5 x 13.5 m keine

Standort Heizung: Alter der Heizung: Zustand der Heizung: Sanierung Vorgesehen: Platzangebot Heizzentrale: Raumhöhe Heizzentrale: Warmwasserversorgung: Inhalt Wassererwärmer: Alter Wassererwärmer: Zustand Wassererwärmer:

UG

gut keine gut 2.8 m saniert im 2001 Fabrikat: Pflegeh.:1250 + WRG:800 Ltr. 2001 gut

Zirkulation

neu installiert im 2001

Reinach, 09.07.2002

Fabrikat:

CTC 2 x 92 kW

Apaco V4A Wohnh.: 800Ltr.

Objektdaten

Eignungsabklärung für eine solare Warmwasseranlage

Anlage Dimensionierung Kollektorfläche AK [m2] = Warmwasserverb. [l/d] /100 Solarspeichervolumen [l] = 30 * AK [m2] Wärmetauscher-Leistung [kW] = 0,7 * AK [m2] Rohrdurchmesser Solarkreislauf [DN] Wärmedämmung Solarkreislauf [mm] Durchfluss Solarkreislauf [l/h]

Standart 45 1353 32 32 40 1579

gewählt Bemerkung 44 1320 30.8 32 40 1540

Begründung bei grösseren Abweichungen zur Standardauslegung

Daten zur Integration der geplanten Solaranlage Integration Vorwärmespeicher UG Heizraum Bemerkungen (Platzverhältnisse): gut Integration Kollektoren (Befestigung): auf Schrägdach montiert Bemerkungen (Platzverhältnisse): 6.5 x 13.5 m Verbindungsleitungen (Ort): über 3 Zirkulationsstränge oder Aussenfassade Einfache Länge Speicher-Kollektor [m]: 49 Anteil der Leitungen Aussen [%]: 80 Weitere Bemerkungen:

Produktevorschlag: Kollektoren Fabr./Typ: Masse [mm*mm]: Absorberfläche [m2]: Flüssigkeitsinhalt [l]: Opt.Wirkungsgrad:

z.B.: Soltop 2405x1250 mm 16 x 2.75m² 2,3 ltr/m² 0.654

Alternativen: Rüesch Schweizer

Kollektorfeld: siehe Skizze

Speicher

Fabr./Typ: Inhalt [l] Masse [mm*mm]: Material/Beschichtung: Wärmetauscher [m2]:

z.B.: Feuron 1200 H: 2.2 m D: 90 cm V4A 8 m²

Steuerung

Fabr./Typ: Bauart: Zubehör:

Temperaturdifferenz (z.B.:Resol E1/SD) mit Maximalbegrenzung Temperaturfühler

Reinach, 09.07.2002

AnlageDim

Eignungsabklärung zu einer solaren Warmwasseranlage

Kosten / Ertrag Kostenzusammenstellung gemäss Firmenofferte - Kollektorfeld Lieferung und Montage auf vorbereiteter Dachfläche inkl. hydraulischen Zwischenverbindung Zuschläge: Vorbereitung Dachfläche, spez. Konstruktion Aufbringung, Gerüst, Kranen - Speicher Lieferung und Montage inkl. Wärmetauscher und Sanitär Anschlüsse Warmwasserseite Zuschläge: Einbringung, Platzschweissung etc. Mehrpreis Externer Wärmetauscher inkl. Zubehör - Leitungen Lieferung und Montage (Aussen und Innen) inkl. Wärmedämmung Zuschläge: Bauliche Massnahmen/Kernbohrungen - Solarmodul (Pumpe, Armaturen, Sicherheitseinrichtungen) Lieferung und Montage - Wärmezähler Solarkreislauf - Steuerung - Elektroinstallationen komplett Lieferung und Montage - Tech. Bearbeitung / Inbetriebsetzung - Planung - Bauleitung - Baugesuch 4% Rabatt Total Anlagekosten Solare Vorwärmung exkl. MWSt. [Fr.] Total Anlagekosten inkl. MWSt. 7.6 % [Fr.] Total Anlagekosten abzüglich Fördermittel [Fr.] Förderbeiträge / Finanzierungshilfen Beiträge Kanton Kanton Baselland 20% der Investition Beiträge Bund P+D Beiträge P+D, komunale Beiträge... Solarer Bruttoertrag Ertrag bei Dimensionierung als Vorwärmanlage (Mittelland) [kWh/m2]: Korrekturfaktor für die Dimensionierung (Deckungsgrad) [-]: Korrekturfaktor für die Ausrichtung, Standort etc. [-]: Gesamtertrag der Anlage pro Jahr [kWh/a]:

[Fr.]

Bemerkung

25'218 450 3'000 10'455 900

10'960

2'690 500 1'400 720

-2'251 54'042 58'149 29'075

11'630 17'445

Bemerkung 550 1.00 1.00 24'200

Empfehlung Das Objekt ist für den Einbau einer solaren Warmwassererwärmung gut geeignet. Die Solaranlage kann auch als Pilotanlage für das vom vom Bundesamt für Energie und den Kantonen geförderten Projekt zur Zirkulationseinbindung errichtet werden. Mit der vorhandenen UVDesinfektionsanlage kann die Anlage auch mit tieferen WW-Temperaturen betrieben werden, was sich positiv auf den Ertrag auswirkt. Die angegebenen Förderbeiträge gelten für eine Pilotanlage.

Langenbruck, 09.07.2002

5bEignung-gritt.xls

KW

Schwengistrasse 12 CH-4438 Langenbruck

4.OG

Zirk DN16

Telefon 062 387 31 36 Telefax 062 390 16 40

WW DN20

Steigzone

Titel

KW

Zirk. DN16

KW

Integration Solaranlage

Alters− u. Pflegeheim Gritt Grittweg 24, Niederdorf

WW DN20

WT

Steigzone

WT

WW DN20

WT

Zirk. DN16

Steigzone

Kollektorfeld

Schwengistrasse 12 CH-4438 Langenbruck

Telefon 062 387 31 36 Telefax 062 390 16 40

Titel

Süddach mit 44 m2 Kollektorfeld

Alters− u. Pflegeheim Gritt Grittweg 24, Niederdorf

Altersheim Gritt, Niederdorf

KOSTENEINSPARUNGEN BEI SOLAREN WARMWASSERANLAGEN DURCH EINBINDUNG IN DIE WARMWASSERZIRKULATION

Eignungsabklärung zu einer solaren Warmwasseranlage

Altersheim Gelterkinden Turnhallenstrasse 1 4468 Gelterkinden Das Altersheim Gelterkinden hat eine durchschnittliche Belegung von 77 Personen. Die Energieversorgung geschieht hier über ein mit Hackschnitzelbefeuerten BHKW. Die Warmwasserbereitung geschieht im Sommer über einen Ölkessel. Die Einbindung der Solaranlage könnte über die DN 20-Zirkulationsleitung geschehen, welche bis in das 6. OG reicht. Es besteht jedoch bereits ein Steigstrang, speziell für die nachträgliche Installation einer Solaranlage der bevorzugt verwendet werden sollte. Das Gebäude würde sich gut für eine Testanlage eignen, da bei etwaigen Problemen in der Zirkulationseinbindung der Solaranlage jederzeit auf den bestehenden Steigstrang ausgewichen werden kann. Der bestehende 16'000 Ltr. Speicher könnte bei der Zirkulationseinbindung weiterverwendet werden. Ein zusätzlicher Speicher wäre auf Grund des grossen Volumens nicht nötig. Die Investitionskosten sind deshalb vergleichsweise niedrig.

ÖKOZENTRUM LANGENBRUCK

Eignungsabklärung für eine solare Warmwasseranlage

Objektdaten Liegenschaft Adresse der Liegenschaft: Altersheim Gelterkinden Turnhallenstrasse 1 4468 Gelterkinden Eigentümer: BürgergemeindeGelterkinden Kontaktperson: Herr Grischweiler

Tel: 061 981 39 39

Baujahr: 1973 Nutzung: Wohnen / Heim Geschosse: UG, EG, 1.-5. OG, DG Anz. Wohnungen/Zimmer: 71 Wohnungen Anzahl Bewohner (Wohn.) 77 Energiebezugsfläche [m2] 4982 Energieträger (WW/Heiz.): Hackschnitzel, Heizöl (WW im Sommer mit Heizöl) Energieverbrauch: 707523 Energiedaten nur für gesamtes Zentrum vorhanden Energiekennzahl [MJ/m2a]: 511 Warmwasserverbrauch [Liter/Tag]: In Wohnbauten gemäss Bewohnerzahl:

3850 3850 (Anzahl Bewohner à 50 Liter/Tag)

Zustand der Gebäudehülle Zustand Fenster Doppelverglasung Fassade Backstein Estrich/Dach Kellerdecken Sanierungsabsichten: keine Bedachung: Bedachungsmaterial: Orientierung: Freie Dachfläche: Beschattung:

Flachdachsanierung im 1990+isolation Anschlussmöglichkeit? 29° West von Süd = 0°

Standort Heizung: Alter der Heizung: Zustand der Heizung: Sanierung Vorgesehen: Platzangebot Heizzentrale: Raumhöhe Heizzentrale: Warmwasserversorgung: Inhalt Wassererwärmer: Alter Wassererwärmer: Zustand Wassererwärmer:

UG BHKW: 1995, Heizöl: 1989

Bemerkungen: Reinach, 09.07.2002

keine

keine wenig auf Grund 16'000 Ltr-Speicher 2.3 m zentral 16'000 Ltr. + 1'000Ltr. Pufferspeicher mit integrierte Boiler 1973 + Elektroeinsatz

Zirkulation vorhanden DN20 Objektdaten

Eignungsabklärung für eine solare Warmwasseranlage

Anlage Dimensionierung Kollektorfläche AK [m2] = Warmwasserverb. [l/d] /100 Solarspeichervolumen [l] = 30 * AK [m2] Wärmetauscher-Leistung [kW] = 0,7 * AK [m2] Rohrdurchmesser Solarkreislauf [DN] Wärmedämmung Solarkreislauf [mm] Durchfluss Solarkreislauf [l/h]

Standart 38.5 1155 26.95 25 40 1347.5

gewählt Bemerkung 38.5 1155 26.95 25 40 1347.5

Begründung bei grösseren Abweichungen zur Standardauslegung

Daten zur Integration der geplanten Solaranlage Integration Vorwärmespeicher UG, bestehender 1000Ltr-Speicher evtl. für Solar Bemerkungen (Platzverhältnisse): wenig auf Grund 16'000 Ltr-Speicher Integration Kollektoren (Befestigung): Flachdach Bemerkungen (Platzverhältnisse): 8 x 20 m Verbindungsleitungen (Ort): Sammelkanal, Solarleitung bereits vorhanden Einfache Länge Speicher-Kollektor [m]: 45 Anteil der Leitungen Aussen [%]: 20 Weitere Bemerkungen:

Produktevorschlag: Kollektoren Fabr./Typ: Masse [mm*mm]: Absorberfläche [m2]: Flüssigkeitsinhalt [l]: Opt.Wirkungsgrad:

z.B.: Soltop 2405x1250 mm 14 x 2.75m² 2,3 ltr/m² 0.654

Alternativen: Rüesch Schweizer

Kollektorfeld: siehe Skizze

Speicher

Fabr./Typ: Inhalt [l] Masse [mm*mm]: Material/Beschichtung: Wärmetauscher [m2]:

z.B.: Feuron 1000 (bestehend) H: 1.96 m D: 85 cm V4A 7.2 m²

Steuerung

Fabr./Typ: Bauart: Zubehör:

Temperaturdifferenz (z.B.:Resol E1/SD) mit Maximalbegrenzung Temperaturfühler

Reinach, 09.07.2002

Alternativen: Apaco ect.

AnlageDim

Eignungsabklärung zu einer solaren Warmwasseranlage

Kosten / Ertrag Kostenzusammenstellung gemäss Firmenofferte - Kollektorfeld Lieferung und Montage auf vorbereiteter Dachfläche inkl. hydraulischen Zwischenverbindung Zuschläge: Vorbereitung Dachfläche, spez. Konstruktion Aufbringung, Gerüst, Kranen - Speicher Lieferung und Montage inkl. Wärmetauscher und Sanitär Anschlüsse Warmwasserseite Zuschläge: Einbringung, Platzschweissung etc. Mehrpreis Externer Wärmetauscher inkl. Zubehör - Leitungen Lieferung und Montage (Aussen und Innen) inkl. Wärmedämmung Zuschläge: Bauliche Massnahmen/Kernbohrungen - Solarmodul (Pumpe, Armaturen, Sicherheitseinrichtungen) Lieferung und Montage - Wärmezähler Solarkreislauf - Steuerung - Elektroinstallationen komplett Lieferung und Montage - Tech. Bearbeitung / Inbetriebsetzung - Planung - Bauleitung - Baugesuch

Total Anlagekosten Solare Vorwärmung exkl. MWSt. [Fr.] Total Anlagekosten inkl. MWSt. 7.6 % [Fr.] Total Anlagekosten abzüglich Fördermittel [Fr.] Förderbeiträge / Finanzierungshilfen Beiträge Kanton Kanton Baselland 20% der Investition Beiträge Bund P+D Beiträge P+D, komunale Beiträge... Solarer Bruttoertrag Ertrag bei Dimensionierung als Vorwärmanlage (Mittelland) [kWh/m2]: Korrekturfaktor für die Dimensionierung (Deckungsgrad) [-]: Korrekturfaktor für die Ausrichtung, Standort etc. [-]: Gesamtertrag der Anlage pro Jahr [kWh/a]:

[Fr.]

Bemerkung

23'725 3'000

4'158

6'028 500 1'400 720

-

39'531 42'535 21'268

8'507 12'761

Bemerkung 550 1.00 1.00 21'175

Empfehlung Das Objekt ist für den Einbau einer solaren Warmwassererwärmung gut geeignet. Die Solaranlage kann auch als Pilotanlage für das vom vom Bundesamt für Energie und den Kantonen geförderten Projekt zur Zirkulationseinbindung errichtet werden. Die angegebenen Förderbeiträge gelten für eine Pilotanlage.

Langenbruck, 09.07.2002

6bEignung-gelterkinden.xls

Schwengistrasse 12 CH-4438 Langenbruck

6

Telefon 062 387 31 36 Telefax 062 390 16 40

11

Titel

1

WW-Zirkulation+ Einbindung Solaranlage

Altersheim Gelterkinden

12

2

3 4

5

7

Schwengistrasse 12 CH-4438 Langenbruck

Kollektorfläche 38.5 m2

Telefon 062 387 31 36 Telefax 062 390 16 40

Visum

Datum

BS

15. Dez. 2001

gezeichnet

Revision 1

Revision 2

Revision 3

Kaltwasser

1'000 Liter

WWSpeicher

PRINZIPSCHEMA

M

von Fernwärme

Solare Warmwassererwärmung Titel

Altersheim Gelterkinden

16'000 Liter

WWSpeicher

M

von Fernwärme

Schwengistrasse 12 CH-4438 Langenbruck

Telefon 062 387 31 36 Telefax 062 390 16 40

Titel

Dachaufsicht 38.5 m2 Kollektorfeld

Altersheim Gelterkinden

Lift− anlage

Kollektortyp: z.B. SOLTOP − Copra Fläche pro Kollektor: 2,75 m2 Anzahl Kollektoren: 14 Total Kollektorfläche 38.5 m2

N

Altersheim Gelterkinden

KOSTENEINSPARUNGEN BEI SOLAREN WARMWASSERANLAGEN DURCH EINBINDUNG IN DIE WARMWASSERZIRKULATION

Eignungsabklärung zu einer solaren Warmwasseranlage

Alterszentrum Am Bachgraben Muesmattweg 131 4123 Allschwil Das Alterszentrum „Am Bachgraben“ wurde das Wohnhaus Muesmattweg 131 untersucht. Das Gebäude hat eine durchschnittliche Belegung von 54 Personen. Die Energieversorgung geschieht über die Fernwärme aus dem gemeinsamen BHKW des Alterszentrums. Die gesamte Warmwasserversorgung ist detailliert dokumentiert. Die Einbindung der Solaranlage muss über mindestens 2 Zirkulationsleitungen geschehen. Bei der Installation einer Solaranlage muss auf jeden Fall ein zusätzlicher Speicher vorgesehen werden. Das 33 m2Kollektorfeld kann auf dem Flachdach platziert werden. Auf Grund der niedrigen Gebäudehöhe und des notwendigen Solarspeichers ist die Einbindung der Solaranlage in der derzeitigen Testphase nicht wirtschaftlicher als die herkömmliche Installation.

ÖKOZENTRUM LANGENBRUCK

Eignungsabklärung für eine solare Warmwasseranlage

Objektdaten Liegenschaft Adresse der Liegenschaft: Alterszentrum Am Bachgraben Muesmattweg 131 4123 Allschwil Eigentümer: Stiftung AlterszentrumAm Bachgraben Kontaktperson: Herr Goering

Tel: 061-485 33 60

Baujahr: 1971 Nutzung: Wohnen Geschosse: UG, EG, 1-4.OG Anz. Wohnungen/Zimmer: 38 Wohnungen Anzahl Bewohner (Wohn.) 54 Energiebezugsfläche [m2] 1846 Energieträger (WW/Heiz.): Energieverbrauch: Energiekennzahl [MJ/m2a]:

eigenes BHKW Energiedaten nur für gesamtes Zentrum vorhanden 0

Warmwasserverbrauch [Liter/Tag]: In Wohnbauten gemäss Bewohnerzahl:

2700 2700 (Anzahl Bewohner à 50 Liter/Tag)

Zustand der Gebäudehülle Zustand Fenster Doppelverglassung Fassade Backstein Estrich/Dach Kellerdecken Beton Sanierungsabsichten: keine Bedachung: Bedachungsmaterial: Orientierung: Freie Dachfläche: Beschattung:

Flachdach Kies 34° Ost von Süd=0° 18 x 7 m keine

Standort Heizung: Alter der Heizung: Zustand der Heizung: Sanierung Vorgesehen: Platzangebot Heizzentrale: Raumhöhe Heizzentrale: Warmwasserversorgung: Inhalt Wassererwärmer: Alter Wassererwärmer: Zustand Wassererwärmer:

BHKW unterhalb Hauptgebäude 1971 keine ausreichend 2.8 m Übergabestation von BHKW keine Angaben ^~600L. Fabrikat: 1971 Typ: gut

Bemerkungen:

Zirkulation vorhanden

Langenbruck, 09.07.2002

Anschlussmöglichkeit?

HOVAL F41F

Objektdaten

Eignungsabklärung für eine solare Warmwasseranlage

Anlage Dimensionierung Kollektorfläche AK [m2] = Warmwasserverb. [l/d] /100 Solarspeichervolumen [l] = 30 * AK [m2] Wärmetauscher-Leistung [kW] = 0,7 * AK [m2] Rohrdurchmesser Solarkreislauf [DN] Wärmedämmung Solarkreislauf [mm] Durchfluss Solarkreislauf [l/h]

Standart 27 810 18.9 25 40 810

gewählt Bemerkung 38.5 1155 26.95 25 40 1347.5

Begründung bei grösseren Abweichungen zur Standardauslegung

Daten zur Integration der geplanten Solaranlage Integration Vorwärmespeicher UG Heizraum Bemerkungen (Platzverhältnisse): gut Integration Kollektoren (Befestigung): Flachdach Bemerkungen (Platzverhältnisse): 18 x 7 m Verbindungsleitungen (Ort): Fassade o.Zirk. Einfache Länge Speicher-Kollektor [m]: 34 Anteil der Leitungen Aussen [%]: 80 Weitere Bemerkungen:

Produktevorschlag: Kollektoren Fabr./Typ: Masse [mm*mm]: Absorberfläche [m2]: Flüssigkeitsinhalt [l]: Opt.Wirkungsgrad:

z.B.: Soltop 2405x1250 mm 12 x 2.75m² 2,3 ltr/m² 0.654

Alternativen: Rüesch Schweizer

Kollektorfeld: siehe Skizze

Speicher

Fabr./Typ: Inhalt [l] Masse [mm*mm]: Material/Beschichtung: Wärmetauscher [m2]:

z.B.: Feuron 1000 H: 1.96 m D: 85 cm V4A 7.2 m²

Steuerung

Fabr./Typ: Bauart: Zubehör:

Temperaturdifferenz (z.B.:Resol E1/SD) mit Maximalbegrenzung Temperaturfühler

Reinach, 09.07.2002

Alternativen: Apaco ect.

AnlageDim

Eignungsabklärung zu einer solaren Warmwasseranlage

Kosten / Ertrag Kostenzusammenstellung gemäss Firmenofferte - Kollektorfeld Lieferung und Montage auf vorbereiteter Dachfläche inkl. hydraulischen Zwischenverbindung Zuschläge: Vorbereitung Dachfläche, spez. Konstruktion Aufbringung, Gerüst, Kranen - Speicher Lieferung und Montage inkl. Wärmetauscher und Sanitär Anschlüsse Warmwasserseite Zuschläge: Einbringung, Platzschweissung etc. Mehrpreis Externer Wärmetauscher inkl. Zubehör - Leitungen Lieferung und Montage (Aussen und Innen) inkl. Wärmedämmung Zuschläge: Bauliche Massnahmen/Kernbohrungen - Solarmodul (Pumpe, Armaturen, Sicherheitseinrichtungen) Lieferung und Montage - Wärmezähler Solarkreislauf - Steuerung - Elektroinstallationen komplett Lieferung und Montage - Tech. Bearbeitung / Inbetriebsetzung - Planung - Bauleitung - Baugesuch -Rabatt Total Anlagekosten Solare Vorwärmung exkl. MWSt. [Fr.] Total Anlagekosten inkl. MWSt. 7.6 % [Fr.] Total Anlagekosten abzüglich Fördermittel [Fr.] Förderbeiträge / Finanzierungshilfen Beiträge Kanton Kanton Baselland 20% der Investition Beiträge Bund P+D Beiträge P+D, komunale Beiträge... Solarer Bruttoertrag Ertrag bei Dimensionierung als Vorwärmanlage (Mittelland) [kWh/m2]: Korrekturfaktor für die Dimensionierung (Deckungsgrad) [-]: Korrekturfaktor für die Ausrichtung, Standort etc. [-]: Gesamtertrag der Anlage pro Jahr [kWh/a]:

[Fr.]

Bemerkung

23'725 3'000

8'493 900

9'565

2'546 500 1'400 720

-1'525 49'324 53'073 26'536

10'615 15'922

Bemerkung 550 1.00 1.00 21'175

Empfehlung Das Objekt ist für den Einbau einer solaren Warmwassererwärmung gut geeignet. Die Solaranlage kann auch als Pilotanlage für das vom vom Bundesamt für Energie und den Kantonen geförderten Projekt zur Zirkulationseinbindung errichtet werden. Die angegebenen Förderbeiträge gelten für eine Pilotanlage.

Langenbruck, 09.07.2002

7bEignung-Alschwil.xls

Schwengistrasse 12 CH-4438 Langenbruck

7

Telefon 062 387 31 36 Telefax 062 390 16 40

6

Titel

4

WW-Zirkulation+ Einbindung Solaranlage

Alterszentrum Allschwil Muesmattweg 131

5 3 2

1

Schwengistrasse 12 CH-4438 Langenbruck

Telefon 062 387 31 36 Telefax 062 390 16 40

Titel

Dachaufsicht 38.5 m2 Kollektorfeld

Alterszentrum Allschwil Muesmattweg 131

Lift− anlage

Kollektortyp: z.B. SOLTOP − Copra Fläche pro Kollektor: 2,75 m2 Anzahl Kollektoren: 14 Total Kollektorfläche 38.5 m2

N

Alterszentrum Allschwil

ANHANG B

Eingabe Parameter für die Simulation herkömmliche Anlage (Nummerierung gemäss Excelblatt) 22

F m= k 10 23

FK ,Serie = (if m = 0 then FK else

FK ) m

26

∆ PSerie = ∆ PSpez ⋅ FK ,Serie

31 2

AK = d K ⋅

π 4

39

PSpez ,1 =

π ⋅ l K ,1 D 1 ⋅ ln( K ,a ) 2 ⋅ λK DK ,i

40

PSpe, 2 =

π ⋅ lK ,2 D 1 ⋅ ln( K ,a ) DK ,i 2 ⋅ λK

43

V1,min = V '1,min ⋅

m 1000 ⋅ 3600 ⋅ AK

44

V1,max = V '1,max ⋅

m 1000 ⋅ 3600 ⋅ AK

1

48

F A = k 5 50

kA( 2 ) = (if kA(1) = 0 then k ⋅ A else kA(1) ) 55

d Z ,V

AZ ,V =

4

2

⋅π

63

PSpe, 4 =

π ⋅ l Z ,V D 1 ⋅ ln( Z ,V ,a ) 2 ⋅ λ Z ,V DZ ,V ,i

71

AZ , R =

d Z ,R 4

2

⋅π

79

PSpez ,3 =

π ⋅ lZ ,R D 1 ⋅ ln( Z , R ,a ) DZ , R ,i 2 ⋅ λZ ,R

81

Vnorm , R = v norm,v ⋅

AZ ,V AZ , R

85

VS =

FK 20

87

T7 = TK 93

QS ,S = (TS ,S − TK ) ⋅ ρW ⋅ c ρ ,W ⋅ VS ,S 2

99

DS = 2 ⋅

VS hS ⋅ π

103

DS ,i = DS ⋅ 2dWand 104

AS , D = π ⋅ (

DS ,i

)2

2

105

DS ,a = DS ,i + 2d Dämmung 106

PS , D = AS , P ⋅

λS d Dämmung

107

PS ,W =

π D 1 ⋅ ln( S ,a ) DS ,i 2 ⋅ λS

119 2

v K ,h ( m / s ) =

v K ,h (l / h m )

1000 ⋅ 3600 ⋅ AK

⋅ FK

120

V ' K ,h =

v K ,h 1000 ⋅ 3600

⋅ FK

124

PSpez , K ,1,h =

π ⋅ l k ,1,h D 1 ⋅ ln( K ,a ) 2 ⋅ λK DK ,i

3

125

PSpez , K , 2,h =

π ⋅ l k , 2 ,h D 1 ⋅ ln( K ,a ) 2 ⋅ λK D K ,i

128

FK ,Serie,h =

FK mK

130

∆ PSerie,h = ∆ PSpez ⋅ FK ,Serie,h 136

τ=

ρ

ρ w ⋅ c p ,w w,Gl

⋅ c p ,w,Gl

4

Dateneingabe Herkömmliche Solaranlagensimulation B GK C

~ Gtot = GK ⋅ FK D

Tn

E

ZSpez

F

Z=

Z Spez ~ ~ ⋅ n ⋅ VZapf 100

L ) h

(in

B

PZ =

Z ~ ⋅ ρ~Wasser ⋅ c~P ,Wasser ⋅ (TZ − TK ) 1000

C,D

v1 = ~ v K ,h

m (in ) = ~ v ' K ,h s

m3 (in ) s

E 0

η = co

↑

↑

↑

↑

T1 + T4 − 2Tu ~ (T1 + T4 − 2Tu ) 2 ~ ~ η = if ( PZ = 0) then = 0 else [if co − c1 − c2 VS then 1 else 0 AM

ε = β OR γ AP

τ = τ~ AQ ~

kA κ = if β then "WT aus" else ~ v1 ⋅ ρW ⋅ c~P ,W AR

Φ = if β then "WT aus" else (if (0.999 < τ < 1.001 OR − κ (1 − τ ) > 100) then else

1 − e −κ (1 − τ ) ) 1 − τ ⋅ e −κ (1 − τ )

8

κ 1 + κ ⋅τ

BD

∆p Z ,V

~ l 2 = ~Z ,V ⋅ ~ v norm ⋅ ρ~Wasser ⋅ λ 2d Z ,V

BF

~ d Z ,R ~ Re = v norm γ Wasser BG

τ = e −e

( −0.033⋅ Re − 8.75 )

BH

~ 64 ln(Re)1.2 1 k λ= ⋅ (1 − α ) + α (−0.868 ⋅ ln( + ⋅ ~ )) −2 Re Re 3.71 d Z , R BI

∆p Z , R

~ l 2 = ~Z , R ⋅ ~ v norm ⋅ ρ~Wasser ⋅ λ 2d Z , R

BK

∆p Z ,tot = ∆p Z ,V + ∆p Z , R BL

~ PP ,Z ,tot = AZ ,V ⋅ ~ v norm ⋅ ∆p Z ,total BO

PV , Koll = if β then 0 else PV ,1 + PV , 2 BR

Peff = GK ⋅ η BS

v K = if β then " aus" else v1

10

Simulation der Zirkulationseinbindung A ↑

PZ = if ( Z > VBetrieb,tot ⋅ 1000 AND TSp ≠ "leer" ) Z ~ ~ ↑ then (VBetrieb,tot ⋅ (T6 − TK ) + ( − VBetrieb,tot ) ⋅ (TZ − TK )) ρ~W ⋅ c~P ,W 1000 Z ~ else ⋅ ρ~W ⋅ c~P ,W ⋅ (T6 − TK ) 1000 B

Gtot ⋅ η v'1 = if (T1 − T4 ) < 0.0001 then 0 else ~ ~ ρW / Gl ⋅ c~P ,W / Gl ⋅ AK ⋅ (T1 − T4 ) C

v1 = if β = 0 then 0 else (if v'1 > v max then vmax else v'1 ) D

~ V1 = v1 ⋅ AK ⋅ 1000 ⋅ 3600 E

G ⋅ η − Pv ,1 − Pv , 2 V '2,v = ~ ~tot ~ ρW ⋅ c P ,W ⋅ AZ ,V ⋅ (T5 − T8 ) F

V2,v = if β = 0 then 0 else v' 2,v G

V2, R = if β = 0 then 0 else v' 2,v

~ AZ ,v ⋅~ AZ , R

H

~ V2 = v 2,v ⋅ AZ ,v ⋅ 1000 ⋅ 3600 I ↑

↑

T + T4 − 2Tn ↑ ∆TK = if γ = 0 then 1 else TSp − Tn 2 11

J 0

η = c0 2

2

ab 1 ∆T ∆T ∆T ∆T η = if GK = 0 then 0 else (if c~0 − c~1 K − c~2 ⋅ K < 0 then 0 else c~0 − c~1 K − c~2 ⋅ K ) GK GK GK GK

K −1 ~ T1 = TK ,a 0 ~ T1 = T2 ab 1

↑

T1 = if ( β ↑ = 0 OR v1 = 0) then T2 else T2 +

Pv ,1

~ ↑ ρ~W / Gl ⋅ c~P ,W / Gl ⋅ AK ⋅ v1

L −1 ~ T2 = TK ,a

~ − 3600 ⋅ PSpez ,1 T5 − T8 ~ ~ ↑ T2 = if β = 0 then TK ,a + (T2 − TK ,a ) ⋅ exp( ~ ) else + T8 ~ ~ Φ ρW / Gl ⋅ c~P ,W / Gl ⋅ AK ⋅ lK ,1 ab 1

↑

M −1 ~ T3 = TK ,a

~ − 3600 ⋅ PSpez , 2 ~ ~ ↑ T3 = if β = 0 then TR ,a + (T3 − TK ,a ) ⋅ exp( ~ ~ ~ ) else T2 − τ (T5 − T8 ) ρW / Gl ⋅ c~P ,W / Gl ⋅ AK ⋅ lK , 2 ab 1

↑

N −1 ~ T4 = TK ,a 0 ~ T4 = T3

~ − 3600 ⋅ PSpez , 2 ~ ~ ↑ T4 = if ( β = 0 OR v1 = 0) then TK ,a + (T4 − TK ,a ) ⋅ exp( ~ ~ ~ ) ρW / Gl ⋅ c~P ,W / Gl ⋅ AK ⋅ lK , 2 ab 1

↑

↑

else T3 − Pv , 2 ⋅

1

~ ↑ ρ~W / Gl ⋅ c~P ,W / Gl ⋅ AK ⋅ v1

O

T5 = TW

12

P 0

T6 = TSp

↑

ab 1

↑

T6 = if ( β ↑ = 0 OR ε ↑ = 1) then T5 else T5 −

Pv ,3 ~ ↑ ~ ~ ρW ⋅ c P ,W ⋅ AZ , R ⋅ v 2, R

Q

~ T7 = T7 R 0

T8 = T7 ab 1

T8 = if β ↑ = 0 then T7 else T7 −

Pv , 4 ~ ↑ ρ~W ⋅ c~P ,W ⋅ AZ ,v ⋅ v 2,v

S 0

Pv ,1 = 0 ab 1 ~ ~ ↑ Pv ,1 = PSpez ,1 ⋅ (T1 − TK ,a )

T 0

Pv , 2 = 0 ab 1 ~ ~ ↑ Pv , 2 = PSpez , 2 ⋅ (T3 − TK ,a )

U 0

Pv ,3 = 0 ab 1 ~ ~ ↑ Pv ,3 = PSpez ,3 ⋅ (T5 − TZ , R ,a )

V 0

Pv , 4 = 0 ab 1 ~ ~ ↑ Pv , 4 = PSpez , 4 ⋅ (T7 − TZ ,v ,a )

13

W 0

PU = 0 ab 1 ~ ~ ~ ~ ~ ~ ↑ PU = if TSp = "leer" then PSpez , 4 (TW − TZ ,v ,a ) + PSpez ,3 (TW − TZ , R ,a ) ~ ~ ~ ~ ↑ ↑ else PSpez , 4 (TSp − TZ ,v ,a ) + PSpez ,3 (TSp − TZ , R ,a )

X

~ ~ ↑ PS = if TSp = "leer" then (T6 − TS ,a ) ⋅ PS , D else (TSp

↑

~ ~ ~ − TS ,a ) ( PS , P + PS ,W

VSp

↑

2

DS ⋅π 4

)

AA

PBetrieb,tot = if ( β = 0 OR δ = 0) then 0 else (if γ = 1 then η Gtot − Pv ,1 − Pv , 2 − Pv ,3 else

(T6 − T7 ) ρ~W ⋅ c~P ,W ⋅ v 2 1000 ⋅ 3600

)

AB

VBetrieb,tot = if ( β = 0 OR ε = 1) then 0 else

v2 1000

AC

TSp = if VSp < 0.01 then "leer" else

QSp ~ + TK ~ ~ VSp ⋅ ρW ⋅ c P ,W

AD ↑

↑

TZ = if (TSp = "leer" OR TSp > TW ) then TW else TSp

↑

AE −1

VSp = VS ,S ab 0

Z ~ ↑ < 0 OR TSp = TK ) then 0 1000 ~ Z (TZ − TK ) Z ↑ ↑ = "leer" then VBetrieb,tot + VSp − else VBetrieb,tot + VSp − ) ~ ↑ 1000 (TSp − TK ) 1000 ↑

VSp = if (VBetrieb,tot + VSp − else (if TSp

↑

14

AF −1

QSp = QS ,S ab 0

QSp = if ( β = 1 AND δ = 0) ↑

then (if PBetrieb,tot ⋅ 3600 + QSp − PZ − PS ⋅ 3600 + E ↑ ext ,leer < 0 then 0 ↑

else PBetrieb,tot ⋅ 3600 + QSp + PZ − PS ⋅ 3600 + E ↑ ext ,leer ) ↑

else (if PBetrieb,tot ⋅ 3600 + QSp − PZ − Pn ⋅ 3600 − PS ⋅ 3600 + E ↑ ext ,leer < 0 then 0 ↑

else PBetrieb,tot ⋅ 3600 + QSp − PZ − Pu ⋅ 3600 − PS ⋅ 3600 + E ↑ ext ,leer ) AG

~ Eext ,Temp = if (TSp < Tm AND TSp "leer" ) then ~ VSp ⋅ ρ~W c~P ,W (TW − TSp ) else 0 AH ↑

Eext ,leer = if QSp = 0 then PZ + Pu ⋅ 3600 − QSp − PBetrieb,tot ⋅ 3600 else 0 AK

β = if (η = 0 OR v' 2,v < v 2 min ) then 0 else 1 AL

~ ↑ γ = if VSp > VS then 1 else 0 AM

~ δ = if V '1 > V1,min then 1 else 0 AN

ε = if (γ OR δ ) then 1 else 0 AQ

~ 0 ρ τ = ~Wasser ρW / Gl

⋅ c~P ,Wasser ⋅ c~ P ,W / Gl

ab 1 ρ~ ↑ τ = if ( β ↑ = 0 OR v1 = 0) then ~ W ρW / Gl

⋅ c~P ,W ⋅ c~

else

P ,W / Gl

15

↑ v 2 ⋅ ρ~W ↑ v1 ⋅ ρ~W / Gl

⋅ c~P ,W ⋅ c~

P ,W / Gl

AR

κ = if v 2,v = 0 then "WT AUS " ~

kA else ⋅ 3600 ⋅ 1000 ~ v 2 ⋅ ρW ⋅ c~P ,W AS

Φ = if v 2,v = 0 then "WT AUS " else (if (0.999 < τ < 1,001 OR − κ (1 − τ ) > 0) then else

κ 1 + κ ⋅τ

1 − e −κ (1−τ ) 1 − τ e −κ (1−τ )

Kollektorkreis AV

Re = v1

~ dK

γ W / Gl

AW

α = e −e

( −0.033⋅ Re − 8.75 )

AX

~ 64 ln(Re)1.2 1 k −2 λ = if ( β = 0 OR ε = 1) then 0 else ⋅ (1 − α ) + α (−0.868 ⋅ ln( + ⋅ ~ )) Re Re 3.71 d R AY

∆p Koll = if ( β = 0 OR ε = 1) then " aus" ~ ~ ~ lK ,1 + lK , 2 ~ 2 ~ ∆p Serie v1 else ⋅ v1 ⋅ ρW / Gl ⋅ λ + ~ ~ 3600 ⋅ 1000 m 2d K AZ

PP , Koll = if ( β = 0 OR ε = 1) then " aus" else v1 ⋅ AK ⋅ ∆p Koll

16

Zirkulation Vorlauf

BB

~ ~ d Z ,V d Z ,V ~ ~ Re = if ( β = 0 OR ε = 1) then v norm else v Z ,v γW γW BC

α = e −e

( −0.033⋅ Re − 8.75 )

BD

~ 64 ln(Re)1.2 1 k −2 λ= ⋅ (1 − α ) + α (−0.868 ⋅ ln( + ⋅ ~ )) Re Re 3.71 d Z ,v BE

∆p Z ,v

~ l 2 = if ( β = 0 OR ε = 1) then ~Z ,v ⋅ ~ v norm ⋅ ρ~W ⋅ λ 2 d Z ,v ~ l 2 else ~Z ,v ⋅ ~ v 2,v ⋅ ρ~W ⋅ λ 2 d Z ,v

Zirkulation Rücklauf BG

~ ~ d Z ,R d Z ,R ~ ~ Re = if ( β = 0 OR ε = 1) then v norm , R else v Z , R γW γW BH

α = e −e

( −0.033⋅ Re − 8.75 )

BI

~ 64 ln(Re)1.2 1 k λ= ⋅ (1 − α ) + α (−0.868 ⋅ ln( + ⋅ ~ )) −2 Re Re 3.71 d Z , R

17

BJ

∆p Z , R

~ 2 v norm, R ~ lZ , R ~ = if ( β = 0 OR ε = 1) then ~ ⋅ ⋅ ρW ⋅ λ 2 2d Z , R ~ 2 lZ ,R ~ v 2 ,v ~ else ~ ⋅ ⋅ ρW ⋅ λ 2 2d Z , R

Zirkulation, total BL

∆p Z ,tot = ∆p Z ,V + ∆p Z , R BM

~ PP ,Z ,tot = if ( β = 0 OR ε = 1) then AZ ,V ⋅ ~ v norm,v ⋅ ∆p Z ,tot else AZ ,v ⋅ v 2,v ⋅ ∆p Z ,tot BP

PV , Koll = if ( β = 0 OR ε = 1) then 0 else PV ,1 + PV , 2 BQ

PV ,Zirk ,S = if ( β = 0 OR ε = 1) then 0 else PV ,3 + PV , 4 BR

PV ,Zirk ,n = if ( β = 0 OR ε = 1) then Pu else 0 BU

Peff = Gtot ⋅ η BV

VKoll = if ( β = 0 OR ε = 1) then " aus" else C10 BW

VZirk = if ( β = 0 OR ε = 1) then "umk " else F10

18