Standardvorlagen
Wahl der richtigen Vorlage
Wir empfehlen Ihnen, Ihr System zunächst auf der Basis einer in Polysun enthaltenen Standardvorlage zu entwerfen. Sie finden diese Standardvorlagen im Haupt-Fenster unten links.
Viele dieser Vorlagen beziehen sich auf thermische Solaranlagen. Im Standardvorlagen-Baum sind sie in verschiedenen Ordnern abgelegt und werden abhängig von der Last wie folgt angezeigt:
- Photovoltaik plus el. Wärmeerzeugung («power to heat»)
- Warmwassersysteme
- Raumheizungssysteme
- Warmwasser- und Raumheizungssysteme
- Schwimmbadsysteme
- Abluftwärmepumpensysteme
- Bivalente Systeme (Wärmepumpe plus konventionelle Energieerzeugung)
- Fernwärme (Energiebezug)
- Photovoltaik (Netzeinspeisung)
- Photovoltaik (Inselsystem)
- Solare Prozesswärme/Fernwärmesysteme (Einspeisung)
- Hybrid-Kollektor-Systeme (PVT)
- Kühlsysteme
- Eisspeichersysteme
- BHKW/Brennstoffzellensysteme
Thermische Solaranlagen können auch in Kombination mit anderen Technologien, etwa Photovoltaik-Modulen oder einer Wärmepumpe, verwendet werden. Wenn Sie ein solches System planen, können Sie die Standardvorlage dafür auch in einem oder mehreren anderen Ordner(n) finden.
Die von Ihnen gewählte Standardvorlage sollte den technischen Spezifikationen des tatsächlich von Ihnen zu planenden Systems am nächsten kommen. Wenn Sie mit Ihrem Mauszeiger über den Namen der Standardvorlage fahren und dort verweilen, wird Ihnen eine Vorausschau des Systems angezeigt. Diese Visualisierung soll Ihnen dabei helfen, die hauptsächlichen Eigenschaften des mit der Standardvorlage vorgeschlagenen Systems zu erkennen. Die wichtigsten Parameter, die bei der Auswahl der geeigneten Standardvorlage zu berücksichtigen sind, lauten:
- Art des Systems: Einzelsystem, Fernwärme, Prozesswärme,
- Bedarf (Warmwasser und/oder Heizung und/oder Schwimmbad),
- Energieerzeugung (Solarkollektor, PVT, Wärmepumpe) und Energiespeicher (Pufferspeicher, Kombispeicher, Eisspeicher) des System
Anpassen einer Standardvorlage
Sobald Sie eine Standardvorlage gewählt haben, können Sie sie entsprechend der Anforderungen Ihres Projekts ändern. Hierfür gibt es zwei mögliche Grundfälle:
- Ihre gewählte Standardvorlage hat die gleiche oder eine sehr ähnliche Konfiguration wie Ihr tatsächliches System,
- Nur einige Teile der Standardvorlage entsprechen Ihrem tatsächlichen System.
Im ersten Fall wird die hydraulische Konfiguration der Vorlage an das tatsächliche System angepasst, entsprechend können einige Komponenten und Steuerungen eingebaut oder entfernt werden. Alle Komponenten des Systems müssen sorgfältig darauf geprüft werden, ob sie den technischen Spezifikationen des tatsächlichen Systems entsprechen. Dies gilt beispielsweise für den Typ/das Modell des Kessels, Solarkollektors etc.
Die Einstellungen für Gebäude und Gebäudetyp müssen überprüft werden. Beispiel:
- Gebäudetyp: beeinflusst die Energieverluste durch die Gebäudehülle;
- Grösse des Gebäudes bestimmt die zu beheizende Fläche;
- Grösse und Typ der Fenster bestimmen die solaren Wärmegewinne.
Auch die Warmwasser- und Heizsysteme müssen überprüft werden. Dies gilt beispielsweise für die folgenden Parameter:
- Erforderliche Temperatur und Volumenstrom des Wassers;
- Warmwasserbedarf,
- die Kaltwassertemperatur sollte entsprechend des Standorts der Anlage eingestellt werden. Dies kann mit einem Doppelklick auf den Kaltwasser-Hahn geschehen. Detaillierte Informationen hierzu finden Sie im Kapitel Kaltwasser.
Systeme mit einem Schwimmbad könnten unterschiedliche Umschalt-Zeiten für das Drei-Wege-Ventil, das an den Schwimmbad-Kreislauf angeschlossen ist, erfordern.
Wenn Sie die Parameter der wichtigsten Systemkomponenten überprüft haben, besteht der nächste Schritt darin, Ihr Material entsprechend der gegebenen Last auszulegen. In diesem Stadium des Designs Ihres Systems können Ihnen die beiden folgenden Faustregeln sehr hilfreich sein:
- Der Wärmespeicher sollte zwischen 50 und 100 Liter pro Quadratmeter Flachkollektor gross sein.
- Plattenwärmetauscher sollten zwischen 0,05 und 0,08 Quadratmeter pro Quadratmeter Flachkollektor gross sein.
Bitte beachten Sie ausserdem, dass das Volumen, das der Nachheiz-Wärmeerzeuger erwärmt, gross genug sein muss, um den gesamten Warmwasserbedarf zu decken.
Wenn nötig, können dem System neue Steuerungen hinzugefügt und eingerichtet werden. Die einfachste Art, neue Steuerungen im System einzurichten besteht darin, diese oder eine ähnliche Steuerung in einer anderen Vorlage zu finden, die Steuerung dann in das System, das Sie entwerfen, zu kopieren und die erforderlichen Änderungen entsprechend Ihrer technischen Spezifikationen vorzunehmen.
Wenn Sie alle diese Schritte durchgeführt haben, können Sie Ihre erste Simulation starten.
Im zweiten Fall wird es schwieriger: es gilt, ein komplexes neues System zu entwerfen, das sofort funktioniert. Wir empfehlen Ihnen deshalb, das System Schritt für Schritt bzw. Kreislauf für Kreislauf (Kollektorkreis, Nachheizkreislauf, Heizkreislauf) zu entwerfen und dabei von dem in der Vorlage vorhandenen Kreislauf auszugehen und den Rest Schritt für Schritt hinzuzufügen. Damit die erste Einheit funktioniert, müssen Sie die benötigte Last (Warmwasser, Raumheizung, Schwimmbad) kennen. Eine dieser Lasten sollten Sie dem ersten Kreislauf hinzufügen. Danach kann die Steuerung eingerichtet werden und dann bereits eine Simulation gefahren werden um zu überprüfen, ob dieser Teil des Systems funktioniert. Danach können weitere Kreisläufe hinzugefügt werden, bis Sie Ihr System zu Ende entworfen haben. Auf diese Weise ist es leichter, Problembereiche, die eine Simulation verhindern, frühzeitig zu identifizieren. Hierzu könnten fehlende Eingänge für die Steuerung oder eine zu komplexe Hydraulik gehören.
Daus Hauptziel besteht darin, alle hydraulischen Verbindungen herzustellen und alle Steuerungen einzurichten. Es macht Sinn, dabei mit dem Kreislauf aus der Vorlage zu starten, der mit dem tatsächlichen System korrespondiert (etwa dem Kollektorkreis).
Wenn Sie das hydraulische Layout Ihres Systems entworfen haben, können Sie es entsprechend der Empfehlungen für den ersten Fall dimensionieren.
Systemoptimierung und Analyse der Simulationsergebnisse
Sobald alle eben beschriebenen Schritte umgesetzt sind, können Sie eine Simulation starten. Die Simulation hilft Ihnen dabei, die korrekten Größen für Ihre Komponenten zu finden und die Anlagensteuerung zu optimieren. Dazu müssen zunächst die Ergebnisse der Simulation analysiert werden. Die wichtigsten Parameter einer thermischen Solaranlage sind: Solarer Deckungsgrad (das Verhältnis der erzeugten Solarenergie zur gesamten erzeugten Energie) und das Verhältnis des Solarenergie-Ertrages (Qsol) zur verfügbaren Einstrahlung auf die Kollektor-Aperturfläche (Esol). Mit diesen Kennzahlen kann die Effizienz der solaren Energienutzung und das Ausmass des Nachheiz-Wärmebedarfs berechnet werden.
Wenn der Energiebedarf nicht gedeckt wird, muss die Auslegung Ihrer Komponenten (Grösse des Kollektorfeldes und/oder Wärmespeichers und/oder der Nachheizung) oder die Steuerung überprüft werden. Beachten Sie, dass die Steuerung mit Blick auf den Standort der Anlage (Wetterdaten), Art der Last (Temperatur des Warmwassers, Art der Raumheizung [Fussbodenheizung oder Heizkörper]) und der Energieziele (etwa solarer Deckungsgrad) optimiert werden muss. Nicht alle Standard-Einstellungen sind ideal für jedes spezifische Projekt. Deshalb sollten Sie erforderlichenfalls die folgenden Steuerungs-Einstellungen überprüfen:
- verfügbare Zeiten der Nachheiz-Wärmeerzeuger;
- Position der Sensoren.
Wenn Ihr System gut funktioniert und Ihren Energiebedarf deckt, können Sie versuchen, Ihren solaren Deckungsgrad und den Kollektorwirkungsgrad dadurch zu erhöhen, indem Sie die Nachheizung reduzieren (z.B. indem Sie die Verfügbarkeitszeiten des Nachheizers zurückfahren oder das Volumen der Nachheiz-Energie im Speicher).
Ein weiterer Faktor, der bei der Analyse des Systems berücksichtigt werden sollte ist die Stagnationstemperatur im Solarkollektor. Sie kann für jeden einzelnen Kollektor überprüft werden über Resultate – Komponenten-Resultate und dann im Tab Kollektor [n]. Dabei gibt es zwei wichtige Werte: Stagnationszeit und Maximalwert der Temperatur des Kollektorfeldes.
