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Doktorarbeit / Dissertation aus dem Jahr 2005 im Fachbereich Ingenieurwissenschaften - Energietechnik, Note: 1,0, Technische Universität Berlin (Prozeßwissenschaften, Energietechnik), Sprache: Deutsch, Abstract: Inhaltsangabe:Problemstellung:
Das wissenschaftliche Ziel dieser Arbeit ist - neben der Erstellung quantitativer Aussagen zur Energiebilanz der Solarenergienutzung und qualitativer Aussagen zur solarthermischen Adsorptionskältetechnik - die Ableitung allgemeingültiger Richtlinien zur regelungstechnischen Auslegung des Gesamtsystems und der Systemeinbindung solarthermisch betriebener Adsorptionskälteanlagen. Hierzu gehört die Ausarbeitung einer Regelstrategie zur energie-effizienten Betriebsweise der gesamten Anlagentechnik. Dabei steht die optimale Ausnutzung des solaren Angebots im Vordergrund.
Besondere Berücksichtigung findet die gemeinsame Betrachtung der Kältelastseite (Teilklimaanlagen) mit der Kaltwassererzeugung und Kaltwasserverteilung (Adsorptionskältesystemtechnik), da beide Teilsysteme in einer hydraulischen und regelungstechnischen Wechselwirkung zueinander stehen.
Einen weiteren Schwerpunkt bildet die Entwicklung und Implementierung eines verbesserten Steuerungs- und Regelungskonzepts für die Adsorptionskältemaschine.
In der Betriebspraxis hat sich an der Anlagentechnik der solarthermischen Adsorptionskälteerzeugung am Universitätsklinikum Freiburg gezeigt, dass die genaue Kenntnis der physikalischen Prozesse einzelner Teilsysteme allein keine ausreichenden Ansätze bietet, das gesamte System optimal zu betreiben, da die Prozesse in ihrer Wechselwirkung zueinander anders ablaufen, als ursprünglich angenommen.
Die Verbesserung der Regelungsstrategie über eine Modellbildung des Gesamtsystems und über das Teilsystem Adsorptionskältemaschine hat sich bisher als unzureichend erwiesen, weil die in sehr kurzen Zeitintervallen ablaufenden instationären Prozesse mit stationären Ansätzen beschrieben wurden und die vom Herstellerder Adsorptionskältemaschine veröffentlichten Leistungsdaten in der Betriebspraxis nicht erreicht wurden.
Die Arbeit basiert deshalb auf zwei wesentlichen Arbeitsmethoden. Dieses sind zum einen die kontinuierlichen Messungen an der Systemtechnik der solarthermischen Adsorptionskälteerzeugung am Universitätsklinikum Freiburg sowie die aus den ermittelten Werten abgeleiteten iterativen Anpassungen der hydraulischen Auslegung und Verschaltung. In einem weiteren Schritt erfolgt die Überarbeitung der gesamten Regelungsstrategie mittels neuer Ansätze in der Bearbeitung der verschiedenen regelungstechnischen Aufgabenstellungen zur Verbesserung der gesamten regelungstechnischen Prozesse.
Die Ausarbeitung hat drei thematische Schwerpunkte, die im Rahmen der Gliederung Beachtung finden:
Im Kapitel Grundlagen werden die Grundbegriffe der Regelungs- und Steuerungstechnik erläutert, die unterschiedlichen thermischen Solarenergiewandler vorgestellt und abschließend die physikalischen Vorgänge der Adsorption und die Funktionsweise der Adsorptionskältemaschine ausführlich beschrieben.
Der zweite Themenbereich (Kapitel 3 und 4) umfasst die Beschreibung der am Universitätsklinikum Freiburg installierten Systemtechnik zur solarthermischen Kälteerzeugung sowie die Darstellung des Aufbaus der dazugehörigen Messtechnik. Im Anschluss daran werden die über einen Zeitraum von drei Jahren ermittelten Messwerte analysiert und diskutiert.
Im abschließenden Teil werden die anhand der Messwerte und der daraus gezogenen Schlussfolgerungen abgeleiteten allgemeingültigen Richtlinien zum Aufbau und zur Funktion der Anlagenregelung und der Ansteuerung der Adsorptionskältemaschine vorgestellt und bewertet.
Inhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis:
Inhaltsverzeichnis
Eidesstattliche Erklärung
Vorwort
Nomenklatur
1.Einführung1
1.1Zielsetzung und Aufbau der Arbeit1
1...
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Das wissenschaftliche Ziel dieser Arbeit ist - neben der Erstellung quantitativer Aussagen zur Energiebilanz der Solarenergienutzung und qualitativer Aussagen zur solarthermischen Adsorptionskältetechnik - die Ableitung allgemeingültiger Richtlinien zur regelungstechnischen Auslegung des Gesamtsystems und der Systemeinbindung solarthermisch betriebener Adsorptionskälteanlagen. Hierzu gehört die Ausarbeitung einer Regelstrategie zur energie-effizienten Betriebsweise der gesamten Anlagentechnik. Dabei steht die optimale Ausnutzung des solaren Angebots im Vordergrund.
Besondere Berücksichtigung findet die gemeinsame Betrachtung der Kältelastseite (Teilklimaanlagen) mit der Kaltwassererzeugung und Kaltwasserverteilung (Adsorptionskältesystemtechnik), da beide Teilsysteme in einer hydraulischen und regelungstechnischen Wechselwirkung zueinander stehen.
Einen weiteren Schwerpunkt bildet die Entwicklung und Implementierung eines verbesserten Steuerungs- und Regelungskonzepts für die Adsorptionskältemaschine.
In der Betriebspraxis hat sich an der Anlagentechnik der solarthermischen Adsorptionskälteerzeugung am Universitätsklinikum Freiburg gezeigt, dass die genaue Kenntnis der physikalischen Prozesse einzelner Teilsysteme allein keine ausreichenden Ansätze bietet, das gesamte System optimal zu betreiben, da die Prozesse in ihrer Wechselwirkung zueinander anders ablaufen, als ursprünglich angenommen.
Die Verbesserung der Regelungsstrategie über eine Modellbildung des Gesamtsystems und über das Teilsystem Adsorptionskältemaschine hat sich bisher als unzureichend erwiesen, weil die in sehr kurzen Zeitintervallen ablaufenden instationären Prozesse mit stationären Ansätzen beschrieben wurden und die vom Herstellerder Adsorptionskältemaschine veröffentlichten Leistungsdaten in der Betriebspraxis nicht erreicht wurden.
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Im Kapitel Grundlagen werden die Grundbegriffe der Regelungs- und Steuerungstechnik erläutert, die unterschiedlichen thermischen Solarenergiewandler vorgestellt und abschließend die physikalischen Vorgänge der Adsorption und die Funktionsweise der Adsorptionskältemaschine ausführlich beschrieben.
Der zweite Themenbereich (Kapitel 3 und 4) umfasst die Beschreibung der am Universitätsklinikum Freiburg installierten Systemtechnik zur solarthermischen Kälteerzeugung sowie die Darstellung des Aufbaus der dazugehörigen Messtechnik. Im Anschluss daran werden die über einen Zeitraum von drei Jahren ermittelten Messwerte analysiert und diskutiert.
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