Untersuchung des dynamischen Verhaltens einer Solaranlage zur Brauchwassererwärmung basierend auf einem mathematischen Modell mit anschließender Regelstreckenbewertung
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Diplomarbeit aus dem Jahr 1995 im Fachbereich Ingenieurwissenschaften - Energietechnik, Note: 1,0, Fachhochschule Gießen-Friedberg; Standort Gießen (Energie- und Wärmetechnik), Sprache: Deutsch, Abstract: Inhaltsangabe:Einleitung:Dem Energiebedarf einer wachsenden Erdbevölkerung mit einem entsprechendem Nachholbedarf der Entwicklungsländer stehen die begrenzten Vorräte der heute üblichen Energieträger gegenüber. Ferner wächst mehr und mehr das Bewußtsein, daß die Nutzung dieser Energieträger mit Risiken nicht nur für Mensch und Umwelt verbunden ist. Solange das Potential an regen...
Diplomarbeit aus dem Jahr 1995 im Fachbereich Ingenieurwissenschaften - Energietechnik, Note: 1,0, Fachhochschule Gießen-Friedberg; Standort Gießen (Energie- und Wärmetechnik), Sprache: Deutsch, Abstract: Inhaltsangabe:Einleitung:
Dem Energiebedarf einer wachsenden Erdbevölkerung mit einem entsprechendem Nachholbedarf der Entwicklungsländer stehen die begrenzten Vorräte der heute üblichen Energieträger gegenüber. Ferner wächst mehr und mehr das Bewußtsein, daß die Nutzung dieser Energieträger mit Risiken nicht nur für Mensch und Umwelt verbunden ist. Solange das Potential an regenerativen Energieträgern, wie z.B, Photovoltaik, Solaranlagen für Niedertemperaturwärme, Windenergie, anteilmäßig nicht so groß ist, daß sich der Grad der Umweltverschmutzung und damit die Risiken um ein Vielfaches vermindert, kann unsere derzeitige Lebensqualität voraussichtlich für die Zukunft nicht erhalten werden.
Die Forderung nach optimaler Energienutzung wird immer notwendiger, um dem Kompromiß aus unseren ständig steigenden Bedürfnissen und der daraus resultierenden Umweltverschmutzung noch gerecht zu werden.
Die Entwicklung zeigt, daß sich der Automatisierungsgrad der Anlagen ständig erhöht. Dies hat eine Zunahme des Kostenanteiles für die meß-, steuer- und regelungstechnischen Einrichtungen (MSR-Einrichtungen) zur Folge. Damit steigt erheblich die Verantwortung des "Technischen Gebäudeausrüstung"- Planers (TGA) sowie des Regelungstechnikers für die MSR-Einrichtungen in der Planungsphase.
In den letzten Jahren hat sich die Regelungstechnik zu einem Fachgebiet und zur Grundlage für die Automatisierungstechnik entwickelt. Aufgabe der Regelungstechnik ist es, bestimmte Größen wie z.B. Temperatur, Drehzahl, Druck usw. auf vorgeschriebene Werte zu bringen und auf diesen entgegen allen Störeinwirkungen zu halten. In der Automatisierungstechnik sollen diese Prozesse "automatisch" ohne jegliches Einwirken des Menschen ablaufen.
Beides zusammen dient der Energieeinsparung und wurde im Gesetz [1/1] und [1/2] verankert .
Die bisherige Ausrichtung des Planers zielt oft auf eine einseitige Betrachtung des Auslegungsfalles. So wird im allgemeinen der maximale Lastfall angenommen. Das Teillastverhalten, das Betriebsverhalten interessiert den Entwerfenden meist nicht. Gerade für eine optimale Auslastung der Technik ist eine ArLase des Betriebsverhaltens unter statischen und dynamischen Bedingungen von Bedeutung.
In der vorliegenden Diplomarbeit soll versucht werden, eine Aussage über das dynamische Regelstreckenverhalten bei der Brauchwassererwärmung mit Hilfe eines Sonnenkollektor zu treffen.
Inhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis:
Prolog
1.Einführung1
2.Aufgabenstellung2
3.Anlagenbeschreibung3
3.1Vorstellung des Gesamtsystems3
3.2Kurze Funktionsbeschreibung4
4.Regelungstechnische Grundlagen5
4.1Einführung5
4.2Solarkollektor6
4.3Brauchwasserspeicher10
4.4Temperaturfühler13
4.5Umwälzpumpe15
4.6Rohrsystem16
4.7Laplace-Transformation18
4.8Regelssystem21
5.Analys der Regelstreckenkomponeten23
5.1Vorbemerkung23
5.2Solarkollektor23
5.3Brauchwasserspeicher24
5.4Umwälzpumpe25
5.5Temperaturfühler25
5.6Rohrsystem26
6.Modellbildung27
6.1Vorbemerkung27
6.2Bestimmung des Massenstroms27
6.3Solarkollektor31
6.3.1Technische Daten des Kollektors31
6.3.2Bestimmung der Solarkollektorgrößen32
6.3.3Bestimmung des Übertragungsgrößen33
6.4Brauchwasserspeicher37
6.4.1Technische Daten des Brauchwasserspeichers37
6.4.2Bestimmung der Brauchwasserspeichergrößen37
6.4.3Bestimmung der Übertragungsgrößen39
6.5Temperaturfühler41
6.5.1Bestimmung der Temperaturfühlergrößen41
6.5.2Bestimmung der Übertragungsgrößen47
6.6Umwälzpumpe49
6.7Rohrsystem...
Dem Energiebedarf einer wachsenden Erdbevölkerung mit einem entsprechendem Nachholbedarf der Entwicklungsländer stehen die begrenzten Vorräte der heute üblichen Energieträger gegenüber. Ferner wächst mehr und mehr das Bewußtsein, daß die Nutzung dieser Energieträger mit Risiken nicht nur für Mensch und Umwelt verbunden ist. Solange das Potential an regenerativen Energieträgern, wie z.B, Photovoltaik, Solaranlagen für Niedertemperaturwärme, Windenergie, anteilmäßig nicht so groß ist, daß sich der Grad der Umweltverschmutzung und damit die Risiken um ein Vielfaches vermindert, kann unsere derzeitige Lebensqualität voraussichtlich für die Zukunft nicht erhalten werden.
Die Forderung nach optimaler Energienutzung wird immer notwendiger, um dem Kompromiß aus unseren ständig steigenden Bedürfnissen und der daraus resultierenden Umweltverschmutzung noch gerecht zu werden.
Die Entwicklung zeigt, daß sich der Automatisierungsgrad der Anlagen ständig erhöht. Dies hat eine Zunahme des Kostenanteiles für die meß-, steuer- und regelungstechnischen Einrichtungen (MSR-Einrichtungen) zur Folge. Damit steigt erheblich die Verantwortung des "Technischen Gebäudeausrüstung"- Planers (TGA) sowie des Regelungstechnikers für die MSR-Einrichtungen in der Planungsphase.
In den letzten Jahren hat sich die Regelungstechnik zu einem Fachgebiet und zur Grundlage für die Automatisierungstechnik entwickelt. Aufgabe der Regelungstechnik ist es, bestimmte Größen wie z.B. Temperatur, Drehzahl, Druck usw. auf vorgeschriebene Werte zu bringen und auf diesen entgegen allen Störeinwirkungen zu halten. In der Automatisierungstechnik sollen diese Prozesse "automatisch" ohne jegliches Einwirken des Menschen ablaufen.
Beides zusammen dient der Energieeinsparung und wurde im Gesetz [1/1] und [1/2] verankert .
Die bisherige Ausrichtung des Planers zielt oft auf eine einseitige Betrachtung des Auslegungsfalles. So wird im allgemeinen der maximale Lastfall angenommen. Das Teillastverhalten, das Betriebsverhalten interessiert den Entwerfenden meist nicht. Gerade für eine optimale Auslastung der Technik ist eine ArLase des Betriebsverhaltens unter statischen und dynamischen Bedingungen von Bedeutung.
In der vorliegenden Diplomarbeit soll versucht werden, eine Aussage über das dynamische Regelstreckenverhalten bei der Brauchwassererwärmung mit Hilfe eines Sonnenkollektor zu treffen.
Inhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis:
Prolog
1.Einführung1
2.Aufgabenstellung2
3.Anlagenbeschreibung3
3.1Vorstellung des Gesamtsystems3
3.2Kurze Funktionsbeschreibung4
4.Regelungstechnische Grundlagen5
4.1Einführung5
4.2Solarkollektor6
4.3Brauchwasserspeicher10
4.4Temperaturfühler13
4.5Umwälzpumpe15
4.6Rohrsystem16
4.7Laplace-Transformation18
4.8Regelssystem21
5.Analys der Regelstreckenkomponeten23
5.1Vorbemerkung23
5.2Solarkollektor23
5.3Brauchwasserspeicher24
5.4Umwälzpumpe25
5.5Temperaturfühler25
5.6Rohrsystem26
6.Modellbildung27
6.1Vorbemerkung27
6.2Bestimmung des Massenstroms27
6.3Solarkollektor31
6.3.1Technische Daten des Kollektors31
6.3.2Bestimmung der Solarkollektorgrößen32
6.3.3Bestimmung des Übertragungsgrößen33
6.4Brauchwasserspeicher37
6.4.1Technische Daten des Brauchwasserspeichers37
6.4.2Bestimmung der Brauchwasserspeichergrößen37
6.4.3Bestimmung der Übertragungsgrößen39
6.5Temperaturfühler41
6.5.1Bestimmung der Temperaturfühlergrößen41
6.5.2Bestimmung der Übertragungsgrößen47
6.6Umwälzpumpe49
6.7Rohrsystem...
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