Impuls- und Energietransport in solarthermischen Systemen - Thermische Solarenergie: Grundlagen, Technologie, Anwendungen - page 273

Abb. 5.1 Stillstands-
temperatur T A, S in (°C)
als Funktion der Einstrah-
lungsstärke i glob (W/m 2 )
auf die Absorberfläche und
verschiedenen Gesamt-
wärmeübergangsfaktoren
k * ges nach Gl. (5.1) für eine
Außentemperatur von 20 °C
und einen Konversionsfak-
tor von η 0 = 0.85

5.1 Kollektorstillstand

Als Stillstand einer Solaranlage wird der Zustand bezeichnet, in dem im Solarkreis keine
erzwungene Zirkulation mehr stattfindet und damit dem Absorber keine Wärme entzogen
werden kann. Ein Stillstand tritt auf, wenn einerseits keine Wärmeabfuhr mehr erfolgen
kann, da der Speicher seine Maximaltemperatur erreicht hat und deshalb die Regelung die
Pumpe abschalten muss, oder andererseits die Pumpe oder die Regelung ausfallen.
Der erste Fall kann durch zusätzliche Wärmeabfuhr oder durch eine optimierte Rege-
lung verhindert werden. Bei Pumpen oder Reglerausfall (z. B. durch Stromausfall oder de-
fekten Fühler) kann bei zwangsdurchströmten Systemen der Stillstand so nicht vermieden
werden. Generell ist der Stillstand bei heutigen effizienten Kollektoren mit Verdampfung
des Fluids im Absorber verbunden.
Beim Stillstand der Anlage steigt die Temperatur des Kollektors solange, bis die Verluste
ebenso groß sind wie die Gewinne, das heißt der Wirkungsgrad fällt auf null ( η = 0). Im
einfachsten Fall der Wirkungsgradbeziehung (Gl. 3.2 oder Gl. 6.10) kann damit die Ab-
sorberstillstandstemperatur T A,S berechnet werden; sie lautet entsprechend:

= η 0
k

T A , S · i glob + T U . (5.1)

∗
ges

In der Abb. 5.1 ist die Absorberstillstandstemperatur als Funktion der Strahlungsintensi-
tät i glob für verschiedene Gesamtwärmeübergangskoeffizienten k * ges nach Gl. (5.1) für eine
Außentemperatur von 20 °C und einem Konversionsfaktor von η 0 = 0.85 aufgetragen. Die
Grafik zeigt deutlich, dass die Qualität des Wärmeübergangskoeffizienten eine entschei-
dende Rolle bei der Höhe der Stillstandtemperatur einnimmt. Ein hoher Wärmeüber-
gangskoeffizient k * ges beispielsweise durch eine defekte Wärmeisolation oder konstruktiv
bedingte Wärmebrücken führt bereits bei geringen Einstrahlungsleistungen i glob zu einer
niedrigen Stillstandstemperatur.