Solarthermische Niedertemperatursysteme - Thermische Solarenergie: Grundlagen, Technologie, Anwendungen - page 438

Durch die technischen Merkmale sind Plattenwärmetauscher die richtige Wahl, wenn
die Auslegung eine schnelle Wassererwärmung erfordert oder die Anlage starken zykli-
schen thermischen und mechanischen Belastungen ausgesetzt ist. Der Einbau von Plat-
tenwärmetauschern ist bei Low-Flow-Systemen mit einer Warmwasserspeicherschichtung
mittels eines Steigrohres unerlässlich.
Wie alle Wärmeübertrager sind auch solare Wärmeübertrager im Betrieb einer gewis-
sen Verschmutzung ausgesetzt. Flüssigkeiten, wie beispielsweise hartes Leitungswasser
(Brauchwasser der Sekundärseite) und das Wärmeträgerfluid zeigen oft unerwünschte Ab-
lagerungen, insbesondere auf den Heizflächen der Sekundärseite (zu beheizenden Seite).
Die Ablagerungen hängen in erster Linie vom Verschmutzungsgrad des Wassers und von
der Heizflächentemperatur ab. Ablagerungen und Verschmutzungen an Heizflächen sind
unerwünscht, da sie den thermischen Wirkungsgrad der Wärmeübertrager drastisch ver-
schlechtern. Auch diesbezüglich weisen Plattenwärmetauscher gegenüber Rohrbündeln
Vorteile auf.
Bei PWT werden durch die erzwungene, turbulente Strömung in den Plattenkanälen
Verschmutzungen und Ablagerungen wirkungsvoll verzögert. Die Folge der geringeren
Heizflächentemperaturen ist die Reduzierung von Ablagerungen auf der Sekundärseite der
Heizflächen. Hierdurch werden längere Standzeiten und damit geringere Wartungs- und
Betriebskosten erzielt als bei Rohrbündeln. Sollten die Heizflächen dennoch verschmutzt
sein, so lassen sie sich bei PWT's mit erheblich geringerem Aufwand warten und reinigen.
Die Hauptargumente, die für einen Plattenwärmeübertrager sprechen, sind deren hohe
Effizienz und damit die kompakte Bauweise gegenüber konventionellen Rohrschlangen
und Bündeln. Typische Verhältnisse von Plattenwärmetauscher zu Rohrbündeln sind bei
gleicher thermischer Leistung bezüglich der Abmessung 1:7, des Gewichts 1:6, des Wär-
meträgerinhalts 1:10.
Grundsätzlich erfolgt die Auslegung bezüglich der erforderlichen Wärmeleistung. Die-
se wird über die Kollektorfläche und den Durchfluss durch die Kollektoren ermittelt. Der
Wärmetauscher sollte bei der stärksten Sonneneinstrahlung die volle Leistung des Kollek-
tors an den Speicher abgeben können.
Externe Plattenwärmetauscher werden meist zur schnellen Brauchwassererwärmung
eingesetzt, sofern es die solare Einstrahlung zulässt. Die Einbindung in den Solarkreislauf
findet oft im Bypass zur konventionellen Führung mit Hilfe geeigneter Temperaturfühler
statt. Da die Wärmebereitstellung und damit die Beladung des Speichers oft über größe-
re Zeitskalen abläuft, ist die Zeitcharakteristik des Wärmeübertragers, die eher für einen
PWT spricht, von untergeordneter Bedeutung. Deshalb erfolgt in vielen konventionellen
solarthermischen Niedertemperatursystemen die Speicherbeladung mit Hilfe eines Rohr-
schlangenwärmeübertragers.
• Rohrschlangenwärmetauscher
Rohrschlangenwärmeübertrager können als Glattrohr- (Abb. 6.38a ) oder als Rippenrohr-
wärmetauscher (Abb. 6.38b ) ausgeführt sein und verfügen typischerweise über Wärme-
übertragungswerte α von 200-500 W/(m 2 K).