Solarthermische Niedertemperatursysteme - Thermische Solarenergie: Grundlagen, Technologie, Anwendungen - page 465

Abb. 6.51 Potenzielle Einbaukonfigurationen eines Vorschaltgefäßes zum Schutz des Membran-
ausdehnungsgefäß (MAG) bei Stillstandsvorgängen

Tab. 6.9 Spezifische Kühl-
leistung dampfgefüllter
Vorschaltgefäße unter-
schiedlicher Volumina bei
einer Temperaturdifferenz
Δ T = ( T i − T U ) = 115 °K. Geome-
trieannahme: Höhe = Durch-
messer. ( T U = 25 °C)

Volumen Vorschaltgefäß [l] Kühlleistung [W/l]

5 51

10 40

15 35

20 32

50 23

80 20

Der Wärmetransport durch Strahlung und Konvektion berechnet sich in gleicher Weise
wie bei Rohren. Die Oberfläche der meist aus Stahl gefertigten Gefäße ist fast immer mit
Heizkörperlack überzogen (ε = 0.925). Zur Vereinfachung der Berechnung geht man von
einer Zylindergeometrie mit abgerundeten Kanten aus. Die Nusselt-Zahl des konvektiven
Wärmeübergangs zur Umgebung berechnet sich für einen frei umströmten Zylinder wie folgt:

− 16 / 9

9 / 16

0 . 559
Pr

Nu = [0 . 752 + 0387 ( Raf 3 (Pr) 1 / 6 )] 2 mit f 3 (Pr) = 1 + ,

(6.45)
in dem Ra die Rayleigh -Zahl darstellt. Für Luft ( Pr = 0.7) beträgt f 3 ≈ 0.325. Die Tab. 6.9
zeigt spezifische Kühlleistungen dampfgefüllter Vorschaltgefäße unterschiedlicher Volu-
mina. Der Tabelle kann entnommen werden, dass Vorschaltgefäße zur direkten Dampfdis-
sipation wenig geeignet sind, da ihre spezifische Kühlleistung bezogen auf den Fluidinhalt
geringer ist als bei gedämmten Rohrleitungen. Die Aufgabe des Vorschaltgefäßes ist der
Schutz des MAG, indem es kaltes Solarfluid bevorratet, das bei Stagnation in das MAG
gedrückt wird. Dieser kapazitive Puffer sorgt damit dafür, dass die Temperatur im MAG
vergleichsweise niedrig bleibt, aber es erhöht die Menge des benötigten Solarfluids im Kol-
lektorkreis.