Als "Schenkel" werden die einzelnen Rohrleitungen einer Erdwärmesonde bezeichnet. Hierbei wird vom tiefsten Punkt bis zum oberen Ende der Rohrleitung gemessen.gesamte solarwirksame Absorberfläche in einem Kollektor(-feld)Feuchtigkeit, die während der Bauphase in die Konstruktion gelangt (z.B. Regen, Tau, etc.)spezifisches Be- und Entladesystem, das den Durchmesser der Rohrleitungen zur Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit an den Punkten der Be- und Entladung im Speicher stark vergrößert (> eine flache "Tasse" bildet).Wasser-/Wasser-Glykol-Menge, die durch ein System fließt und im Kreis zurkuliert;
[m3/h, l/s]Wasserundurchlässiger Beton

DIN 1045-1Drahtgeflecht im Brunnen eines Aquifers, das den Eintritt von Feinanteilen aus dem Grundwasserleiter wirksam und dauerhaft unterbindet.Abk.: Wasserhaushaltsgesetz;
enthält Bestimmungen über den Schutz und die Nutzung von Oberflächengewässern und des Grundwassers, Vorschriften über den Ausbau von Gewässern, die wasserwirtschaftliche Planung und Hochwasserschutz;mikrobiologische Untersuchungen des WassersVergleichsgröße für Speichervolumen:
Volumen eines Materials, das genauso viel Wärme speichern kann wie 1m³ Wasser;Schnittstelle zwischen Nahwärmenetz und hausseitigen Installationen;
direkte bzw. indirekte Wärmeübergabe (mit Hilfe eines Wärmeübertragers) möglich;Medium, das Wärme in einem Systemkreislauf transportiert;
(häufig Wasser)Materialeigenschaft, die angibt, wieviel Wärme ein Material speichern kann;
[J/(kg*K)]

DIN 4108Materialeigenschaft, die angibt, wieviel Wärme ein Material speichern kann;
[J/(kg*K)]

DIN 4108Quantitative Bezeichnung für Wärme;
[kWh]Materialkonstante, die angibt, wie gut bzw. schlecht ein Material Wärme leitet;
[W/(m*K)]Als Wärme nutzbare Leistungsanteile, die bei Energieumwandlungsprozessen entstehen;Als Wärme nutzbarer Leistungsanteil, der bei Energieumwandlungsprozessen entsteht;Materialeigenschaft, die angibt, wieviel Wärme ein Material speichern kann;
[J/(kg*K)]

DIN 4108U-Wert;
Dieser Dämmkennwert bezeichnet den Wärmedurchgang durch einen Baustoff oder eine Konstruktion;
[W/m2*K]Volumen eines Materials, das genauso viel Wärme speichern kann wie 1m³ Wasser;Gesamtsystem, das zur dauerhaften Funktion der Dämmung eines saisonalen Wärmespeichers notwendig ist (u.a. PE-Folien, Dämmmaterial, Kiesschüttungen, etc.)Teil des Wärmekreislaufs, der das erwärmte Wasser führt;Wasser- bzw. Wasser-Glykol-Menge, die durch das System fließt;
[m3/h, l/s]Abk.: Vergabe- und Vertragsordnung für BauleistungenVerbindung von Rohrleitungen, Aggregaten, Ventilen etc. zu einem flüssigkeitsdurchströmten SystemSchalung, die nicht ausgebaut wird und im Bauteil verbleibt, also verloren ist;Abk.: Verein deutscher IngenieureWärmedurchgangskoeffizient;
Dieser Dämmkennwert bezeichnet den Wärmedurchgang durch einen Baustoff oder eine Konstruktion;
[W/m2*K][engl.] Underground Thermal Energy Storage;
[deu.] Untergrund-Wärmespeicher;Speicher, der Wärme in den Untergrund einspeichert;
d.h. Aquifer-Wärmespeicher, Erdsonden-Wärmespeicher[engl.] TRaNsient SYstem Simulation Program
[deu.] etwa: instationäre Systemsimulationerwärmtes Leitungswasser in Trinkwasserqualität;Reaktionsgeschwindigkeit eines Wärmespeichers;
(Bsp.: Behälter-Wärmespeicher lassen sich schneller be- und entladen als Erdsonden-Wärmespeicher, da der Wärmetransport im Wasser schneller vonstatten geht als im Erdreich)[engl.] Thermal Energy Storage;
[deu.] Wärmeenergie-Speicher;spezifisches Be- und Entladesystem, das den Durchmesser der Rohrleitungen zur Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit an den Punkten der Be- und Entladung im Speicher stark vergrößert (> eine flache "Tasse" bildet).Abk.: Solar unterstütztes NahwärmesystemTrinkwarmwassersysteme;
Erwärmung des Wassers in einem Trinkwasserspeicher;
Gegensatz: Durchlauferhitzungssysteme;Trinkwarmwassersystem;
Erwärmung des Wassers in einem Trinkwasserspeicher;
Gegensatz: Durchlauferhitzungssysteme;Einzelne Rohre einer U-förmigen Erdwärmesonde;Sonnenreiche Monate mit hoher Solarstrahlung;
(in Europa: Mai bis September)Leitungsnetz von der Solarkomponente (z.B. Kollektor) zur Heizzentrale;Durch Sonnenenergie erzeugte Wärme;
[Wh, kWh, Wh/a, kWh/a]

DIN 4108-6Kosten der im betrachteten System genutzten, solar gewonnenen Wärme;[engl.] Solar Heating & Cooling Programme of the IEA;
[deu.] Programm der IEA für solares Heizen und Kühlen;erfolgt durch erschütterungsfreies Eingraben einer hohlen Endlosbohrschnecke in den Boden;Bauteil eines Wasser-Wärmespeichers;
Ermöglicht Beladung auf verschiedenen Ebenen, ohne die Temperaturschichten miteinander zu vermischen.Dämmstoff aus Altglas bzw. natürlichen Rohstoffen (Sand, Dolomit, Kalk);
Bei der Verbrennung mit Kohlenstoff "schäumt" das gemahlene Altglas und bildet Wärme isolierende Bläschen;
(formstabil, wasserbeständig, hochdruckfest)Teil des Wärmekreislaufs, der das kältere Wasser führt;in Schlaufen gelegte Kunststoffrohre, die z.B. in Saisonalspeichern zur indirekten Wärmeübertragung eingebaut werden;[engl.] Renewable Heating & Cooling - European Technology Platform;
[deu.] Europäische Technologie-Platform für erneuerbare Wärme und Kälteproduktion;Die Wärme liefernde Seite im Kreislauf eines Wärmeübertragers.Wärme liefernder Kreislauf auf einer Seite des Wärmeüberträgers.Unlösbare Verbindungsstücke von Rohrleitungen, die formschlüssig verpresst werden;Unlösbares Verbindungsstück von Rohrleitungen, das formschlüssig verpresst wird;KunststoffSyn.: eben, flach, plattAbk.: Play it more efficient, Sam;
Ein CONCERTO-Projekt: Gemeinden auf dem Weg zu thermischer und elektrischer Effizienz von Gebäuden und Bezirken, basierend auf MICROGRIDSVernetztes Polyethylen
(hieraus gefertigte Rohre können im Dauerbetrieb mit bis zu 6 bar Druck und einer Fluidtemperatur von bis zu 90°C betrieben werden)Abk.: Polyethylen - rised temperature;
Unvernetztes Polyethylen mit erhöhter Temperaturbeständigkeit[engl.] Phase Change Material
[deu.] Phasenwechselmaterialien, die zur Wärmespeicherung genutzt werdenPartialdruck ist der Druck, der in einem Gasgemisch einem bestimmten Gas zugeordnet werden kann;
Finden sich innerhalb eines Systems unterschiedliche Partialdrücke (Druckgefälle zwischen den Gasen), sind diese stets um einen Ausgleich bestrebt.Bauweise in Ortbeton (= Beton, der vor Ort in die Schalung gegossen wird und abbindet).Beton, der vor Ort in die Schalung gegossen wird und abbindet.[engl.] Organic Rankine Cylce;
Ein Dampfturbinen-Kreisprozess, der mit organischen Flüssigkeiten arbeitet, die eine niedrige Verdampfungstemperatur besitzen.[engl.] Organisation for Economic Co-operation and Development
[deu.] Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und EntwicklungTatsächlich genutzte Wärme;
(im Fall Solarthermie die Wärmemenge, die konventionelle Energie ersetzt)Tatsächlich genutzte Energie;
(im Fall Solarthermie die Energie, die konventionelle Energie ersetzt)Heizung mit niedrigen Vor- und Rücklauftemperaturen,
z.B. 50/30°C; (konventionelle Heizung: z.B. 70/50°C)Temperatur des Teils eines Nah- oder Fernwärmenetzes, der das kältere Wasser führtAusrichtung der Solarkollektoren gegenüber der Horizontalen - abhängig vom Breitengrad und dem Anlagentyp;
(in Deutschland meist 30°-45°)Netze zum Transport lokal erzeugter Wärme;Netz zum Transport lokal erzeugter Wärme;Siedlung, in der der Großteil der Gebäude an ein Nahwärmenetz angeschlossen ist.Leichtbaukonstruktion zur Aufnahme von Dämmstoffen aus Folien, die wasserdampfdurchlässig, aber wasserdicht sind;
(falls die Dämmung durchnässen sollte, kann sie dadurch austrocknen, ohne abermals feucht zu werden)Abk.: LeistungsphaseAbk.: Kraft-Wärme-Kopplung;
kombinierte Erzeugung von Strom (= Kraft) und Wärme;
(z. B. in Blockheizkraftwerken)kombinierte Erzeugung von Strom (= Kraft) und Wärme;
(z. B. in Blockheizkraftwerken)Beständig gegen Zersetzung (bei Metallen meist durch Rost)Umnutzung oder Nutzungsänderung von ehemals militärischen Anlagen zu Wohn- und sonstigen NutzungenEnergie aus fossilen Brennstoffen
(z.B. Gas, Öl, Kohle, …)Form der Wärmeübertragung, die durch Strömung (= Stofffluss) geschieht.Vorgang beim Verfüllen von Erdsonden:
Verpress-Suspension wird unten ins Bohrloch eingepresst, sodass es durchgängig von unten nach oben verfüllt und gleichzeitig darin befindliches Wasser verdrängt wird.[Syn.] WärmeleitungRohr-in-Rohr-System mit konzentrischem AufbauAbk.: KunststoffmantelverbundrohrAbk.: Kumulierter Energieaufwand;
Umfasst alle Aufwendungen, die für ein Produkt bei der Herstellung, Gebrauch, Nutzung und Entsorgung anfallen (Lebenszyklusanalyse).Untersuchungen zur Art des Untergrundes und dem dort vorhandenen Wasser;[Syn.] Gewässerchemie; ist ein Teil der Hydrogeologie und beschreibt im Wasser auftretende Stoffe und deren ReaktionsvermögenElement in Wasserleitungssystemen zur hydraulischen Entkopplung zweier Kreise, um Druck- und Volumenstromschwankungen auszugleichen.Honorarordnung für Architekten und IngenieureAbk.: Hochleistungsbetonsicher gegenüber Havariefällen (= großen Schadensfällen)Fundament eines Bauwerks zur Aufnahme der Lasten.Gt15, Heizgradtagzahl;
(Maß für den Wärmeenergiebedarf eines Gebäudes während der Heizperiode - ortsabhängige Kenngröße, die das lokale Wetter widerspiegelt)
[K*d]

VDI 2067Abk.: Geländeoberkantezweiwertiger Alkohol;
(wird dem Wasser im Kollektorkreislauf als Frostschutzmittel beigemischt)insgesamt auf der Erdoberfläche eintreffende Sonnenstrahlung (direkt und diffus);
als Ortskonstante abhängig von Wetter, Bewölkung, Höhe ü.n.N. und Distanz zum Äquator;
(in Deutschland jährlich meist 900 - 1.100 kWh/m²*a)Glasfaser verstärkte Kunststoffe;
Leichtes und strapazierfähiges Konstruktionsmaterial aus mit Kunstharzen verklebten GlasfasernFinite-Elemente-Methode;
Berechnungsprogramm, das komplexe Geometrien in viele kleinere Teile (finite Elemente) auflöstSumme aller Wärmebedarfe;
meist Trinkwarmwasser und RaumheizungForschungs- und EntwicklungsprogrammTeil der Gesamtenergie, der in Arbeit umgewandelt werden kann, sobald das System ins Gleichgewicht gebracht wird. Exergie hat also eine hohe Nutzbarkeit.Wärmeübertrager, die horizontal oder schräg in den oberen 5 Metern des Untergrundes eingebaut werden und dem Untergrund Wärmeenergie entziehen bzw. zuführen

VDI 4640-1Erstbeladungsphase des saisonalen Wärmespeichers inkl. Initialaufwärmung des umgebenden ErdreichsZustand des Wärmespeichers nach Erstbeladungsphase und Initialaufwärmung des umgebenden Erdreichs.DLR e.V. (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.)[engl.] Compound parabolic concentrator; (bestehend aus einem Vakuum-Röhrenkollektor und einem äußeren Parabolreflektor, der die Solarstrahlung auf den Röhrenkollektor bündelt); VDI 6002-1[engl.] Coefficient of Performance; [deu.] Leistungszahl für Wärmepumpen; [(zugeführte elektrische Leistung) / (nutzbare Wärmeleistung)]Initiative der Europäischen Union zu intelligenten energetischen Lösungen für Städte und Gemeinden;[deu.] Spule; engl. Fachbegriff für BandstahlrolleWärmeertrag; (z.B. eines Kollektorkreises ohne Abzug der Leitungsverluste)zu dünnen Platten ausgewalztes Blech, das zum Transport auf sogenannte "Coils" aufgewickelt wird; coil: [deu.] Spule; engl. Fachbegriff für Bandstahlrolle;Hochdämmender Dämmstoff aus Recyclingglas; geschreddertes Altglas wird im Ofen aufgebläht.; (chemisch beständig, druckbeständig, schüttfähig, pneumatisch förderfähig)Trägerbohlwand; Sichert die Baugrube während der Bauphase ab und verhindert das Nachrutschen von Erdreich.Gesteinsmischung aus verschiedenen Tonmaterialien mit erhöhter Wasseraufnhame- und Quellfähigkeitdie Fläche eines Solarkollektors, durch die die Solarstrahlung eintreten kann (Glasanteil); weniger als die Kollektorfläche (Rahmengröße)nötige Wärmemenge, um einen Speicher in der Inbetriebnahme-Phase von der Befülltemperatur auf die minimale Betriebstemperatur (ca. 40°) aufzuheizenBauteil mit beschichteter Oberfläche (meist in einem Kollektor) das solare Strahlung aufnimmt, in Wärme umwandelt und diese an einen Wärmeträger weiterleitet[Syn.] niedergebracht; bezeichnet die Herstellung von senkrechten HohlräumenStandard-Leitungsnetz mit einem Vor- und einem Rücklauf pro KomponenteVDI-Richtlinie zur solaren Trinkwassererwärmung.VDI-Richtlinie zur thermischen Nutzung des UntergrundesAnteil der genutzten Energie, der durch solare Energie gedeckt wird;Ich bin ein BlindtextLorem ipsum dolor sit amet, consectetuer adipiscing elit. Aenean commodo ligula eget dolor. Aenean massa. Cum sociis natoque penatibus et magnis dis parturient montes, nascetur ridiculus mus. Donec quam felis, ultricies nec, pellentesque eu, pretium quis, sem.

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GRUNDLAGEN
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SYSTEMTECHNIK

Solarkollektoren

Solarkollektoren wandeln die auftreffende Solarstrahlung in nutzbare Wärme um, sodass diese z.B. in einem saisonalen Wärmespeicher oder Pufferspeicher gespeichert werden kann. Solarkollektoren sind technisch verhältnismäßig einfache Konstruktionen, die essentiell aus einer Absorberflächeℹ️, einem wärmedämmenden Gehäuse und einem Wärmeträgermedium bestehen. Es gibt verschiedene Konstruktionsweisen.
Werden einzelne Kollektoren zu großen Flächen addiert, so spricht man von Kollektorfeldern.

Flachkollektoren

Dach-integrierte Flachkollektoren (Crailsheim)
Dach-integrierte Flachkollektoren (Crailsheim)

Flachkollektoren bestehen aus einem flächigen Absorberℹ️, der die Solarstrahlung in Wärme umwandelt. Als Absorber dienen plane Kupfer- oder auch Aluminiumbleche, die selektiv dunkel beschichtet sind: Die Solarstrahlung trifft auf die dunkle Beschichtung und wird dort – ähnlich wie bei einem dunklen Autodach – absorbiert und in Wärme umgewandelt. Da jedoch auch dunkle Oberflächen immer einen Teil der Wärme wieder abstrahlen, werden selektive Beschichtungen auf die Absorber aufgebracht, die die Absorptionswerte auf bis zu 94 % erhöhen. (Diese Beschichtungen geben den Solarkollektoren die bläulich-schimmernde Farbe.)
Auf der Rückseite der Absorberflächen sind Rohrschlangen angebracht, in denen ein Wasser-Glykolℹ️-Gemisch zirkuliert, welches die Wärme abführt. Um Wärmeverluste zu vermeiden, werden Absorber und Rohrschlangenℹ️ rück- und randseitig gedämmt und in einem starren Rahmen oder einer Wanne montiert. Zur Oberseite wird der Kollektor durch ein hochtransparentes Glas abgeschlossen, welches die Solarstrahlung durchlässt und zur Wärmedämmung dient. Einzelne Flachkollektoren werden bis zu einer Größe von ca. 12,5 m² produziert.

Schema: Aufbau eines solarthermischen Flachkollektors
Schema: Aufbau eines solarthermischen Flachkollektors

Röhrenkollektor

Vakkum-Röhren-Kollektoren (Chemnitz)
Vakkum-Röhren-Kollektoren (Chemnitz)

Röhrenkollektoren oder auch Vakuum-Röhrenkollektoren arbeiten nach demselben Prinzip wie Flachkollektoren, sind jedoch besser gedämmt und damit leistungsfähiger. Der Absorber befindet sich hierbei in einer Röhre, die zu Dämmzwecken evakuiert ist. Um die Strahlung auf die ungleich kleinere Absorberfläche zu bündeln, werden teilweise Parabolspiegelbleche hinter den Röhren montiert, die die Solarstrahlung bündeln. Die Wärmeträgerflüssigkeit durchfließt die Röhren meist direkt.

Schema: Aufbau eines solarthermischen Vakuumkollektors
Schema: Aufbau eines solarthermischen Vakuumkollektors

Wärme vs. Strom

Solarkollektoren sind nicht zu verwechseln mit Photovoltaikzellen.

Solarkollektoren sammeln die solare Strahlung, um die Wärme der Sonne nutzbar zu machen. Hierbei wird im Gegensatz zur Photovoltaik kein Strom produziert! Es wird daher auch von Solarthermie gesprochen.

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