Publikationen / Ergebnisse
(Deutsch)
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Das Ziel dieses Projektes besteht darin, die im Rahmen der ersten Etappe [1] beschriebenen Verfahren zur permanenten Funkti-onskontrolle thermischer Solaranlagen auf realen, in Betrieb stehenden Anlagen in die Praxis umzusetzen und die Möglichkeiten und Grenzen derselben auszuloten. Dabei handelt es sich um die sog. Spektralmethode[3], welche das Anlageverhalten rein relativ bezogen auf das fehlerfreie Verhalten während einer Lernphase überwacht und die Energiebilanzmethode, welche auf-grund der stationären Temperaturbedingungen zum Einschaltzeitpunkt der Kollektorkreispumpe eine während dem ersten Pumpintervall dem Speicher zugeführte Wärmemenge prognostiziert und mittels Wärmemengenmessung am Speicher den Istwert mit dem Sollwert vergleicht.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
EnergieBüro Grossenbacher
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Grossenbacher,Urs
Zugehörige Dokumente
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Schlussbericht
(Deutsch)
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Das Ziel der vorliegenden Arbeit besteht darin, die im Rahmen der ersten Etappe [Syn 98] beschriebenen Verfahren zur permanenten Funktionskontrolle thermischer Solaranlagen auf realen, in Betrieb stehenden Anlagen in die Praxis umzusetzen und die Möglichkeiten und Grenzen derselben auszuloten. Zu diesem Zweck sind zwei Anlagen, eine im Bernischen Münchenwiler bei Murten (Anlage Rüti) und eine in Thun (Anlage Thun) mit labormässiger Sensorik und Datenerfassungsgeräten ausgerüstet worden. Es wird dabei ausschliesslich der Kollektorkreis betrachtet und nicht in die bestehenden Steuerungen eingegriffen. Im Zentrum der Untersuchungen stehen zwei (später dann nur noch eine) Methoden, mit der die Funktionskontrolle durchgeführt werden soll: die Spektralmethode und die Energiebilanzmethode:- Die Spektralmethode basiert auf der vergleichenden Analyse der transienten Temperaturänderungsvorgänge im Kollektorkreis nach Einschalten der Pumpe. Zu diesem Zweck werden die in sekündlicher Zeitauflösung gemessenen Temperatursignale mittels Fouriertransformation in den Spektralbereich transformiert. In dieser Form lassen sich die erhaltenen Signale automatisiert miteinander vergleichen. Die Spektralmethode hat den Vorteil, dass nur ein zusätzlicher Temperaturfühler notwendigist. Dieser soll wenige Meter nach Kollektoraustritt in der Kollektorleitung platziert sein. Die Schwierigkeit und damit ein gewisser Nachteil dieser Methode liegt in der fehlerfreien Lernphase, welche notwendig ist, damit später fehlerhaftes Anlageverhalten von fehlerfreiem unterschieden werden kann.- Die in der ersten Projektetappe beschriebene Energiebilanzmethode kommt ohne Lernphase aus und basiert auf dem Vergleich des nach dem Einschalten der Pumpe erwarteten Energiegewinn oder - Verlust im Speicher nach einem Pumpintervall mit der gleichzeitig gemessenen Wärmemenge.Während der Messdatenaufzeichnung werden bei beiden Anlagen verschiedene Störungen simuliert. Diese werden durch Variieren der Pumpenstufen, verschiedene Kollektorfeldabdeckungen, Verstellung der Regelparameter und anderem mehr ausgeführt. Die Auswertungen der Messdatenreihen erfolgt ?Offline? d.h. mit Hilfe verschiedener üblicher EDV-Hilfsmittel.Trotz intensiven Analysen der Messdatenreihen kann mit der Energiebilanzmethode für beide Anlagen keine brauchbare Korrelation zwischen den simulierten Fehlern und den Resultaten erarbeitet werden. Das Konzept der Energiebilanzmethode scheidet aufgrund dieser Untersuchungen aus. Die Spektralmethode hingegen erweist sich als tauglich, Fehler wie Störungen bei der Kollektordurchströmung (z.B. stehende Luftblasen), Kondensation auf der Innenseite der Scheibe, gestörte Pumpenleistung und zirkulierende Luft im Kreislauf zuverlässig zu erkennen. Es handelt sich bei allen diesen Fehlern um graduelle Kollektorleistungsreduktionen, welche langsam eintreten und nicht durch Logikprüfungen detektiert werden können. Dies ist insbesondere das Interessante am gefundenen Konzept, welches zusammen mit Logikprüfungen, welche im Rahmen eines anderen P-&D-Projektes [Age 02] beschrieben wurden, die theoretischen Grundlagen zur Entwicklung einer künftigen Reglergeneration liefert, welche über die rote Warnlampe verfügen, welche den Anlagebesitzer über anstehende Fehlfunktionen und Degradationen informiert.Die Erkenntnisse der durchgeführten Datenanalysen sind in Form eines Flussdiagramms und der Beschreibung der einzelnen Signalverarbeitungs- und Rechenschritten als Pflichtenheft für die industrielle Umsetzung erarbeitet. Nach Rücksprache mit verschiedenen Steuerungsherstellern kann festgestellt werden, dass sich die Mehrkosten für die Umsetzung einer permanenten Funktionskontrolle mit der Spektralmethode im Vergleich zu sehr einfachen Solarreglern im Bereich von CHF 100.- bis CHF 150.- inkl. dem erforderlichen zusätzlichen Fühler bewegen. Bei teureren, digitalen Reglern für kompliziertere Anlagen reduzieren sich die Mehrkosten auf den zusätzlichen Fühler von ca. CHF 50.-.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Synetrum AG
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Grossenbacher,Urs
Zugehörige Dokumente
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