Titelaufnahme

Titel
Anforderungen an Polymermaterialien in solarthermischen Systemen / eingereicht von Nadja Maria Wurm
Verfasser/ VerfasserinWurm, Nadja
Begutachter / BegutachterinVorbach, Stefan
Erschienen2012
UmfangVII, 242 Bl. : 2 Zsfassungen ; Ill., graph. Dars., Kt.
HochschulschriftGraz, Univ., Masterarb., 2012
Anmerkung
Zsfassung in dt. und engl. Sprache
SpracheDeutsch
DokumenttypMasterarbeit
Schlagwörter (GND)Thermische Solaranlage / Kunststoff
URNurn:nbn:at:at-ubg:1-116500 Persistent Identifier (URN)
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Anforderungen an Polymermaterialien in solarthermischen Systemen [6.97 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Die Arbeit ist Teil eines Projektes, in dem auf dem Gebiet der Einbindung von Polymerwerkstoffen in solarthermischen Systemen geforscht wird. Im Kollektorbau verwendete Materialien (Glas, Kupfer, Aluminium) sind nicht unbegrenzt verfügbar und die Rohstoffpreise der Metalle steigen stetig. Zur Weiterentwicklung der Systeme, ist es notwendig die Leistungsanforderungen an diese (Temperatur-, Druckbelastungen) zu kennen, welche im Rahmen dieser Arbeit ermittelt und dargestellt werden konnten. Sie dienen als Basis für die Entscheidungsfindung über mögliche Materialien, sowie zur Entwicklung von Kollektoren aus Kunststoff. Es wurden Standorte in repräsentativen Klimazonen festgelegt und in zwei davon solarthermische Referenzsysteme mit marktüblichen Kollektoren (Metall- und Glasbauteile) definiert. Die Systeme wurden mit einer einschlägigen Simulationssoftware einer Jahressimulation unterzogen, woraus Kollektortemperaturen berechnet und darauf aufbauend, Temperatur- und Druckhäufigkeitsverteilungen ermittelt und dargestellt wurden. Für einen der Standorte wurden 2 solarthermische Systeme in Kunststoffausführung definiert, für 1 Jahr simuliert und daraus Temperaturhäufigkeiten ermittelt und dargestellt. Die Druckbelastungen wurden mittels eines theoretischen Modells betrachtet. Zum Vergleich zwischen marktüblichen Systemen beziehungsweise Kollektoren und diesen in Kunststoffausführung, wurden neben den Systembelastungen im Betrieb, Belastungen im leeren, nicht mit Medium gefüllten Kollektor über die Kollektorkennlinie ermittelt und in Häufigkeitsverteilungen ausgewertet. In einer Wirtschaftlichkeitsbetrachtung wurde anhand dynamischer Investitions-rechnungsverfahren eines der Referenzsysteme, sowie ein Kunststoffsystem zur Warmwasserbereitung auf Basis derzeitig gegebener Kosten betrachtet. Ausgehend davon wurde das Kunststoffsystem unter Annahme möglicher Kostenvorteile durch vermehrte Verbreitung von Kunststoffsystemen betrachtet.

Zusammenfassung (Englisch)

The concrete thesis is part of the project SolPol (Solar thermal systems made of polymeric materials) about the integration of polymeric materials in solar thermal systems. Conventionally used materials for collectors (glass, copper, aluminum) are not available in unlimited quantities and the prices of metals are rising steadily. For system development it is important to know about the performance requirements of the systems (temperature/pressure loads). These could be determined in the present thesis. The results serve as a basis for the decision-making process of possible materials, as well as for the development of collector prototypes made of polymeric materials. Reference sites were established in representative climates. In 2 of these sites, representative solar thermal reference systems with commercially available collectors were defined. These systems were subjected to an appropriate simulation software for an annual simulation. Based on these results, collector temperatures were determined and frequency distributions of temperature and pressure values are shown. 2 of the reference systems where modified to polymeric systems and also simulated for 1 year. Temperature frequencies were determined and displayed. The pressure loads were determined on the basis of a theoretical model. In addition to the considerations of the system loads under operating conditions, frequency distributions of temperature values in an empty (not filled with medium) system were determined on basis of the collector characteristic to compare commercially available systems or collectors and those in plastics. An economic analysis referring to methods of financial mathematics was performed. One of the reference systems, as well as a polymeric system for domestic hot water preparation based on current costs were considered. Furthermore the polymeric system was considered on the assumption of possible cost savings through increasing dissemination of polymeric solar thermal systems.