Wärme simulieren: Neue Software-Entwicklungen

Wärme_Simulation_Polysun  In den jüngsten Versionen von Polysun sind weit über 50 Systeme mit PVT-Kollektoren verfügbar. In diesem Beispiel wird eine Erdwärmesonde mit Hilfe der Solarwärme regeneriert. (Grafik: Polysun)
Wärme_Simulation_Polysun In den jüngsten Versionen von Polysun sind weit über 50 Systeme mit PVT-Kollektoren verfügbar. In diesem Beispiel wird eine Erdwärmesonde mit Hilfe der Solarwärme regeneriert. (Grafik: Polysun)
12.09.2017

Mit professioneller Simulationssoftware lässt sich der Ertrag von Solarwärme-Anlagen recht genau abschätzen. Vor allem, wenn die Solaranlage zur Erfüllung der EnEV-Anforderungen beitragen soll und einen hohen Anteil der Wärme liefert, wie bei Solaraktivhäusern, lohnt sich die präzise Simulation. Die Simulationstools für Solarwärme haben sich in den letzten Jahren an einige neue Anforderungen angepasst. Was sich bei den einzelnen Herstellern getan hat, zeigt unsere Übersicht.

Polysun: mehr Schnittstellen

Vela Solaris hat im Juni die Version 10.0 seines Planungstools Polysun herausgebracht. Die umfassende High-End-Planungssoftware für Solarwärme, Photovoltaik und Geothermie ist für kommerzielle Planer wie bisher in den Varianten Professional und Designer erhältlich. Die Professional-Variante ist mittlerweile auf rund 900 Standard-Vorlagen für verschiedene Hydraulik-Schemata angewachsen. Die Variante "Designer" hat sogar über 1.000 Vorlagen, zusätzlich kann man eigene Hydraulik-Schemata erstellen. Mit 3.599 € für eine Einzelplatz-Lizenz hat diese Flexibilität aber auch ihren Preis.

Im Zuge der Sektorkopplung hat Vela Solaris sein Programm um etliche Schemata erweitert. So kann man nun zum Beispiel in vielerlei Varianten simulieren, was geschieht, wenn eine Wärmepumpe oder eine Elektroheizung über den Solar-Wechselrichter angesteuert werden. Außerdem gibt es mittlerweile deutlich über 50 Systemvarianten, in denen PVT-Kollektoren eingebunden sind. Mit der Variante 10.0 lassen sich auch Elektroautos in die Simulation einbinden.

Nicht neu, aber stärker in den Fokus gerückt, ist die Variante Polysun Educational, die zum Beispiel Universitäten erwerben können. Dabei kostet die Lizenz lediglich 1.999 € für zehn Plätze. Wie mit Polysun Designer lassen sich auch mit Polysun Educational eigene Hydrauliken erstellen. Lediglich die herstellerspezifischen Hydraulikschemata sind in der Educational-Variante nicht enthalten. Updates sind bei den Varianten Designer und Professional jeweils für zwölf Monate inklusive, bei der Educational-Variante für vier Jahre. Daneben gibt es noch Polysun Online.

Auch ein neues Plug-in dürfte vor allem für Universitäten interessant sein, aber auch für die Entwickler von Reglern. Mit diesem Plug-in lassen sich Steuer-Logiken in Polysun einbinden, die in externen Programmen wie Matlab, Java oder Python erstellt wurden. So setzt zum Beispiel Siemens das Interface für seine Regler-Entwicklung ein.

Eine weitere neue Schnittstelle gibt es ab der Version 10.0 zum Programm THD für die Simulation thermohydraulischer Prozesse. Diese gemeinsam mit der ETH Zürich entwickelte Software aus dem Hause Eismann Engineering wird voraussichtlich ab Herbst 2017 über Vela Solaris vertrieben. Über eine Schnittstelle lassen sich die Anlagendaten aus Polysun in THD übergeben. Dann kalkuliert THD zum Beispiel anhand der Rohrdurchmesser, Krümmungen und Drücke, wie hoch die Fließgeschwindigkeit in den Leitungen sein wird und ob diese für die Selbstentlüftung der Anlagen ausreicht.

T*SOL: Prozesswärme erweitert

Der Klassiker T*SOL von Valentin Software ist bei weitem nicht so umfangreich, aber mit 895 € in der Variante T*SOL 2017 auch deutlich günstiger als Polysun. Neuigkeiten gibt es in Sachen solare Prozesswärme. Früher konnte man Prozesswärme-Anlagen nur im Premium-Programm T*SOL Expert in einem Zusatzmodul simulieren. Mit der Zusammenlegung der Programme zu T*SOL entfiel diese Möglichkeit zunächst. Mittlerweile ist die Prozesswärme-Simulation auch in T*SOL enthalten.

Im Juni 2017 ging das Forschungsprogramm Solare Prozesswärme in Wäschereien (SoProW) zu Ende. Daraus sind zwei Anlagen-Schemata hervorgegangen, die jetzt unter den Namen P3 und P5 in T*SOL integriert sind. Im Schema P5 lassen sich auch verschiedene Arten von Übergabe-Stationen in die Verteilung einbinden, die der Nutzer jeweils selbst definieren kann. So kann man über dieses Schema zum Beispiel auch kleine Nahwärme-Anlagen simulieren. Maximal können sechs Verbraucher und sechs Kollektorkreise angebunden werden.

Auch die aus T*SOL Expert bekannte Parameter-Variation zur Anlagenoptimierung ist mittlerweile in T*SOL enthalten. Dabei geht es darum, für Komponenten wie Speicher oder Kollektoren die richtige Dimensionierung zu finden. Zwei Parameter können in wählbaren Schrittgrößen variiert werden. (z. B. Speicher mit 300/500/700 Liter und Kollektoren mit 6/8/10 m2 Fläche). Die Software spielt dann alle möglichen Kombinationen durch. In einer Tabelle lässt sich schnell erkennen, welche Variante den besten Ertrag bringt. Hat man zuvor die Wirtschaftlichkeitsrechnung aktiviert, sieht man auch, was sich am besten rechnet.

GetSolar: flexibel bei den Kollektorflächen

Das über Hottgenroth Software angebotene GetSolar besitzt nun einen eigenen Arbeitsbildschirm für die Berechnungen nach Solarsimu-EnEV-Randbedingungen. Dieser kann unabhängig von der Energieberater-Software aus demselben Haus genutzt werden. Die Datenschnittstelle zwischen den Programmen bleibt natürlich bestehen. GetSolar kostet 299 € (GetSolar) beziehungsweise 599 € (GetSolar Professional). GetSolar Professional enthält über die Grundversion hinaus eine Großanlagen-Planung, eine detaillierte Kollektorkreis-Auslegung und ein Formularpool.

Die GetSolar-Versionen ab 2016 helfen Nutzern dabei, die Verwirrung um Absorberfläche und Brutto-Kollektorfläche in den Griff zu bekommen. Diese kann bei der Anlagenauslegung zu Problemen führen: Während für die Ansprüche der Energieeinsparverordnung (EnEV) und die Förderung der KfW-Bank die Aperturfläche maßgeblich ist, wurde die Kollektor-Zertifizierung laut Solar Keymark auf die Bruttofläche umgestellt. Die Aperturfläche wird in den neuen Solar-Keymark-Zertifikaten nach der aktuellen EN ISO 9806:2013 nicht mehr gelistet. In GetSolar ist für alle enthaltenen Kollektoren sowohl die Apertur- als auch die Absorberfläche hinterlegt. Dadurch kann die Software beide Größen ineinander umrechnen und je nach Kontext jeweils die passende anzeigen.

Die jüngste GetSolar-Variante berücksichtigt im EnEV-Arbeitsbildschirm auch die Wärmerückgewinnung durch die Lüftung. Diese kann als Gutschrift für die Heizung eingerechnet werden. So sind die EnEV-Vorgaben leichter einzuhalten. In der Auswertung zeigt GetSolar eine neue, Energieanalyse benannte Grafik. Diese gibt an, wie viel konventionelle Energie pro Tag in Abhängigkeit von der Außentemperatur verbraucht wird. Zwei Kurven (mit/ohne Solaranlage) verdeutlichen dabei den Effekt der Solaranlage. Anhand der Kurven wird deutlich: Mit einer solaren Heizungsunterstützung sinkt der Energieverbrauch ab einer gewissen mittleren Lufttemperatur komplett auf Null. Beim Betrieb ohne Solaranlage dagegen erreicht die Kurve erst bei einer höheren Außentemperatur ihren Tiefstwert und sinkt nie ganz auf Null. Auch im Sommer wird der Heizkessel also weiter betrieben. Mit einer Solarthermieanlage dagegen wird der ineffiziente und materialverschleißende Sommerbetrieb des Heizkessels vermieden.

Eva Augsten

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