Freeware zur Berechnung von Luftkollektorfeldern

Luftkollektoren können zur Beheizung oder Belüftung von Gebäuden und zur Trocknung in Landwirtschaft und Industrie eingesetzt werden. Die Freeware Aircow hilft bei der Auslegung. (Foto: Fraunhofer ISE)
Luftkollektoren können zur Beheizung oder Belüftung von Gebäuden und zur Trocknung in Landwirtschaft und Industrie eingesetzt werden. Die Freeware Aircow hilft bei der Auslegung. (Foto: Fraunhofer ISE)
10.03.2017

Das Fraunhofer ISE hat die Freeware Aircow entwickelt, die Anlagenplanern bei der Auslegung von Luftkollektorfeldern helfen soll. Aircow berechnet wahlweise die Länge und Breite oder den Temperaturhub und die Leistung von Kollektorfeldern. Parallel zur Berechnung wird der Massenstrom auf einen effizienten Betrieb monetär oder energetisch optimiert.

Bis vor wenigen Jahren wurde Solarsystemen mit Luftkollektoren gegenüber flüssigkeitsführenden Systemen am Markt nur wenig Interesse geschenkt. Sie sind schwieriger zu vermessen und zu bewerten, was Neuentwicklungen und die Transparenz über bestehende Produkte einschränkte. Inzwischen wurde eine verfeinerte Messmethode in das Prüfverfahren für solarthermische Kollektoren (DIN EN ISO 9806) aufgenommen. Darauf aufbauend stellt das Fraunhofer ISE mit Aircow eine eigens entwickelte MS Excel-Anwendung zur Verfügung, um solare Luftkollektoren leichter bewerten und Systeme besser planen zu können. Die damit berechneten Ergebnisse dienen der Zertifizierung von Luftkollektoren gemäß Solar Keymark, der Auslegung von Anlagen, der Entwicklung von Luftkollektoren sowie der Erstellung von Studien zu Parametervariationen.

Aircow richtet sich einerseits an Anlagenplaner, Kollektorentwickler, Wissenschaftler und Prüfstellen. Anlagenplaner können die Länge und Breite von Kollektorfeldern bei Optimierung des Volumenstroms auslegen. Die Ergebnisse unterstützen die Auswahl eines geeigneten Ventilators für das Gesamtsystem. Entwickler von Luftkollektoren können Mess- oder Simulationsdaten eingeben und die Ergebnisse für den stationären Betrieb miteinander vergleichen. Wissenschaftler haben die Möglichkeit, mit Aircow relativ unkompliziert Sensitivitätsanalysen durchzuführen. Darüber hinaus können mit der Freeware Parameter für ein weitläufig genutztes Kollektormodell gewonnen werden, die zum Beispiel in Jahressimulationen für Bruttojahreserträge mit der Freeware ScenoCalc einfließen können. Außerdem können akkreditierte Prüfstellen die Software bei der Vermessung und Bewertung von Luftkollektoren verwenden. Anfang 2017 wurde sie als bindender Bestandteil in die Solar Keymark Zertifizierung, die der Qualitätskennzeichnung von Solarkollektoren und als Förderkriterium dient, aufgenommen.

Keine Installation erforderlich

Aircow berechnet wahlweise die Länge und Breite oder den Temperaturhub und die Leistung von Kollektorfeldern. Parallel zur Berechnung wird der Massenstrom auf einen effizienten Betrieb monetär oder energetisch optimiert. Dabei können verschiedene Randbedingungen für das Klima und das den Kollektor umgebende System vorgegeben werden. Die MS Excel-Anwendung erfordert keine Installation und, sofern der Umgang mit Excel bekannt ist, auch keine Einarbeitung in ein neues Programm.

»Die Herausforderung bei der Entwicklung von Aircow bestand für uns darin, dass die Ermittlung des optimalen Massenstroms ein präzises Messverfahren und eine stabile systembezogene Auswertungsmethode für belastbare Ergebnisse erfordert«, so Christian Welz, der die Software am Fraunhofer ISE entwickelt hat. Durch die signifikante Abhängigkeit des Solarertrags vom Massenstrom ergibt sich eine zusätzliche Dimension bei der Effizienzbewertung. Die entwickelte Auswertungsmethode berücksichtigt neben der thermischen Leistung des Kollektors und der elektrischen Leistung des Ventilators zudem die Leckage des Kollektors und den Druckverlust des restlichen Solarsystems sowie Energiepreise und Primärenergiefaktoren. Die Anwendung basiert auf Kennlinienmodellen für Luftkollektoren mit transparenter Abdeckung, die im geschlossenen Kreis mit variierter Eintrittstemperatur und variierten Massenströmen vermessen wurden. Unter folgendem Link finden Sie weitere Informationen zu Aircow sowie die Möglichkeit zum Download: www.kollektortest.de

Jens-Peter Meyer / Fraunhofer ISE