Arbeitsgruppe "Komponenten- und Systemprüfung"

Die Arbeitsgruppe „Komponenten und Systemprüfung“ entwickelt und modelliert Systeme und deren Komponenten sowie die dazugehörigen Prüfverfahren zur Charakterisierung der thermischen Leistungsfähigkeit der Systeme und Komponenten. Entwicklungsbegleitend und zur Optimierung bestehender Systeme und Komponenten werden Untersuchungen und Messungen zur thermischen Leistungsfähigkeit und Lebensdauer durchgeführt.

Forschungsschwerpunkte

  • Entwicklung von solarthermischen Anlagen und deren Komponenten
  • Entwicklung von Prüfverfahren
  • Modellierung des thermischen Verhaltens von Komponenten
    und Systemen
  • PVT-Kollektoren und Systeme
  • CFD gestützte Produktentwicklung
  • Beschleunigte Alterungsprüfung und
    Lebensdaueranalyse
  • Anlagenmonitoring und Systemanalyse

Leistungsspektrum Prüfung

Prüfung nach EN 12975/ISO9806

  • Leistungsprüfung im Außen- und Innentest sowie Prüfung der sicherheitstechnischen Anforderungen
  • Durchführung von Detailuntersuchungen im Rahmen von Entwicklungsaktivitäten

Außenprüfstände

  • 6 Prüfplätze für Kollektoren bis max. 6 m2 Fläche
  • der Sonne nachgeführter Prüfstand (Tracker) für Kollektoren bis max. 5 m2 Fläche
  • Prüfplätze zur Durchführung von Sonderuntersuchungen, z. B. an fassaden- und dachintegrierten Kollektoren bis max. 20 m2 Fläche

Innenprüfstände

  • 2 Sonnensimulatoren, max. Prüffläche ca. 10 m²,max. Bestrahlungsstärke 1200 W/m2

Bescheinigung

  • Prüfbericht mit technischen Daten und Wirkungsgradkennlinien, z.B. als Basis für Solar Keymark Zertifizierung
  • Ertragsvorhersagen für unterschiedlichste Standorte

Thermische Prüfung von Trinkwasserspeichern nach EN 12977-3
Thermische Prüfung von Kombispeichern nach EN 12977-4

  • Bestimmung der Speicherkenngrößen für entsprechende Rechenmodelle
  • Verifizierung der ermittelten Kennwerte an dynamischen Testsequenzen durch Vergleich von Rechnung und Messung
  • Durchführung von Detailuntersuchungen im Rahmen von Entwicklungsaktivitäten
  • 2 Prüfstände in klimatisierten Prüflaboratorien

Thermische Prüfung von Warmwasserspeichern nach EN 12897, EN 15332 und EN 60379

Bescheinigung

  • Energieeffizienzklasse nach Verordnung (EU) Nr. 812/2013, Anhang II
  • Thermische Speicherkenngrößen
  • Temperaturprofile bei diversen Betriebsbedingungen
  • Kenngrößen für die Leistungsfähigkeit bei der Trinkwassererwärmung
  • Eingabegrößen für Simulationsprogramme
  • Detektion von Wärmebrücken durch Infrarotaufnahmen

Prüfung nach EN 12977-2 entsprechend dem CTSS-Verfahren (Component Testing-System Simulation)

Detaillierte Prüfung der einzelnen Komponenten:

  • Kollektor: Leistungsprüfung im Außentest oder im Sonnensimulator
  • Kombispeicher: Prüfung zur detaillierten Charakterisierung des thermischen Verhaltens
  • Regelung: Funktionsüberprüfung im Labor
  • Nachbildung des thermischen Verhaltens der gesamten Kombianlage mit dem Simulationsprogramm TRNSYS

Bescheinigung

  • Daten und Kennwerte der einzelnen Komponenten und der gesamten Anlage
  • Ergebnisse der Leistungsprüfung
  • Berechnung des Jahresenergieertrags für unterschiedliche Heizlasten und Standorte

Alterungsverhalten von Kollektoren

  • Begehbare Korrosionsprüfkammer für kontinuierliche und zyklische Salzsprühnebeltests

Speicheruntersuchungen

  • Zusammenwirken von Speicher und Gastherme
  • Speicher mit eingebautem Gasbrenner

Energetische Amortisationszeit

  • Ermittlung der energetischen Amortisationszeit und der Gesamtenergieeinsparung über der Lebensdauer von thermischen Solaranlagen

Transmissionsvermögen

  • Bestimmung des winkelabhängigen Transmissionsvermögens von transparenten Kollektorabdeckungen
  • Kalibrierung von Temperaturfühlern
  • Simulationsstudien für Solaranlagen mit TRNSYS
  • CFD-Simulation von Strömungs- und Wärmetransportvorgängen mit FLUENT und COMSOL (CFD: Computational Fluid Dynamics)
  • Entwicklung und Bau von Prüfständen für solarthermische Produkte (z. B. Sonnenkollektoren, Wärmespeicher, Solaranlagen)
  •  Sonderuntersuchungen
  • Projektierung von Solaranlagen
  • Industrie- und Politikberatung
  • Markt- und Potenzialstudien zu Fragen der Solarthermie und Wärmetechnik
  • Vergleichstests
  • Fortbildungsveranstaltungen, Schulungen

Forschung und Entwicklung:

Alterungsuntersuchungen an Kollektoren

  • Beschleunigte Alterung von Solarkollektoren durch UV-Bestrahlung, Feuchte, Hochtemperaturbetrieb und korrosive Atmosphäre

Prüfverfahren für Solaranlagen und Komponenten

  • Entwicklung von Prüfverfahren
  • Europäische und internationale Normungsarbeit für Prüfverfahren

Überwachung, Vermessung und Auswertung von Großanlagen

  • Kurz- und Langzeit Insitu-Vermessung bereits installierter Anlagen

Ökobilanzierung

  • Entwicklung von Verfahren zur ganzheitlichen Bewertung von Solaranlagen über deren Lebensdauer unter Berücksichtigung der alterungsbedingten Leistungsdegradation

Entwicklung detaillierter numerischer Rechenmodelle

  • Einsatz moderner numerischer Methoden wie z. B. CFD-Simulation von Strömungs- und Wärmetransportvorgängen und Validierung mit hochaufgelösten Messverfahren

 

Mitarbeit in Arbeitsgruppen und Gremien

  • Solar Keymark Netwok
  • Global Solar Keymark Netwok
  • DIN-Spiegelausschuss »Thermische Solaranlagen und ihre Bauteile«
  • Europäisches Normungskomitee CEN TC 312
  • Internationales Normungskomitee ISO TC 180 Solar Heating and Cooling Programme der Internationalen Energieagentur (IEA SH&C)
  • IEA SH&C Task 32 »Advanced Storage Concepts«
  • IEA SH&C Task 33 »Solar Heat for Industrial Processes«
  • IEA SH&C Task 38 »Solar Air-Conditioning and Refrigeration«
  • IEA SH&C Task 39 »Polymeric Materials for Solar Thermal Applications«
  • IEA SH&C Task 42 »Compact Thermal Energy Storage«
  • IEA SH&C Task 54 »Cost Reduction in Solar Thermal«
  • IEA SH&C Task 57 »Global Solar Certification and Testing «

Projekte

Team

Veröffentlichungen

  1. Andreas Eitelbuß, Jens Ullmann, Stephan Fischer: “Exposition von Sonnen­kollektoren an einem Standort mit erhöhter Belastung durch Luftschadstoffe”, Online-Symposium Solarthermie und Innovative Wärmesysteme, 12.-14. Mai 2020
  2. Jens Ullmann, Stephan Fischer, Harald Drück: “Vergleich der thermischen Leistungs­fähigkeit von Flachkollektoren nach unterschiedlichen Expositionsdauern in Stuttgart und Kochi (Indien)”, Online-Symposium Solarthermie und Innovative Wärmesysteme, 12.-14. Mai 2020
  3. Leibfried, S. Asenbeck, S. Fischer: Kühlen mit PVT-Kollektoren und Wärmepumpe, Symposium Thermische Solarenergie 2020, Online Symposium Solarthermie und innovative Wärme­systeme, 13./14. Mai 2020
  4. Ullmann, S. Fischer: Test method for the determination of the long-term stability of absorber welding seams in flat plate solar thermal collectors, Solar World Congress, Santiago 04. - 07. November 2019
  5. Eitelbuß, J. Ullmann, S. Fischer: Strömungs- und Feuchtemessungen in Sonnenkollektoren, Symposium Solarthermie und innovative Wärmesysteme 21.–23. Mai 2019
  6. Ullmann, S. Fischer, H. Drück: Prüfverfahren zur Analyse der Langzeitbeständigkeit von Absorberschweißnähten in Flachkollektoren, Symposium Solarthermie und innovative Wärmesysteme 21.–23. Mai 2019
  7. Vetter, Beate; Fischer, Stephan; Drück, Harald (2019): VirtColl+ - Das CFD basierte Entwicklungs- und Optimierungswerkzeug für Flachkollektoren. Symposium Solarthermie und innovative Wärmesysteme 21.–23. Mai 2019
  8. Stephan Bachmann, Stephan Fischer, Harald Drück: Reduktion des solaren Wärmepreises durch Leistungssteigerung der Solaranlage, Symposium Solarthermie und innovative Wärmesysteme 21.–23. Mai 2019
  9. Stephan Fischer, Stephan Bachmann, Bert Schiebler, Federico Giovannetti, Michael Köhl: 40 % Reduktion des solaren Wärmepreises durch die Kombination unterschiedlicher Optimierungsmaßnahmen, Symposium Solarthermie und innovative Wärmesysteme 21.–23. Mai 2019

Bilder

Kontakt

Dieses Bild zeigt  Dr.-Ing. Stephan Fischer
 

Dr.-Ing. Stephan Fischer

Arbeitsgruppenleiter

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