THD – Thermohydraulische Dimensionierung von Solaranlagen

Die thermische Solarenergie bietet effiziente Lösungen für zahlreiche wärmetechnische Anwendungen. Damit ihr Potenzial ausgeschöpft werden kann, muss der Solarkreis effizient und kostenoptimal dimensioniert werden können.
Im Rahmen eines BFE-Projektes wurde das Programm THD zur Thermo-Hydraulischen Dimensionierung von Solaranlagen entwickelt und unter einer Open Source Lizenz publiziert. Rohrnetz, Pumpe und Druckhaltung werden in einem weitgehend automatisierten Prozess dimensioniert. Ausserdem werden die Stagnationssicherheit und der Entlüftbarkeit rechnerisch nachgewiesen. Über eine Schnittstelle zu Polysun können Anlagendaten und die Eckdaten der energetischen Simulation importiert werden. THD läuft auf Windows Rechnern als VBA Code unter Excel.

HYDRA – Rohrnetzberechnung für grosse Solaranlagen

Grosse Solaranlagen mit weitverzweigten Kollektorfeldern können nur auf der Basis einer regelrechten Rohrnetzberechnung dimensioniert und hinsichtlich Kosten und Betrieb optimiert werden.
Zur Förderung der Solarthermie wurde das Dimensionierungsprogramm HYDRA als Open Source Software zur Verfügung gestellt. Im Unterschied zum Dimensionierungsprogramm THD, das sich für kleinere Anlagen unter 100 m2 eignet, berechnet HYDRA die Strömungs-, Temperatur-, und Druckverteilung grosser, komplexer Kollektorfelder. Planerinnen und Planer erhalten mit HYDRA ein Werkzeug, mit dem sie das planungsbedingte Kostenpotenzial voll ausschöpfen können. THD läuft auf Windows Rechnern als VBA Code unter Excel.

• Philippen D., Kundert S., Eicher S., Guillaume M., Genkinger A., Eismann R. (2021)
  SimplyDrain - Simplest solar drainback systems as add-on for DHW preparation in multifamily houses,
  Swiss Federal Office of Energy SFOE, Bern
  
• Hofmann J. W., Sitzmann B., Dickinson J., Kunz D., Eismann R. (2021)
  Use of Machine-Learning for Monitoring Solar Thermal Plants.
  In: CISBAT 2021, EPFL, Lausanne, 8.-10. September 2021. Journal of Physics: Conference Series

• Hofmann J. W., Sitzmann B., Dickinson J., Kunz D., Eismann R. (2021)
  LoCoSOL – LowCost-Monitoring von thermischen Solaranlagen, Bundesamt für Energie BFE, Bern
  https://www.aramis.admin.ch/Texte/?ProjectID=45282

• Eismann R., Hummel S., Giovannetti F. (2021)
  "A Thermal-Hydraulic Model for the Stagnation of Solar Thermal Systems with Flat-Plate Collector Arrays"
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  http://dx.doi.org/10.3390/en14030733

• Eismann R., Müller S., Genkinger A. (2018)
  "THD-opt: Validierung der Software THD zur thermohydraulischen Dimensionierung von Solaranlagen"
  Bundesamt für Energie BFE, Bern

• Eismann R., Genkinger A. (2018)
  "HYDRA – Rohrnetzdimensionierung für Solaranlagen. Bedienungsanleitung mit Beispielen"
  Institut Energie am Bau, Fachhochschule Nordwestschweiz FHNW, Muttenz

• Eismann R. (2018)
  "Pipe Network Analysis for Solar Thermal Plants"
  EuroSun, 12th International Conference on Solar Energy for Buildings and Industry, Rapperswil, Switzerland, 2018
  International Solar Energy Society, ISES
  http://dx.doi.org/10.18086/eurosun2018.11.04

• Eismann R., Adams R. (2018)
  "An Explicit and Continuous Friction Factor Correlation for Helical Tubes with Arbitrary Roughness"
  Frontiers in Heat and Mass Transfer (FHMT) 11:1-7

• Eismann R. (2018)
  "Effiziente Planung thermischer Solaranlagen mit Polysun und THD"
  hk Gebäudetechnik (1/18): 37

• Eismann R. (2017)
  "THD: Programm zur thermohydraulischen Dimensionierung von Solaranlagen"
  hk Gebäudetechnik (10/17): 14

• Eismann R., Schläpfer B., Marti J., Ehrbar D., Bohren A., Haller A. (2017)
  "Merkblatt: Stagnation sicher beherrschen"
  "Notice: Maîtriser la stagnation en toutes circonstances"
  "Scheda: gestione sicura della stagnazione"
  ETH Zürich, EnergieSchweiz, Bundesamt für Energie BFE, Bern

• Eismann R., Schläpfer B., Marti J., Ehrbar D., Bohren A., Haller A. (2017)
  "Bericht: Stagnation sicher beherrschen"
  ETH Zürich, EnergieSchweiz, Bundesamt für Energie BFE, Bern

• Eismann R., Föller F., Witzig A. (2017)
  "THD - Thermohydraulisches Dimensionierungsprogramm für Solaranlagen"
  27. Symposium Thermische Solarenergie, Bad Staffelstein

• Eismann R., Föller F., Witzig A. (2017)
  "Programm THD: Thermohydraulisches Dimensionierungsprogramm für Solaranlagen"
  Schlussbericht, ETH Zürich, Bundesamt für Energie BFE, Bern

• Eismann R. (2017)
  "Thermohydraulische Dimensionierung von Solaranlagen : Theorie und Praxis der kostenoptimierenden Anlagenplanung"
  Springer Vieweg, Wiesbaden
  http://dx.doi.org/10.1007/978-3-658-07125-7

• Eismann R. (2016)
  "Rechenprogramm zur thermohydraulischen Planung von Solaranlagen"
  In: 19. Status-Seminar, Forschen für den Bau im Kontext von Energie und Umwelt, ETH Zürich, 2016
  Building and Renewable Energies Network of Technology BRENET. ISBN: 978-3-033-04702-0

• Eismann R. (2016)
  "Thermohydraulische Simulation - Der Schlüssel zur Kostensenkung bei Solaranlagen"
  1. Internationale Konferenz zur Simulation gebäudetechnischer Energiesysteme, Winterthur

• Eismann R. (2016)
  "Neue Methode zur thermohydraulischen Dimensionierung von Solaranlagen"
  26. Symposium Thermische Solarenergie, Bad Staffelstein

• Eismann R. (2015)
  "Accurate analytical modeling of flat plate solar collectors: Extended correlation for convective heat loss across the air gap between absorber and cover plate"
  Solar Energy 122:1214-1224

• Eismann R. (2015)
  "Handbuch Thermohydraulik von Solaranlagen"
  Schlussbericht, ETH Zürich, Bundesamt für Energie BFE, Bern

• Eismann R., Prasser H. M., Frei T., Stalder R. (2014)
  "Solarthermische Entgasung von Wasser-Glykol Gemischen"
  In: 18. Status-Seminar, Forschen für den Bau im Kontext von Energie und Umwelt, ETH Zürich, 2014
  Building and Renewable Energies Network of Technology BRENET. ISBN: 978-3-033-04702-0

• Eismann R. (2014)
  "Thermohydraulik von Solaranlagen"
  Dissertation, ETH Zürich, Institut für Energietechnik, Labor für Kernenergiesysteme,
  https://doi.org/10.3929/ethz-a-010138185

• Eismann R., Prasser H.-M., Stalder R., Frei T. (2014)
  "Solarthermische Entgasung von Wasser-Glykol Gemischen"
  24. Symposium Thermische Solarenergie, Bad Staffelstein

• Eismann R., Prasser H.-M. (2013)
  "Correction for the absorber edge effect in analytical models of flat plate solar collectors"
  Solar Energy 95 (0):181-191
  http://dx.doi.org/10.1016/j.solener.2013.06.009

• Eismann R., Prasser H.-M. (2012)
  "Thermohydraulische Simulation einer Solaranlage zur Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung"
  22. Symposium Thermische Solarenergie, Bad Staffelstein

• Rühling K., Panitz F., Heymann M., Eismann R. (2011)
  "Entlüftung und Entgasung von Solaranlagen"
  21. Symposium thermische Solarenergie, Bad Staffelstein

• Eismann R., Rühling K. (2007)
  "Luftprobleme vermeiden"
   Sonne Wind und Wärme (10)

• Eismann R., Rühling K. (2007)
  "Strategien zur Vermeidung von Luftproblemen und der Einfluss von inhomogener Durchströmung auf das Betriebsverhalten von Solaranlagen"
  17. Symposium thermische Solarenergie, Bad Staffelstein

• Sitzmann B., Eismann R. (2005)
  "Direct feed of solar energy into the hot water circulation network of large buildings"
  2nd European Solar Thermal Conference 2005, Freiburg i.B.

• Sitzmann B., Eismann R. (2005)
  "Direkte Solarenergie Einspeisung in das Warmwasser-Zirkulationsnetz"
  15. Symposium Thermische Solarenergie, Bad Staffelstein

• Eismann R. (2004)
  "Neues Verfahren zur Dimensionierung von Membranausdehnungsgefässen"
  14. Symposium Thermische Solarenergie, Bad Staffelstein

• Eismann R. (2003)
  "Günstiges Stillstandsverhalten durch optimale Gestaltung von Absorberhydraulik, Feldverrohrung und Armaturengruppe"
  In: 13. Symposium Thermische Solarenergie, Bad Staffelstein, 2003
  Ostbayerisches Technologie Transfer Institut OTTI,

• Eismann R. (2003)
  "Experimentelle Untersuchung des Stillstandsverhaltens einer Solaranlage mit geschlossenem Kreislauf"
  13. Symposium Thermische Solarenergie, Bad Staffelstein

• Eismann R., von Felten P. (1998)
  "Messprojekt 52m2 low-flow-Solaranlage" / Schlussbericht
  Bundensamt für Energie BFE, Bern
  http://www.bfe.admin.ch/dokumentation/energieforschung/index.html?lang=de&publication=5218

• Eismann R., von Felten P. (1998)
  "Dimensionierung von Expansionsgefässen"
  Bundesamt für Energie BFE, Bern
  http://www.bfe.admin.ch/dokumentation/energieforschung/index.html?lang=de&publication=5217

• Eismann R., von Felten P. (1998)
  "Stillstandsverhalten von Solaranlagen"
  Bundesamt für Energie BFE, Bern
  http://www.bfe.admin.ch/dokumentation/energieforschung/index.html?lang=de&publication=5216

• Hochstrasser M., Atrei A., Bolliger B., Eismann R., Erbudak M., Pescia D. (1998)
  "The Structure of Fe on Al (001)"
  Surface Review and Letters 5 (05):1007-1014

• Hochstrasser M., Eismann R., Atrei A., Erbudak M. (1997)
  "Growth Morphology of Thin Fe Films on Al (100)"
  Turkish Journal of Physics 21:175-175