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Die Erfindung betrifft eine Sonnenenergiegewinnungsanlage, bei der ein Wärmepumpenkreislauf für ein Kältemittel mit einem Sonnenkollektor als Verdampfer, einem Kompressor, einem Verbraucher als Kondensator und einem von einem Fühler gesteuerten Einspritz- bzw. Entspannungsventil vorge- sehen ist.
Da bekannte Sonnenenergieanlagen mit einem flüssigen Wärmeübertragungsmedium arbeiten, ist es lediglich möglich die spezifische Wärme der Flüssigkeit zum Wärmetransport auszunutzen, wobei die Flüssigkeit entweder in grosser Menge oder auf hohe Temperatur gebracht werden muss.
Letzteres bedingt jedoch einen schlechteren Wirkungsgrad des Sonnenkollektors.
Es ist bekannt, geschlossene Sonnenkollektorkreisläufe im Naturumlauf (ohne Umwälzpumpe) so zu betreiben, dass das Wärmeüberträgermedium den Aggregatzustand ändert, also verdampft und kondensiert. Dadurch wird die Verdampfungswärme, die wesentlich grösser ist als die spezifische
Wärme, nutzbar gemacht. Derartige Anlagen sind jedoch nur bei hohem Temperaturniveau, also hoher Einstrahlungsdichte brauchbar, wie sie in unseren Klimazonen relativ selten auftreten.
Anderseits ist es auch bekannt, niedrigere Wärmemengen von Sonnenkollektoren über eine
Wärmepumpe nutzbar zu machen. Dies bedingt aber mehrere Kreisläufe mit Wärmetauschern oder den dauernden Betrieb einer lauten, teuren und verschleissanfälligen Wärmepumpenanlage mit grösserem Bedarf an Fremdenergie.
Erfindungsgemäss werden alle diese Nachteile dadurch vermieden, dass im Kreislauf in Strö- mungsrichtung nach dem Kollektor und vor dem Verbraucher parallel zum Kompressor ein Rückschlag- ventil, welches den Rückfluss vom Verbraucher zum Kollektor sperrt, nach dem Verbraucher und vor dem Kollektor eine Umwälzpumpe für das Kältemittel und parallel dazu das als Magnetventil ausgebildete Einspritzventil eingeschaltet ist, wobei je nach der Sonnenintensität und dem Ver- braucher-bzw. Lufttemperaturniveau entweder der Kompressor zusammen mit dem Einspritzventil, welches von einem Niveaugeber des Kältemittels vor dem Kollektorausgang angesteuert wird, in
Betrieb ist, oder die Umwälzpumpe eingeschaltet ist. Damit ist sowohl ein Betrieb als reine Umwälz- anlage. als auch als Wärmepumpe mit demselben Kreislauf möglich.
Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt. Wie man daraus erkennen kann, besteht der geschlossene Kreislauf aus einem Sonnenkollektor-l-mit einem Flüs- sigkeitsniveaugeber --8--, einem Verbraucher --2--, der aus Wärmetauscher, Kondensator u. dgl. ausgebildet werden kann, wo die Wärme an einen weiteren Kreislauf oder Wärmespeicher --3-- abge- geben wird, und einer Umwälzpumpe --6--. Parallel zur Umwälzpumpe ist ein Einspritzventil - geschaltet, welches vom Flüssigkeitsniveaugeber --8-- gesteuert wird. In der Leitung zwischen Sonnenkollektor --1-- und Verbraucher --2-- ist ein Rückschlagventil --4-- eingebaut, welches eine Umkehrung des Kreislaufes verhindert.
Parallel zum Rückschlagventil --4-- kann ein Kompressor - einer Wärmepumpe eingeschaltet werden, welche einen noch stärkeren Energiegewinn ermöglicht.
Die Wirkungsweise der Anlage, welche die Wärmeenergie vom Kollektor durch Phasenumwandlung einer Flüssigkeit in den gasförmigen Zustand aufnimmt und am Verbraucher durch Phasenumwandlung in den flüssigen Zustand abgibt, kann folgendermassen beschrieben werden. Die Flüssigkeit wird durch eine elektrisch angetriebene Pumpe --6-- wieder in den Kollektor-l-zurückgepumpt. Die Förderung wird so gesteuert, dass der Kollektor-l-ständig mit dieser Flüssigkeit ganz gefüllt ist lNiveaugeber --8--). Wenn der Verbraucher auf einem höheren Gravitationspotential liegt (höherer Ort) kann die Pumpe entfallen, der Niveaugeber --8-- durch ein automatisches Entlüftungsventil (lässt nur Gase hindurch) ersetzt werden. Das System kann damit ohne Fremdenergiebedarf arbeiten.
Wenn der Kollektor kälter als der Verbraucher wird, verhindert eine Rückschlagklappe - -4--, dass im Verbraucher --2-- die Flüssigkeit verdampft und dessen Gasphase im Kollektor kondensiert.
Bei Stromausfall und hoher Sonneneinstrahlung sinkt das Füllniveau im Kollektor-l-bis zum Kollektoreintritt, danach steigt die Temperatur des Absorbers auf seine Leerlauftemperatur an, ohne dass sich der Dampfdruck in ihm erhöht. Er ist nur vom augenblicklich herrschenden Temperaturniveau des Verbrauchers abhängig. (Dampfdruckkurve des Wärmeträgermediums.) Dem sicherheitstechnisch zugelassenen Höchstdruck entspricht eine Grenztemperatur im Verbraucher.
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Ist nun sichergestellt, dass diese Temperatur im Verbraucher --3-- unter keinen Umständen überschritten werden kann, ist die Anlage eigensicher. Die Leerlauftemperatur des Kollektors-lkann beliebig hoch sein.
Wird gewünscht, dass der Wärmegewinn aus dem Kollektor-l-erhöht werden soll, wird die dem Rückschlagventil --4-- parallelgeschaltete Wärmepumpe --5-- in Betrieb gesetzt. Ihr Saugvermögen wird von einer elektronischen Regelung so beeinflusst, dass eine eingestellte Solltemperaturdifferenz zwischen der mittleren Absorbertemperatur TK und der Lufttemperatur TL über der Kollektorabdeckung auf einem konstanten Wert bleibt. Wird diese Differenz auf Null gestellt, so wird dem Kollektor-l-stets ein konstanter Anteil der Sonneneinstrahlung in Form von Wärme entnommen. Der Wirkungsgrad des Kollektors-l-ist somit unabhängig von der Einstrahlungsintensität und nur von seinen optischen Verlusten abhängig, also eine Konstante.
In diesem Betriebszustand wird die Kondensatförderungspumpe --6-- in Stillstand versetzt.
Der Niveaugeber --8-- regelt nun über ein der Pumpe --6-- parallelgeschaltetes Magnetventil - die Kältemittelzufuhr. Bei Stromausfall gilt das oben Beschriebene.
Vorteile des Systems gegenüber Anlagen mit rein flüssigem Wärmeträger sind fast keine Tempe-
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ger eine wesentlich höhere Energiedichte (Umwandlungswärme ist wesentlich grösser als spezifische Wärme) besitzt. PATENTANSPRÜCHE :
1. Sonnenenergiegewinnungsanlage, bei der ein Wärmepumpenkreislauf für ein Kältemittel mit einem Sonnenkollektor als Verdampfer, einem Kompressor, einem Verbraucher als Kondensator und einem von einem Fühler gesteuerten Einspritz- bzw.
Entspannungsventil vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Kreislauf in Strömungsrichtung nach dem Kollektor H) und vor dem Verbraucher (2) parallel zum Kompressor l5) ein Rückschlagventil (4), welches den Rückfluss vom Verbraucher (2) zum Kollektor (1) sperrt, nach dem Verbraucher (2) und vor dem Kollektor (1) eine Umwälzpumpe (6) für das Kältemittel und parallel dazu das als Magnetventil ausgebildete Einspritzventil (7) eingeschaltet ist, wobei je nach der Sonnenintensität und dem Verbraucher- bzw.
Lufttemperaturniveau entweder der Kompressor (5) zusammen mit dem Einspritzventil (7), welches von einem Niveaugeber l8) des Kältemittels vor dem Kollektorausgang angesteuert wird, in Betrieb ist, oder die Umwälzpumpe (6) eingeschaltet ist.
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