DE19851919C2 - Einrichtung zur Warmwasserbereitung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Warmwasserbereitung betrieben mittels Solarkollektor und die Speicherung damit erzeugten Warmwassers in einem Warmwasserspeicher sowie eine Anordnung zur Umwälzung von Wasser innerhalb der Einrichtung.

Bekannt ist es, Warmwasser mittels Solarkollektor zu erzeugen und dieses Warmwasser in einem höher als der Solarkollektor gelegenen, geeigneten Behälter zu speichern. Das vom Solarkollektor erwärmte Wasser gelangt dabei über eine Leitung in diesen Behälter und infolge der Schwerkraft über eine Zirkulationsleitung im Kreislauf wieder zurück in den Solarkollektor. Damit wird das im Zirkulationskreislauf befindliche Wasser, einschließlich der im Speicher befindlichen Wassermenge, solange aufgeheizt bis die Leistungsfähigkeit des Solarkollektors erreicht ist.

Unvorteilhaft ist dabei, daß zur Funktionsfähigkeit einer solchen Einrichtung der Warmwasserspeicher zur Aufrechterhaltung der Schwerkraftwirkung zur Zirkulation des Wassers, dieser immer erheblich höher als der Solarkollektor angeordnet sein muß. Aus konstruktiven oder aus ästhetischen Gründen oder aus Gründen des sonstigen Aufwandes ist diese Art einer Warmwasseranlage oft nicht realisierbar.

Bekannt ist weiterhin eine Warmwasseranlage mit Solarkollektor und Warmwasserspeicher, bei welcher ein Wasserkreislauf über den Solarkollektor, den Warmwasserspeicher und eine Zirkulationsleitung mittels einer regelbaren oder nicht regelbaren Umwälzpumpe erzeugt wird, um den Warmwasserspeicher mit vom Solarkollektor erwärmtem Wasser anzureichern bis die Leistungsfähigkeit des Solarkollektors erreicht ist.

Die in einer solchen Einrichtung erforderliche Umwälzpumpe stellt einen permanenten Elektroenergieverbraucher dar und erfordert darüber hinaus einen gewissen technischen Aufwand für Installation, Regelung und Wartung derselben.

Sie ist deshalb für nur unregelmäßig oder selten genutzte Warmwasseranlagen, wie zum Beispiel in Kleingartenanlagen oder in Wochenendwohnstätten, nicht rationell zu betreiben.

Bekannt ist auch eine Einrichtungen zur Warmwasserbereitung mittels Sonnenkollektor und Warmwasserspeicher, deren Zirkulation mit einem Wärmesensor und einem thermischen Ventil gesteuert wird. Nachteilig ist daran, daß diese Regelung bei hohem Brauchwasserbedarf nicht ausreichend ist und bei geringem Brauchwasserbedarf infolge von Druckausgleich Brauchwasser nutzlos entweicht (DE 30 05 534 A1).

Bekannt ist weiterhin eine Einrichtungen zur Warmwasserbereitung mittels Sonnenkollektoren, als Zweikreissystem ohne Regeleinrichtung ausgebildet ist. Diese eignet sich nicht zur optimalen Nutzung derselben (DE 30 09 305 A1).

Bekannt ist noch eine Einrichtung zur Warmwasserbereitung mittels Sonnenkollektor mit thermischem Steuerungselement zur Umschaltung der Einrichtung von Sommer auf Winterbetrieb. Zur Maximierung der Warmwasserausbeute ist sie jedoch nicht geeignet (DE 34 35 922 A1).

Problem der Erfindung ist es, eine solarkollektorbetriebene Einrichtung zur Warmwasserbereitung, insbesondere zur Verwendung in Anlagen kleiner Leistung, zu schaffen, die weder den baulichen Aufwand einer Schwerkraft­ zirkulationseinrichtung noch die Verwendung einer elektrischen Umwälzpumpe erfordert und damit einfach zu installieren und rationell zu betreiben ist.

Erfindungsgemäß wird das Problem wie mit den Patentansprüchen angegeben gelöst.

Bauelemente und Baugruppen der Einrichtung sind mit einem Wasserleitungs­ netz 1 an einem einfachen Abzweigstück 18 mit diesem verbunden.

Diese Bauelemente und Baugruppen sind das Abzweigstück 18 sowie eine Rohrleitung 2, ein Rücklaufsperrventil 3, eine Rohrleitung 4, ein Solarkollektor 5, eine Rohrleitung 6, ein Warmwasserspeicher 9, eine Rohr­ leitung 13, eine Rohrleitung 15, ein Rücklaufsperrventil 16 und eine Rohr­ leitung 17. Diese sind, bis zu dem Abzweigstück 18 reichend, so in der vorstehenden Reihenfolge hintereinander geschaltet und so zueinander angeordnet, daß diese ringleitungsartig am Abzweigstück 18 nach dem Wasseranschluß am Wasserleitungs­ netz 1 beginnend und auch hier wieder endend, miteinander verbunden sind.

Dabei können auch Bauelemente und Baugruppen wie Abzweigstück 18, Rücklaufsperrventil 3 und Solarkollektor 5 sowie Solarkollektor 5, Warmwasserspeicher 9, ein Abzweigstück 12, Drosselventil 14 und das Rücklaufsperrventil 16 direkt, ohne Verbindungsleitungen miteinander verbunden sein.

Innerhalb dieser ringleitungsartig verbundenen Anordnung von Rücklaufsperr­ ventil 3 und bei diesem beginnend, Solarkollektor 5, Warmwasserspeicher 9 und Rücklaufsperrventil 16 ist an dieser ein Druckspeicher 11 als Pufferspeicher ausgebildet, angeordnet, der in seinem unteren, mit den übrigen Bauelementen und Baugruppen verbundenem Teil, mit Wasser und der oberhalb seines Wasserspiegels mit Luft angefüllt ist

Ebenfalls in diesen Ringleitungsabschnitt zwischen dem Abzweigstück 12 des Druckspeichers 11 und dem Rücklaufsperrventil 16 kann zweckmäßigerweise ein Drosselelement 14, beispielsweise eine Blende oder ein Drosselventil angeordnet sein.

Die erfindungsgemäßen Anordnung ermöglicht es Warmwasser mittels Solarenergie zu erzeugen und das erwärmte Wasser in einen unterhalb des Solarkollektors befindlichen Warmwasserspeicher zu befördern. Diese Anordnung erspart die Installation und die Betriebskosten für eine anderenfalls erforderliche Umwälzpumpe und erhöht auch gleichzeitig die Betriebssicherheit einer Warmwasseranlage.

Auch ist damit eine aufwendige konstruktive Lösung für die Hochlegung eines Warmwasserspeichers zur Realisierung einer Schwerkraftzirkulation vermeidbar.

Die erfindungsgemäße Anordnung erlaubt eine Nutzung der im Wasserleitungs­ netz infolge Druckschwankungen ohnehin vorhandenen Energie und von Energie aus dem Solarkollektor zur Aufrechterhaltung eines Zirkulationskreislaufes innerhalb der Warmwasseranlage und insbesondere im Warmwasserspeicher.

Sie eignet sich besonders für Anlagen geringer Leistung, wofür zum Beispiel in Kleingärten oder ähnlichen Einrichtungen ein Bedarf besteht.

Nachstehend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Mit der zugehörigen Zeichnung ist die Anordnung zur Erzeugung und Speicherung von Warmwasser schematisch dargestellt.

Am Wasserleitungsnetz 1 befindet sich der Abzweig 18 von welchem die Rohrleitung 2 über das Rücklaufsperrventil 3 zum Vorlauf des Solarkollektors 5 geführt ist. Der Rücklauf des Solarkollektors 5 ist über die Rohrleitung 6 zum Warmwasserspeicher 9, von diesem über das Abzweigstück 12 sowie die Rohrleitung 13, das Drosselventil 14, die Rohrleitung 15 und das Rücklaufsperrventil 16 an das Abzweigstück 18 zurück geführt. Am Abzweigstück 12 ist der Druckspeicher 11 so angeschlossen, daß sich in dessen unterem Teil Wasser ansammeln kann und sich in dessen oberen Teil Luft komprimieren kann.

Vom Warmwasserspeicher 9 ist die Rohrleitung 7 zu der Zapfstelle 8 geführt. Sobald die erfindungsgemäße Anordnung an das Wasserleitungsnetz 1 angeschlossen und entlüftet ist, beginnt die Funktion der Anlage derart, daß sich zunächst in derselben ein Normaldruck gleich dem im Wasserleitungsnetz 1 herrschendem Druck einstellt. Bekanntermaßen herrschen im Wasserleitungsnetz 1 teilweise erhebliche Druckschwankungen, unter anderem auch jeweils durch Entnahmen von Wasser aus dem Wasserleitungsnetz 1 verursacht. Die im Wasserleitungsnetz 1 vorhandenen, vom Normaldruck abweichenden Druckschwankungen und dabei insbesondere die Druckspitzen, auch als Wasserschläge allgemein bekannt und bei defekten Zapfstellen in Erscheinung tretend, gelangen über die Rohrleitungen 2, 4, 6 und 10 sowie das Sperrventil 3, den Solarkollektor 5, den Warmwasserspeicher 9, die Rohrleitung 10 und das Abzweigstück 12 in den Druckspeicher 11 und befördern dabei gegen den dort geringeren Druck bis zum Druckausgleich, eine gewisse geringe Menge Wasser in denselben hinein. Der Druck in der Anordnung bleibt dort durch die Funktion des Rücklaufsperrventils 3 solange erhalten, bis sich im Wasserleitungsnetz 1 eine unter diesem Druckniveau bemessene Druckschwankung einstellt und sich der Druck aus der Anordnung über das Rücklaufsperrventil 16 mit dem im Wasserleitungsnetz 1 herrschenden Druck ausgleichen kann wobei wiederum eine gewisse Menge Wasser in das Wasserleitungsnetz 1 abgegeben wird.

Sobald dieser Druckausgleich erfolgt ist wiederholt sich der beschriebene Vorgang in unregelmäßigen Abständen indem die nächste Druckspitze den Druckspeicher gewissermaßen wieder "aufpumpt' und damit wieder eine geringe Menge Wasser über das Rücklaufsperrventil 3 in die Anordnung befördert.

Druckschwankungen in der Anordnung infolge von Wassererwärmung im Solarkoltektor 5 oder Wasserentnahmen an der Zapfstelle 7 wirken in demselben Sinne und stören das System nicht. Das in der Leitung 13, 15 angeordnete Drosselventil 14 bewirkt einen gewisse Dämpfung bei den Vorgängen des Druckausgleiches.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

1

Wasserleitungsnetz

2

Rohrleitung

3

Rücklaufsperrventil

4

Rohrleitung

5

Solarkollektor

6

Rohrleitung

7

Rohrleitung

8

Zapfstelle

9

Warmwasserspeicher

10

Rohrleitung

11

Druckspeicher

12

Abzweigstück

13

Rohrleitung

14

Drosselventil

15

Rohrleitung

16

Rücklaufsperrventil

17

Rohrleitung

18

Abzweigstück

Claims (3)

1. Einrichtung zur Warmwasserbereitung mit Sonnenkollektor, Warmwasserspeicher und Anordnung zur Wasserumwälzung, dadurch gekennzeichnet, dass an eine Kaltwasserleitung (1) ein erstes Abzweigstück (18) angeordnet ist und an einem ersten Abzweig des ersten Abzweigstückes (18) ein erstes Rücklaufsperrventil (3), ein Solarkollektor (5), ein unterhalb des Solarkollektors (5) angeordneter Warmwasserspeicher (9), ein zweites Abzweigstück (12) und ein zweites Rücklaufsperrventil (16) direkt oder mittels Rohrleitungen (2, 4, 6, 10, 13, 15) hintereinander geschaltet sind und das zweite Rücklaufsperrventil (16) direkt oder mittels einer Rohrleitung (17) mit einem zweiten Abzweig des ersten Abzweigstückes (18) verbunden ist, wobei an einem zweiten Abzweig des zweiten Abzweigstückes (12) ein Druckspeicher (11) angeschlossen ist.

2. Einrichtung zur Warmwasserbereitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem zweiten Rücklaufsperrventil (16) ein Drosselelement (14), vorzugsweise ein Drosselventil oder eine Blende, vorgeordnet ist.

3. Einrichtung zur Warmwasserbereitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Abzweigstück (12) mit dem Druckspeicher (11) zwischen dem ersten Rücklaufsperrventil (3) und dem Solarkollektor (5) oder zwischen dem Solar­ kollektor (5) und dem Warmwasserspeicher (9) oder zwischen dem Warmwasser­ speicher (9) und dem zweiten Rücklaufsperrventil (16) oder zwischen dem Drosselelement (14) und dem zweiten Rücklaufsperrventil (16) angeordnet ist.