DE202012011625U1 - Hot water tank for process water with solar module - Google Patents
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Abstract
Warmwasserspeicher für Brauchwasser, umfassend ein Gehäuse (1), eine Isolationsschicht (2) zur Wärmedämmung, eine Speicherhülle (3), die den Speicherinnenraum (4) umschließt, und eine Kaltwasserleitung (7) und eine Warmwasserleitung (8) zum bzw. vom Speicherinnenraum (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Außenseite der Speicherhülle (3) des Warmwasserspeichers mit einem flächigen Heizmittel (6) wärmeleitend ummantelt ist, und dass wenigstens ein Photovoltaikmodul (10) das Heizmittel (6) über eine elektrische Leitung (5) mit elektrischer Energie zur Wärmeerzeugung versorgt.Hot water tank for service water, comprising a housing (1), an insulating layer (2) for thermal insulation, a storage enclosure (3) enclosing the storage interior (4), and a cold water line (7) and a hot water pipe (8) to or from the storage interior (4), characterized in that the outside of the storage enclosure (3) of the hot water tank with a planar heating means (6) is heat-conductively coated, and that at least one photovoltaic module (10) the heating means (6) via an electrical line (5) with electrical Energy supplied for heat production.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Warmwasserspeicher für Brauchwasser, bei dem ein an der Außenseite der Speicherhülle des Warmwasserspeichers angeordnetes flächiges Heizmittel mit einem Solarmodul zur Wärmeerzeugung verbunden ist.The present invention relates to a hot water tank for service water, in which a arranged on the outside of the storage shell of the hot water tank planar heating means is connected to a solar module for heat generation.
Warm- oder Heizwasserdruckspeicher mit einer beheizbaren Kammer sind seit vielen Jahren Bestandteil von Warmwasseranlagen in Gebäuden. In heutigen Wohnanlagen findet zumeist eine Trennung der Heizungsanlage von der Warmwassereinrichtung statt. Beispielsweise kann über eine hydraulische Trennung von Heizkreis und Speicherkreis über einen Wärmetauscher die Funktion des Heizkessels übernommen werden. Der Einsatz solcher Warm- oder Heizwasserspeicher erfordert jedoch einen hohen Energieeinsatz, um das Wasser auf Solltemperatur zu halten. Zum Teil kommen hierfür Latentwärmespeicher zum Einsatz, wie sie beispielsweise in der
Daneben sind Lösungen bekannt, bei denen der Warm- oder Heizwasserdruckspeicher als Einzel- oder Batteriespeicher ausgeführt ist und bei denen dem Wärmeaustauscher zu jeder Tageszeit eine gleich hohe Wärmeenergie zugeführt wird. Im Innenraum der abgetrennten Kammer können an ihrer Außenwand montiert ein oder mehrere Heizelemente angebracht sein, beispielsweise ein Elektroheizkörper.In addition, solutions are known in which the hot or Heizwasserdruckspeicher is designed as a single or battery storage and in which the heat exchanger at any time of the day an equal amount of heat energy is supplied. In the interior of the separated chamber may be mounted on its outer wall mounted one or more heating elements, such as an electric radiator.
Ein Pufferspeicher für Warmwasser ist in der
In der
Die bekannten Lösungen versuchen einerseits die Effizienz eines Warmwasserspeichers zu erhöhen, zum anderen jedoch auch, die Energieausnutzung und Wärmeleitung zu verbessern.The known solutions try on the one hand to increase the efficiency of a hot water tank, on the other hand, however, to improve energy efficiency and heat conduction.
Bei elektrisch betriebenen Warmwasserspeichern besteht jedoch nach wie vor ein hoher Energiebedarf zur Erzeugung von Warmwasser und Aufrechterhaltung der jeweiligen Soll-Temperatur. Auch der Betrieb von Wechselrichtern ist energieaufwendig. Im Hinblick auf die ständig steigenden Stromkosten sind solche Lösungen nach wie vor befriedigend.In electrically operated hot water tanks, however, there is still a high energy demand for the production of hot water and maintenance of the respective target temperature. The operation of inverters is energy-consuming. In view of the ever increasing electricity costs, such solutions are still satisfactory.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen modifizierten Warmwasserspeicher für Brauchwasser bereitzustellen, bei dem eine kontinuierliche und latente Energiezufuhr zur Erwärmung des Speicherinhalts über lange Zeiträume erfolgt.Against this background, it is an object of the present invention to provide a modified hot water tank for service water, in which a continuous and latent energy supply for heating the storage contents over long periods takes place.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Warmwasserspeicher mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen wieder.This object is achieved by a hot water tank with the features of claim 1. Preferred embodiments can be found in the subclaims again.
Der erfindungsgemäße Warmwasserspeicher umfasst ein Gehäuse mit einer darauffolgenden Isolationsschicht zur Wärmedämmung. Eine Speicherhülle oder ein Kessel umschließt den Speicherinnenraum, in dem das Flüssigmedium, z. B. Warmwasser gespeichert wird. Daneben besitzt der Warmwasserspeicher eine übliche Kaltwasserzuleitung und Warmwasserableitung zum bzw. vom Speicherinnenraum. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Außenseite der Speicherhülle des Warmwasserspeichers mit einem flächigen Heizmittel wärmeleitend ummantelt ist und dass wenigstens ein Photovoltaikmodul das Heizmittel über eine elektrische Leitung mit elektrischer Energie zur Wärmeerzeugung versorgt. Damit werden durch die Erfindung zwei Kernpunkte erfüllt: zum einen ist der Speicherkern nicht mit einem Heizelement (z. B. Heizpatrone) oder einer Elektroheizung ausgerüstet, sondern mit einem flächigen Heizmittel, das aufgrund der großen Oberfläche und flächigen Abstrahlung eine gute Wärmeübertragung bei geringen Wärmeverlusten sicherstellt. Zum anderen erhalten die flächigen Heizmittel die zur Erwärmung erforderliche Energie über die angeschlossenen Photovoltaikmodule.The hot water storage according to the invention comprises a housing with a subsequent insulation layer for thermal insulation. A storage enclosure or a boiler encloses the storage interior, in which the liquid medium, for. B. hot water is stored. In addition, the hot water tank has a conventional cold water supply and hot water discharge to or from the storage interior. According to the invention, it is provided that the outer side of the storage envelope of the hot water storage tank is coated in a heat-conducting manner with a planar heating means and that at least one photovoltaic module supplies the heating means with electrical energy for generating heat via an electrical line. Thus, the invention fulfills two key points: on the one hand, the memory core is not equipped with a heating element (eg heating cartridge) or an electric heater, but with a flat heating medium, which due to the large surface area and areal radiation provides good heat transfer with low heat losses ensures. On the other hand, the planar heating means receive the energy required for heating via the connected photovoltaic modules.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Heizmittel um eine Heizfolie. Je nach Ausführungsform können jedoch auch Heizbänder oder Heizmatten zur Ummantelung der Speicherhülle des Warmwasserspeichers eingesetzt werden. Dabei kann die Außenseite der Speicherhülle vollständig mit dem Heizmittel ummantelt sein. Je nach Art des Warmwasserspeichers kann jedoch auch eine teilweise Ummantelung der Außenseite der Speicherhülle mit dem Heizmittel ausreichend sein.Preferably, the heating means is a heating foil. Depending on the embodiment, however, heating tapes or heating mats can also be used to cover the storage envelope of the hot water storage tank. In this case, the outside of the storage enclosure can be completely surrounded by the heating medium. Depending on the type of hot water tank, however, a partial sheathing of the outside of the storage enclosure with the heating means may be sufficient.
Zur Bereitstellung der erforderlichen Spannung werden vorzugsweise zwei oder mehr Photovoltaikmodule seriell miteinander verbunden. To provide the required voltage, preferably two or more photovoltaic modules are connected in series.
Durch die Verwendung von Photovoltaikmodulen und die eingesetzte Gleichspannung erfolgt eine kontinuierliche Energieabgabe an das Heizmittel des Warmwasserspeichers. Je nach Zahl der eingesetzten Photovoltaikmodule ist auch bei bewölktem Himmel eine Energieversorgung in ausreichender Weise sichergestellt. Bei niedrigen Temperaturen sind die Photovoltaikmodule besonders effizient.Through the use of photovoltaic modules and the DC voltage used is a continuous energy delivery to the heating medium of the hot water tank. Depending on the number of photovoltaic modules used, a sufficient supply of energy is ensured even in cloudy conditions. At low temperatures, the photovoltaic modules are particularly efficient.
Bei höherem Energiebedarf kann darüber hinaus auch ein Hybrid vorgesehen sein, bei dem der Warmwasserspeicher über einen Wärmetauscher oder eine Heizpatrone versorgt wird.For higher energy requirements, a hybrid can also be provided in addition, in which the hot water tank is supplied via a heat exchanger or a heating cartridge.
Ferner kann in einer bevorzugten Ausführungsform zur Spannungskontrolle zwischen dem wenigstens einen Photovoltaikmodul und dem Heizmittel eine Regelungseinheit dazwischengeschaltet sein.Furthermore, in a preferred embodiment, a control unit may be interposed between the at least one photovoltaic module and the heating means for voltage control.
Im Vergleich zu Systemen, bei denen Wechselrichter zur Anwendung kommen, die äußerst stromintensiv sind, kann das erfindungsgemäße System bei kontinuierlicher Leistungsabgabe im Niedervoltbereich betrieben werden. Typische Einschaltströme, die mit einem hohen Energieverlust verbunden sind, werden vermieden. Das erfindungsgemäße System kann autark betrieben werden, was einen entscheidenden Vorteil bei der Energieeinsparung darstellt. Auch bestehende Anlagen können mit einem erfindungsgemäßen Photovoltaikmodul, welches mit dem Heizmittel verbunden ist, nachgerüstet werden. Dadurch wird eine kostengünstige solare Warmwasserversorgung in Gebäuden ermöglicht.In comparison to systems in which inverters are used which are extremely power-intensive, the system according to the invention can be operated with continuous power output in the low-voltage range. Typical inrush currents, which are associated with a high energy loss, are avoided. The system according to the invention can be operated autonomously, which represents a decisive advantage in energy saving. Existing plants can be retrofitted with a photovoltaic module according to the invention, which is connected to the heating means. This allows a cost-effective solar hot water supply in buildings.
Ferner sind keine Rohrleitungen notwendig, wie sie bei Thermosolaranlagen üblich sind. Da lediglich die Stromversorgung des Heizmittels durch die Photovoltaikmodule sichergestellt werden muss, ist eine kostengünstige Installation bei einem Neubau oder im Rahmen einer Nachrüstung möglich.Furthermore, no pipelines are necessary, as they are common in thermal solar systems. Since only the power supply of the heating medium must be ensured by the photovoltaic modules, a cost-effective installation in a new building or as part of a retrofit is possible.
Die PV-Module können genau auf die Heizelemente abgestellt werden, wodurch eine aufwendige Regelungstechnik entfällt.The PV modules can be placed exactly on the heating elements, eliminating the need for complex control technology.
Photovoltaikmodule sind insbesondere bei niedrigen Temperaturen oder bei bedecktem Himmel herkömmlichen Thermomodulen überlegen, da deren Wirkungsgrad erhöht wird.Photovoltaic modules are superior to conventional thermal modules, especially at low temperatures or in cloudy conditions, as their efficiency is increased.
Der erfindungsgemäße Warmwasserspeicher kann sowohl für stationären Betrieb als auch für portablen oder mobilen Betrieb ausgeführt sein. Beispielsweise wäre es möglich, einen Warmwasserspeicher mit entsprechend ausgerüsteten Photovoltaikmodulen als Bestandteil einer Campingausrüstung einzusetzen. Der autarke Betrieb über Photovoltaikmodule ermöglicht eine kontinuierliche Wärmeleistung und Bereitstellung von Warmwasser.The hot water storage according to the invention can be designed both for stationary operation as well as for portable or mobile operation. For example, it would be possible to use a hot water tank with appropriately equipped photovoltaic modules as part of a camping equipment. Autonomous operation via photovoltaic modules enables continuous heat output and provision of hot water.
Die vorliegende Erfindung kann nicht nur zur Aufrechterhaltung der Temperatur von Brauchwasser eingesetzt werden, sondern eignet sich im Grunde für alle Flüssigmedien. In einer Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung daher als Medium eine Hydraulikflüssigkeit oder ein Öl.The present invention can not only be used to maintain the temperature of process water, but is basically suitable for all liquid media. In one embodiment, the device according to the invention therefore comprises a hydraulic fluid or an oil as the medium.
Die Erfindung wird in der nachfolgenden Zeichnung näher erläutert.The invention will be explained in more detail in the following drawings.
In der
Als Heizmittel
Zur Sicherstellung der Funktion kann der Warmwasserspeicher auf übliche Weise erwärmt werden, beispielsweise durch einen Heizstab
Durch eine serielle oder parallele Verkabelung der Photovoltaikmodule
Bei der gezeigten Ausführungsform kann beispielsweise bei einer Gesamtleistung von 0,1 kW-Stunden in einem Zeitraum von 10 Stunden bei optimalen Bedingungen eine Heizleistung von 1 kW erreicht werden. In the embodiment shown, for example, with a total power of 0.1 kW hours in a period of 10 hours under optimal conditions, a heating power of 1 kW can be achieved.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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