DE29507178U1 - Device for generating electrical energy and thermal energy - Google Patents
Device for generating electrical energy and thermal energyInfo
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Description
Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer
Energie und WärmeenergieDevice for generating electrical
Energy and thermal energy
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie und Wärmeenergie, mit einem Wärmetauscher, einem durch den Wärmetauscher fließenden Wasserkreislauf und mit Solarzellen.The invention relates to a device for generating electrical energy and thermal energy, with a heat exchanger, a water circuit flowing through the heat exchanger and with solar cells.
Aus der Praxis ist es bekannt, Wasser durch von der Sonne erwärmte Flächen, beispielsweise Grünflächen und Garten sowie Dächer, in Rohrleitungssystemen zu pumpen, wobei das Rohrleitungssystem im Boden bzw. über den Dachziegeln eines Hausdaches angeordnet ist.It is known in practice to pump water through areas heated by the sun, such as green areas and gardens as well as roofs, in pipe systems, whereby the pipe system is arranged in the ground or above the roof tiles of a house roof.
Das durch das Rohrleitungssystem gepumpte Wasser er-The water pumped through the piping system
wärmt sich hierbei, d.h. es geht Wärmeenergie von der erwärmten Fläche auf das Wasser über, wonach das derart erwärmte Wasser einem Wärmetauscher zugeführt wird, welcher die Wärmeenergie des erwärmten Wassers wenigstens teilweise in andere geeignete Energiearten bzw. -formen umwandelt.heats up, i.e. heat energy is transferred from the heated surface to the water, after which the water heated in this way is fed to a heat exchanger, which converts the heat energy of the heated water at least partially into other suitable types or forms of energy.
Nachteilig an der bekannten Vorrichtung ist jedoch, daß aufwendige Rohrleitungssysteme in der sich erwärmenden Fläche vorgesehen werden müssen, so daß die Kosten für eine derartige Vorrichtung sowie der Montageaufwand verhältnismäßig hoch sind und außerdem ein Großteil der erzeugten Energie zum Pumpen des Wassers durch das aufwendige und relativ lange Rohrleitungssystem notwendig ist.A disadvantage of the known device, however, is that complex piping systems must be provided in the heated area, so that the costs for such a device as well as the installation effort are relatively high and, in addition, a large part of the energy generated is necessary for pumping the water through the complex and relatively long piping system.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie und Wärmeenergie vorzusehen, die einfach ausgeführt ist, kostengünstig montiert werden kann und bei der nur wenig Energie zum Fördern von Wasser in dem Wasserkreislauf benötigt wird.The present invention is therefore based on the object of providing a device for generating electrical energy and thermal energy which is simple in design, can be installed inexpensively and in which only little energy is required to pump water in the water circuit.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.According to the invention, this object is achieved by the features mentioned in the characterizing part of claim 1.
Durch das Vorsehen einer Berieselungseinrichtung kann eine von der Sonne erwärmte geneigte Fläche auf einfache Weise mit Wasser berieselt werden, wobei das Wasser aufgrund seiner Gewichtskraft über die geneigte Fläche fließt und hierbei entsprechend Wärmeenergie aufnimmt.By providing a sprinkling device, an inclined surface heated by the sun can be easily sprinkled with water, whereby the water flows over the inclined surface due to its weight and absorbs the corresponding heat energy.
Es ist somit nicht notwendig, aufwendige Rohrleitungen zu verlegen, in denen das Wasser während des Aufnehmens von Wärmeenergie von der warmen Fläche gefördert wird.It is therefore not necessary to lay complex pipes in which the water is pumped while absorbing heat energy from the warm surface.
Das erwärmte Wasser wird anschließend auf einfache Weise in den Wärmetauscher gefördert, in welchem wenigstens ein Teil der in dem erwärmten Wasser vorhandenen Wärmeenergie in nutzbare Energie, die beispielsweise zum Heizen eines Hauses oder zum Erzeugen von warmem Wasser zum Kochen oder Baden verwendet werden kann, umgewandelt wird.The heated water is then easily conveyed into the heat exchanger, in which at least a portion of the thermal energy present in the heated water is converted into usable energy that can be used, for example, to heat a house or to generate hot water for cooking or bathing.
Anschließend wird das nunmehr kühlere Wasser auf einfache Art und Weise mittels einer gegebenenfalls von den Solarzellen gespeisten Pumpeinrichtung wieder zu der geneigten Fläche gefördert und über die Berieselungseinrichtung über die geneigte Fläche versprühtThe now cooler water is then pumped back to the inclined surface in a simple manner using a pumping device, possibly powered by the solar cells, and sprayed over the inclined surface via the sprinkler system
bzw. berieselt, so da/3 an dieser Stelle der Wasserkreislauf geschlossen ist.or sprinkled so that the water cycle is closed at this point.
Gleichzeitig wird mittels einer Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung die momentan aus der erwärmten Wassermenge erzielbare Energiemenge mit der benötigten Energiemenge verglichen, so daß gegebenenfalls von der Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung die erfindungsgemäße Vorrichtung aktiviert oder auch, falls die benötigte Energiemenge größer ist als die aus der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugbare Energiemenge, auf andere Energiequellen, wie z.B. die öffentliche Stromversorgung, zurückgegriffen wird.At the same time, the amount of energy that can currently be obtained from the heated water is compared with the amount of energy required by means of a control and/or regulating device, so that the control and/or regulating device activates the device according to the invention if necessary or, if the amount of energy required is greater than the amount of energy that can be generated from the device according to the invention, other energy sources, such as the public power supply, are used.
Der Wärmetauscher kann in vorteilhafter Weise als Wärmepumpe bekannter Bauart ausgeführt sein.The heat exchanger can advantageously be designed as a heat pump of known design.
Um den Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu steigern, kann außerdem vorgesehen sein, daß zwischen dem Wasserkreislauf und einem Ablauf für warmes Brauchwasser eine Wärmeaustauscheinrichtung vorgesehen ist.In order to increase the efficiency of the device according to the invention, it can also be provided that a heat exchange device is provided between the water circuit and an outlet for warm domestic water.
Die Wärmeaustauscheinrichtung kann dabei so ausgeführt sein, daß das erwärmte Wasser in einen einen Innenbehälter und einen Außenbehälter aufweisenden Tank för-The heat exchange device can be designed in such a way that the heated water is conveyed into a tank having an inner container and an outer container.
derbar ist, wobei das warme Brauchwasser entweder dem Innenbehälter oder dem Außenbehälter zuführbar ist.can be used, whereby the warm domestic water can be fed either into the inner tank or the outer tank.
Somit kann auch die in dem warmen Brauchwasser vorhandene Wärmeenergie wenigstens teilweise erneut genutzt werden.This means that the thermal energy contained in the hot domestic water can be reused, at least in part.
Mittels geeigneter Einrichtungen, beispielsweise Temperaturfühlern, wird hierbei von der Steuerungs- und/ oder Regelungseinrichtung überprüft, ob das warme Brauchwasser eine höhere Temperatur aufweist als das erwärmte Wasser aus dem Wasserkreislauf. Sollte dies nicht der Fall sein, so kann die Zufuhr von Brauchwasser in die Wärmeaustauscheinrichtung gestoppt und somit vermieden werden, daß dem erwärmten Wasser aus dem Wasserkreislauf Wärmeenergie entzogen und an das Brauchwasser abgegeben wird, welches sich hierdurch erwärmt.Using suitable devices, such as temperature sensors, the control and/or regulating device checks whether the warm domestic water has a higher temperature than the heated water from the water circuit. If this is not the case, the supply of domestic water to the heat exchange device can be stopped, thus preventing thermal energy from being extracted from the heated water from the water circuit and transferred to the domestic water, which is thereby heated.
Verschmutzungen und Verunreinigungen des Tanks können auf einfache Weise dadurch vermieden werden, daß das warme Brauchwasser in einem vor dem Tank angeordneten Klärbehälter reinigbar ist. Hierbei kann in dem Klärbehälter ein Filter angeordnet sein.Contamination and contamination of the tank can be easily avoided by cleaning the warm service water in a purification tank located in front of the tank. A filter can be installed in the purification tank.
Durch das Vorsehen eines derartigen Filters könnenBy providing such a filter,
Verschmutzungen im Brauchwasser aufgefangen und durch Reinigen des Filters entnommen werden, so da/3 die Vorrichtung mit einem geringen Wartungsaufwand betrieben werden kann.Contaminants in the process water can be collected and removed by cleaning the filter, so that the device can be operated with little maintenance.
Es liegt selbstverständlich im Ermessen des Fachmannes, den Filter so anzuordnen, da/? er auf leichte und einfache Weise entfernt werden kann, oder den Filter auch gegebenenfalls mit einer geeigneten Reinigungseinrichtung auszuführen.It is of course at the discretion of the specialist to arrange the filter in such a way that it can be removed easily and simply, or to equip the filter with a suitable cleaning device if necessary.
Um Verschmutzungen des Wassers im Wasserkreislauf zu vermeiden, kann das auf der warmen geneigten Fläche erwärmte Wasser einer Reinigungseinrichtung zuführbar sein, welche vor dem Tank angeordnet ist.In order to avoid contamination of the water in the water circuit, the water heated on the warm inclined surface can be fed to a cleaning device which is arranged in front of the tank.
Durch das Vorsehen einer derartigen Reinigungseinrichtung wird vermieden, daß Verschmutzungen, insbesondere auf der von der Sonne erwärmten geneigten Fläche, zu Verstopfungen und Beeinträchtigungen der Funktionsweise des Wasserkreislaufes und somit der gesamten erfindungsgemäjßen Vorrichtung führen.By providing such a cleaning device, it is avoided that dirt, especially on the inclined surface heated by the sun, leads to blockages and impairments of the functioning of the water circuit and thus of the entire device according to the invention.
Die Reinigungseinrichtung kann hierbei auf beliebige Art und Weise, beispielsweise ebenfalls als Filter, ausgeführt sein.The cleaning device can be designed in any way, for example as a filter.
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Um zu vermeiden, daß sich beispielsweise bei starkem Regen zu viel Wasser in dem Wasserkreislauf befindet, kann des weiteren vorgesehen sein, daß der Innenbehälter mit einem mit dem Außenbehälter verbundenen überlauf versehen ist.In order to avoid too much water in the water circuit, for example in the event of heavy rain, it can also be provided that the inner container is provided with an overflow connected to the outer container.
Somit ist gewährleistet, daß sich nur eine maximal zulässige Wassermenge in dem Wasserkreislauf befindet, während die überschüssige Wassermenge auf einfache Art und Weise abführbar ist.This ensures that only a maximum permissible amount of water is in the water circuit, while the excess water can be easily drained away.
Um das erwärmte Wasser aus dem Innenbehälter auf einfache Art und Weise zur Wärmepumpe fördern zu können, kann vorgesehen sein, daß zwischen dem Innenbehälter und der Wärmepumpe eine Verbindungsleitung vorgesehen ist, wobei das dem Innenbehälter zugewandte Ende der Verbindungsleitung als mit einem Schwimmer versehenes flexibles Leitungsstück ausgeführt ist.In order to be able to convey the heated water from the inner container to the heat pump in a simple manner, it can be provided that a connecting line is provided between the inner container and the heat pump, wherein the end of the connecting line facing the inner container is designed as a flexible line section provided with a float.
Durch die beschriebene Anordnung ist gewährleistet, daß der Wärmepumpe immer nur die am stärksten erwärmte Wassermenge, die in dem Innenbehälter oben schwimmt, zugeführt wird, da mittels des Schwimmers und des flexiblen Leitungsstückes jederzeit gewährleistet ist, daß das Wasser nur aus den obersten und somit wärmstenThe arrangement described ensures that the heat pump is only supplied with the most heated water, which is floating at the top of the inner tank, since the float and the flexible pipe section ensure at all times that the water only comes from the top and therefore warmest
Schichten im Innenbehälter abgesaugt und der Wärmepumpe zugeführt wird.Layers in the inner container are sucked out and fed to the heat pump.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann außerdem vorgesehen sein, daß aus dem Außenbehälter eine Abwasserleitung zur Kanalisation führt.In an advantageous embodiment of the invention, it can also be provided that a waste water pipe leads from the outer container to the sewer system.
Das dem Außenbehälter zugewandte Ende der Abwasserleitung endet hierbei vorzugsweise im Bereich des Bodens des Außenbehälters.The end of the waste water pipe facing the outer container preferably ends in the area of the bottom of the outer container.
Durch die Anordnung des Endes der Abwasserleitung, das in dem Außenbehälter endet, im Bereich des Bodens des Außenbehälters ist gewährleistet, daß immer nur das jeweils kälteste Wasser, welches sich im Bodenbereich des Außenbehälters befindet, zur Kanalisation abgeleitet wird, während das wärmere Wasser, welches sich im oberen Bereich des Außenbehälters befindet, solange in dem Außenbehälter verbleibt, bis es wenigstens einen Teil seiner Wärmeenergie an den Innenbehälter abgegeben hat.By arranging the end of the wastewater pipe that ends in the outer container in the area of the bottom of the outer container, it is ensured that only the coldest water, which is in the bottom area of the outer container, is drained to the sewer system, while the warmer water, which is in the upper area of the outer container, remains in the outer container until it has given up at least part of its thermal energy to the inner container.
Durch das Vorsehen der Abwasserleitung zur Kanalisation kann auch auf einfache Art und Weise das über den bereits genannten Überlauf aus dem Innenbehälter abfließende Wasser der Kanalisation zugeführt werden.By providing the waste water pipe to the sewer system, the water flowing out of the inner container via the already mentioned overflow can also be fed into the sewer system in a simple manner.
AIs von der Sonne erwärmte geneigte Fläche kann ein Hausdach vorgesehen sein.A house roof can be used as an inclined surface heated by the sun.
Da sich Hausdächer, insbesondere im Sommer, sehr stark erwärmen, kann die in diesen gespeicherte Wärmeenergie in vorteilhafter Weise zur Erzeugung von nutzbarer Energie für den Haushalt verwendet werden.Since house roofs heat up very quickly, especially in summer, the thermal energy stored in them can be used advantageously to generate usable energy for the household.
Bislang war es üblich, auf Hausdächern lediglich Solarzellen oder die eingangs erwähnten Rohrsysteme zur Energieerzeugung zu installieren, wobei jedoch nur ein verhältnismäßig geringer Teil der auf Dächern zur Verfügung stehenden Fläche zur Energiegewinnung genutzt werden konnte.Until now, it was common practice to only install solar cells or the pipe systems mentioned above on house roofs to generate energy, although only a relatively small part of the area available on roofs could be used to generate energy.
Da an Hausdächern üblicherweise Dachrinnen und andere Sammeleinrichtungen zur Ableitung von Regenwasser vorhanden sind, können diese auf einfache Art und Weise in die erfindungsgemäße Vorrichtung integriert werden, so daß die erfindungsgemäße Vorrichtung mit verhältnismäßig geringem Aufwand in vorhandenen Häusern nachträglich installiert oder auch in Neubauten vorgesehen werden kann.Since gutters and other collecting devices for draining rainwater are usually present on house roofs, these can be easily integrated into the device according to the invention, so that the device according to the invention can be subsequently installed in existing houses or provided in new buildings with relatively little effort.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann selbstverständ-The device according to the invention can of course
t ««
-&Igr;&Ogr;&Igr; ich auch auf Garagendächern oder anderen Gebäuden installiert werden.-&Igr;&Ogr;&Igr; I can also be installed on garage roofs or other buildings .
Zur Erzeugung elektrischer Energie können die Solarzellen zusätzlich auf dem Hausdach angebracht sein.To generate electrical energy, solar cells can also be installed on the roof of the house.
Hierbei werden jedoch vorteilhafterweise nur soviele Solarzellen eingesetzt, wie unbedingt benötigt werden, da die Dachfläche vorzugsweise zum Speichern von Wärmeenergie und zum Erwärmen des über die Berieselungsanlage auf das Dach aufgebrachten Wassers verwendet werden soll.However, it is advantageous to only use as many solar cells as are absolutely necessary, since the roof area is primarily intended to be used to store thermal energy and to heat the water applied to the roof via the sprinkler system.
In einfacher Weise können die Solarzellen von einer transparenten Abdeckung abgedeckt sein, so daß von der transparenten Abdeckung ebenfalls Wärmeenergie aufgenommen wird und sich diese beispielsweise bei Sonneneinstrahlung entsprechend erwärmt, wodurch Wasser, welches über die Solarzellen bzw. die Abdeckung läuft, ebenfalls Wärmeenergie aufnehmen kann.In a simple way, the solar cells can be covered by a transparent cover, so that the transparent cover also absorbs heat energy and heats up accordingly, for example when exposed to sunlight, so that water running over the solar cells or the cover can also absorb heat energy.
Vorteilhafterweise kann auch vorgesehen sein, daß die Solarzellen von einer verstellbaren und wärmeabsorbierenden Abdeckung abgedeckt sind.Advantageously, it can also be provided that the solar cells are covered by an adjustable and heat-absorbing cover.
Durch das Vorsehen einer derartigen Abdeckung kann derBy providing such a cover, the
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Energiebedarf an elektrischem Strom und/oder Wärmeenergie optimal gedeckt werden, da beispielsweise im Winter bei Sonneneinstrahlung, aber niedriger Außentemperatur, die Abdeckung entsprechend weit geöffnet wird, um mehr elektrische Energie über die Solarzellen zu erzeugen.Energy requirements for electricity and/or heat energy can be optimally covered because, for example, in winter when there is sunlight but the outside temperature is low, the cover is opened wide enough to generate more electrical energy via the solar cells.
Im Sommer kann je nach Bedarf an elektrischer und/oder Wärmeenergie die beschriebene Abdeckung mehr oder weniger geschlossen werden. Je weiter die Abdeckung, die ebenfalls Wärmeenergie aufnehmen kann, verschlossen wird, desto weniger Sonnenlicht gelangt an die Solarzellen, so daß diese entsprechend weniger elektrische Energie abgeben. Hierfür steht jedoch mehr wärmeabsorbierende und -speichernde Dachfläche zur Verfügung, deren Wärmeenergie über das erwärmte Wasser in den Tank geleitet werden kann.In summer, the cover described can be closed more or less depending on the need for electrical and/or thermal energy. The more the cover, which can also absorb thermal energy, is closed, the less sunlight reaches the solar cells, so that they emit correspondingly less electrical energy. However, more heat-absorbing and heat-storing roof area is available, the thermal energy from which can be passed into the tank via the heated water.
Um möglichst viel Wärmeenergie in dem Hausdach speichern zu können, kann dieses mit dunklen Dachziegeln versehen sein.In order to store as much heat energy as possible in the roof of the house, it can be covered with dark roof tiles.
Damit die erfindungsgemäße Vorrichtung möglichst optimiert betrieben werden kann, können in die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung Daten über die Temperatur auf dem Hausdach und/oder die Temperatur des Was-In order to ensure that the device according to the invention can be operated as optimally as possible, data on the temperature on the roof of the house and/or the temperature of the water can be fed into the control and/or regulating device.
sers im Innenbehälter und/oder die im Innenbehälter vorhandene Wassermenge und/oder Daten über die benötigte Energiemenge einlesbar sein.sers in the inner container and/or the amount of water present in the inner container and/or data on the amount of energy required must be readable.
Um die benötigte Energiemenge durch die Vorrichtung bereitstellen 2u können, können mittels der Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung der Wärmetauscher und/oder die Pumpeinrichtung und/oder die verstellbare Abdeckung der Solarzellen ansteuerbar sein.In order to be able to provide the required amount of energy through the device, the heat exchanger and/or the pumping device and/or the adjustable cover of the solar cells can be controlled by means of the control and/or regulating device.
Somit kann mit einer einzigen, an zentraler Stelle in einem Haus vorgesehenen Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung die gesamte Vorrichtung auf einfache Art und Weise gesteuert und auch überwacht werden.This means that the entire device can be easily controlled and monitored using a single control and/or regulation device located centrally in a house.
Nachfolgend ist anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung prinzipmäßig beschrieben. An embodiment of the present invention is described in principle below with reference to the drawing.
Bezugnehmend auf die Figur ist ein Haus dargestellt, wobei auf dem Hausdach 1 eine durch eine gestrichelte Linie schematisch dargestellte Solarzelle 2 angebracht ist.Referring to the figure, a house is shown, with a solar cell 2, schematically shown by a dashed line, mounted on the roof 1.
Auf dem Hausdach 1, genauer gesagt auf dem First desselben, ist eine Berieselungseinrichtung 3 angebracht,On the roof 1, more precisely on the ridge of the same, a sprinkler system 3 is installed,
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aus welcher Wasser auf das Hausdach 1 aufgebracht wird. Anstelle eines Hausdaches 1 kann selbstverständlich auch jede andere geneigte Fläche, z.B. ein Garagendach , verwendet werden.from which water is applied to the house roof 1. Instead of a house roof 1, any other inclined surface, e.g. a garage roof, can of course also be used.
Das Hausdach 1, welches sich bei Sonneneinstrahlung entsprechend erwärmt, gibt einen Teil seiner beispielsweise in den Dachziegeln (nicht dargestellt) gespeicherten Wärmeenergie an das Wasser, welches über die geneigte Fläche des Hausdachs 1 läuft, ab, wonach das erwärmte Wasser auf bekannte Weise in einer Dachrinne 4 aufgefangen wird und aufgrund der Schwerkraft in eine Reinigungseinrichtung 5 fließt. Die Reinigungseinrichtung 5 kann hierbei im Erdboden angeordnet sein.The roof 1, which heats up when exposed to sunlight, releases part of its thermal energy, stored for example in the roof tiles (not shown), to the water that runs over the inclined surface of the roof 1, after which the heated water is collected in a gutter 4 in a known manner and flows into a cleaning device 5 due to gravity. The cleaning device 5 can be arranged in the ground.
In der Reinigungseinrichtung 5 selbst können Filter bekannter Bauart zum Reinigen des erwärmten Wassers von Verschmutzungen, die sich beispielsweise auf dem Hausdach 1 ansammeln, verwendet werden.In the cleaning device 5 itself, filters of known design can be used to clean the heated water from contaminants that accumulate, for example, on the roof 1 of the house.
Von der Reinigungseinrichtung 5 aus wird das erwärmte Wasser in einen Tank 6 gefördert, welcher ebenfalls im Erdboden angeordnet ist. Da die Leitung zwischen der Reinigungseinrichtung 5 und dem Tank 6 mit einer leichten Neigung vorgesehen ist, sind zwischen derFrom the cleaning device 5, the heated water is conveyed into a tank 6, which is also located in the ground. Since the line between the cleaning device 5 and the tank 6 is provided with a slight incline,
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Reinigungseinrichtung 5 und dem Tank 6 keine zusätzlichen Fördereinrichtungen, wie Pumpen, zum Transport des erwärmten Wassers notwendig.Cleaning device 5 and tank 6, no additional conveying devices, such as pumps, are necessary to transport the heated water.
Der Tank 6 weist einen Innenbehälter 7 sowie einen Au-/Senbehälter 8 auf, die mittels einer Trennwand, die wärmedurchlässig ausgeführt ist, voneinander abgetrennt sind.The tank 6 has an inner container 7 and an outer container 8, which are separated from each other by a partition wall that is designed to be heat-permeable.
Das von der erwähnten Reinigungseinrichtung 5 kommende erwärmte Wasser wird in den Innenbehälter 7 des Tanks 6 geleitet, wobei aufgrund der Verhäv]^^ismä/Sig geringen Dichte von warmem Wasser dieses gegenüber bereits in dem Innenbehälter 7 vorhandenem, kälterem Wasser, oben schwimmen wird.The heated water coming from the cleaning device 5 mentioned is led into the inner container 7 of the tank 6, whereby due to the low density of warm water, this will float on top of the colder water already present in the inner container 7.
Das in dem Innenbehälter 7 erwärmte Wasser wird über eine Verbindungsleitung 10 zu einem als Wärmepumpe 11 ausgebildeten Wärmetauscher bekannter Bauart gefördert, in welchem die in dem erwärmten Wasser vorhandene Wärmeenergie entsprechend in nutzbare Energieformen umgewandelt wird.The water heated in the inner container 7 is conveyed via a connecting line 10 to a heat exchanger of known design designed as a heat pump 11, in which the thermal energy present in the heated water is converted into usable forms of energy.
Um zu gewährleisten, daß aus dem Innenbehälter 7 des Tanks 6 immer nur die wärmsten, oben schwimmenden Wasserschichten der Wärmepumpe 11 zugeführt werden, istIn order to ensure that only the warmest, top-floating water layers from the inner container 7 of the tank 6 are fed to the heat pump 11,
das dem Innenbehälter 7 zugewandte Ende der Verbindungsleitung 10 mit einem flexiblen Leitungsstück 12 versehen, welches von einem Schwimmer 13 immer im oberen Bereich der Wassermenge in dem Innenbehälter 7 gehalten ist, so daß auch nur das am meisten Wärmeenergie bzw. innere Energie enthaltende Wasser aus dem Innenbehälter 7 der Wärmepumpe 11 zugeführt wird.the end of the connecting line 10 facing the inner container 7 is provided with a flexible line section 12, which is always held in the upper area of the water quantity in the inner container 7 by a float 13, so that only the water containing the most thermal energy or internal energy from the inner container 7 is fed to the heat pump 11.
In der Wärmepumpe 11 wird die dem erwärmten Wasser entzogene Wärmeenergie in nutzbare Energieformen umgewandelt, welche beispielsweise zum Heizen des in der Figur dargestellten Hauses oder zum Erzeugen von Warmwasser zum Kochen oder Baden verwendet werden können.In the heat pump 11, the thermal energy extracted from the heated water is converted into usable forms of energy, which can be used, for example, to heat the house shown in the figure or to generate hot water for cooking or bathing.
über eine geeignete Einrichtung, wie beispielsweise eine Handpumpe 14, ist es auch möglich, direkt Wasser aus dem Innenbehälter 7 zu entnehmen, wobei die Ansaugleitung 15 der Handpumpe 14 so vorgesehen ist, da/3 verhältnismäßig energiearmes Wasser aus dem Bodenbereich des Innenbehälters 7 abgepumpt wird, d.h. die Ansaugleitung 15 der Handpumpe 14 endet im Bodenbereich des Innenbehälters 7.Using a suitable device, such as a hand pump 14, it is also possible to take water directly from the inner container 7, whereby the suction line 15 of the hand pump 14 is provided in such a way that relatively low-energy water is pumped out of the bottom area of the inner container 7, i.e. the suction line 15 of the hand pump 14 ends in the bottom area of the inner container 7.
Das durch die Wärmepumpe 11 hindurchgeförderte erwärmte Wasser, welches nunmehr eine niedrigere Temperatur aufweist als beim Eingang in die Wärmepumpe 11, wirdThe heated water pumped through the heat pump 11, which now has a lower temperature than when it entered the heat pump 11, is
über eine Rücklaufleitung 16 erneut dem Innenbehälter 7 des Tanks 6 zugeführt, wobei das Ende der Rücklaufleitung 16, das in den Innenbehälter 7 mündet, so ausgeführt ist, daß die Leitung erst im Bodenbereich des Innenbehälters 7 endet, so daß das verhältnismäßig kalte Wasser aus der Leitung 16 sofort in den Bodenbereich des Innenbehälters 7 gefördert wird, wo sich auch anderes kühleres bzw. kaltes Wasser befindet.via a return line 16 again fed to the inner container 7 of the tank 6, whereby the end of the return line 16, which opens into the inner container 7, is designed in such a way that the line only ends in the bottom area of the inner container 7, so that the relatively cold water from the line 16 is immediately conveyed into the bottom area of the inner container 7, where other cooler or cold water is also located.
Aus dem Innenbehälter 7 führt eine Saugleitung 17 zur Berieselungsanlage 3 auf dem First des Hauses. Das in den Innenbehälter 7 mündende Ende der Saugleitung 17 endet ebenfalls im Bodenbereich des Innenbehälters 7, so daß relativ kaltes Wasser von einer Pumpeinrichtung 18 der Berieselungseinrichtung 3 zugeführt wird.A suction line 17 leads from the inner container 7 to the sprinkler system 3 on the ridge of the house. The end of the suction line 17 that opens into the inner container 7 also ends in the bottom area of the inner container 7, so that relatively cold water is fed from a pump device 18 to the sprinkler system 3.
Der Wasserkreislauf ist somit geschlossen, da das nunmehr kühlere Wasser von der Berieselungseinrichtung 3 wieder auf das Hausdach 1 aufgebracht und anschließend über die Dachrinne 4 und die Reinigungseinrichtung 5 erneut dem Innenbehälter 7 zuführbar ist, wobei sich die Temperatur des Wassers entsprechend der auf dem Hausdach 1 gespeicherten Wärmeenergie erhöht.The water cycle is thus closed, since the now cooler water from the sprinkling device 3 is applied again to the house roof 1 and can then be fed back to the inner container 7 via the gutter 4 and the cleaning device 5, whereby the temperature of the water increases in accordance with the thermal energy stored on the house roof 1.
Zusätzlich ist vorgesehen, daß überschüssige Wassermengen, die sich beispielsweise nach starken Regenfäl-In addition, it is planned that excess water that accumulates, for example, after heavy rainfall
len in dem beschriebenen Wasserkreislauf befinden, mittels eines Überlaufs 19 aus dem Innenbehälter 7 in den Außenbehälter 8 fließen können, so daß sich immer nur eine maximal zulässige Wassermenge in dem Wasserkreislauf befindet.len in the described water circuit can flow from the inner container 7 into the outer container 8 by means of an overflow 19, so that there is always only a maximum permissible amount of water in the water circuit.
Selbstverständlich kann jedoch auch vorgesehen sein, daß mittels einer geeigneten Einrichtung von außen Wasser dem Wasserkreislauf zuführbar ist, beispielsweise bei langen Trockenperioden im Sommer, während denen ein Teil des Wassers aus dem Wasserkreislauf verdunstet.Of course, it can also be provided that water can be added to the water cycle from outside by means of a suitable device, for example during long dry periods in summer, during which part of the water evaporates from the water cycle.
Um die beschriebene Vorrichtung möglichst optimal betreiben zu können, kann warmes, gegebenenfalls auch verschmutztes, Brauchwasser aus einem Haushalt, beispielsweise das Brauchwasser vom Duschen, Baden, Kochen oder Waschen, über eine Ablaufleitung oder ein weiteres Leitungssystem dem Tank 6 zugeführt werden. Das Brauchwasser wird hierbei zuerst in einen Klärbehälter 20 geleitet, der ebenfalls im Erdboden angeordnet sein kann, so daß keinerlei Pump- oder Fördereinrichtungen zum Fördern des warmen Brauchwassers in den Klärbehälter 20 notwendig sind.In order to be able to operate the described device as optimally as possible, warm, possibly also dirty, domestic water from a household, for example the domestic water from showering, bathing, cooking or washing, can be fed to the tank 6 via a drain line or another pipe system. The domestic water is first fed into a clarification tank 20, which can also be located in the ground, so that no pumping or conveying devices are necessary to convey the warm domestic water into the clarification tank 20.
In dem Klärbehälter 20 ist ein Filter 21 angeordnet,A filter 21 is arranged in the clarification tank 20,
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welcher in dem warmen Brauchwasser vorhandene Verschmutzungen ausfiltert.which filters out contaminants present in the warm domestic water.
Das warme Brauchwasser wird nunmehr über eine Verbindungsleitung dem Außenbehälter 8 des Tanks 6 zugeführt, wobei das warme Brauchwasser über die bereits erwähnte Trennwand 9 Wärmeenergie an das erwärmte Wasser im Innenbehälter 7 abgibt.The warm domestic water is now fed via a connecting line to the outer container 8 of the tank 6, whereby the warm domestic water releases heat energy to the heated water in the inner container 7 via the already mentioned partition wall 9.
Der Tank 6 hat somit die Funktion eines Energie-Sammelbehälters für relativ sauberes Wasser im Innenbehälter 7 und gegebenenfalls verschmutztes Wasser im Außenbehälter 8.The tank 6 thus has the function of an energy storage container for relatively clean water in the inner tank 7 and possibly contaminated water in the outer tank 8.
Die Kombination aus Innenbehälter 7 und Außenbehälter 8 hat außerdem die Funktion eines Wärmetauschers.The combination of inner container 7 and outer container 8 also functions as a heat exchanger.
Nachdem das wärme Brauchwasser die in ihm gespeicherte Wärmeenergie wenigstens teilweise an den Innenbehälter 7 bzw. an die in dem Innenbehälter 7 vorhandene Wassermenge abgegeben hat, sinkt das nunmehr kühlere Brauchwasser in den Bodenbereich des Außenbehälters 8, von wo es über eine Abwasserleitung 22 der Kanalisation zugeführt wird.After the warm domestic water has at least partially released the thermal energy stored in it to the inner tank 7 or to the amount of water present in the inner tank 7, the now cooler domestic water sinks into the bottom area of the outer tank 8, from where it is fed to the sewer system via a waste water pipe 22.
Das in den Außenbehälter 8 des Tanks 6 mündende EndeThe end opening into the outer container 8 of the tank 6
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der Abwasserleitung 22 ist hierbei so vorgesehen, daß es erst im Bodenbereich des Aupenbehälters 8 endet, wodurch nur kühleres Brauchwasser der Kanalisation zugeführt wird, wohingegen das wärmere Brauchwasser nicht aus dem AujSenbehälter 8 entnommen wird und somit noch Wärmeenergie an den Innenbehälter 7 abgeben kann.The waste water pipe 22 is designed in such a way that it only ends in the bottom area of the external tank 8, whereby only cooler service water is fed into the sewerage system, whereas the warmer service water is not taken from the external tank 8 and can therefore still give off heat energy to the inner tank 7.
Da sowohl das Brauchwasser als auch das erwärmte Wasser - wie beschrieben - meist aufgrund der eigenen Schwerkraft in der beschriebenen Vorrichtung förderbar ist, sind lediglich zwei Pumpen, nämlich eine im Bereich vor der Wärmepumpe 11 in der VerbindungsleitungSince both the domestic water and the heated water - as described - can usually be pumped in the described device due to their own gravity, only two pumps are required, namely one in the area in front of the heat pump 11 in the connecting line
10 angeordnete Pumpe sowie die Pumpeinrichtung 18 zum Fördern von Wasser auf das Hausdach 1 notwendig, so da/3 nur verhältnismäßig wenig elektrische Energie benötigt wird, die auf einfache Art und Weise von der Solarzelle 2 auf dem Hausdach 1 erzeugt werden kann.10 and the pumping device 18 for pumping water onto the house roof 1 are necessary, so that only relatively little electrical energy is required, which can be generated in a simple manner by the solar cell 2 on the house roof 1.
Um die entsprechenden Einrichtungen bzw. Baugruppen ansteuern bzw. regeln zu können, ist an zentraler Stelle innerhalb des Hauses eine Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 2 3 vorgesehen. Von der Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 23 werden beispielsweise die Pumpeinrichtung 18 und die WärmepumpeIn order to be able to control or regulate the corresponding devices or assemblies, a control and/or regulating device 23 is provided at a central location within the house. The control and/or regulating device 23 controls, for example, the pump device 18 and the heat pump
11 gesteuert, während als Eingangsdaten beispielsweise die Temperatur des Hausdaches 1 sowie die Temperatur11, while the input data, for example, are the temperature of the house roof 1 and the temperature
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des Wassers in dem Innenbehälter 7 eingelesen werden.of the water in the inner container 7 can be read.
Von der Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 23 kann somit beispielsweise entschieden werden, ob die von einem Bediener angeforderte Energiemenge, die beispielsweise zum Heizen des Hauses notwendig ist, aus der in dem Innenbehälter 7 des Tanks 6 vorhandenen Energiemenge erzeugt werden kann, oder ob diese Energiemenge zu gering ist und somit auf das öffentliche Stromnetz oder andere Energiequellen zurückgegriffen werden muß.The control and/or regulating device 23 can therefore decide, for example, whether the amount of energy requested by an operator, which is necessary, for example, to heat the house, can be generated from the amount of energy present in the inner container 7 of the tank 6, or whether this amount of energy is too small and therefore the public power grid or other energy sources must be used.
Es ist selbstverständlich auch möglich, die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 23 für andere Steuerungs- und/oder Regelungsaufgaben für eine optimierte Energieerzeugung bzw. Energieversorgung des Hauses zu verwenden, wozu beispielsweise auch noch geeignete Sensoren oder Temperaturfühler 24 an geeigneten Stellen vorgesehen werden können.It is of course also possible to use the control and/or regulating device 23 for other control and/or regulating tasks for optimized energy generation or energy supply to the house, for which purpose, for example, suitable sensors or temperature sensors 24 can also be provided at suitable locations.
Claims (16)
mittels einer Berieselungseinrichtung (3) eine von der Sonne erwärmte geneigte Fläche (1) mit Wasser aus dem Wasserkreislauf berieselbar ist, wonach das erwärmte Wasser dem Wärmetauscher (11) und anschließend mittels einer Pumpeinrichtung (18) wieder der Berieselungseinrichtung (3) zuführbar ist, wobei die Pumpeinrichtung (18) von den Solarzellen (2) mit elektrischer Energie speisbar ist, und wo-characterized in that
by means of a sprinkling device (3) an inclined surface (1) heated by the sun can be sprinkled with water from the water circuit, after which the heated water can be fed to the heat exchanger (11) and then back to the sprinkling device (3) by means of a pumping device (18), wherein the pumping device (18) can be fed with electrical energy from the solar cells (2), and where-
der Wärmetauscher als Wärmepumpe (11) ausgebildet ist.characterized in that
the heat exchanger is designed as a heat pump (11).
dadurch gekennzeichnet, da/?
zwischen dem Wasserkreislauf und einer Ablaufleitung für warmes Brauchwasser eine Wärmeaustauscheinrichtung (6) vorgesehen ist.3. Device according to claim 1 or 2,
characterized by/?
a heat exchange device (6) is provided between the water circuit and a drain line for hot domestic water.
das erwärmte Wasser des Wasserkreislaufes in einen einen Innenbehälter (7) und einen Außenbehälter (8) aufweisenden Tank (6) förderbar ist, wobei dem Innenbehälter (7) oder dem AujSenbehälter (8) das wärme Brauchwasser zuführbar ist.characterized by/3
the heated water of the water circuit can be conveyed into a tank (6) having an inner container (7) and an outer container (8), wherein the heated service water can be fed to the inner container (7) or the outer container (8).
dadurch gekennzeichnet, dajS
in die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung (23) Daten über die Temperatur auf dem Hausdach (1) und/oder die Temperatur des Wassers im Innenbehälter (7) und/oder die im Innenbehälter (7) vorhandene Wassermenge und/oder Daten über die benötigte Energiemenge einlesbar sind.15. Device according to one of claims 1 to 14,
characterized by the fact that
data on the temperature on the roof of the house (1) and/or the temperature of the water in the inner container (7) and/or the amount of water present in the inner container (7) and/or data on the amount of energy required can be read into the control and/or regulating device (23).
dadurch gekennzeichnet, daß
mittels der Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung (23) die Wärmepumpe (11) und/oder die Pumpeinrichtung (18) und/oder die verstellbare Abdeckung der Solarzellen (2) ansteuerbar sind.16. Device according to one of claims 1 to 15,
characterized in that
the heat pump (11) and/or the pumping device (18) and/or the adjustable cover of the solar cells (2) can be controlled by means of the control and/or regulating device (23).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29507178U DE29507178U1 (en) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | Device for generating electrical energy and thermal energy |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| DE29507178U DE29507178U1 (en) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | Device for generating electrical energy and thermal energy |
Publications (1)
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|---|---|
| DE29507178U1 true DE29507178U1 (en) | 1996-08-29 |
Family
ID=8007428
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE29507178U Expired - Lifetime DE29507178U1 (en) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | Device for generating electrical energy and thermal energy |
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| DE (1) | DE29507178U1 (en) |
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1995
- 1995-04-28 DE DE29507178U patent/DE29507178U1/en not_active Expired - Lifetime
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