DE3003688A1 - Solarkollektoranlage mit siedendem waermetraeger wie wasserdampf und geschichtetem speichertank - Google Patents

Solarkollektoranlage mit siedendem waermetraeger wie wasserdampf und geschichtetem speichertank

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DE3003688A1
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Ing.(grad.) Veit 8011 Putzbrunn Merges
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    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D11/00—Central heating systems using heat accumulated in storage masses
    • F24D11/002—Central heating systems using heat accumulated in storage masses water heating system
    • F24D11/003—Central heating systems using heat accumulated in storage masses water heating system combined with solar energy
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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Description

MESSERSCHMITT-BÖLKOW-BLOHM Ottobrunn, 23» Januar 1980
GESELLSCHAFT BTO1 Fro/th
MIT BESCHRÄNKTER HAI1TIMG5 8631 MÜNCHEN
Solarkollektoranlage Mt siedendem Wärmeträger wie Wasserdampf und geschichtetem Speichertank:
Die Erfindung betrifft eine Solarkollektoranlage mit siedendem Wärmeträger wie Waserdampf und geschichtetem Speichertank, der mit Zuleitung und Ableitung für den Wärmeträger versehen ist»
Flache oder konzentrierende Solarkollektoren werden üblicherweise mit einem Rohrnetz untereinander verbunden= Mit Hilfe einer zumeist elektrisch angetriebenen Pumpe wird ein Wärmeträger umgewälzt, welcher die absorbierte Sonnenenergie einem Verbraucher oder Wärmespeicher zuführt=
In vielen Anwendungsfällen sorgt eine Regelung für konstante Kollektorfeld-AuslauftemperatuTo Im Fall der Speicherung haben sich senkrecht aufgestellte Tanks bewährt, in denen warmer Wärmeträger über kaltem auf- -grund des Dichteunterschieds lagert., Je nach Kollektoranzahl wird die Durchströmung einzelner Kollektorreihen kalibriert, um die erforderliche gleichmäßige Aufheizung sicherzustellen» Zum Vorheizen des Kollektorfeldes wird der Wärmeträger im Kurzschluß umgepumpt, bis die Arbeitstemperatur'am Kollektorfeldausgang erreicht ist.
Die Nachteile der bisherigen Lösungen bestehen darin,
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Akte 8631
daß für Umwälzpumpe und Regelung elektrische Energie erforderlich, ist, die bei manchen Anwendungsfällen eigens hierfür, z.B. ebenfalls sogar erzeugt werden muß. Bei Flachkollektoren liegt der Strombedarf bei 1 bis 2 ¥ pro qm Kollektoroberfläche.
Umwälzpumpe und Motor sind oft störanfällig und bedürfen regelmäßig der Wartung. Das gleiche gilt für die Temperaturregelung am Kollektorfeld-Ausgang. Zur Regelung wird'die Wärmeträgertemperatur aufgenommen, wo
ΊΟ lediglich ein Mittelwert aus allen Kollektoren erfaßbar ist. Kollektoren, die aufgrund ungleichmäßiger Durchströmung oder Einstrahlung, z.B. wegen Teilbeschattung überhitzt bzw. unterkühlt sind, werden nicht erkannt. Gegenüber der Solltemperatur haben heißere Kollektoren einen schlechteren "Wirkungsgrad, teilbeschattete oder fehlerhafte Kollektoren können zur Abkühlung des Wärmeträgers führen.
Bei Ausfall von Umwälzpumpe oder Regelung ist das Kollektorfeld durch zusätzliche Maßnahmen gegen Überdruck bzw. Überhitzung zu schützen, um Gefahren und Beschädigungen zu vermeiden.
Da das Kollektorfeld flüssigkeitsgekühlt ist, sind alle Leitungen entsprechend dem Durchsatz dimensioniert. Zur Vermeidung hoher Strömungsverluste weisen sowohl Hin- wie Rückleitung beträchtliche Querschnitte auf. folglich fallen hohe Leitungs- und Isolationskosten an und die große nicht nutzbare Wärmekapazität, vor allem durch ITüssigkeitsinhalt, führt zu langen Vorheizzeiten.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Solarkollektoranlage mit geschichtetem Speichertank zu schaffen, die ohne Umwälzpumpe auskommt, sich ohne elektrische Eegelorgane selbsttätig regelt und den Wärmetransport ohne Temperaturverluste bewältigt.
Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß die Solarkollektoren mit Hin- und Eückleitung mit der Unterseite des Speichertanks verbunden sind, wobei der Speichertank über Kollektorniveau angeordnet ist, daß im Inneren
"10 des Speichertanks ein wärmeisoliertes Zentralrohr vorhanden ist, in dessen Unterseite die Hinleitung mündet und dessen Oberseite mit einem aufschwimmbaren Ventildeckel versehen ist, wobei das Zentralrohr sich von nahe der Unterseite des Speichertanks bis in den Bereich der Oberseite' des Speichertanks erstreckt und daß der kondensierte Wärmeträger zugleich Speichermedium ist.
Die Vorteile der Erfindung liegen in dem Minimum am notwendigen Materialaufwand und damit großer Kostengünstigkeit, da Umwälzpumpe, elektrische Regelung, zusätzlicher Expansions tank, Wärmetauscher,- Ventile, und dergleichen nicht benötigt werden. Die Anlage ist kurz nach Beginn der Sonneneinstrahlung betriebsbereit und gegen Überhit zungs schaden einzelner Kollektoren optimal gesichert. Wärmeverluste entlang des Rohrnetzes bewirken keine Abkühlung des Wärmeträgers.
Die Erfindung ist anhand der einzigen Figur näher erläutert.
Kollektoren 10 sind untereinander mit je einer Hin-
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und Rückleitung 11, 12 parallel geschaltet. Beide Leitungen 11, 12 münden in die Unterseite 13 eines Speichertanks 14. Der Speichertank 14 ist über Kollektorniveau angeordnet. Kollektoren 10, Leitungen und Speichertank 14 sind gegenüber der Umgebung in bekannter Weise thermisch isoliert. Die Hinleitung 11 von den Kollektoren. 10 zum Speichertank 14 führt waagrecht oder bergauf und weist einen wesentlich größeren Querschnitt auf als die Rückleitung 12, die ebenfalls waagrecht oder bergauf führt.
Im Speichertank 14 befindet sich ein wärmeisoliertes Zentralröhr 15, in dessen Unterseite 16 die Einleitung 11 -endet und dessen oberes Ende einen Ventildeckel 17 trägt. Im oberen Bereich des Speichertanks 14 befindet sich Puffergas unter einstellbarem Druck. Im einfachsten Pail kann der Speichertank 14 oben auch mit einer Öffnung zur Umgebung verbunden sein. Hierzu ist ein Gasbehälter 18 mit Einstellventil 19, Anzeige 20 sowie einem Sicherheitsventil 21 vorgesehen. Eine Verbindungsleitung 26 führt von der Gasflasche 18 zur Oberseite des Speichertanks 14.
Das System unterhalb des Puffergases ist mit flüssigem bzw.siedendem Wärmeträgermedium 22 gefüllt, das bei Plachkollektoren meist aus Wasser besteht. Der Gasdruck wird entsprechend der gewünschten Betriebstemperatur gemäß Dampfdrucktabeile eingestellt. Eine Drossel 23 in der Rückleitung 12 verhindert Haturkonvektion im Kollektorkreislauf in beiden Richtungen.
An der Unterseite 13 des Speichertanks 14 ist eine Rückleitung 24 vom Verbraucher für kalte Wärmeträger vorge-
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sehen, während heißer Wärmeträger im oberen Bereich durch eine Ableitung 25 dem Verbraucher zugeleitet werden kann.
Die Punktion der Anlage ist folgende :
Durch Absorption von Sonnenlicht erwärmt sich die in den Kollektoren 10 befindliche Flüssigkeit ο Bei Erreichen der Siedetemperatur entstehen Blasen, die Flüssigkeit in den Speichertank 14 drängen und in der Hinleitung aufsteigen. Dabei erwärmen die Blasen die Hinleitung durch Kondensation. Die Rückleitung 12 wird nicht vorgewärmt. Hat die Hinleitung 11 Siedetemperatur erreicht, dringen die Dampfblasen in das wärmeisolierte Zentralrohr 15 des Speichertanks 14 und wärmen dieses ebenfalls auf Siedetemperatur vor= Nach dem Aufwärmen von Hinleitung 11 und Zentralrohr I5 verdrängt Dampf den Wärmeträger aus dem Ventildeckel 17» so daß dieser eine vorgegebene Öffnungsstrecke aufschwimmt <, Damit wird der warme Wärmeträger des Zentralrohres 15 mit den bereits im Speichertank 14 befindlichen durchschnittlich kälteren Wärmeträger verbunden. Dem Zentralrohr 15 entweicht nach oben heißer Wärmeträger, wobei ankommende Dampfblasen 2 in dem unten nachströmenden kälteren Wärmeträger kondensieren. Überschreitet die Dampfmenge das Energieaufnähmevermögen des im Speichertank 14 momentan zirkulierenden Wärmeträgers, so verstärkt die grössere Blasenanzahl den Zirkulationsantrieb und damit die Zufuhr kalten Wärmeträgers. Die Zirkulationsgeschwindigkeit im Tank regelt sich also selbst. Den Kollektoren 10 strömt aus dem unteren Tankberereich kalter Wärmeträger durch Schwerkraft zu. Entsprechend dem Volumenverhältnis Flüssigkeit/Dampf und den Strömungswiderständen wird eine Rückleitung 12 mit geringem Querschnitt gewählt. Bei Aussetzen der Dampfzufuhr wegen mangelnder Einstrahlung,, kondensiert der
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Restdampf im Ventildeckel 17 und das Zentralrohr 15 schließt wieder. Der Wärmeinhalt des Zentralrohres geht nicht verloren, er wärmt den kalten Speichertereich geringfügig vor.
Notkühlung ist erforderlich, wenn bei thermisch vollständig gefüllten Speichertank 14 weiterhin Solarenergie in den Kollektoren 10 absorbiert wird* In diesem Fall entweichen Dampf blas en in' das Puff ervo lumen im oberen Bereich des Speichertanks 14- unter Anstieg von Systemtemperatur und Druck. Das Sicherheitsventil 21 öffnet und läßt Dampf ab, dis die Sonneneinstrahlung nachläßt oder Wärme entnommen wird. Anschließend muß !Flüssigkeit ergänzt werden» Grundsätzlich sind die Kollektoren solange vor Überhitzung geschützt, wie Flüssigkeit im Speichertank 14 vorrätig ist. Bei üblichen Größenverhältnissen von Kollektorfeld und Speichertank reicht dieser Schutz über mehrere Sonnentage, selbst wenn keine "Flüssigkeit ergänzt wird.
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Claims (3)

  1. 3Ü03688
    KESSEESCHWITT-BÖLKOW-BLOHM Ottobrunn, 23. Januar 1980
    GESELLSCHAFT BT01 Fro/th
    MIT BESCHRÄNKTER HiI1TTOTG, 8631 MÖNCHEBT
    Solarkollektoranlage mit siedendem Wärmeträger wie Wasserdampf und geschichtetem Speichertank
    Patentansprüche
    Solarkollektoranlage mit siedendem Wärmeträger wie Wasserdampf und geschichtetem Speichertank, der mit Zuleitung und Ableitung für den Wärmeträger versehen ist, dadurch gekennzeichnet , daß die Solarkollektoren (10) mit Hin- und Rückleitung (11, 12) mit der Unterseite (13) des belüftbaren Speichertanks (14) verbunden sind, wobei der Speichertank (14) über Kollektorniveau angeordnet ist, daß im Inneren des Speichertanks (14) ein wärmeisoliertes Zentralrohr (15) vorhanden ist, in dessen Unterseite die Hinleitung (11) mündet und dessen Oberseite mit einem aufschwimmbaren Ventildeckel (17) versehen ist, wobei das Zentralrohr sich von nahe der Unterseite (13) des Speichertanks (14) bis in den Bereich der Oberseite des Speichertanks (14) erstreckt und daß der kondensierte Wärmeträger zugleich Speichermedium ist.
    - 2 BAD ORIGINAL
    13003 4/0^:3.6 ;..
    - 2 - Akte 8631
  2. 2. Solarkollektor nach. Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet , daß an der Oberseite des Speichertanks (14) ein Puffergas einbringbar ist und daß dazu an der Oberseite über eine Verbindungsleitung (26) ein Gasbehälter (18) mit regelbarem Gasdruck anschließbar ist.
  3. 3. Solarkollektoranlage nach Anspruch 1 und/oder Anspruch2, dadurch gekennzeichnet , daß die Hinleitung (11) einen wesentlich größeren Querschnitt als die Bückleitung (12) aufweist.
    130034/0036
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4221668A1 (de) * 1992-07-02 1994-01-13 Ulrich Dipl Ing Leibfried Warmwasser-Schichtenspeicher mit fremdenergiefreiem Gegenstromwärmetauscher
WO2010092311A1 (fr) 2009-02-16 2010-08-19 Association Pour La Recherche Et Le Developpement De Methodes Et Processus Industriels "Armines" Systeme de distribution d'eau chaude comportant un ballon d'accumulation sous pression d'un gaz
DE102010046985A1 (de) * 2010-09-30 2012-04-05 Robert Bosch Gmbh Speichereinrichtung für ein Heizsystem
EP2489945A3 (de) * 2011-02-18 2014-01-22 Robert Laabmayr Wärmespeicher

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2602911A1 (de) * 1976-01-27 1977-07-28 Paul V Dipl Ing Cernoch Wasserumlaufeinrichtung fuer warmwasserbereiter

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2602911A1 (de) * 1976-01-27 1977-07-28 Paul V Dipl Ing Cernoch Wasserumlaufeinrichtung fuer warmwasserbereiter

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4221668A1 (de) * 1992-07-02 1994-01-13 Ulrich Dipl Ing Leibfried Warmwasser-Schichtenspeicher mit fremdenergiefreiem Gegenstromwärmetauscher
DE4221668C2 (de) * 1992-07-02 1998-07-16 Ulrich Dipl Ing Leibfried Warmwasser-Schichtenspeicher mit Gegenstromwärmetauscher
WO2010092311A1 (fr) 2009-02-16 2010-08-19 Association Pour La Recherche Et Le Developpement De Methodes Et Processus Industriels "Armines" Systeme de distribution d'eau chaude comportant un ballon d'accumulation sous pression d'un gaz
FR2942299A1 (fr) * 2009-02-16 2010-08-20 Ass Pour La Rech Et Le Dev De Systeme de distribution d'eau chaude comportant un ballon d'accumulation sous pression d'un gaz
DE102010046985A1 (de) * 2010-09-30 2012-04-05 Robert Bosch Gmbh Speichereinrichtung für ein Heizsystem
EP2489945A3 (de) * 2011-02-18 2014-01-22 Robert Laabmayr Wärmespeicher

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