DE3537224A1

DE3537224A1 - Solar installation

Info

Publication number: DE3537224A1
Application number: DE19853537224
Authority: DE
Inventors: Rainer Dipl Ing Morsch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-10-16
Filing date: 1985-10-16
Publication date: 1987-04-16

Abstract

A description is given of a solar installation with a collector (1) which is exposed to the solar radiation and is intended for heating a liquid, and with a storage tank (2) which is connected to the collector and is intended for holding water heated by the solar radiation. The admission of the water which can be fed to the storage tank and is to be heated by the solar energy is controlled as a function of the quantity of heat absorbed by the collector. This quantity of heat is preferably determined by measuring the water temperature in the storage tank. A pressureless storage tank can be used as the storage tank. As a result, even in the event of fluctuations of the solar energy absorbed, as a rule a constant hot-water temperature is obtained in the storage tank without the need for additional heating. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Solaranlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a solar system the preamble of claim 1.

Solaranlagen zur Brauchwassererwärmung verwenden üblicherweise Druckspeicher, die stets mit der Kaltwasserzuflußleitung verbunden und so dem in dieser Leitung herrschenden Wasser druck ausgesetzt sind. Der Zufluß des kalten Wassers wird über die Entnahme des warmen Wassers gesteuert, d.h. der Speicher ist dauernd vollständig mit Wasser gefüllt. Diese Druck speicher haben zwar den Vorteil, von ihrem beliebig wählbaren Standort innerhalb eines Hauses aus bei verhältnismäßig dünnen Leitungs querschnitten in kurzer Zeit große Mengen Warm wasser liefern zu können; jedoch muß diese Annehmlichkeit üblicherweise mit einem relativ hohen Wasser- und Energieverbrauch bezahlt werden. Weiterhin besteht bei diesen Speichern mit konstantem Wasservolumen das Problem, daß bei geringer Sonneneinstrahlung nur eine geringe Wassererwärmung durch den Kollektor erzielt wird und eine erhebliche Wärmemenge durch zusätzliche Heizeinrichtungen aufgebracht werden muß, um die gewünschte Brauchwasser- Mindesttemperatur zu erreichen. Eine effektivere Nutzung der Solarenergie wird bei bekannten Anlagen dadurch erreicht, daß man mehrere Druckspeicher installiert, von denen bei nicht ausreichender Sonnenstrahlung nur einzelne mit dem Kollektor verbunden werden. Dies be dingt jedoch eine aufwendige Regelvorrichtung und auch die Druckspeicher selbst erfordern erhebliche Investitionskosten.Use solar systems for domestic water heating usually pressure accumulator, always with the cold water supply line connected and so the water in this pipe are exposed to pressure. The inflow of the cold Water is taken out of the warm Water controlled, i.e. the memory is permanent completely filled with water. This pressure memories have the advantage of their arbitrary location within a House with relatively thin pipe cut large quantities of warm in a short time to be able to supply water; however, this must Convenience usually with a relative paid high water and energy consumption will. Furthermore, there is storage in these with constant water volume the problem that only a small one in low sunlight Water heating achieved by the collector and a significant amount of heat additional heating devices applied must be in order to achieve the desired hot water To reach the minimum temperature. A more effective one Use of solar energy is well known Systems achieved by having several Pressure accumulator installed, of which at not sufficient solar radiation only a few be connected to the collector. This be However, a complex control device is essential and also require the pressure accumulator itself considerable investment costs.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Er findung, eine Solaranlage mit einem der Sonnen strahlung aussetzbaren Kollektor zur Erwärmung einer Flüssigkeit und einem mit dem Kollektor verbundenen Speicher zur Aufnahme von durch die vom Kollektor empfangene Solarenergie er wärmten Wasser zu schaffen, die auch bei geringer Sonnenstrahlung Brauchwasser von ausreichender Temperatur ohne oder mit nur geringer zusätzlicher Heizung liefert und deren Herstellungskosten sehr niedrig liegen.It is therefore the task of the present Er finding, a solar system with one of the suns radiation-exposed collector for heating one liquid and one with the collector connected memory for recording by the solar energy received by the collector to create heated water even at low Solar radiation process water of sufficient Temperature without or with little additional Heating supplies and their manufacturing costs are very low.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 ange gebene Maßnahme gelöst. Vorteilhafte Ausbildungen der erfindungsgemäßen Solaranlage ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved by the in the characterizing part of claim 1 given measure solved. Advantageous training the solar system according to the invention result from the subclaims.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Zulauf des dem Speicher zuführbaren, durch die Solarenergie zu erwärmenden Wassers in Abhängig keit von der vom Kollektor aufgenommenen Wärmemenge steuerbar ist. Der Wasserzulauf ist hier somit von der Wasserentnahme entkoppelt und man erhält eine variable Vorratsbildung von zumindest auf eine Mindesttemperatur er wärmtem Brauchwasser im Speicher, die einerseits von der aufgenommenen Solarenergie und anderer seits von der Menge des entnommenen Wassers bestimmt wird. Bei kurzer Sonnenscheindauer oder geringer Strahlungsstärke bildet sich so nur ein kleiner Wasservorrat im Speicher mit der gewünschten Brauchwassertemperatur; bei intensiverer oder längerer Bestrahlung ist der Wasservorrat mit der gleichen Temperatur bei unveränderter Entnahme entsprechend größer.The invention is characterized in that the inflow of the feedable to the store through which Solar energy dependent on heating water speed of that picked up by the collector Heat quantity is controllable. The water inlet is here decoupled from the water withdrawal and you get variable stock formation from at least to a minimum temperature he heated domestic water in the store, on the one hand from the absorbed solar energy and others on the part of the amount of water withdrawn is determined. With a short period of sunshine or low radiation intensity is formed only a small water supply in the storage tank the desired hot water temperature; at more intense or longer exposure the water supply with the same temperature correspondingly larger for unchanged removal.

Diese variable Speicherung paßt sich somit an das jeweilige Angebot an Sonnenergie an und ermöglicht auf diese Weise eine Einsparung von anderer als durch die Sonnenstrahlung gewonnener Energie, die bei den Solaranlagen mit Druck speichern üblicherweise in erheblichem Umfang zusätzlich eingesetzt werden muß.This variable storage thus adapts the respective range of solar energy and enables savings of other than that obtained from solar radiation Energy with solar systems with pressure usually save to a significant extent must also be used.

Der Zulauf des dem Speicher zuführbaren, durch die Solarenergie zu erwärmenden Wassers ist vorzugsweise in Abhängigkeit von der Temperatur des Wassers im Speicher steuerbar. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß das Brauchwasser im Speicher stets zumindest die vorgegebene Mindesttemperatur aufweist. Da der Speicher nicht dem in der Wasserzuführungsleitung herrschenden Druck ausgesetzt ist, wird zweck mäßig ein gut isolierter druckloser Speicher eingesetzt, der wesentlich weniger Materialaufwand erfordert als ein Druckspeicher.The inflow of the feedable to the store through is the solar energy to be heated water preferably depending on the temperature of the water in the tank controllable. To this This ensures that the process water always at least the specified one in the memory Minimum temperature. Because the store not that in the water supply line exposed to prevailing pressure is used moderately a well insulated unpressurized storage used, the much less material required as an accumulator.

Eine zweckmäßige Ausführungsform sieht vor, daß der Zulauf des zu erwärmenden Wassers direkt in den Bodenbereich des Speichers geführt ist, wobei der Kollektor mit seinem Eintritts- und seinem Austrittsende jeweils mit einer Auslaß bzw. Einlaßöffnung im Bodenbereich des Speichers zur Ausbildung eines Wasserkreislaufs oder der Kollektor mit einem Wärmetauscher im Boden bereich des Speichers verbunden sein können. Es ist jedoch auch möglich, den Zulauf des zu erwärmenden Wassers zum Speicher durch den Kollektor zu führen.An expedient embodiment provides that the inflow of the water to be heated directly is led into the bottom area of the store, the collector with its entry and its outlet end each with an outlet or inlet opening in the bottom area of the store to form a water cycle or the collector with a heat exchanger in the bottom area of the memory can be connected. However, it is also possible to stop the inlet of the to the heated water to the storage through the Lead collector.

Zur Steuerung des Wasserzulaufs ist vorzugsweise im Speicher unterhalb des durch eine Wasser mindestmenge bestimmten Niveaus ein Thermostat angeordnet. Wird der Wasserzulauf durch den Kollektor geführt, dann kann der Thermostat auch am Kollektorausgang angeordnet sein. Durch diesen Thermostaten wird ein in der Wasser zulaufleitung des Speichers angeordnetes Magnetventil gesteuert.To control the water supply is preferred in the store below by a water at least certain levels a thermostat arranged. If the water supply through the Collector, then the thermostat can also be arranged at the collector output. By this thermostat becomes one in the water supply line of the storage arranged Solenoid valve controlled.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbei spielen näher erläutert. Es zeigen:The invention is based on Execution example shown in the figures play explained in more detail. Show it:

Fig. 1a eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Solaranlage; FIG. 1a is a schematic representation of a first embodiment of a solar plant;

Fig. 1b die elektrische Schaltungsan ordnung für das den Wasserzulauf steuernde Magnetventil, FIG. 1b, the electrical Schaltungsan order for the controlling the water supply solenoid valve,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Solaranlage, Fig. 2 is a schematic representation of a second embodiment of a solar plant,

Fig. 3a eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer Solaranlage, Fig. 3a shows a schematic representation of a third embodiment of a solar plant,

Fig. 3b die elektrische Schaltungsan ordnung für das den Wasser zulauf steuernde Magnetventil und eine zusätzliche Heizvor richtung, FIG. 3b, the electrical Schaltungsan order for the water inflow direction controlling solenoid valve and an additional Heizvor,

Fig. 4a eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform einer Solaranlage, FIG. 4a is a schematic representation of a fourth embodiment of a solar plant,

Fig. 4b die elektrische Schaltungs anordnung für das den Zulauf des über den Kollektor zu erwärmenden Wassers steuernde Magnetventil, und Fig. 4b shows the electrical circuit arrangement for the solenoid valve controlling the inflow of water to be heated via the collector, and

Fig. 4c die elektrische Schaltungsan ordnung für eine zusätzliche Heizvorrichtung und für das den Zulauf des durch diese Heizvorrichtung zu erwärmenden Wassers steuernde Magnetventil. Fig. 4c, the electrical circuit arrangement for an additional heating device and for controlling the inflow of the water to be heated by this heating solenoid valve.

Die Fig. 1a zeigt eine thermoelektrisch geregelte Solaranlage mit einem Kollektor 1 und einem druck losen, gut wärmeisolierenden Speicher 2, der beispielsweise aus einem handelsüblichen Polyethylen- Kunststoffbehälter besteht. In einer Leitung 3 für die Zuführung von Kaltwasser befindet sich ein Magnetventil 4. Weiterhin sind ein thermo mechanisch arbeitender elektrischer Thermostat 5 mit einem im Bodenbereich des Speichers 2 angeordneten Fühler 6 und ein druckgeführter elektrischer Füllstandsregler 7 vorgesehen. Eine Leitung 8 für die Entnahme von warmem Brauchwasser mündet oberhalb des Fühlers 6 in den Speicher 2. Das Wassereintritts- und -austrittsende des Kollektors 1 sind über Leitungen 9 und 10 mit Öffnungen im Bodenbereich des Speichers 2 verbunden. Fig. 1a shows a thermoelectrically controlled solar system with a collector 1 and a pressure-less, well heat-insulating memory 2 , which consists for example of a commercially available polyethylene plastic container. A solenoid valve 4 is located in a line 3 for the supply of cold water. Furthermore, a thermo-mechanical electrical thermostat 5 with a sensor 6 arranged in the bottom area of the accumulator 2 and a pressure-controlled electrical level controller 7 are provided. A line 8 for the removal of hot domestic water opens into the storage tank 2 above the sensor 6 . The water inlet and outlet ends of the collector 1 are connected via lines 9 and 10 to openings in the bottom area of the reservoir 2 .

Die Funktion dieser Solaranlage ist wie folgt:
Die Anlage wird in Betrieb gesetzt, indem durch Öffnen des Magnetventils 4 durch Schließen eines parallel zum Thermostaten 5 angeordneten Schalters 11 über die Leitung 3 kaltes Wasser in den Kollektor 1 und in den Speicher 2 einge leitet wird. Wenn der Wasserstand im Speicher 2 die untere gestrichelte Linie, die oberhalb des Fühlers 6 und der Öffnungen der Leitungen 9 und 10 liegt, erreicht hat, wird der Schalter 11 wieder geöffnet und der Wasserzulauf dadurch unterbrochen. Die Anlage ist nun betriebsbereit.The function of this solar system is as follows:
The system is put into operation by opening the solenoid valve 4 by closing a switch 11 arranged in parallel with the thermostat 5 via the line 3, cold water is conducted into the collector 1 and into the store 2 . When the water level in the store 2 has reached the lower dashed line, which lies above the sensor 6 and the openings of the lines 9 and 10 , the switch 11 is opened again and the water supply is thereby interrupted. The system is now ready for operation.

Bei Sonneneinstrahlung auf den Kollektor 1 findet eine Schwerkraftzirkulation des Wassers im Kollektor 1 und im Speicher 2 über die Lei tungen 9 und 10 statt, so daß das Wasser im Speicher 2 erwärmt wird. Der Fühler 6 erfaßt die Temperatur des Wassers und bei Überschreiten einer vorgegebenen Sollwert-Temperatur von beispielsweise 50°C schließt der Thermostat 5, so daß das Magnetventil 4 geöffnet wird und kaltes Wasser kurzzeitig über die Leitung 3 in den Kollektor 1 und in den Bodenbereich des Speichers 2 strömt, bis durch das Absinken der Wassertemperatur der Thermostat 5 das Magnetventil 4 wieder schließt. Das Wasser wird nun durch die Solarenergie weiter erwärmt, bis die Sollwert-Temperatur wieder überschritten ist, so daß erneut Kaltwasser zugeführt wird. Auf diese Weise füllt sich der Speicher 2 schrittweise mit auf die Sollwert-Temperatur erwärmtem Brauchwasser. Über die Leitung 8 kann dieses erwärmte Brauchwasser entnommen werden.When the sun shines on the collector 1 , gravity circulation of the water in the collector 1 and in the store 2 takes place via the lines 9 and 10 , so that the water in the store 2 is heated. The sensor 6 detects the temperature of the water and when a predetermined setpoint temperature of, for example, 50 ° C is exceeded, the thermostat 5 closes, so that the solenoid valve 4 is opened and cold water is briefly via the line 3 in the collector 1 and in the bottom region of the The memory 2 flows until the thermostat 5 closes the solenoid valve 4 again due to the drop in the water temperature. The water is now further heated by the solar energy until the setpoint temperature is exceeded again, so that cold water is supplied again. In this way, the storage tank 2 gradually fills with hot water heated to the setpoint temperature. This heated service water can be removed via line 8 .

Wenn an sonnenreichen Tagen durch diese schritt weise Wasserzufuhr der durch die obere gestrichelte Linie dargestellte obere Füllstand im Speicher 2 erreicht wird, unterbricht der Füllstandsregler 7 unabhängig von der Stellung des Thermostaten 5 die Stromzufuhr zum Magnetventil 4, so daß kein weiteres Kaltwasser über die Leitung mehr zuge führt werden kann. Die vom Kollektor 1 aufgenommene Solarenergie wird dann dazu verwendet, das im Speicher 2 befindliche Wasser über die Sollwert- Temperatur hinaus weiter aufzuheizen. Der Speicher 2 ist jedoch so dimensioniert, daß dieser Fall bei üblicher Brauchwasserentnahme nur gelegentlich in sehr sonnenreichen Witterungsphasen eintritt.If on sunny days through this step-by-step water supply the upper level shown in the upper dashed line in the memory 2 is reached, the level controller 7 interrupts the power supply to the solenoid valve 4 regardless of the position of the thermostat 5 , so that no further cold water via the line can be fed. The solar energy absorbed by the collector 1 is then used to further heat the water in the store 2 beyond the setpoint temperature. However, the memory 2 is dimensioned so that this occurs only occasionally in very sunny weather phases during normal process water extraction.

Als Frostsicherung ist ein mechanisches Thermostat ventil 12 vorgesehen, das, wenn die Außentemperatur 0°C unterschreitet, selbsttätig geöffnet wird, wodurch der Kollektor 1 und der Speicher 2 entleert werden. Ein Betrieb der Solaranlage auch bei Frost ist jedoch möglich und damit das Thermostatventil 12 entbehrlich, wenn der Kollektor kreislauf durch Einbau eines Wärmetauschers im Speicher 2 vom Brauchwasser getrennt wird und die Flüssigkeit im Kollektorkreislauf bei spielsweise durch Zugabe eines Frostschutz mittels einen so niedrigen Gefrierpunkt aufweist, daß sie bei den zu erwartenden Außentemperaturen nicht erstarrt.As a frost protection, a mechanical thermostat valve 12 is provided which, when the outside temperature falls below 0 ° C, is automatically opened, whereby the collector 1 and the memory 2 are emptied. However, the solar system can also be operated when there is frost and the thermostatic valve 12 can therefore be dispensed with if the collector circuit is separated from the process water by installing a heat exchanger in the store 2 and the liquid in the collector circuit has, for example, the addition of frost protection by means of such a low freezing point. that it does not solidify at the expected outside temperatures.

Der Speicher 2 besitzt schließlich noch ein Entlüftungsrohr 13, damit das Füllen und Ent leeren des Speichers 2 ungehindert erfolgen können.The memory 2 finally has a vent pipe 13 so that the filling and emptying of the memory 2 can take place without hindrance.

Die Fig. 2 zeigt eine thermomechanisch geregelte Solaranlage, die funktionsmäßig der Anlage nach Fig. 1a entspricht. Einander entsprechende Teile dieser beiden Anlagen sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Anstelle des Schalters 11 ist hier ein Handventil 14 angeordnet, das zur Inbetriebnahme der Anlage dient und solange geöffnet wird, bis das über die Leitung 3 einströmende Kaltwasser den durch die gestrichelte Linie dargestellten Füllstand erreicht. Die weitere Regelung der Kaltwasser zufuhr erfolgt durch ein über den Fühler 6 thermostatisch gesteuertes Ventil 15. Es öffnet bei Überschreiten der Solltemperatur und schließt bei deren Unterschreiten. Das Überlaufen des Speichers 2 wird durch ein Schwimmenventil 16 verhindert, das die gleiche Funktion hat wie der Füllstandsregler 7 nach Fig. 1a. Es ist darauf zu achten, daß das kalte Wasser über einen Schlauch oder ein Rohr 17 vom Schwimmer ventil in den Bodenbereich des Speichers 2 geführt wird, um eine Vermischung mit dem warmen Wasser zu vermeiden. FIG. 2 shows a thermomechanically controlled solar system, which corresponds functionally to the system according to FIG. 1a. Corresponding parts of these two systems are provided with the same reference numerals. Instead of the switch 11 , a manual valve 14 is arranged here, which is used to start up the system and is opened until the cold water flowing in via the line 3 reaches the fill level shown by the broken line. The further control of the cold water supply is carried out by a valve 15 thermostatically controlled by the sensor 6 . It opens when the set temperature is exceeded and closes when it falls below it. The overflow of the memory 2 is prevented by a float valve 16 , which has the same function as the level controller 7 according to FIG. 1a. It is important to ensure that the cold water is guided through a hose or pipe 17 from the float valve into the bottom area of the reservoir 2 in order to avoid mixing with the warm water.

Die Solaranlage nach den Fig. 3a und 3b unter scheidet sich von der Anlage nach den Fig. 1a und 1b durch folgende Merkmale:The solar system according to FIGS . 3a and 3b differs from the system according to FIGS . 1a and 1b by the following features:

Die Leitungen 9 und 10 sind nicht direkt in den Speicher 2 geführt, sondern mit einem Wärmetauscherelement 18 im Bodenbereich des Speichers 2 verbunden, so daß der Kollektor kreislauf vom zu erwärmenden Brauchwasser getrennt ist. Es entfällt somit das als Frostschutzeinrichtung dienende Thermostat ventil 12. Ein weiterer Unterschied besteht in der Installierung eines elektrischen Heiz stabs 19, der bei nicht ausreichender Erwärmung des Brauchwassers durch Solarenergie zusätzlich wirksam wird. Die Ein- bzw. Ausschaltung des Heizstabs 19 erfolgt durch einen Niveauregler 20, der mit einem Druckfühler 21 im Speicher 2 verbunden ist.The lines 9 and 10 are not led directly into the storage 2 , but connected to a heat exchanger element 18 in the bottom area of the storage 2 , so that the collector circuit is separated from the hot water to be heated. The thermostat valve 12 serving as an anti-freeze device is thus omitted. Another difference is the installation of an electric heating rod 19 , which is additionally effective if the hot water is not sufficiently heated by solar energy. The heating element 19 is switched on and off by a level controller 20 which is connected to a pressure sensor 21 in the memory 2 .

Die zusätzliche Beheizung durch den Heizstab 19 geschieht in folgender Weise:
Ist die solare Aufheizung unzureichend und sinkt dadurch der Wasserstand im Speicher 2 durch entsprechende Brauchwasserentnahme über die Leitung 8 unter das durch die untere gestrichelte Linie dargestellte Niveau, so schaltet der Niveauregler 20 den Heizstab 19 ein, so daß das verbliebene Brauchwasser über die Sollwerttemperatur aufgeheizt wird. Der durch den Fühler 6 gesteuerte Thermostat 5 bewirkt die Öffnung des Magnetventils 4, so daß kaltes Wasser über die Leitung 3 zugeführt wird. Wenn der Wasserstand im Speicher 2 die untere gestrichelte Linie übersteigt, wird der Heizstab 19 wieder abgeschaltet.The additional heating by the heating element 19 takes place in the following way:
If the solar heating is inadequate and the water level in the store 2 drops as a result of the corresponding process water withdrawal via line 8 below the level shown by the lower dashed line, the level controller 20 switches on the heating element 19 so that the remaining process water is heated above the setpoint temperature . The thermostat 5 controlled by the sensor 6 causes the solenoid valve 4 to open, so that cold water is supplied via the line 3 . If the water level in the store 2 exceeds the lower dashed line, the heating element 19 is switched off again.

Die zusätzliche elektrische Beheizung ergänzt somit die Erwärmung durch Solarenergie in der Weise, daß im Speicher 2 zumindest so viel Brauchwasser mit der Solltemperatur enthalten ist, daß der durch die untere gestrichelte Linie dargestellte Füllstand gehalten wird. Dieser kann in Abhängigkeit von den Verbrauchs gewohnheiten der Nutzer der Anlage beliebig variiert werden. Es ist beispielsweise auch möglich, zur Steuerung der Einschaltzeiten des Heizstabs 19 zusätzlich eine Zeitschaltuhr vorzusehen, die eine Einschaltung erst ab einer bestimmten Tageszeit zuläßt. Auf diese Weise wird zunächst die Wetterentwicklung bis zu diesem Zeitpunkt abgewartet, bevor die elektrische Zusatzheizung zugeschaltet wird. Hierdurch kann der Verbrauch an elektrischer Energie herabgesetzt werden, ohne daß die Vorteile dieser Zusatzbeheizung wesentlich eingeschränkt werden.The additional electrical heating thus complements the heating by solar energy in such a way that the storage 2 contains at least as much process water with the setpoint temperature that the fill level represented by the lower dashed line is maintained. This can be varied as required, depending on the consumption habits of the users of the system. It is also possible, for example, to additionally provide a timer for controlling the switch-on times of the heating element 19 , which only permits switch-on from a certain time of day. In this way, the weather development is initially waited until this point in time before the additional electrical heating is switched on. As a result, the consumption of electrical energy can be reduced without significantly reducing the advantages of this additional heating.

Es kann auch vorteilhaft sein, als Speicher nicht nur einen, sondern mehrere Behälter vorzusehen, wobei ein Behälter dem Speicher 2 nach Fig. 3a mit den zugeordneten Heiz- und Regeleinrichtungen entspricht und die anderen Behälter mit diesem zur Aufnahme des erwärmten Wassers verbunden sind. Diese zusätzlichen Behälter sollen nur den solarbeheizten Kapazitäts anteil der Anlage erweitern und nicht den elektrisch beheizten Teil, so daß ihre Verbindung zu dem die Heizeinrichtungen enthaltenden Be hälter etwas oberhalb des durch die untere gestrichelte Linie dargestellten Niveaus liegen. Diese Kombination hat zusätzlich den Vorteil, daß man während der Wintermonate, in denen eine deutlich geringere solare Kapazität gebraucht wird, die zusätzlichen Behälter durch ein Handventil oder dergleichen still legen kann, um unnötige Wärmeverluste zu vermeiden.It can also be advantageous to provide not just one but a plurality of containers as the reservoir, one container corresponding to the reservoir 2 according to FIG. 3a with the associated heating and control devices and the other containers being connected to the latter for holding the heated water. These additional containers are only intended to expand the solar-heated capacity portion of the system and not the electrically heated part, so that their connection to the container containing the heating devices is somewhat above the level shown by the lower dashed line. This combination has the additional advantage that during the winter months in which a significantly lower solar capacity is needed, the additional containers can be shut down by a manual valve or the like in order to avoid unnecessary heat losses.

Die Verwendung des drucklosen Speichers bietet die Möglichkeit, unter Umständen auf den Wärmetransport durch Zirkulation der Flüssig keit zwischen dem Kollektor und dem Speicher völlig zu verzichten und die Zufuhr des im Kollektor erwärmten Brauchwassers nach dem Durchlauferhitzerprinzip zu gestalten. Eine derartige Solaranlage ist in Fig. 4a dargestellt. Das Kaltwasser wird über die Leitung 3 bei geöffnetem Magnetventil 4 von unten in den Kollektor 1 eingeführt, in diesem auf die vorgegebene Solltemperatur erwärmt und dann über eine Leitung 22 in den Speicher 2 befördert. Der mit dem Thermostaten 5 verbundene Fühler 6 befindet sich hier am oberen Ende des Kollektors 1. Wenn das Wasser hier die Solltemperatur erreicht hat, wird das Magnetventil 4 geöffnet und das hereinströmende Kaltwasser drängt das im Kollektor 1 befindliche aufgewärmte Brauchwasser über die möglichst dünne und kurze Leitung 22 in den Speicher 2. Das Magnetventil 4 wird wieder ge schlossen, wenn am Fühler 6 die Temperatur des Wassers unter den Sollwert gesunken ist.The use of the unpressurized storage tank offers the possibility, under certain circumstances, of completely dispensing with the heat transport by circulation of the liquid between the collector and the storage tank, and to design the supply of the hot water heated in the collector according to the instantaneous water heater principle. Such a solar system is shown in Fig. 4a. The cold water is introduced from below into the collector 1 via the line 3 with the solenoid valve 4 open, heated therein to the predetermined target temperature and then conveyed into the store 2 via a line 22 . The sensor 6 connected to the thermostat 5 is located here at the upper end of the collector 1 . When the water has reached the target temperature here, the solenoid valve 4 is opened and the incoming cold water forces the heated service water located in the collector 1 into the storage tank 2 via the thinnest and shortest possible line 22 . The solenoid valve 4 is closed again when the temperature of the water on the sensor 6 has dropped below the setpoint.

Der Vorteil dieser Anlage liegt darin, daß die vor allem bei größeren Anlagen aufwendigen Vor- und Rücklaufleitungen des Zirkulations kreises zwischen dem Kollektor und dem Speicher zugunsten einer einfachen dünnen Zulaufleitung ersetzt werden können wodurch sich Material- und Arbeitseinsparungen ergeben. Die Leitung 22 kann so dünn dimensioniert werden, daß bei maximaler Sonneneinstrahlung die dem Kollektor zugeführte Wärmemenge gerade noch abtransportiert wird, wenn das Magnetventil 4 dauerhaft geöffnet bleibt. Eine derartige Leitung verursacht selbst bei relativ schlechter Wärmedämmung und kaltem Wetter nur einen zu vernachlässigenden Temperatur abfall zwischen dem Kollektor und dem Speicher. Der Wärmeverlust in der Leitung 22 ist selbst bei stoßweisem Betrieb, wie er sich bei geringer Sonneneinstrahlung einstellt, gering. Von wesentlicher Bedeutung für den durch die Leitung 22 bewirkten Wärmeverlust ist das Verhältnis des Kollektorfüllvolumens zum Füllvolumen der Leitung 22: Je größer dieses Verhältnis ist, desto geringer ist der Wärme verlust. Der Wirkungsgrad der Anlage nach Fig. 4a ist aufgrund der geringen Leitungsverluste höher als derjenige bei den Anlagen nach Fig. 1a, 2 und 3a, bei denen das Wasser bzw. die Wärmetauscher flüssigkeit zwischen Kollektor und Speicher zirkuliert.The advantage of this system is that the complex supply and return lines of the circulation circuit between the collector and the memory can be replaced in favor of a simple thin supply line, which results in material and labor savings. The line 22 can be dimensioned so thin that at maximum solar radiation the amount of heat supplied to the collector is just carried away when the solenoid valve 4 remains permanently open. Such a line causes even a relatively negligible temperature drop between the collector and the store, even with relatively poor insulation and cold weather. The heat loss in the line 22 is small even in the case of intermittent operation, as occurs when there is little solar radiation. Of essential importance for the line 22 caused by the heat loss is the ratio of Kollektorfüllvolumens for filling volume of the line 22, the larger this ratio is, the lower the heat loss is. The efficiency of the system according to Fig. 4a is due to the low line losses higher than that of the systems according to Fig. 1a, 2 and 3a, in which the water or the heat exchanger liquid circulates between the collector and storage.

Auch die Anlage nach Fig. 4a ist mit einer zusätzlichen elektrischen Beheizung in Form eines Heizstabs 19 ausgerüstet. Hierzu ist ein zusätzlicher Kaltwasseranschluß über eine Leitung 23 mit einem Magnetventil 24, einem Thermostaten 25 und einem Druckregler 26 erforderlich. Der Druckregler 26 schaltet den Heizstab 19 ein, wenn der Wasserstand im Speicher 2 eine vorgegebene Höhe unterschreitet. Durch das hierauf erfolgende Aufheizen des Wassers wird der Wasserstand mit Hilfe des Thermostaten 25 und des Magnetventils 24 wieder angehoben, bis durch den Druckregler 26 der Heizstab 19 wieder abgeschaltet wird. Die Auslaßöffnung für die zur Entnahme des Brauchwassers aus dem Speicher 2 dienende Leitung 8 muß sich oberhalb des Heizstabs 19 befinden, damit dieser stets vom Wasser bedeckt ist. Dies ist für die Regelung der elektrischen Zusatz beheizung erforderlich und schützt den Heizstab 19 zudem vor Überhitzung.The system according to FIG. 4a is also equipped with additional electrical heating in the form of a heating element 19 . For this purpose an additional cold water connection via a line 23 with a solenoid valve 24 , a thermostat 25 and a pressure regulator 26 is required. The pressure regulator 26 switches the heating element 19 on when the water level in the store 2 falls below a predetermined level. Due to the subsequent heating of the water, the water level is raised again with the help of the thermostat 25 and the solenoid valve 24 until the heating element 19 is switched off again by the pressure regulator 26 . The outlet opening for the line 8 used to remove the process water from the store 2 must be located above the heating element 19 so that it is always covered by the water. This is necessary for the control of the additional electrical heating and also protects the heating element 19 against overheating.

Zur selbsttätigen Stillegung der Anlage bei Frostgefahr dient das Thermostatventil 12. Dieses bewirkt kurz vor Erreichen der Frost grenze die Entleerung des Kollektors 1. Eine Rücklaufsperre 27 verhindert, daß in diesem Fall auch der Speicher 2 entleert wird. Zum ungehinderten Entleeren und Wiederauffüllen des Kollektors 1 ist daher ein Be- und Ent lüftungsvorrichtung 28 erforderlich. Damit bei geöffnetem Thermostatventil 12 nicht weiterhin Kaltwasser über das Magnetventil 4 zugeführt werden kann, ist in die Leitung 3 zwischen Kollektor 1 und Magnetventil 4 ein Druckschalter 29 eingesetzt, der eine Betätigung des Magnetventils 4 über den Thermostaten 5 nur dann zuläßt, wenn er von dem hydrostatischen Druck in der Leitung 3 bzw. im Kollektor 1 beaufschlagt wird. Wird dieser Druck durch Entleerung über das Thermostatventil 12 herab gesetzt, dann unterbricht der Druckschalter 29 den Stromkreis über den Thermostaten 5 und das Magnetventil 4. Das Wiederauffüllen der Anlage ist dann nur durch das Schließen des Schalters 11 möglich. The thermostatic valve 12 is used to shut down the system automatically when there is a risk of frost. This causes the collector 1 to be emptied shortly before the frost limit is reached. A backstop 27 prevents the memory 2 from being emptied in this case. For unimpeded emptying and refilling of the collector 1 , a ventilation device 28 is therefore required. So that cold water cannot continue to be supplied via the solenoid valve 4 when the thermostatic valve 12 is open, a pressure switch 29 is inserted in the line 3 between the collector 1 and the solenoid valve 4 , which only allows the solenoid valve 4 to be actuated via the thermostat 5 if it is operated by the hydrostatic pressure in the line 3 or in the collector 1 is applied. If this pressure is reduced by emptying via the thermostat valve 12 , then the pressure switch 29 interrupts the circuit via the thermostat 5 and the solenoid valve 4 . Refilling the system is then only possible by closing switch 11 .

Bei einem Überangebot an Solarenergie besteht die Gefahr des Überlaufens des Speichers 2. Diese Gefahr kann dadurch vermieden oder zumindest herabgesetzt werden, daß man den Thermostaten 5 auf verschiedene Temperaturen einstellbar ausbildet und in diesem Fall auf den höchsten Wert, beispielsweise 90°C, stellt. Dadurch wird die in den Speicher 2 gelieferte Brauchwassermenge erheblich reduziert; und zwar einmal wegen des bei diesen hohen Temperaturen schlechteren Wirkungsgrades des Kollektors 1 und zum anderen wegen der deutlich gestiegenen Wärmeaufnahmekapazität des Speichers 2. Gegebenenfalls kann durch Zuschalten weiterer Behälter die räumliche Speicherkapazität erhöht werden.If there is an oversupply of solar energy, there is a risk of storage 2 overflowing. This danger can be avoided or at least reduced by making the thermostat 5 adjustable to different temperatures and in this case setting it to the highest value, for example 90 ° C. As a result, the amount of hot water delivered to the store 2 is considerably reduced; firstly because of the poorer efficiency of the collector 1 at these high temperatures and secondly because of the significantly increased heat absorption capacity of the storage unit 2 . If necessary, the spatial storage capacity can be increased by connecting additional containers.

Bei einer Einstellung des Thermostaten 5 auf eine andere Temperatur muß auch der Thermostat 25 entsprechend verstellt werden. Wenn die Ansprechtemperatur des Thermostaten 25 niedriger eingestellt ist als die des Thermostaten 5, dann wird über die Leitung 23 zusätzlich Kalt wasser in den Speicher 2 eingeleitet, bis die am Thermostaten 25 eingestellte Temperatur erreicht ist. Wenn der Thermostat 25 höher eingestellt ist als der Thermostat 5, dann wird das elektrisch beheizte Wasser wärmer als das solarbeheizte Wasser, so daß gegebenen falls elektrische Energie verbraucht wird, ob wohl das Angebot an Solarenergie ausreichend ist.When the thermostat 5 is set to a different temperature, the thermostat 25 must also be adjusted accordingly. If the response temperature of the thermostat 25 is set lower than that of the thermostat 5 , then cold water is additionally introduced into the memory 2 via the line 23 until the temperature set on the thermostat 25 is reached. If the thermostat 25 is set higher than the thermostat 5 , then the electrically heated water becomes warmer than the solar-heated water, so that electrical energy is consumed if necessary, whether the supply of solar energy is sufficient.

Claims

1. Solaranlage mit einem der Sonnenstrahlung aussetzbaren Kollektor zur Erwärmung einer Flüssigkeit und einem mit dem Kollektor verbundenen Speicher zur Aufnahme von durch die vom Kollektor empfangene Solarenergie erwärmtem Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß der Zulauf des dem Speicher (2) zuführbaren, durch die Solarenergie zu erwärmenden Wassers in Abhängigkeit von der vom Kollektor (1) aufgenommenen Wärmemenge steuerbar ist.1. Solar system with a solar radiation exposable collector for heating a liquid and a memory connected to the collector for receiving water heated by the solar energy received by the collector, characterized in that the supply of the memory ( 2 ) can be supplied by the solar energy heating water depending on the amount of heat absorbed by the collector ( 1 ) is controllable.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zulauf des dem Speicher (2) zuführ baren, durch die Solarenergie zu erwärmenden Wassers in Abhängigkeit von der Temperatur des Wassers im Speicher (2) steuerbar ist.2. Installation according to claim 1, characterized in that the inflow of the storage ( 2 ) feedable, to be heated by the solar energy water depending on the temperature of the water in the storage ( 2 ) is controllable.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Speicher (2) ein druck loser Speicher ist.3. Plant according to claim 1 or 2, characterized in that the memory ( 2 ) is a pressure-free memory.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zulauf des zu erwärmenden Wassers direkt in den Boden bereich des Speichers (2) geführt ist.4. Plant according to one of claims 1 to 3, characterized in that the inlet of the water to be heated is guided directly into the bottom area of the reservoir ( 2 ).

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor (1) mit seinem Eintritts- und seinem Austrittsende jeweils mit einer Auslaß- bzw. Einlaßöffnung im Bodenbereich des Speichers (2) zur Ausbildung eines Wasser kreislaufs verbunden ist. 5. Plant according to claim 4, characterized in that the collector ( 1 ) with its inlet and its outlet end is each connected to an outlet or inlet opening in the bottom region of the reservoir ( 2 ) to form a water circuit.

6. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor (1) mit einem Wärme tauscher (18) im Bodenbereich des Speichers (2) verbunden ist.6. Plant according to claim 4, characterized in that the collector ( 1 ) with a heat exchanger ( 18 ) in the bottom region of the memory ( 2 ) is connected.

7. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor (1) eine temperatur gesteuerte Entleerungsvorrichtung (12) aufweist.7. Plant according to claim 5, characterized in that the collector ( 1 ) has a temperature-controlled emptying device ( 12 ).

8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zulauf des zu erwärmenden Wassers zum Speicher (2) durch den Kollektor (1) geführt ist.8. Plant according to one of claims 1 to 3, characterized in that the inlet of the water to be heated to the reservoir ( 2 ) is guided by the collector ( 1 ).

9. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Speicher (2) unabhängig von der vom Kollektor (1) aufgenommenen Wärmemenge eine vorgebbare Wassermindestmenge enthalten ist.9. Installation according to one of claims 1 to 8, characterized in that a predetermined minimum amount of water is contained in the memory ( 2 ) regardless of the amount of heat absorbed by the collector ( 1 ).

10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet, daß im Speicher (2) unterhalb des durch die Wassermindestmenge bestimmten Niveaus ein den Wasserzulauf steuernder Thermostat (5) angeordnet ist.10. Installation according to claim 9, characterized in that a thermostat ( 5 ) controlling the water supply is arranged in the store ( 2 ) below the level determined by the minimum water quantity.

11. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß am Kollektorausgang ein den Wasserzulauf steuernder Thermostat (5) angeordnet ist.11. Plant according to claim 8, characterized in that a thermostat ( 5 ) controlling the water supply is arranged at the collector outlet.

12. Anlage nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn zeichnet, daß der Thermostat (5) auf ver schiedene Ansprechtemperaturen einstellbar ist. 12. Plant according to claim 10 or 11, characterized in that the thermostat ( 5 ) is adjustable to different response temperatures.

13. Anlage nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wasser zulaufleitung (3) des Speichers (2) ein durch den Thermostaten (5) steuerbares Magnetventil (4) angeordnet ist.13. Plant according to one of claims 10 to 12, characterized in that in the water supply line ( 3 ) of the memory ( 2 ) by the thermostat ( 5 ) controllable solenoid valve ( 4 ) is arranged.

14. Anlage nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablauf für die Entnahme des erwärmten Wassers aus dem Speicher (2) oberhalb des durch die Wassermindestmenge bestimmten Niveaus liegt.14. Plant according to one of claims 9 to 13, characterized in that the outlet for the removal of the heated water from the reservoir ( 2 ) is above the level determined by the minimum water quantity.

15. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (2) einen Niveauregler (7) aufweist zur Sperrung des Zulaufs des zu erwärmenden Wassers zum Speicher (2) bei Überschreiten einer durch den Niveauregler (7) vorgegebenen Wasserhöhe.15. Installation according to one of claims 1 to 14, characterized in that the memory ( 2 ) has a level controller ( 7 ) for blocking the supply of water to be heated to the memory ( 2 ) when a water level predetermined by the level controller ( 7 ) is exceeded .

16. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (2) zusätzlich mit einer vom Kollektor (1) unabhängigen Heizeinrichtung (19) ausgestattet ist.16. Plant according to one of claims 1 to 15, characterized in that the memory ( 2 ) is additionally equipped with a heating device ( 19 ) which is independent of the collector ( 1 ).

17. Anlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (19) über einen auf eine vorgegebene Wasserhöhe einstell baren Niveauregler (20) steuerbar ist.17. Plant according to claim 16, characterized in that the heating device ( 19 ) via an adjustable to a predetermined water level level controller ( 20 ) is controllable.

18. Anlage nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekenn zeichnet, daß die Heizeinrichtung (19) zeit abhängig steuerbar ist. 18. Plant according to claim 16 or 17, characterized in that the heating device ( 19 ) is time-dependent controllable.

19. Anlage nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Heiz einrichtung in Form eines elektrischen Heizstabs (19) ausgebildet ist.19. Plant according to one of claims 16 to 18, characterized in that the heating device is in the form of an electric heating element ( 19 ).