DE4139287A1 - Warmwasserspeichereinheit fuer solaranlagen - Google Patents

Warmwasserspeichereinheit fuer solaranlagen

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DE4139287A1
DE4139287A1 DE19914139287 DE4139287A DE4139287A1 DE 4139287 A1 DE4139287 A1 DE 4139287A1 DE 19914139287 DE19914139287 DE 19914139287 DE 4139287 A DE4139287 A DE 4139287A DE 4139287 A1 DE4139287 A1 DE 4139287A1
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Description

Die Erfindung betrifft eine Warmwasserspeichereinheit für Solaranlagen.
Zur Erzeugung von solar erwärmtem Brauchwasser sind vielfältige Lösungen bekannt und gebräuchlich. Viele Anlagen bestehen aus dem Solarkollektor, der die Sonnenenergie in aller Regel über einen geschlossenen frostsicheren Druckmittelkreislauf mittels Wärmetauscher auf das gespeicherte Brauchwasser überträgt.
In dem geschlossenen Druckmittelkreislauf befindet sich ein aus der Heizungstechnik bekanntes Ausdehnungsgefäß mit gasgefüllter Ausgleichskammer, welches das Ausdehnungsvolumen des Druckmittels aufnehmen kann und gegen Überhitzung des Solarkreises insofern absichert, als bei Dampfbildung im Absorber des Solarkollektors das Absorbervolumen vollständig im Ausgleichsbehälter aufgenommen werden kann. (In dem durch den Dampf entwässerten Kollektor können dann die Temperaturen ohne Beschädigung der Anlage so weit ansteigen, daß durch die erhöhten Wärmeverluste keine Energie mehr auf den Druckmittelkreislauf übertragen werden.)
Die Ausgleichsgefäße müssen aufgrund dieser Funktion relativ groß dimensioniert werden.
Sie sind deshalb einerseits teuer, auf der anderen Seite entstehen durch ihre große Oberfläche auch zusätzliche Wärmeverluste, die nur durch einen erhöhten Aufwand für die Wärmedämmung vermieden werden können.
Um den Druckmittelkreislauf mit geringstmöglicher Pumpenleistung zu ermöglichen, sollen die Wärmetauscher möglichst geringe Strömungswiderstände aufweisen. Dadurch wird eine Schwerkraftumwälzung möglich oder der Betrieb einer Umwälzpumpe aus photovoltaischen Solarzellen.
Die Oberfläche der Wärmetauscher soll möglichst groß sein, weil der Kollektorwirkungsgrad von der Temperaturdifferenz zwischen Kollektor und Speicherwasser abhängig ist. Um das Volumen des Ausgleichsgefäßes klein zu halten, werden bisher Wärmetauscher mit relativ geringen Durchfußquerschnitten bevorzugt und die erhöhte Pumpenleistung in Kauf genommen. Besonderes Augenmerk ist auch auf die Wasserhygiene zu richten:
An die Hygiene der Warmwasserspeicher werden durch neuere Erkenntnisse über die Verkeimung von stagnierenden Wasservolumina insbesondere durch Legionella-Bakterien höhere Anforderungen gestellt, insbesondere weil das Bakterienwachstum durch die solartechnisch realisierbaren niedrigen Wassertemperaturen begünstigt wird.
Ziel der Erfindung ist es deshalb, einen Solarspeicher zu schaffen, der den Anforderungen durch die Solartechnik optimal entspricht, also minimale Wärmeverluste aufweist, bei möglichst geringen Temperaturdifferenzen und Druckverlusten im Wärmetauscher zu beheizen ist, den erhöhten Anforderungen an die hygienische Qualität des Brauchwassers entspricht und zu geringstmöglichen Kostenn herzustellen ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß Speichergefäß, Wärmetauscher und Ausgleichsgefäß zu einer kompakten Einheit verbunden werden, die von einer gemeinsamen Wärmedämmung umschlossen sind.
Der Wärmetauscher ist dazu als Zylindermantel ausgeführt, der das Speichergefäß außen vollständig umschließt. Im oberen Bereich dieses Wärmetauschers schließt sich direkt und durch eine elastische Membrane getrennt das Ausgleichsgefäß an. Die Gasfüllung des Ausgleichsgefäßes leistet einen zusätzlichen Beitrag zur Wärmedämmung, vorteilhaft ist auch die Verringerung der wärmeabgebenden Oberfläche bei im Ruhezustand direkt auf dem Speichergefäß aufliegender Membrane.
Diese kompakte Zuordnung führt durch eine kleine Oberfläche zur Verringerung der Wärmeverluste und spart Material ein. Außerdem wird der Installationsaufwand erheblich reduziert. Bei Herstellung, Installation und Betrieb ergeben sich damit wirtschaftliche Vorteile gegenüber der üblichen Ausführung aus Einzelteilen.
Eine weitere Verringerung der Herstellkosten wird ermöglicht durch die erfindungsgemäße Verwendung von nichtrostend plattierten Stahlblechen anstelle von Emaillierungen für das Speichergefäß und von Stahlblech anstelle von Kupferrohr für den Wärmetauscher.
Durch die mantelartige Ausführung des Wärmetauschers ergeben sich aufgrund des großen Leitungsquerschnittes minimale Strömungswiderstände. Der Nachteil des größeren Volumens im Druckmittelkreislauf, fällt aufgrund des kostengünstigen Angebotes eines relativ großen Volumens des Ausgleichsbehälters nicht entscheidend ins Gewicht.
Für die Wasserhygiene ergeben sich durch die glatte Wandung des Speichergefäßes und ein vergleichsweise geringeres Brauchwasservolumen bei unverändertem Wärmeinhalt (das Volumen im Tauschermantel ist energetisch Bestandteil des Speichervolumens) erhebliche Vorteile.
Eine weitere Maßnahme zur Verbesserung der Wasserhygiene ist erfindungsgemäß eine separate Entnahmestelle für kühles Vorratswasser aus dem unteren Speicherbereich, die sicherstellt, daß auch bei der Entnahme von Brauchwasser über ein thermostatisches Mischventil die gleiche Menge Frischwasser dem Speicher zugeführt wird, wie entnommen wird. Die Gefahr von langzeitiger Stagnation des Speicherwassers in den unteren Speicherschichten wird damit reduziert.
Beschreibung
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Warmwasserspeichereinheit. Ein vorzugsweise zylindrisches Speichergefäß (1) wird von einem mantelförmigen Behälter (2) umschlossen, so daß die Wandung (4) des Speichergefäßes (1) als Wärmetauscherfläche verwendet wird.
Im oberen Bereich des Mantelbehälters befindet sich oberhalb des Speichergefäßes (1) der Ausgleichsraum (17), der durch eine elastische Membran (15) von dem Mantelraum des Wärmetauschers abgetrennt wird. Der Ausgleichsraum ist durch ein Füllventil (18) in der oberen Kalotte (14) des Mantels von der Umgebung abgetrennt. Kalotte (14) und Zylinderwandung (11) des Mantels sind durch einen Bördelring (16) miteinander und mit der elastischen Membran (15) verbunden. Der Boden des Speichergefäßes (1) ist mit dem Oberteil des Gefäßes (4) durch einen Spannring (24) und eine Dichtung (25) verbunden. Der Boden (6) weist Durchbrüche für die Zuleitung von Frischwasser (7), die Entnahme von Kaltwasser (9) und die Entnahme von Heißwasser (8) auf. Die Gefäßeinheit wird vollständig von der Wärmedämmung (4) umschlossen, die aus einer Fußplatte (21), einer Deckplatte (20) und einem Mantel (19) zusammengesetzt ist und lediglich Durchbrüche (12) und (13) für den Anschluß des Druckmittelkreislaufes sowie für Zulauf und Ablauf des Brauchwassers aufweist.
Fig. 2 zeigt die Gestaltung der Verbindung von Speichergefäßoberteil (4) und Deckel (6) im Detail. Die Wände des Speichergefäßes bestehen aus doppelwandigem Material, mit korrosionsbeständigem Werkstoff auf der Innenseite (22) und gewöhnlichem Stahl auf der Außenseite (23).

Claims (5)

1. Warmwasserspeichereinheit für Solaranlagen, dadurch gekennzeichnet, daß Speichergefäß (1), Ausdehnungsgefäß (3) und Wärmetauscher (2) zu einer gemeinsamen vorzugsweise zylinderförmigen Einheit zusammengefügt sind und von einer gemeinsamen Wärmedämmung (4) umschlossen werden.
2. Warmwasserspeichereinheit für Solaranlagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichsraum (17) oberhalb des Speichergefäßes (1) angeordnet ist und durch eine elastische Membran (15) von einem mantelförmig um das Speichergefäß herum angeordneten Zylinderraum abgetrennt wird, die im Ruhezustand auf dem Deckel des Speichergefäßes aufliegt.
3. Warmwasserspeichereinheit für Solaranlagen, dadurch gekennzeichnet, daß im Boden (6) des Speichergefäßes räumlich voneinander getrennte Öffnungen (7) für die Einspeisung von Frischwasser und (9) für die Entnahme von Kaltwasser über ein Thermostatventil (10) angeordnet sind.
4. Warmwasserspeichereinheit für Solaranlagen, dadurch gekennzeichnet, daß die Gefäßwandungen (4) und (6) aus nichtrostend plattiertem Stahlblech bestehen, so daß die innere Wandung (22) vollständig aus nichtrostendem Edelstahl und die äußere Wandung (23) aus gewöhnlichem Stahl besteht.
5. Warmwasserspeichereinheit für Solaranlagen, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Oberteil (4) des Speichergefäßes durch einen Spannring (24) und einen Dichtring (25) am Umfang des Deckels (6) vorzugsweise lösbar verbunden sind.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2376065A (en) * 2001-05-31 2002-12-04 John Hunt A solar hot water transfer vessel
US8459337B2 (en) 2005-02-18 2013-06-11 Papst Licensing Gmbh & Co. Kg Apparatus including a heat exchanger and equalizing vessel
ITTO20120790A1 (it) * 2012-09-14 2014-03-15 Global Water Solutions Ltd Apparecchiatura per la sovralimentazione preassemblata per sistema di pompaggio dell'acqua.

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