WO2013149279A2 - Solarspeicherkollektor - Google Patents

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WO2013149279A2
WO2013149279A2 PCT/AT2013/050078 AT2013050078W WO2013149279A2 WO 2013149279 A2 WO2013149279 A2 WO 2013149279A2 AT 2013050078 W AT2013050078 W AT 2013050078W WO 2013149279 A2 WO2013149279 A2 WO 2013149279A2
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solar
heat
collector
absorber
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PCT/AT2013/050078
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English (en)
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WO2013149279A3 (de
Inventor
Roland Riepl
Original Assignee
Greiner Technology & Innovation Gmbh
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S50/00—Arrangements for controlling solar heat collectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S60/00—Arrangements for storing heat collected by solar heat collectors
    • F24S60/10—Arrangements for storing heat collected by solar heat collectors using latent heat
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/20—Solar thermal
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers

Definitions

  • the invention relates to a solar storage collector with a frame in which a heat absorber and at least one container are arranged, wherein in the at least one container a latent heat storage mass is contained, wherein according to a variant of the heat absorber is formed by at least one planar absorber element and at least one side wall forms the at least one container.
  • Solar storage collectors are already known from the prior art.
  • DE 43 30 645 Al describes a storage collector in which in a frame which is provided on its upper side with a transparent cover, an absorber field is disposed and between the absorber field and the transparent cover is an air layer, wherein the absorber field on his Rear one or more containers are arranged, which are filled with a latent heat storage mass and which is between the container or the frame and an insulation.
  • a solar system for domestic water heating which has a solar collector with an inclined relative to the horizontal absorber and a heat storage, the absorber on the one hand exposed to the radiation of the sun and on the other hand acted upon by a heat transfer medium, which convective heat transport in the heat storage is used.
  • the heat accumulator is a stratified storage tank with an integrated heat exchanger through which hot water flows, the heat accumulator being connected to a cold heat transfer medium to the lower distributor chamber supplying the absorber and to an upper collection chamber discharging the heated heat transfer medium from the absorber and at least the collection chamber being insulated against solar radiation.
  • the absorber and the heat accumulator can form a structural unit, wherein an insulating block is arranged within the heat accumulator as absorber insulation.
  • the heat accumulator may contain at least one chamber filled with solids, which are surrounded by the heat transfer medium, wherein the solid has a melting temperature lying in the range of the service water utilization temperature.
  • an additional heater may be provided in the heat storage.
  • the present invention has for its object to provide a compact solar collector for the production of hot water is available, which works siphon principle after the Thermo.
  • the advantage here is that the heat transfer from the absorber to the latent heat storage mass is made more efficient by the partial arrangement of the absorber within the latent heat storage mass. It is thus possible to reduce the latent heat storage mass, whereby the container can be dimensioned smaller and thus the entire height of the solar storage collector can be reduced. As a result, the integration of the solar storage collector in a roofing is improved. A further reduction in the height of the solar storage collector is achieved by the heat absorber forms a part of the container itself, in which case the heat absorber has no channels for guiding a heat transfer fluid, thereby allowing a direct transmission of the absorbed radiation from the heat absorber into the latent heat storage mass and thus the efficiency of the solar storage collector can be improved.
  • a heat exchanger is used to produce heated service water, but this heat exchanger is arranged within the latent heat accumulator.
  • the advantage is achieved that there is a direct transfer of heat from the latent heat storage mass to the service water via the heat exchanger, so that no further intermediate transfers to heat transfer fluids are required. It is advantageous if, based on an overall height of the container, the heat absorber is arranged at least approximately halfway up the container.
  • the container is operatively connected to at least one heating element, whereby the recrystallization of the latent heat storage mass can be influenced. It is thus possible to control the heat storage in the latent heat storage mass within certain limits by the recrystallization time of the latent heat storage mass can be controlled. In particular, it can be achieved that the recrystallization of the latent heat storage mass takes place only when heat is needed by a consumer.
  • the container is connected to a further container via a pipeline, wherein in the further container crystallization nuclei are contained, and wherein the heating element is arranged on the pipe. It is thus achieved that the crystallization germs expand after switching off the heating element into the container and initiate recrystallization of the latent heat storage mass therein.
  • the crystallization nuclei are preferably formed by crystals of a salt which has a higher melting point than the latent heat storage material.
  • the heating element is operatively connected to a photovoltaic element. Due to the reduction of the masses of the solar storage collector and due to the possibility that parts of the solar storage collector can be operated at least approximately without pressure, ie without overpressure, it is possible that the heat absorber and / or the at least one container made of a plastic. It's not just the weight reduced by the solar storage collector, but is also improved by the increased use of plastic due to its poor thermal conductivity properties, the thermal insulation of the solar storage collector per se, which can be improved as a result of the efficiency of the storage collector.
  • a transparent insulation is arranged, which is in particular formed by a honeycomb plate or a multiple web plate.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of a solar collector collector cut in side view
  • FIG. 2 a side view of a further embodiment variant of a solar storage collector
  • Fig. 3 shows a detail of a solar storage collector.
  • a solar storage collector 1 is shown.
  • Such solar storage collectors 1 are known to be used for the production of hot or hot water by means of sunlight, as is well known.
  • the solar storage collector 1 has as a perimeter a frame 2, in which a heat absorber 3 and at least one container 4 are arranged.
  • the heat absorber 3 is spaced in this embodiment and above (in installation position of the solar collector collector 1).
  • the heat absorber 3 may be formed according to the prior art, for example, consist of a metallic material, such as aluminum.
  • the heat absorber 3 can be provided with a coating on a surface 5 which can be turned towards the sun, in order thereby to increase the proportion of absorbed solar radiation.
  • the heat absorber 3 is formed, in particular, by a surface element which extends over at least approximately the entire cross-sectional area (viewed from above) of the solar storage vector 1.
  • the heat absorber 3 comprises at least one flow channel 6, through which flows a heat carrier fluid, for example a water / glycol mixture, as known from the prior art.
  • This flow channel 6 may be formed within the heat absorber 3 by this is formed for example by at least one corresponding hollow profile element. But it is also possible that the at least one flow channel 6 is arranged below the said surface element and secured thereto.
  • the flow channel 6 may have a meandering course.
  • a plurality of flow channels 6 extending in particular parallel to one another are formed, which extend from a first common collecting channel or distribution channel to a second common collecting channel.
  • the two collecting channels are arranged at the top and bottom (viewed in the installed position of the solar collector collector 1) in each case in the region of the side walls. Since these embodiments are known from heat absorbers of the prior art to solar panels for hot water production, reference is made to the details of the relevant prior art.
  • the heat absorber 3 can also be formed by so-called vacuum tubes, as these are also known from the prior art.
  • the heat absorber 3 further comprises a heat exchanger 7, which is flow-connected to the at least one flow channel 6 via connecting pieces 8, 9, so that a closed solar circuit is formed, through which the heat transfer fluid flows.
  • This heat exchanger 7 of the heat absorber 3 is at least partially, preferably entirely, arranged within a latent heat storage mass 10, so that the heat exchanger 7 is surrounded by the latent heat storage mass 10.
  • the latent heat storage mass 10 is contained in the aforementioned container 4.
  • the latent heat storage mass 10 stores the heat due to the utilization of the enthalpy of reversible thermodynamic state changes solid / liquid.
  • this is melted, which absorbs a lot of heat energy (heat of fusion). Since this process is reversible, latent heat storage mass 10 releases this amount of heat during solidification.
  • latent heat storage material 10 which has its melting point between 30 ° C and 70 ° C. It is also possible that the latent heat storage mass 10 graphite particles are added.
  • the heat exchanger 7 is arranged with respect to a container height 11 at any height within the container 4 and within the latent heat storage mass 10.
  • the heat exchanger 7 is preferably arranged on at least approximately half the container height 11 in the container 4. It is also possible, the heat exchanger. 7 in two or more levels (based on the container height 11) to be arranged within the latent heat storage mass 10.
  • a domestic water heat exchanger 12 is arranged in the latent heat storage mass 10 of the solar storage collector 1.
  • the hot water is warmed or heated by the heat stored in the latent heat storage mass 10.
  • the hot water heat exchanger 12 is connected via connecting lines 13, 14 with the respective consumers of water or heat.
  • the arrangement of the connection lines 13, 14 is shown in Fig. 1 below led through the frame 2. It is within the scope of the invention but of course also the possibility situate these leads 13, 14 differently, for example, the cold water supply (connection line 13) below and the hot water discharge (connecting lines 14) to be arranged above, ie in two opposite side walls of the container. 4
  • the flow path in the heat exchanger 7 of the solar circuit can be performed with respect to the flow in the domestic water heat exchanger 12 in countercurrent, DC or cross flow.
  • the domestic water heat exchanger 12 may be disposed below (based on the plan view of the solar storage collector 1) of the heat exchanger 7 in the latent heat storage mass 10.
  • the service water heat exchanger 12 it is possible for the service water heat exchanger 12 to be arranged in the plane of the heat exchanger 7 or above the heat exchanger 7.
  • the arrangement in the plane of the heat exchanger 7 can be achieved, for example, in that both the heat exchanger 7 of the solar circuit and the service water heat exchanger 12 are formed by meander-shaped pipelines, which are each guided side by side.
  • the heat exchanger 7 and / or the domestic water heat exchanger 12 can be made of a metallic material with high thermal conductivity, for example copper.
  • the container 4 is provided on all sides (with the exception, of course, of the regions in which the pipes for the solar and the process water circuits are guided) of a ner thermal insulation 15 surrounded by a commonly used in collector insulation, ie, that the container is embedded in the thermal insulation 15.
  • the thermal insulation 15 may be formed from a lower, trough-shaped insulating element 16 and a further insulating element 17 which terminates this, in particular closing upwards.
  • the container 4 is surrounded by the thermal insulation 15 only on one, two, three, etc. side (s).
  • the thermal insulation 15 is preferably located directly on the surface of the container 4. Further, it is possible that the heat absorber 3 is applied directly to the thermal insulation 15, so that, for example, the further insulating element 17 is disposed between the heat absorber 3 and the container 4.
  • the heat absorber 3 is arranged at a distance from the thermal insulation 15 in the solar accumulator collector 1.
  • a cover 18 may be arranged or fixed, so that the heat absorber 3 is better protected against external environmental influences, such as rain or hail.
  • the cover 18 is not absolutely necessary for the functioning of the solar storage collector 1.
  • the cover 18 is preferably arranged at a distance from the heat absorber 3.
  • the heat exchanger 3 of the solar circuit and / or the domestic water heat exchanger 12 is distributed over the entire cross-sectional area of the latent heat storage mass 10 (viewed in plan view of the solar storage collector 1) or are, as shown in Fig. 1 , So not only in a central region of the latent heat storage mass 10 is arranged or are.
  • a bottom plate is arranged on the underside of the solar memory vector 1.
  • the arranged in this area thermal insulation 15 can thus be arranged lying freely.
  • the thermal insulation 15 can be arranged held by the frame 2. Further attachment of the thermal insulation 15 in the solar storage collector 1 is not absolutely necessary. Instead of a single container 4, a plurality of containers 4 with the latent heat storage mass 10 can be arranged in the solar storage collector 1. Of course, in this case, the heat exchanger 7 of the solar cycle and the domestic water heat exchanger 12 are arranged in each of the containers 4.
  • the solar storage collector 1 according to the invention operates on the principle of Thermosy- phon bins. As a result of the solar heating, the heat transfer fluid (for example a customary water / glycol mixture) rises in the heat absorber and is introduced into the latent heat storage mass 10 via the upper connection line 9.
  • the latent heat storage mass 10 By the latent heat storage mass 10 much more heat energy can be stored than with conventional water storage. It can thus be realized a solar storage collector, which has a low height.
  • the container 4 can be made of plastic. Since the solar cycle can also be carried out without pressure, it is also possible to produce the heat absorber 3 made of plastic. In addition, after the solar circuit can be depressurized, thinner wall thicknesses in the entire solar circuit can be realized.
  • FIG. 2 shows a further embodiment of the solar storage collector 1, which is possibly independent of itself, again using the same reference numerals or component designations as in FIG. 1 for identical parts. In order to avoid unnecessary repetition, reference is made to the detailed description in the preceding Fig. 1 or reference, as far as the components of this embodiment of the solar storage collector 1 does not differ from that of FIG.
  • the solar storage collector 1 again has the frame 2, in which the heat absorber 3 and at least one container 4 is arranged, wherein in the at least one container 4, the latent heat storage mass 10 is included.
  • the heat absorber 3 is formed by at least one planar absorber element 19.
  • the heat absorber 3 is an integral part of the container 4, i. in that it preferably forms at least one side wall of the at least one container 4, namely an upper cover wall 20 (viewed in plan view of the solar accumulator collector 1) of the container 4.
  • the heat absorber 3 has no channels for guiding a heat transfer fluid.
  • the heat absorber 3 is therefore formed by a solid material and not by a hollow chamber profile.
  • the heat energy is introduced in the embodiment of the solar storage collector 1 of FIG. 2 directly by heat conduction of heat absorber 3 in the latent heat storage mass 10.
  • the container 4 has a plurality of separate container chambers 21, so that therefore the latent heat storage mass 10 is divided into these container chambers 21.
  • the formation of the container 4 with the container chambers 21 has the advantage that the container can be composed of two container parts, namely a corresponding molded part, for example a deep-drawn part, for a bottom element 22 and a corresponding molded part, for example a deep-drawn part Cover element 23.
  • the bottom element 22 and the cover element 23 can be designed with respect to their geometry such that each of these elements forms one half of the container 4.
  • the bottom element 22 and the cover element 23 may be formed so that they abut each other directly, as shown in Fig. 2, including the bottom member 22 and the cover member 23 recesses 24, 25 or indentations for training of contact surfaces 26, 27 may have.
  • the container 4 again consists of a plastic, for example a polyethylene, e.g. PEX, or polypropylene.
  • a plastic for example a polyethylene, e.g. PEX, or polypropylene.
  • the hot water heat exchanger 12 which can be connected via the connecting lines 13, 14 with the respective consumer, is guided through all container chambers 21 and through all the container 4 What can be provided in the side walls of the container chambers 21 and the container 4 corresponding bushings.
  • the heat absorber 3 can extend over the entire area occupied by the container 4, so that intermediate spaces 28, which are formed between in each case two adjacent container chambers 21, are covered by the heat absorber 3.
  • the heat absorber 3 does not extend over these intermediate spaces 28, so that the heat absorber 3 thus corresponds in terms of its geometry to the cover element 23 as shown in FIG. 2.
  • cover element 23 is formed by a flat, plate-shaped element and the rest of the container 4 is formed by the bottom element 22, so that at the top of the container 4, the spaces 28 are not formed.
  • connection of the bottom element 22 with the cover element 23 can be done with known connection methods, for example by gluing, welding, riveting, etc.
  • the at least two-part design of the container 4 has inter alia also the advantage that the lid member 23 can be made of a material having a high absorption capacity for the heat radiation of the sun, i. a material which has a high selectivity, in particular at least 95%, i. the shorter-wave (0.4 ⁇ to 0.8 ⁇ ) solar energy that comes in from the outside absorbs solar energy as well as possible and gives off the longer-wave heat energy of the absorber only poorly.
  • the cover element 23 may be made of a polyethylene or a polypropylene, in particular each colored black. In general, black-colored plastics are preferred. At very high temperatures, radiation crosslinked polyethylene (PEX) is preferred.
  • the bottom element 22 may also be made of this material, but it is also possible, after the bottom element 22 is not facing the sun, so must have no absorbing properties, for this purpose, another material to use, for example, a polyethylene or polypropylene , which do not have to be colored black.
  • another material to use for example, a polyethylene or polypropylene , which do not have to be colored black.
  • the cover element 23 is provided with a (highly) selective coating in order to achieve the above effects.
  • Such coating materials (solar coatings) are known from the prior art.
  • the bottom element 22 and / or the cover element 23 may be formed in one or more layers.
  • the lid member 23 of the container 4 forms the heat absorber.
  • the thermal insulation 15 is also provided in the embodiment according to FIG. 2.
  • the thermal insulation 15 may be formed in the region of the bottom element 22 for receiving it trough-shaped as shown. Next, the container 4 can be arranged resting on upwardly facing end faces 29 of the thermal insulation.
  • the thermal insulation 15 may form the rear wall of the solar storage collector 1 and be held by the frame 2.
  • the thermal insulation 15 is made of or formed from a honeycomb panel, in particular of plastic.
  • the cover 18 may be arranged.
  • This cover 18 may also be designed to be heat-insulating, for example, a honeycomb plate or a multi-wall plate, each made of transparent, especially non-colored material, preferably plastic.
  • a further thermal insulation can be provided in the intermediate space between the cover 18 and the container 4, that is, its lid member 23 designed as a heat absorber 3, a further thermal insulation can be provided.
  • This further thermal insulation is made of a transparent, in particular non-colored, material, preferably plastic, for example also formed by a honeycomb panel or a multi-wall sheet. It is also possible that the cover 18 and the further thermal insulation are formed by a single component.
  • the layer thickness of the cover can be between 0.8 cm and 5 cm.
  • the layer thickness of the further thermal insulation can be between 1 cm and 5 cm.
  • the container 4 forms the heat absorber 3.
  • the service water heat exchanger 12 can be integrated in the container 4.
  • the multiple web plates may have two, three or more chambers arranged one above the other and separated from one another by webs, wherein the web plates also have several chambers arranged next to one another and separated from one another by webs in one plane.
  • FIG. 3 a detail of an embodiment of the solar storage collector 1 is shown in cross section. Shown is a detail of the container 4, in which the latent heat storage mass 10 is included.
  • the container 4 is connected via a pipe 30 to a further container 31.
  • the pipeline 30 and the further container 31 can each form separate components of the solar storage collector 1. However, there is also the possibility that the pipeline 30 and the further container 31 are formed integrally with the container 4.
  • At least one healing element 32 is arranged on and / or in the pipeline 30, for example a heating coil which is connected to a corresponding energy supply, not shown.
  • a control device for controlling or regulating the power of the heating element 32 may be provided and connected to this effect.
  • crystallization nuclei 33 are preferably formed by a salt which has a higher melting point, in particular by 10 ° C. to 20 ° C. higher than the latent heat storage mass 10.
  • At least one photovoltaic element can be arranged on or in the solar storage collector 1. It is advantageous if, in addition, at least one accumulator for storing electrical energy is arranged on or in the solar storage collector 1 in order to be able to provide electric energy outside of the hours of sunshine if required.
  • the exemplary embodiments show possible embodiments of the solar storage collector 1, wherein it should be noted at this point that various combinations of the individual embodiments are mutually possible and this possibility of variation due to the teaching of technical action by objective invention in the skill of those working in this technical field.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Solarspeicherkollektor (1) mit einem Rahmen (2), in dem ein Wärmeabsorber (3) sowie zumindest ein Behälter (4) angeordnet sind, wobei in dem zumin- dest einen Behälter (4) eine Latentwärmespeichermasse (10) enthalten ist, und wobei der Wärmeabsorber (3) teilweise innerhalb der Latentwärmespeichermasse (10) angeordnet ist.

Description

S olarspeicherkollektor
Die Erfindung betrifft einen Solarspeicherkollektor mit einem Rahmen, in dem ein Wärme- absorber sowie zumindest ein Behälter angeordnet sind, wobei in dem zumindest einen Behälter eine Latentwärmespeichermasse enthalten ist, wobei nach einer Ausführungsvariante der Wärmeabsorber durch zumindest ein flächiges Absorberelement gebildet ist und zumindest eine Seitenwand des zumindest einen Behälters bildet. Solarspeicherkollektoren sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt.
Beispielsweise beschreibt die DE 43 30 645 AI einen Speicherkollektor, bei dem in einem Rahmen, der an seiner Oberseite mit einer transparenten Abdeckung versehen ist, ein Absorberfeld angeordnet ist und zwischen dem Absorberfeld und der transparenten Abdeckung sich eine Luftschicht befindet, wobei am Absorberfeld auf seiner Rückseite ein oder mehrere Behälter angeordnet sind, der oder die mit einer Latentwärmespeichermasse gefüllt sind und wobei sich zwischen dem oder den Behältern und dem Rahmen eine Isolierung befindet.
Aus der DE 100 34 683 Cl ist eine Solaranlage zur Brauchwassererwärmung bekannt, welche einen Sonnenkollektor mit einem gegenüber der Horizontalen geneigten Absorber und einen Wärmespeicher aufweist, wobei der Absorber einerseits der Strahlung der Sonne ausgesetzt und andererseits durch ein Wärmeträgermedium beaufschlagt ist, welches dem konvektiven Wärmetransport in den Wärmespeicher dient. Der Wärmespeicher ist ein Schichtspeicher mit einem integrierten, von Brauchwasser durchströmten Wärmetauscher, wobei der Wärmespei- eher mit einer kaltes Wärmeträgermedium dem Absorber zuführenden unteren Verteilerkammer sowie mit einer das erwärmte Wärmeträgermedium vom Absorber abführenden oberen Sammelkammer verbunden ist und zumindest die Sammelkammer gegen Sonneneinstrahlung isoliert sind. Der Absorber und der Wärmespeicher können eine Baueinheit bilden, wobei ein Isolierblock innerhalb des Wärmespeichers als Absorberisolierung angeordnet ist. Weiter kann der Wärmespeicher mindestens eine mit Feststoff gefüllte Kammer enthalten, die vom Wärmeträgermedium umgeben sind, wobei der Feststoff eine im Bereich der Brauchwassernutztemperatur liegende Schmelztemperatur aufweist. Zudem kann im Wärmespeicher eine Zusatzheizung vorgesehen sein. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kompakten Solarkollektor für die Erzeugung von Warmwasser zur Verfügung zu stellen, der nach dem Thermo syphonprin- zip arbeitet.
Diese Aufgabe wird einerseits durch den eingangs genannten Solar Speicherkollektor gelöst, bei dem der Wärmeabsorber teilweise innerhalb der Latentwärmespeichermasse angeordnet ist, und andererseits durch den eingangs genannten Speicherkollektor gelöst, bei dem der Wärmeabsorber keine Kanäle zur Führung eines Wärmeträgerfluids aufweist.
Von Vorteil ist dabei, dass die Wärmeübertragung vom Absorber an die Latentwärmespeichermasse durch die teilweise Anordnung des Absorbers innerhalb der Latentwärmespeichermasse effizienter erfolgt. Es ist damit möglich, die Latentwärmespeichermasse zu reduzieren, wodurch der Behälter kleiner dimensioniert werden kann und damit die gesamte Bau- höhe des Solar Speicherkollektors reduziert werden kann. In der Folge wird auch die Einbindung des Solarspeicherkollektors in eine Dacheindeckung verbessert. Eine weitere Reduktion der Bauhöhe des Solarspeicherkollektors wird erreicht, indem der Wärmeabsorber einen Teil des Behälters selbst bildet, wobei in diesem Fall der Wärmeabsorber keine Kanäle zur Führung eines Wärmeträgerfluids aufweist, wodurch eine direkte Übertragung der absorbierten Strahlung von dem Wärmeabsorber in die Latentwärmespeichermasse ermöglicht und damit die Effizienz des Solarspeicherkollektors verbessert werden kann.
Nach einer Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass zur Erzeugung von erwärmtem Brauchwasser wie an sich bekannt ein Wärmetauscher verwendet wird, wobei dieser Wärmetauscher aber innerhalb des Latentwärmespeichers angeordnet ist. Wiederum wird damit der Vorteil erreicht, dass eine direkte Übertragung der Wärme von der Latentwärmespeichermasse auf das Brauchwasser über den Wärmetauscher erfolgt, sodass also keine weiteren Zwischenübertragungen auf Wärmeträgerfluide erforderlich sind. Von Vorteil ist dabei, wenn bezogen auf eine Gesamthöhe des Behälters der Wärmeabsorber zumindest annährend auf halber Höhe im Behälter angeordnet ist. Es kann damit auf bekannte Rührwerke, die in Latentwärmespeichern zur besseren Energieverteilung im Wärmespeicher eingesetzt werden, verzichtet werden, da durch diese Anordnung die Wärme dem umhegen- den Material der Latentwärmespeichermasse entzogen wird, sodass dieses gegebenenfalls vom flüssigen in den festen Zustand überführt wird, wobei aber die äußersten Schichten im Behälter aufgrund des Thermosiphoneffektes (bedingt durch die übliche Schrägstellung des Solarspeicherkollektors) bei entsprechender Sonneneinstrahlung auf den Wärmeabsorber nach wie vor flüssig bleiben, und damit das vollständige Kristallisieren der Latentwärmespeichermasse durch den Wärmeentzug über den Wärmetauscher bei Sonneneinstrahlung besser vermieden wird, wodurch die„Nachladung" des Latentwärmespeichers effizienter erfolgen kann.
Zur Steuerung des Latentwärmespeichers kann weiter vorgesehen sein, dass der Behälter mit zumindest einem Heizelement wirkungsverbunden ist, wodurch die Rekristallisation der Latentwärmespeichermasse beeinflusst werden kann. Es wird damit eine Steuerbarkeit der Wär- mespeicherung in der Latentwärmespeichermasse in gewissen Grenzen ermöglicht, indem der Rekristallisationszeitpunkt der Latentwärmespeichermasse geregelt werden kann. Insbesondere kann damit erreicht werden, dass die Rekristallisation der Latentwärmespeichermasse erst dann erfolgt, wenn Wärme von einem Verbraucher benötigt wird.
Zur Verbesserung der Steuerbarkeit der Wärmespeicherung kann vorgesehen sein, dass der Behälter mit einem weiteren Behälter über eine Rohrleitung verbunden ist, wobei in dem weiteren Behälter Kristallisationskeime enthalten sind, und wobei das Heizelement an der Rohr- leitung angeordnet ist. Es wird damit erreicht, dass sich die Kristallisationskeime nach dem Abschalten des Heizelementes in den Behälter ausdehnen und darin die Rekristallisation der Latentwärmespeichermasse initiieren. Bevorzugt sind dabei die Kristallisationskeime durch Kristalle eines Salzes gebildet, das einen höheren Schmelzpunkt aufweist, als die Latentwärmespeichermasse.
Zur Erhöhung der Autarkizität des Solarspeicherkollektors und um damit den Installationsaufwand zu reduzieren kann vorgesehen sein, dass das Heizelement mit einem Photovoltai- kelement wirkungsverbunden ist. Durch die Reduzierung der Massen des Solarspeicherkollektors und bedingt durch die Möglichkeit, dass Teile des Solar Speicherkollektors zumindest annähend drucklos, d.h. ohne Überdruck, betrieben werden können, ist es möglich, dass der Wärmeabsorber und/oder der zumindest eine Behälter aus einem Kunststoff bestehen. Es wird damit nicht nur das Gewicht des Solarspeicherkollektors reduziert, sondern wird durch den vermehrten Einsatz von Kunststoff aufgrund von dessen schlechten Wärmeleitungseigenschaften auch die Wärmedämmung des Solarspeicherkollektors an sich verbessert, wodurch in weiterer Folge der Wirkungsgrad des Speicherkollektors verbessert werden kann.
Zur weiteren Verbesserung der Wärmedämmung kann vorgesehen sein, dass oberhalb des Wärmeabsorbers eine transparente Isolierung angeordnet ist, die insbesondere durch eine Wabenplatte oder eine Mehrfachstegplatte gebildet ist.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
Es zeigen jeweils in schematisch vereinfachter Darstellung:
Fig. 1 eine erste Ausführungsvariante eines Solarspeicherkollektors in Seitenansicht geschnitten;
Fig. 2 eine weitere Ausführungsvariante eines Solarspeicherkollektors in Seitenansicht geschnitten;
Fig. 3 ein Detail eines Solarspeicherkollektors.
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsvariante eines Solarspeicherkollektors 1 dargestellt. Derartige Solarspeicherkollektoren 1 werden bekanntlich zur Erzeugung von Heiß- bzw. Warmwasser mittels Sonnenlicht verwendet, wie dies hinlänglich bekannt ist. Der Solarspeicherkollektor 1 weist als äußere Begrenzung einen Rahmen 2 auf, in dem ein Wärmeabsorber 3 sowie zumindest ein Behälter 4 angeordnet sind. Der Wärmeabsorber 3 ist dabei bei dieser Ausführungsvariante beabstandet und oberhalb (in Einbaulage des Solarspeicherkollektors 1) angeordnet. Der Wärmeabsorber 3 kann dem Stand der Technik entsprechend ausgebildet sein, beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff bestehen, wie z.B. Aluminium. Ebenso kann der Wärmeabsorber 3 auf einer, der Sonne zuwendbaren Oberfläche 5 mit einer Beschichtung versehen sein, um damit den Anteil der absorbierten Sonnenstrahlung zu erhöhen. Der Wärmeabsorber 3 ist insbesondere durch ein Flächenelement gebildet, das sich über zumindest annähernd die gesamte Querschnittsfläche (von oben betrachtet) des Solar speicherkoUektors 1 erstreckt.
Der Wärmeabsorber 3 umfasst zumindest einen Strömungskanal 6, durch den ein Wärmeträ- gerfluid, beispielsweise eine Wasser/Glykol Mischung, wie diese aus dem Stand der Technik bekannt ist, strömt. Dieser Strömungskanal 6 kann innerhalb des Wärmeabsorbers 3 ausgebildet sein, indem dieser beispielsweise durch zumindest ein entsprechendes Hohlprofilelement gebildet ist. Es ist aber auch möglich, dass der zumindest eine Strömungskanal 6 unterhalb des genannten Flächenelementes und an diesem befestigt angeordnet ist. Der Strömungskanal 6 kann einen mäanderförmigen Verlauf aufweisen. Weiter ist es möglich, dass mehrere insbesondere parallel zueinander verlaufende Strömungskanäle 6 ausgebildet sind, die sich von einem ersten gemeinsamen Sammelkanal bzw. Verteilkanal bis zu einem zweiten gemeinsamen Sammelkanal erstrecken. Die beiden Sammelkanäle sind dabei oben bzw. unten (in Einbaulage des Solarspeicherkollektors 1 betrachtet) jeweils im Bereich der Seitenwände angeordnet. Da diese Ausführungsformen von Wärmeabsorbern aus dem Stand der Technik zu Sonnenkollektoren für die Warmwassererzeugung bekannt sind, sei zu näheren Einzelheiten dazu auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Der Wärmeabsorber 3 kann aber auch durch so genannte Vakuumröhren, wie diese ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt sind, gebildet sein.
Der Wärmeabsorber 3 umfasst weiter einen Wärmetauscher 7, der mit dem zumindest einen Strömungskanal 6 über Verbindungsstücke 8, 9 strömungsverbunden ist, sodass ein geschlos- sener Solarkreislauf gebildet ist, durch den das Wärmeträgerfluid strömt.
Dieser Wärmetauscher 7 des Wärmeabsorbers 3 ist zumindest teilweise, bevorzugt zu Gänze, innerhalb einer Latentwärmespeichermasse 10 angeordnet, sodass der Wärmetauscher 7 von der Latentwärmespeichermasse 10 umgeben ist. Die Latentwärmespeichermasse 10 ist in dem vorgenannten Behälter 4 enthalten.
Bekanntlich speichert die Latentwärmespeichermasse 10 die Wärme aufgrund durch die Ausnutzung der Enthalpie reversibler thermodynamischer Zustandsänderungen fest/flüssig. Beim Aufladen der Latentwärmespeichermasse 10 wird dieses geschmolzen, wobei diese sehr viel Wärmeenergie (Schmelzwärme) aufnimmt. Da dieser Vorgang reversibel ist, gibt Latentwärmespeichermasse 10 diese Wärmemenge beim Erstarren wieder ab.
Dieses Funktionsprinzip sowie die verwendeten Feststoffe sind aus dem Stand der Technik bekannt. Vorzugsweise wird im Rahmen der Erfindung ein Salz bzw. einen Salzmischung als Latentwärmespeichermasse 10 eingesetzt, das seinen Schmelzpunkt zwischen 30 °C und 70 °C aufweist. Es ist weiter möglich, dass der Latentwärmespeichermasse 10 Graphitpartikel zugesetzt werden.
Prinzipiell ist es möglich, dass der Wärmetauscher 7 bezogen auf eine Behälterhöhe 11 in jeder Höhe innerhalb des Behälters 4 und innerhalb der Latentwärmespeichermasse 10 angeordnet wird. Bevorzugt wird der Wärmetauscher 7 allerdings auf zumindest annährend der halben Behälterhöhe 11 im Behälter 4 angeordnet. Es ist auch möglich, den Wärmetauscher 7 in zwei oder mehr Ebenen (bezogen auf die Behälterhöhe 11) innerhalb der Latentwärmespeichermasse 10 anzuordnen.
Neben dem Wärmetauscher 7 ist in der Latentwärmespeichermasse 10 des Solar speicherkol- lektors 1 ein Brauchwasserwärmetauscher 12 angeordnet. In diesem wird das Brauchwasser durch die in der Latentwärmespeichermasse 10 gespeicherte Wärme aufgewärmt bzw. erhitzt. Der Brauchwasserwärmetauscher 12 ist über Anschlussleitungen 13, 14 mit den jeweiligen Verbrauchern des Wassers bzw. der Wärme verbunden. Die Anordnung der Anschlussleitungen 13, 14 ist in Fig. 1 unten durch den Rahmen 2 geführt dargestellt. Es besteht im Rahmen der Erfindung aber selbstverständlich auch die Möglichkeit diese Anschlussleitungen 13, 14 anders zu situieren, beispielsweise die Kaltwasserzufuhr (Anschlussleitung 13) unten und die Warmwasserabfuhr (Anschlussleitungen 14) oben anzuordnen, also in zwei einander gegenüberliegenden Seitenwänden des Behälters 4
Der Strömungsverlauf im Wärmetauscher 7 des Solarkreislaufs kann in Bezug auf den Strömungsverlauf im Brauchwasserwärmetauscher 12 im Gegenstrom, Gleichstrom oder Kreuzstrom geführt sein. Weiter kann der Brauchwasserwärmetauscher 12 unterhalb (bezogen auf die Draufsicht auf den Solar speicherkollektor 1) des Wärmetauschers 7 in der Latentwärmespeichermasse 10 angeordnet sein. Ebenso ist es möglich, dass der Brauchwasserwärmetauscher 12 in der Ebene des Wärmetauschers 7 oder oberhalb des Wärmetauschers 7 angeordnet wird. Die Anordnung in der Ebene des Wärmetauschers 7 kann beispielsweise erreicht werden, indem sowohl der Wärmetauscher 7 des Solarkreislaufs als auch der Brauchwasserwärmetauscher 12 durch mä- anderförmige Rohrleitungen gebildet sind, die jeweils nebeneinander geführt werden.
Der Wärmetauscher 7 und/oder der Brauchwasserwärmetauscher 12 können aus einem metallischen Werkstoff mit hoher Wärmeleitfähigkeit hergestellt werden, beispielsweise aus Kup- fer.
Vorzugsweise ist der Behälter 4 allseitig (selbstverständlich mit Ausnahme der Bereiche, in denen die Rohrleitungen für den Solar- und den Brauchwasserkreislauf geführt sind) von ei- ner Wärmedämmung 15 aus einem in der Kollektortechnik üblicherweise verwendeten Isoliermaterial umgeben, d.h. dass der Behälter in die Wärmedämmung 15 eingebettet ist. Beispielsweise kann die Wärmedämmung 15 aus einem unteren, wannenförmigen Dämmelement 16 und einem dieses, insbesondere nach oben abschließendes, weiteres Dämmelement 17 ge- bildet sein. Es ist aber prinzipiell aber auch möglich, dass der Behälter 4 nur auf einer, zwei, drei, etc. Seite(n) von der Wärmedämmung 15 umgeben ist.
Die Wärmedämmung 15 liegt vorzugsweise unmittelbar an der Oberfläche des Behälters 4 an. Weiter ist es möglich, dass der Wärmeabsorber 3 direkt an der Wärmedämmung 15 anliegt, sodass also beispielsweise das weitere Dämmelement 17 zwischen dem Wärmeabsorber 3 und dem Behälter 4 angeordnet ist.
Es ist aber auch möglich, wenngleich nicht bevorzugt, dass der Wärmeabsorber 3 beabstandet zur Wärmedämmung 15 im Solarspeicherkollektor 1 angeordnet ist.
Am Rahmen 2 kann eine Abdeckung 18 angeordnet bzw. befestigt sein, sodass der Wärmeabsorber 3 vor äußeren Umwelteinflüssen, wie Regen oder Hagel, besser geschützt ist. Für die Funktionsweise des Solarspeicherkollektors 1 ist die Abdeckung 18 aber nicht zwingend er- forderlich.
Die Abdeckung 18 ist vorzugsweise beabstandet zum Wärmeabsorber 3 angeordnet.
Nach einer bevorzugten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass der Wärmetauscher 3 des Solarkreislaufes und/oder der Brauchwasserwärmetauscher 12 über die gesamte Querschnittsfläche der Latentwärmespeichermasse 10 (in Draufsicht auf den Solarspeicherkollektor 1 betrachtet) verteilt angeordnet ist bzw. sind, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, also nicht nur in einem Mittenbereich der Latentwärmespeichermasse 10 angeordnet ist bzw. sind. Generell wird bevorzugt, wenn ein Flächenanteil dieser Querschnittsfläche von mindestens 30 %, be- zogen auf diese gesamte Querschnittsfläche, insbesondere zwischen 50 % und 70 %, durch den Wärmetauscher 3 des Solarkreislaufes und ein Flächenanteil dieser Querschnittsfläche von mindestens 150 %, bezogen auf diese gesamte Querschnittsfläche, insbesondere zwischen 200 % und 250 %, durch den Brauchwasserwärmetauscher 12 gebildet ist. Es ist weiter bevorzugt, wenn der numerische Wert der Absorberquerschnittsfläche des Wärmeabsorbers 3 (in Draufsicht auf den Solar Speicherkollektor 1 betrachtet) mindestens 90 %, insbesondere zwischen 90 % und 200 %, des numerischen Wertes des Volumens der Latent- wärmespeichermasse 10 beträgt.
Wie weiter aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist es nicht zwingend erforderlich, wenngleich möglich, dass an der Unterseite des Solar speicherkoUektors 1 eine Bodenplatte angeordnet wird. Die in diesem Bereich angeordnete Wärmedämmung 15 kann also frei liegend angeordnet werden.
Die Wärmedämmung 15 kann vom Rahmen 2 gehalten angeordnet werden. Eine weitere Befestigung der Wärmedämmung 15 im Solar Speicherkollektor 1 ist nicht zwingend erforderlich. Anstelle eines einzigen Behälters 4 können im Solar Speicherkollektor 1 mehrere Behälter 4 mit der Latentwärmespeichermasse 10 angeordnet werden. Selbstverständlich werden in diesem Fall der Wärmetauscher 7 des Solarkreislaufs und der Brauchwasserwärmetauscher 12 in jedem der Behälter 4 angeordnet. Der Solarspeicherkollektor 1 nach der Erfindung arbeitet nach dem Prinzip des Thermosy- phoneffekts. Durch die solare Erwärmung steigt das Wärmeträgerfluid (beispielsweise eine übliche Wasser/Glykol Mischung) im Wärmeabsorber auf und wird über die obere Anschlussleitung 9 in die Latentwärmespeichermasse 10 eingeleitet. In dieser findet der Wärmeaustausch im Wärmetauscher 7 statt, sodass also die Wärmeenergie an die Latentwärmespei- chermasse 10 abgegeben wird, wodurch diese aufschmilzt. Das kalte Wärmeträgerfluid strömt dann über die untere Anschlussleitung 8 wieder in den Bereich des Wärmeabsorbers 7, der der Sonneneinstrahlung ausgesetzt ist. Es ist für diesen Solarkreislauf also keine Pumpe erforderlich. Die Latentwärmespeichermasse 10 gibt die gespeicherte Energie bei Bedarf an den jeweiligen Verbraucher ab.
Durch die Latentwärmespeichermasse 10 kann wesentlich mehr Wärmeenergie gespeichert werden als mit herkömmlichen Wasserspeichern. Es kann damit ein Solar Speicherkollektor verwirklicht werden, der eine geringe Bauhöhe aufweist. Da die Latentwärmespeichermasse 10 in einem drucklosen Behälter 4 gespeichert wird, kann der Behälter 4 aus Kunststoff hergestellt werden. Da der Solarkreislauf ebenfalls drucklos ausgeführt werden kann, ist es auch möglich den Wärmeabsorber 3 aus Kunststoff herzustellen. Zudem sind, nachdem der Solarkreislauf drucklos sein kann, dünnere Wandstärken im gesamten Solarkreislauf realisierbar.
Da der Brauchwasserkreislauf vom Solarkreislauf unabhängig ist, können herkömmliche Systemdrücke verwendet werden.
Gegebenenfalls können auch weitere Bestandteile des Solarspeicherkollektors 1 aus einem Kunststoff hergestellt sein, beispielsweise der Rahmen 2 oder die Abdeckung 18. Ebenso kann die Wärmedämmung 15 aus einem Kunststoff hergestellt sein. Es besteht insbesondere auch die Möglichkeit, den gesamten Solar Speicherkollektor 1 aus einem oder mehreren Kunststoffen herzustellen. In der Fig. 2 ist eine weitere und gegebenenfalls für sich eigenständige Ausführungsform des Solarspeicherkollektors 1 gezeigt, wobei wiederum für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen bzw. Bauteilbezeichnungen wie in der Fig. 1 verwendet werden. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird dazu auf die detaillierte Beschreibung in den vorangegangenen Fig. 1 hingewiesen bzw. Bezug genommen, soweit sich die Bauteile dieser Ausführungsvariante des Solarspeicherkollektors 1 nicht von jener nach Fig. 1 unterscheiden.
Der Solarspeicherkollektor 1 weist wieder den Rahmen 2 auf, in dem der Wärmeabsorber 3 sowie zumindest ein Behälter 4 angeordnet ist, wobei in dem zumindest einen Behälter 4 die Latentwärmespeichermasse 10 enthalten ist. Der Wärmeabsorber 3 ist wie bei der Ausfüh- rungsvariante nach Fig. 1 durch zumindest ein flächiges Absorberelement 19 gebildet.
Zum Unterschied zu der Ausführungsvariante des Solar Speicherkollektors 1 nach Fig. 1 ist allerdings der Wärmeabsorber 3 ein integraler Bestandteil des Behälters 4, d.h. dass er bevorzugt zumindest eine Seitenwand des zumindest einen Behälters 4 bildet, nämlich eine obere Deckwand 20 (in Draufsicht auf den Solarspeicherkollektor 1 betrachtet) des Behälters 4.
Ein weiterer Unterschied zu Ausführungsvariante des Solar Speicherkollektors 1 nach Fig. 1 ist, dass der Wärmeabsorber 3 keine Kanäle zur Führung eines Wärmeträgerfluids aufweist. Der Wärmeabsorber 3 ist also durch ein Vollmaterial und nicht durch ein Hohlkammerprofil gebildet. Die Wärmeenergie wird bei der Ausführungsvariante des Solarspeicherkollektors 1 nach Fig. 2 direkt durch Wärmeleitung von Wärmeabsorber 3 in die Latentwärmespeichermasse 10 eingeleitet.
Der Behälter 4 weist mehrere voneinander getrennte Behälterkammern 21 auf, sodass also auch die Latentwärmespeichermasse 10 auf diese Behälterkammern 21 aufgeteilt ist.
Anstelle der Ausbildung eines einzelnen Behälters 4 mit Behälterkammern 21 besteht auch die Möglichkeit der Anordnung mehrerer Behälter 4.
Die Ausbildung des Behälters 4 mit den Behälterkammern 21 hat jedoch den Vorteil, dass der Behälter aus zwei Behälterteilen zusammengesetzt werden kann, nämlich einem entsprechendem Formteil, beispielsweise einem Tiefziehteil, für ein Bodenelement 22 und einem entspre- chendem Formteil, beispielsweise einem Tiefziehteil, für ein Deckelelement 23.
Das Bodenelement 22 und das Deckelelement 23 können hinsichtlich ihrer Geometrie so gestaltet werden, dass jedes dieser Elemente eine Hälfte des Behälters 4 bildet. Zur Trennung der einzelnen Behälterkammern 21 können das Bodenelement 22 und das Deckelelement 23 so geformt sein, dass diese unmittelbar aneinander anliegen, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, wozu das Bodenelement 22 und das Deckelement 23 Vertiefungen 24, 25 bzw. Einbuchtungen zur Ausbildung von Anlageflächen 26, 27 aufweisen können.
Insbesondere besteht der Behälter 4 wiederum aus einem Kunststoff, beispielsweise aus ei- nem Polyethylen, z.B. PEX, oder Polypropylen.
Ergänzend sei angemerkt, obwohl dies in Fig. 2 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist, dass der Brauchwasserwärmtauscher 12, der über die Anschlussleitungen 13, 14 mit dem jeweiligen Verbraucher verbunden werden kann, durch sämtliche Behälterkammern 21 bzw. durch sämtliche Behälter 4 geführt ist, wozu in den Seitenwänden der Behälterkammern 21 bzw. der Behälter 4 entsprechende Durchführungen vorgesehen werden können. Der Wärmeabsorber 3 kann sich dabei über die gesamte, vom Behälter 4 eigenommene Fläche erstrecken, sodass also Zwischenräume 28, die zwischen jeweils zwei benachbarten Behälterkammern 21 ausgebildet sind, vom Wärmeabsorber 3 abgedeckt sind. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass sich der Wärmeabsorber 3 sich nicht über diese Zwischenräume 28 erstreckt, sodass der Wärmeabsorber 3 also hinsichtlich seiner Geometrie dem Deckelelement 23 wie in Fig. 2 dargestellt entspricht.
Es kann aber auch eine andere geometrische Aufteilung gewählt werden, beispielsweise ist es möglich, dass das Deckelelement 23 durch ein ebenes, plattenförmiges Element gebildet wird und der Rest das Behälters 4 durch das Bodenelement 22 gebildet wird, sodass also an Oberseite des Behälters 4 die Zwischenräume 28 nicht ausgebildet sind.
Die Verbindung des Bodenelements 22 mit dem Deckelelement 23 kann mit bekannten Verbindungsmethoden erfolgen, beispielsweise durch Kleben, Schweißen, Nieten, etc..
Die zumindest zweiteilige Ausbildung des Behälters 4 hat unter anderem auch den Vorteil, dass das Deckelelement 23 aus einem Werkstoff hergestellt werden kann, der ein hohes Absorptionsvermögen für die Wärmestrahlung der Sonne aufweist, d.h. einem Werkstoff der eine hohe Selektivität, insbesondere mindestens 95 %, aufweist, d.h. die von außen kommen- de kürzerwellige (0,4 μιη bis 0,8 μιη) Sonnenenergie möglichst gut aufnimmt und die längerwellige Wärmeenergie des Absorbers nur schlecht abgibt. Beispielsweise kann das Deckelelement 23 aus einem Polyethylen oder einer Polypropylen, insbesondere jeweils schwarz eingefärbt, hergestellt sein. Generell werden schwarz eingefärbte Kunststoffe bevorzugt. Bei sehr hohen Temperaturen wird strahlenvernetztes Polyethylen (PEX) bevorzugt.
Das Bodenelement 22 kann ebenfalls aus diesem Werkstoff hergestellt sein, es besteht aber auch die Möglichkeit, nachdem das Bodenelement 22 nicht der Sonne zugewandt ist, also keine absorbierende Eigenschaften aufweisen muss, hierfür einen anderen Werkstoff zu ver- wenden, beispielsweise ein Polyethylen oder ein Polypropylen, die allerdings nicht schwarz eingefärbt sein müssen. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass da Deckelelement 23 mit einer (hoch) selektiven Beschichtung versehen wird, um voranstehende Effekte zu erreichen. Derartige Beschich- tungsmaterialien (Solarlacke) sind aus dem Stand der Technik bekannt.
Das Bodenelement 22 und/oder das Deckelelement 23 können ein- oder mehrschichtig ausgebildet sein.
Bei der Au sführungs Variante des Solar Speicherkollektors 1 nach Fig2. bildet also das Deckelelement 23 des Behälters 4 den Wärmeabsorber 3.
Wie bei voranstehender Ausführungsvariante des Solarspeicherkollektors 1 nach Fig. 1 ist auch bei der Ausführungsvariante nach Fig. 2 die Wärmedämmung 15 vorgesehen.
Die Wärmedämmung 15 kann im Bereich des Bodenelementes 22 zu dessen Aufnahme wie dargestellt wannenförmig ausgebildet sein. Weiter kann der Behälter 4 an nach oben weisenden Stirnflächen 29 der Wärmedämmung aufliegend angeordnet werden.
Es kann weiter vorgesehen werden, dass auch in den Vertiefungen 24 und/oder 25 zwischen den Behälterkammern 21 angeordnet wird.
Die Wärmedämmung 15 kann die Rückwand des Solar Speicherkollektors 1 bilden und dazu von dem Rahmen 2 gehalten sein.
Nach einer speziellen Ausführungsvariante des Solar Speicherkollektors 1 kann vorgesehen werden, dass die Wärmedämmung 15 aus einer Wabenplatte, insbesondere aus Kunststoff, hergestellt ist bzw. daraus gebildet ist.
Im bzw. vom Rahmen 2 gehalten kann auch die Abdeckung 18 angeordnet sein. Diese Abdeckung 18 kann ebenfalls wärmeisolierend ausgeführt sein, beispielsweise aus einer Wabenplatte oder einer Mehrfachstegplatte, jeweils aus transparenten, insbesondere nichtfärbigen Material, vorzugsweise Kunststoff, bestehen. Alternativ oder zusätzlich dazu kann auch in dem Zwischenraum zwischen der Abdeckung 18 und dem Behälter 4, d.h. dessen als Wärmeabsorber 3 ausgeführten Deckelelement 23, eine weitere Wärmedämmung vorgesehen werden. Diese weitere Wärmedämmung ist aus einem transparenten, insbesondere nichtfärbigen, Werkstoff, vorzugsweise Kunststoff, hergestellt, beispielsweise ebenfalls durch eine Wabenplatte oder eine Mehrfachstegplatte gebildet. Es ist dabei auch möglich, dass die Abdeckung 18 und die weitere Wärmedämmung durch einen einzigen Bauteil gebildet werden.
Die Schichtdicke der Abdeckung kann zwischen 0,8 cm und 5 cm betragen. Die Schichtdicke der weiteren Wärmedämmung kann zwischen 1 cm und 5 cm betragen.
Es ist auch möglich, dass die weitere Wärmedämmung unmittelbar am Behälter 4 anliegt.
Es besteht also die Möglichkeit, dass der Behälter 4 zur Gänze in einem wärmedämmenden Material eingehaust ist.
Anstelle der beschriebenen zweiteiligen bzw. mehrteiligen Ausführung des Behälters 4, wie voranstehend beschrieben, besteht auch die Möglichkeit, diesen einteilig herzustellen, beispielsweise mittels einem Strangpressverfahren, sodass dieser also ein Hohlkammerprofilele- ment bildet. In diesem Fall werden die beiden Stirnflächen des Hohlkammerprofils mit entsprechenden Abdeckungen zum Verschluss der Behälterkammern 21 und die obere, den Wärmeabsorber 3 bildende Fläche wird mit der (hoch)selektiven Beschichtung versehen.
Es wird also bei dieser Ausführungsvariante des Solarspeicherkollektors 1 kein gesonderter Wärmeabsorber 3 verwendet, sondern bildet der Behälter 4 den Wärmeabsorber 3. Zudem kann der Brauchwasserwärmetauscher 12 im Behälter 4 integriert werden.
Durch den möglichen hohen Kunststoffanteil der Ausführungsvarianten des Solarspeicherkollektors 1 kann eine hohe Absorption für Wärmeenergie erreicht werden. Gegebenenfalls ist es daher nicht erforderlich, eine selektive Beschichtung aufzubringen, beispielsweise wenn der Behälter 4 bzw. dessen Deckelelement 23 aus einem schwarz eingefärbten Kunststoff bestehen. Zum Unterschied Ausführungsformen von Speicherkollektoren nach dem Stand der Technik ist kein Ausgleichsbehälter im Solar Speicherkollektor 1 erforderlich, da sich die Latentwärmespeichermasse 10 nur um bis zu 1 % ausdehnt, und diese Dehnung von Kunststoff des Behälters 4 aufgenommen werden kann.
Die Mehrfachstegplatten, beispielsweise aus einem Polyacrylat, können zwei, drei oder mehr übereinander angeordnete und voneinander durch Stege getrennte Kammern aufweisen, wobei bekanntlich die Stegplatten auch in einer Ebene mehrere nebeneinander angeordnete und voneinander durch Stege getrennte Kammern aufweisen.
In Fig. 3 ist ein Detail einer Ausführungsvariante des Solarspeicherkollektors 1 im Querschnitt gezeigt. Dargestellt ist ausschnittsweise der Behälter 4, in dem die Latentwärmespeichermasse 10 enthalten ist. Der Behälter 4 ist über eine Rohrleitung 30 mit einem weiteren Behälter 31 verbunden. Die Rohrleitung 30 und der weitere Behälter 31 können jeweils gesonderte Bauteile des Solarspeicherkollektors 1 bilden. Es besteht allerdings auch die Möglichkeit, dass die Rohrleitung 30 und der weitere Behälter 31 einteilig mit dem Behälter 4 ausgebildet sind.
An und/oder in der Rohrleitung 30 ist zumindest ein Heilelement 32 angeordnet, beispielsweise eine Heizwendel, die mit einer entsprechenden, nicht dargestellten Energieversorgung verbunden ist. Gegebenenfalls kann auch eine Regeleinrichtung zur Ansteuerung bzw. zur Regelung der Leistung des Heizelementes 32 vorgesehen und mit diesem wirkungsverbunden sein.
Im weiteren Behälter 31 sind Kristallisationskeime 33, also ein Feststoff, enthalten. Vorzugsweise sind die Kristallisationskeime 33 durch ein Salz gebildet, das einen höheren Schmelzpunkt aufweist, insbesondere um 10 °C bis 20 °C höher, als die Latentwärmespeichermasse 10.
Es wird damit eine Steuerung der Latentwärmespeichermasse 10 erreicht, indem nämlich die Rekristallisation der Latentwärmespeichermasse 10 durch das Heizelement 32 verhindert werden kann. Wird die Energiezufuhr zum Heizelement 32 abgeschaltet, beginnen sich die Kristallisationskeime 33 in das Innere des Behälters 4 über die Rohrleitung 31 auszudehnen und leiten dort die Rekristallisation der Latentwärmespeichermasse 10 ein. Nach einer einfacheren Ausführungsvariante dazu kann vorgesehen sein, dass zumindest ein derartiges Heizelement 32 direkt am und/oder im Behälter 4 angeordnet ist, wobei in diesem Fall auf den weiteren Behälter 31 verzichtet werden kann.
Zur Energieversorgung des zumindest einen Heizelementes 32 kann am oder im Solarspei- cherkollektor 1 zumindest ein Photovoltaikelement angeordnet sein. Von Vorteil ist dabei, wenn zusätzlich dazu zumindest ein Akkumulator zur Speicherung von elektrischer Energie am oder im Solarspeicherkollektor 1 angeordnet ist, um damit bei Bedarf elektrische Energie außerhalb der Sonnenstunden zur Verfügung stellen zu können. Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten des Solarspeicherkollektors 1, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt.
Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus des Solar Speicherkollektors 1 dieser bzw. dessen Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
Bezugszeichenaufstellung
S olar speicherkollektor
Rahmen
Wärmeabsorber
Behälter
Oberfläche
Strömungskanal
Wärmetauscher
Verbindung s stück
Verbindungsstück
Latentwärmespeichermasse
Behälterhöhe
Brauchwasserwärmetauscher
Anschlussleitung
Anschlussleitung
Wärmedämmung
Dämmelement
Dämmelement
Abdeckung
Absorberelement
Deckwand
Behälterkammer
Bodenelement
Deckelelement
Vertiefung
Vertiefung
Anlagefläche
Anlagefläche
Zwischenraum
Stirnfläche
Rohrleitung
Behälter
Heizelement
Kristallisationskeim

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Solarspeicherkollektor (1) mit einem Rahmen (2), in dem ein Wärmeabsorber (3) sowie zumindest ein Behälter (4) angeordnet sind, wobei in dem zumindest einen Behälter (4) eine Latentwärmespeichermasse (10) enthalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeabsorber (3) teilweise innerhalb der Latentwärmespeichermasse (10) angeordnet ist.
2. Solarspeicherkollektor (1) mit einem Rahmen (2), in dem ein Wärmeabsorber (3) sowie zumindest ein Behälter (4) angeordnet sind, wobei in dem zumindest einen Behälter (4) eine Latentwärmespeichermasse (10) enthalten ist, wobei der Wärmeabsorber (3) zumindest eine Seitenwand des zumindest einen Behälters (4) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeabsorber (3) keine Kanäle zur Führung eines Wärmeträgerfluids aufweist.
3. Solarspeicherkollektor (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung von erwärmten Brauchwasser ein Brauchwasserwärmetauscher (12) innerhalb der Latentwärmespeichermasse (10) angeordnet ist.
4. Solarspeicherkollektor (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Behälter (3) eine Behälterhöhe (11) aufweist und dass der Wärmeabsorber (3) zumindest annährend auf halber Behälterhöhe (11) im Behälter (4) angeordnet ist.
5. Solarspeicherkollektor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (4) mit zumindest einem Heizelement (32) Wirkung s verbunden ist.
6. Solarspeicherkollektor (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der
Behälter (4) mit einem weiteren Behälter (31) über eine Rohrleitung (30) verbunden ist, wobei in dem weiteren Behälter (31) Kristallisationskeime (33) enthalten sind, und wobei das Heizelement (32) an der Rohrleitung (30) angeordnet ist.
7. Solarspeicherkollektor (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die
Kristallisationskeime (33) durch Kristalle eines Salzes gebildet sind, das einen höheren Schmelzpunkt aufweist, insbesondere um 10 °C bis 20 °C höher, als die Latentwärmespeichermasse 10.
8. Solarspeicherkollektor (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (32) mit einem Photovoltaikelement wirkungsverbunden ist.
9. Solarspeicherbehälter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeabsorber (3) und/oder der zumindest eine Behälter (4) aus einem Kunststoff bestehen.
10. Solar speicherbehälter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb des Wärmeabsorbers (3) eine transparente Isolierung angeordnet ist, die insbesondere durch eine Wabenplatte oder eine Mehrfachstegplatte gebildet ist.
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