BE1021336B1

BE1021336B1 - Verbeterd opslagvat voor een zonneboilersysteem

Info

Publication number: BE1021336B1
Application number: BE2014/0611A
Authority: BE
Inventors: Craenebroeck Peter Van
Original assignee: Izen Energy Systems Nv
Priority date: 2014-08-11
Filing date: 2014-08-11
Publication date: 2015-11-03

Abstract

Deze uitvinding betreft enerzijds een zonneboiler (1) voor een zonneboilersysteem omvattende een opslagvat (2) voor water dat via een warmteoverbrengend medium verwarmbaar is, waarbij de boiler (1) een terugloopvat (3) omvat voor het bij stilstand verzamelen van het warmteoverbrengend medium en voor het bij werking verzamelen van lucht afkomstig uit een zonnecollector, die voorzien is in de binnenruimte van het genoemd opslagvat (1). Anderzijds betreft deze uitvinding een zonneboilersysteem voorzien van dergelijke zonneboiler (1).

Description

VERBETERD OPSLAGVAT VOOR EEN ZONNEBOILERS Y STEEM

Deze uitvinding betreft enerzijds een zonneboiler voor een zonneboilersysteem omvattende een opslagvat voor water dat via een warmteoverbrengend medium verwarmbaar is. Anderzijds betreft deze uitvinding een zonneboilersysteem voorzien van dergelijke zonneboiler.

Gezien de steeds verder stijgende energieprijzen en de beperkte beschikbaarheid van fossiele brandstoffen (steenkool, aardgas, ...) opteren steeds meer en meer mensen voor een eigen zonneboilersysteem waarmee ze zelf warm water kunnen gaan produceren. Een dergelijk systeem bestaat uit een warmwater boiler, ook wel zonneboiler genoemd, en een zonnecollector die de zonne-energie omzet in warmte waarmee het water in het opslagvat van de zonneboiler zal opgewarmd worden.

Omwille de onderhoudsvriendelijkheid zal er bij de meeste installaties gebruik gemaakt worden van het zogenaamd terugloop/leegloop systeem, waarbij de warmte tussen de zonnecollector en de boiler getransporteerd wordt door middel van een warmteoverbrengend medium, bijv. water of glycol, met behulp van een circulatiepomp. Het circuit zonnecollector / leidingen / boiler / terugloopvat is een afgesloten en gescheiden systeem en staat niet rechtstreeks in contact met het waterleiding net. Dit circuit wordt opgevuld met het warmteoverbrengend medium tot het zogenoemde terugloopniveau in het terugloopvat, de rest van het circuit bevat lucht.

Een intelligente regeleenheid stuurt de circulatiepomp aan op basis van temperatuursensoren in de zonnecollector en het opslagvat. Wanneer het in de zonnecollector warmer is dan het water in het opslagvat, dan zal het warmteoverbrengend medium rond gecirculeerd worden en wordt de lucht verzameld in het terugloopvat. Wanneer het systeem niet meer moet werken omdat bijvoorbeeld de zonnecollector te koud is of de boiler te warm, stopt de regeleenheid de circulatiepomp en zal door de zwaartekracht en de opstelling van de leidingen, het warmteoverbrengend medium vanzelf in de richting van het terugloopvat stromen. Daar zal de eerder opgeslagen lucht plaats maken voor het warmteoverbrengend medium en terug stromen naar de zonnecollectoren. Hierdoor kan de zonnecollector niet kapot vriezen bij extreme koude, en niet oververhitten bij extreme warmte. Bovendien wordt het warmteoverbrengend medium niet blootgesteld aan extreme temperaturen, hetgeen de levensduur ervan aanzienlijk zal verlengen.

De terugloopsystemen die momenteel op de markt zijn, werken met een extern terugloopvat of met een zogenaamd vat-in-vat boiler, waarbij het terugloopvat als het ware “om” de zonneboiler zit en er automatisch een warmtewisselaar gevormd wordt waardoor het water (warmteoverbrengend medium) afkomstig van de zonnecollector het water in de boiler zal verwarmen. Beide systemen hebben echter nadelen, zo produceren ze veel geluid en zal het terugloopvat bij een systeem met extern terugloopvat, veel plaats innemen. Tevens zal bij deze systemen een deel van de warmte opgenomen door het warmteoverbrengend medium, verloren gaan aan de buitenomgeving.

Deze uitvinding heeft daarom tot doel een boiler (opslagvat) voor een zonneboiler systeem te ontwikkelen die deze nadelen niet meer heeft, maar waarbij de voordelen van het terugloopsysteem behouden blijven.

Het doel van de uitvinding wordt bereikt door te voorzien in een zonneboiler voor een zonneboilersysteem omvattende een opslagvat voor water dat via een warmteoverbrengend medium verwarmbaar is, waarbij de boiler een terugloopvat omvat voor het bij stilstand verzamelen van het warmteoverbrengend medium, die voorzien is in de binnenruimte van het genoemd opslagvat. Het terugloopvat is verder voorzien om de lucht afkomstig uit een zonnecollector te verzamelen, tijdens de werking van het zonneboilersysteem.

Door het terugloopvat in het opslagvat zelf te plaatsen wordt een intern terugloopvat bekomen dat omgeven wordt het sanitair water dat aanwezig is in het opslagvat.

Gezien het terugloopvat omgeven wordt door een groot watervolume zal het geproduceerde geluid tot een minimum herleid worden. Tevens zal door het terugloopvat mee in het opslagvat te integreren - in plaats van zoals gekend extern geplaatst - de benodigde ruimte die men nodig heeft voor de plaatsing, sterk gereduceerd worden.

In een voorkeursuitvoering van de zonneboiler volgens de uitvinding omvat het terugloopvat een toevoerleiding voor het warmteoverbrengend medium die over een deel van zijn traject een schuin verloop heeft zodat de uitstroomopening ervan tegen de binnenwand van het terugloopvat aanligt. Bij voorkeur ligt de uitstroomopening tegen de opstaande binnenwand van het terugloopvat. Door de toevoerleiding zo op te stellen zal het warmteoverbrengend medium via de wand van het terugloopvat geleid worden en niet rechtstreeks in het reeds aanwezige warmteoverbrengend medium terecht komen. Dit heeft het voordeel dat de geluidproductie nog extra beperkt wordt. De toevoerleiding omvat in een bijzondere uitvoeringsvorm verder een luchtdoorstroomopening waarlangs bij stilstand, de in het terugloopvat aanwezige lucht kan terugstromen in de richting van een zonnecollector. Dit is met name van toepassing wanneer de uitstroomopening zich in het warmteoverbrengend medium bevindt waardoor de in het terugloopvat aanwezige lucht niet meer kan terugstromen via deze uitstroomopening.

Bij een meer voorkeurdragende uitvoering van de zonneboiler volgens de uitvinding omvat het opslagvat een eerste warmtewisselaar met leidingen voor het warmteoverbrengend medium, en die aansluitbaar is op een eerste verwarmingsmiddel in de vorm van een zonnecollector. In het bijzonder omvat het opslagvat een tweede warmtewisselaar met leidingen voor een tweede warmteoverbrengend medium en die aansluitbaar op een tweede verwarmingsmiddel. Het tweede verwarmingsmiddel is bij voorkeur een centrale verwarmingsketel of dergelijke. Op deze manier kan men bijverwarmen indien mocht blijken dat de zonnecollector onvoldoende warmte zou genereren, zoals bijvoorbeeld gedurende koude wintermaanden.

Overeenkomstig een voordelige uitvoeringvorm van de zonneboiler volgens de uitvinding omvat de boiler één of meerdere temperatuursensoren voor het registreren van de watertemperatuur in het opslagvat. Bij voorkeur zijn er drie temperatuursensoren voorzien.

Een ander onderwerp van deze uitvinding betreft een zonneboilersysteem omvattende: - een verwarmingsmiddel in de vorm van een zonnecollector voor het verwarmen van een warmteoverbrengend medium voorzien van één of meerdere temperatuursensoren; - een zonneboiler met een opslagvat voor water dat verwarmbaar is via het warmteoverbrengend medium en voorzien van één of meerdere temperatuursensoren; - een terugloopvat voor het bij stilstand verzamelen van het warmteoverbrengend medium en voor het bij werking verzamelen van lucht afkomstig uit de zonnecollector, waarbij het terugloopvat voorzien is in de binnenruimte van het genoemd opslagvat. Het warmteoverbrengend medium is bij voorkeur water, glycol (antivriesmiddel) of een mengsel van beide.

Bij voorkeur omvat het zonneboilersysteem een zonneboiler zoals eerder omschreven.

In een meer voorkeurdragende uitvoeringsvorm van het zonneboilersysteem volgens de uitvinding omvat het systeem een pomp voorzien voor het rondpompen van het warmteoverbrengend medium.

Volgens een meest voorkeurdragende uitvoeringsvorm van het zonneboilersysteem overeenkomstig de uitvinding omvat het systeem een regeleenheid die voorzien is om op basis van de via één of meerdere temperatuursensoren verkregen signalen, de pomp aan- of uit te schakelen.

Om de eigenschappen van deze uitvinding verder te verduidelijken en om bijkomende voordelen en bijzonderheden ervan aan te duiden volgt nu een meer gedetailleerde beschrijving van een zonneboiler volgens de uitvinding. Het weze duidelijk dat niets in de hierna volgende beschrijving kan geïnterpreteerd worden als een beperking van de in de conclusies opgeëiste bescherming voor deze uitvinding.

In deze beschrijving wordt door middel van referentiecijfers verwezen naar de hierbij gevoegde tekeningen waarbij: - figuur 1: een voorstelling is van een zonneboiler volgens de uitvinding zonder extra verwarmingsoptie; - figuur 2: een detailvoorstelling is van het intern terugloopvat; - figuur 3:. een voorstelling is van een zonneboiler volgens de uitvinding met een extra verwarmingsoptie.

Figuur 1 toont een zonneboiler (1) overeenkomstig deze uitvinding die voorzien is van een opslagvat (2) voor sanitair water dat via een warmteoverbrengend medium verwarmbaar is. Het warmteoverbrengend medium is bij voorkeur water, glycol (antivriesmiddel) of een mengsel van beide. Het opslagvat (2) is bij voorkeur vervaardigd uit roestvast staal. Standaard is een dergelijk opslagvat (2) voorzien van een toevoerleiding voor te verwarmen (sanitair) water, en van een afVoerleiding voor verwarmd (sanitair) water.

Deze zonneboiler (1) is specifiek ontwikkeld voor zonneboilersystemen die werken volgens het zogenaamde terugloop- of leegloopsysteem. Overeenkomstig de uitvinding omvat de boiler (1) hiertoe een terugloopvat (3) voor het bij stilstand verzamelen van het warmteoverbrengend medium, en die voorzien is in de binnenruimte van bet genoemd opslagvat (2). Het warmteoverbrengend medium zal via een circulatiepomp doorheen het zonneboilersysteem gestuurd worden.

Het interne terugloopvat (3) is specifiek voorzien voor de drie volgende functies: 1) het warmteoverbrengend medium uit de zonnecollector(en) en leidingen opvangen, als het zonneboilersysteem niet werkt of hoeft te werken; 2) lucht en warmteoverbrengend medium scheiden tijdens de werking, wanneer het warmteoverbrengend medium rond circuleert in de betreffende leidingen, van het systeem; 3) de lucht opslaan die nodig is om de expansie van het warmteoverbrengend medium op te vangen, wanneer deze opwarmt.

Het terugloopvat (3) (zie o.a. figuur 2) omvat een schuinlopende toevoerleiding (4) voor het warmteoverbrengend medium die zodanig is opgesteld dat het warmteoverbrengend medium tegen de rand van het terugloopvat (3) stroomt, en niet rechtstreeks in de reeds aanwezige vloeistof (medium). Dit heeft als voordeel dat de geluidsproductie tot een minimum beperkt wordt. De toevoerleiding (4) heeft naast een uitstroomopening (5), ook een luchtdoorstroomopening, waarlangs de lucht zich uit het terugloopvat (3), in de richting van de zonnecollectoren) kan verplaatsen wanneer de uitstroomopening (5) zich volledig in het warmteoverbrengend medium zou bevinden. De betreffende luchtdoorstroomopening is bij voorkeur aan de bovenzijde van de toevoerleiding (4) gelegen.

De zonneboiler (1) omvat standaard een (eerste) warmtewisselaar (6) met leidingen voor het warmteoverbrengend medium, die via een circuit van leidingen verbonden is met een zonnecollector. Bij zonneboilers (1) waarvan het opslagvat een groot volume heeft (vanaf 200 liter), kan er zoals voorgesteld op figuur 3, een extra (tweede) warmtewisselaar (7) voorzien worden, die dan gekoppeld kan worden met bijvoorbeeld een centrale verwarmingsketel of dergelijke, om op die manier een extra verwarmingsmogelijkheid te hebben.

De boiler (1) omvat tevens één of meerdere temperatuursensoren voor het registreren van de watertemperatuur in het opslagvat (2). Meestal zijn er drie temperatuursensoren voorzien om zo voldoende meetpunten te hebben voor een goede termperatuuropname. Ook de zonnecollector is voorzien van één of meerdere temperatuursensoren. De temperatuursensoren in de boiler (1), zullen de temperatuur van het (sanitair) water in het opslagvat registreren, terwijl de sensoren in de collector, de temperatuur in de zonnecollector zal registreren. De door de sensoren geregistreerde gegevens zullen doorgestuurd worden naar een regeleenheid.

De betreffende regeleenheid is voorzien om op basis van de via temperatuursensoren verkregen signalen, de pomp aan- of uit te schakelen. Wanneer het in de zonnecollector warmer is dan het water in het opslagvat, dan zal het warmteoverbrengend medium rond gecirculeerd worden en wordt de lucht verzameld in het terugloopvat. Wanneer het systeem niet meer moet werken omdat bijvoorbeeld de zonnecollector te koud is of de boiler te warm, stopt de regeleenheid de circulatiepomp en zal door de zwaartekracht en de opstelling van de leidingen, het warmteoverbrengend medium vanzelf in de richting van het terugloopvat stromen. Daar zal de eerder opgeslagen lucht plaats maken voor het warmteoverbrengend medium en terug stromen naar de zonnecollectoren. Hierdoor kan de zonnecollector niet kapot vriezen bij extreme koude, en niet oververhitten bij extreme warmte. Bovendien wordt het warmteoverbrengend medium niet blootgesteld aan extreme temperaturen, hetgeen de levensduur ervan aanzienlijk zal verlengen.

Door nu het terugloopvat (3) in het opslagvat (2) te integreren, omgeven door een groot watervolume, wordt het geproduceerde geluid tot een minimum herleid. Bovendien bekomt men met deze nieuwe boiler (1) een aanzienlijke ruimtebesparing.

Claims

CONCLUSIES

1. Zonneboiler (1) voor een zonneboilersysteem omvattende een opslagvat (2) voor water dat via een warmteoverbrengend medium verwarmbaar is, met het kenmerk dat de boiler (1) een terugloopvat (3) omvat voor het bij stilstand verzamelen van het warmteoverbrengend medium, en die voorzien is in de binnenruimte van het genoemd opslagvat (2).
2. Zonneboiler (1) volgens conclusie 1, met het kenmerk dat het terugloopvat (3) een toevoerleiding (4) voor het warmteoverbrengend medium omvat die over een deel van zijn traject een schuin verloop heeft zodat de uitstroomopening (5) ervan tegen de binnenwand van het terugloopvat aanligt.
3. Zonneboiler (1) volgens conclusie 2, met het kenmerk dat de toevoerleiding (4) verder een luchtdoorstroomopening omvat waarlangs bij stilstand, de in het terugloopvat aanwezige lucht kan terugstromen in de richting van een zonnecollector.
4. Zonneboiler (1) volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk dat het opslagvat (2) een eerste warmtewisselaar (6) omvat met leidingen voor het warmteoverbrengend medium en die aansluitbaar is op een eerste verwarmingsmiddel in de vorm van een zonnecollector.
5. Zonneboiler (1) volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk dat het opslagvat (2) een tweede warmtewisselaar (7) omvat met leidingen voor een tweede warmteoverbrengend medium en die aansluitbaar op een tweede verwarmingsmiddel.
6. Zonneboiler (1) volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de boiler (1) één of meerdere temperatuursensoren omvat voor het registreren van de watertemperatuur in het opslagvat (2).
7. Zonneboilersysteem omvattende: - een verwarmingsmiddel in de vorm van een zonnecollector voor het verwarmen van een warmteoverbrengend medium die voorzien is van één of meerdere temperatuursensoren; - een zonneboiler (1) met een opslagvat (2) voor water dat verwarmbaar is via het warmteoverbrengend medium en voorzien van één of meerdere temperatuursensoren; - een terugloopvat (3) voor het bij stilstand verzamelen van het warmteoverbrengend medium en voor het bij werking verzamelen van lucht afkomstig uit de zonnecollector; met het kenmerk dat het terugloopvat (3) voorzien is in de binnenruimte van het genoemd opslagvat (2).
8. Zonneboilersysteem volgens conclusie 7, met het kenmerk dat het genoemde systeem een zonneboiler (1) omvat volgens één van de conclusies 2 t/m 6.
9. Zonneboilersysteem volgens conclusie 7 of 8, met het kenmerk dat het systeem een pomp omvat voorzien voor het rondpompen van het warmteoverbrengend medium.
10. Zonneboilersysteem volgens conclusie 9, met het kenmerk dat het systeem een regeleenheid omvat die voorzien is om op basis van de via één of meerdere temperatuursensoren verkregen signalen, de pomp aan- of uit te schakelen.
11. Zonneboilersysteem volgens één van de conclusies 7 t/m 10, met het kenmerk dat het warmteoverbrengend medium water, glycol of een mengsel van beide is.