DD140909A1

DD140909A1 - HEATING SYSTEM FOR TRANSFERRING THE ENERGY FROM SOLAR COLLECTORS

Info

Publication number: DD140909A1
Application number: DD20997078A
Authority: DD
Inventors: Bernd Guetzold
Original assignee: Bernd Guetzold
Priority date: 1978-12-20
Filing date: 1978-12-20
Publication date: 1980-04-02

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Heizanlage zur Übertragung der Energie aus Sonnenkollektoren, bei der die in den Sonnenkollektoren in Wärrae umgesetzte Strahlungsenergie zum Beheizen von geschlossenen Wohnräumen, Schwimmbecken sowie zurThe invention relates to a heating system for the transmission of energy from solar panels, in which the converted in the solar panels in Wärrae radiant energy for heating of closed living spaces, swimming pools and the

Description

Erfindungs b e s ch reibungInven tion friction

Titel /der ErfindungTitle / invention

Heizanlage zur Übertragung der Energie aus SonnenkollektorenHeating system for the transmission of energy from solar panels

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf eine Heizanlage zur Übertragung der Energie aus Sonnenkollektoren, bei der die in den Sonnenkollektoren in Wärme umgesetzte Strahlungsenergie zum Beheizen von geschlossenen Wohnräumen, Schwimmbecken sowie zur Warmwasserbereitung verwendet wird»The invention relates to a heating system for the transmission of energy from solar panels, in which the radiant heat converted into heat in the solar panels is used for heating of closed living spaces, swimming pools and for hot water preparation »

Charakteristik der bekannten technischen LösungenC harak teristi k of the known technical solutions

Bekannt sind Sonnenenergieanlagen, bei denen der Energieträger eine Flüssigkeit ist. Durch eine elektronisch ge~ steuerte Pumpe wird die als Energieträger dienende Flüssigkeit zum Verbraucher befördert.Are known solar energy systems in which the energy source is a liquid. An electronically controlled pump transports the liquid serving as energy carrier to the consumer.

Die DE-OS 2,658,70-9 beschreibt eine Steuerschaltung für einen Sonnenkollektor, bei dem die Pumpe in Betrieb gesetzt wird., wenn ein ausreichendes 'Temperaturgefälle zwischen Sonnenkollektor und Speicher vorhanden ist«, Je ein Temperaturfühler am Sonnenkollektor und im Innenraum des Speichers sind mit einem Differenztemperatursteuerglied verbunden, an dem ein Sollwert der Temperaturdifferenz eingestellt wird.DE-OS 2,658,70-9 describes a control circuit for a solar collector, in which the pump is put into operation, if there is a sufficient 'temperature gradient between the solar collector and storage,' depending on a temperature sensor on the solar collector and in the interior of the memory connected to a differential temperature control member to which a setpoint of the temperature difference is set.

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Zur Aufrechterhaltung des Kältemittelkreislaufes wird eine Pumpe verwendet· Um die Anlage in der beschriebenen V/eise arbeiten zu lassen, ist eine Steuerschaltung für den Pumpenbetrieb unumgänglich· Besonders nachteilig ist das Verhältnis von aufgewendeter Leistung für die Pumpe zur Kollektorleistung bei diffusem Licht sowie in den Morgen- und Abendstunden·A pump is used to maintain the refrigeration cycle. · In order to operate the system as described above, a control circuit is required for pump operation. · Particularly detrimental is the ratio of power consumed by the pump to collector output in diffused light and in the morning and evening hours

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung ist eine Heizanlage zur Übertragung der Energie aus Sonnenkollektoren zum Verbraucher ohne Verwendung einer Hilfsenergie sowie die dafür erforderliche Steuertechnik· Ein Energierückfluß vom Verbraucher zum kai" teren Sonnenkollektor, beispielsweise während derMachtperi~ ode, muß vermieden werden«The object of the invention is a heating system for the transmission of energy from solar collectors to the consumer without the use of an auxiliary energy and the control technology required for this purpose. An energy return from the consumer to the quasi-solar collector, for example during the period of power, must be avoided.

Darlegung des Wesens der Erfindung To explain the nature of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heizanlage zur Übertragung der Energie aus Sonnenkollektoren zu schaffen, die den Transport der Sonnenenergie von den Kollektoren in einen Wärmeübertrager unter Ausnutzung des Dampfdruckes des Kältemittels ermöglicht, ohne daß eine Fördereinrichtung einbezogen wird·The invention has for its object to provide a heating system for the transmission of energy from solar panels, which allows the transport of solar energy from the collectors in a heat exchanger by utilizing the vapor pressure of the refrigerant, without a conveyor is included ·

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein oder mehrere Sonnenkollektoren durch eine Dampfleitung und eine Kondensatleitung mit einem unmittelbar über dem Sonnenkollektor angeordneten Dampfkessel verbunden sind. Der Dampf« kessel wiederum ist mit ebenfalls einer Dampfleitung und einer Kondensatleitung mit einem unmittelbar über dem Dampfkessel angeordneten Kondensatbehälter verbunden, wobei diese Leitungen innerhalb des Dampfkessels mit jeweils einem Rückschlagventil gegen den Überdruck des Dampfkessels geschlossen sind· Das Rückschlagventil der Dampfleitung ist durch einen Schwimmer in dessen Endlagen beeinflußbar· Das Rückschlagventil der Kondensatleitung ist schwach gewichts-According to the invention the object is achieved in that one or more solar panels are connected by a steam line and a condensate line with a directly above the solar collector arranged steam boiler. The steam boiler, in turn, is also connected with a steam line and a condensate line with a condensate tank located directly above the steam boiler, whereby these lines are closed inside the steam boiler with one non-return valve against the overpressure of the steam boiler. · The steam line check valve is closed by a float in whose end positions can be influenced · The check valve of the condensate line is low-weight

belastet. Zur Vermeidung eines Wärmetransportes vom Dampfkessel zum Kondensatbehälter durch aufsteigende Dampf blasen in der Kondensatleitung ist diese unmittelbar vor Eintritt in den Dampfkessel steigend angeordnet und in diesen Teil durch einen kältemittelbeständigen Kunststoffschlauch ersetzt. Eine weitere Dampfleitung stellt die Verbindung vom Dampfkessel zu einem Wärmetauscher im Verbraucher und eine Kondensatleitung den-Rücklauf vom Wärmetauscher zum " Kondensatbehälter her. Die gesamte Anlage ist mit einem Kältemittel durchflutet«.loaded. To avoid heat transfer from the boiler to the condensate tank by ascending steam bubbles in the condensate line this is arranged rising immediately before entering the boiler and replaced in this part by a refrigerant-resistant plastic hose. Another steam line connects the steam boiler to a heat exchanger in the consumer and a condensate line returns the heat exchanger to the "condensate tank." The entire system is flooded with a refrigerant «.

Die Anlage arbeitet in zwei Kreisläufen. Im ersten Kreislauf erfolgt die Energieübertragung vom Kollektor in den Dampfkessel durch Verdampfen eines Kältemittels« Die Kondensatrückführung vom Dampfkessel in den Kollektor erfolgt selbständig durch Ausnutzung der Schwerkraft.The system works in two cycles. In the first circuit, the energy is transferred from the collector to the steam boiler by evaporating a refrigerant. "The condensate return from the steam boiler into the collector takes place automatically by utilizing gravity.

Im zweiten Kreislauf wird der Dampf vom Dampfkessel in den Wärmetauscher geleitet. Das entstandene Kondensat wird mit Hilfe des Dampfdruckes in den Kondensatbehälter gedrückt.In the second cycle, the steam is passed from the boiler to the heat exchanger. The resulting condensate is forced into the condensate tank with the aid of the vapor pressure.

Durch Verringerung des Füllstandes im Dampfkessel wird da3 Rückschlagventil bei erreichtem Tiefstand durch den Schwimmer schlagartig geöffnet. Dadurch erfolgt ein Druckausgleich zwischen Dampfkessel und Kondensatbehälter über die Dampfleitung und somit ein Auffüllen des Dampfkessels mit Kondensat über die Kondensatleitung und deren Rückschlagventil. Bei erreichtem Hochstand wird das Rückschlagventil der Dampfleitung durch den Schwimmer wieder geschlossen. Somit kommt es erneut zum Druckanstieg im Dampfkessel, womit ein neuer Zvklus eingeleitet wird.By reducing the level in the steam boiler da3 check valve is opened abruptly at the low point reached by the float. This results in a pressure equalization between steam boiler and condensate tank via the steam line and thus filling the steam boiler with condensate on the condensate line and the check valve. When reached high level, the check valve of the steam line is closed by the float again. Thus, it comes again to pressure rise in the boiler, whereby a new cycle is initiated.

Die beschriebene Anlage beginnt zu arbeiten, wenn die Kollektortemperatur höher ist als die Außentemperatur. Die erforderliche Temperaturdifferenz ist abhängig vom Höhenunterschied zwischen dem Wärmetauscher als Verbraucher und dem Kondensatbehälter in Abhängigkeit vom verwendeten Kältemittel, The system described starts to work when the collector temperature is higher than the outside temperature. The required temperature difference is dependent on the difference in height between the heat exchanger as a consumer and the condensate tank depending on the refrigerant used,

Bei der beschriebenen Heizanlage wird auf eine Fördereinrichtung, beispielsweise eine Pumpe, verzichtet. Dadurch entfällt eine zum Betreiben der Fördereinrichtung notwendige Steuerschaltung und die dazu erforderliche Energie. Des weiteren wird die Anzahl der Verschleißteile auf ein Minimum verringert, wodurch die Anlage weitgehend wartungsfrei ist.In the described heating system is dispensed with a conveyor, such as a pump. This eliminates a necessary to operate the conveyor control circuit and the required energy. Furthermore, the number of wearing parts is reduced to a minimum, whereby the system is largely maintenance-free.

embodiment

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.An embodiment of the invention is explained in more detail with reference to the accompanying drawings.

Bei einem Höhenunterschied zwischen Kondensat behälter .5 und dem Wärmetauscher 3 von 15 m und einer Außentemperatur von 278 K ist die erforderliche Temperatur des Kollektors 1 = 283 K bei NH₃ als Kältemittel.At a height difference between condensate tank .5 and the heat exchanger 3 of 15 m and an outside temperature of 278 K, the required temperature of the collector 1 = 283 K at NH ₃ as a refrigerant.

Ist die Temperatur des Kollektors 1 infolge der Sonneneinstrahlung höher als die Außentemperatur, beginnt die Anlage in zwei Kreisläufen zu arbeiten.If the temperature of the collector 1 is higher than the outside temperature due to solar radiation, the system starts working in two cycles.

Im ersten Kreislauf erfolgt die Energieübertragung vom überfluteten Kollektor 1 über die Dampfleitung 9 in den unmittelbar über dem Kollektor 1 angeordneten wärmeisolierten Dampfkessel 4 durch Verdampfung des Kältemittels. Die Kondensatrückführung vom Dampfkessel 4 in den Kollektor 1 erfolgt selbständig über die Kondensatleitung 12 durch Ausnutzung der Schwerkraft.In the first cycle, the energy transfer from the flooded collector 1 via the steam line 9 takes place in the immediately above the collector 1 arranged heat-insulated steam boiler 4 by evaporation of the refrigerant. The condensate return from the boiler 4 in the collector 1 is done independently via the condensate line 12 by utilizing gravity.

Im zweiten Kreislauf wird der Dampf, vom Dampfkessel 4 über die Dampfleitung 10 in den im Speicher 2 befindlichen .Wärmetauscher 3 geleitet, wobei dieser unter Energieabgabe kondensiert. Das entstandene Kondensat wird mit Hilfe des Dampfkesseldruckes über die Kondensatleitung 13 in den durch die Außenluft gekühlten Kondensatbehälter 5 gedrückt.In the second cycle, the steam is passed from the steam boiler 4 via the steam line 10 into the heat exchanger 3 located in the storage 2, this condensing with release of energy. The resulting condensate is pressed by means of the steam boiler pressure on the condensate line 13 in the cooled by the outside air condensate tank 5.

Die Rückführung des Kondensates vom Kondensatbehälter 5 in den Dampfkessel 4 erfolgt über die Kondensatleitung 14.The return of the condensate from the condensate tank 5 in the boiler 4 via the condensate line 14th

5 Ä V 7 35 A V 7 3

Die Bedingungen für diese Rückführung werden durch die Rückschlagventile 7 und 8 erfüllt. Zunächst sind beide Ventile auf Grund des höheren Dampfdruckes im Dampfkessel 4 geschlossen. Durch Verringerung des Füllstandes im Dampfkessel 4 wird das Rückschlagventil 7 "bei erreichtem Tiefstand durch den Schwimmer 6 schlagartig geöffnet. Dadurch erfolgt ein Druckausgleich zwischen dem Dampfkessel 4 und dem Kondensatbehälter 5 über die Dampfleitung 11 und somit ein Auffüllen des Dampfkessels 4mit Kondensat über die Kondensatleitung 14 und das Rückschlagventil 8.The conditions for this recirculation are met by check valves 7 and 8. First, both valves are closed due to the higher vapor pressure in the steam boiler 4. By reducing the filling level in the steam boiler 4, the check valve 7 "abruptly opens when the depression is reached by the float 6. This results in pressure equalization between the steam boiler 4 and the condensate tank 5 via the steam line 11 and thus filling of the steam boiler 4 with condensate via the condensate line 14 and the check valve 8.

Bei erreichtem Höchststand wird das Rückschlagventil 7 durch den Schwimmer 6 wieder geschlossen. Somit kann es erneut zum Druckanstieg im Dampfkessel 4 kommen, womit ein neuer.Zvkluo eingeleitet wird.When the maximum level is reached, the check valve 7 is closed by the float 6 again. Thus, it may again come to increase the pressure in the boiler 4, whereby a neue.Zvkluo is initiated.

Um einen Wärmetransport über die Kondensatleitung 14 vom Dampfkessel 4 in den Kondensatbehälter 5 durch kontinuierliches Verdampfen des Kondensates zu verhindern, ist diese unmittelbar vor Eintritt in den Dampfkessel 4 steigend anzuordnen« Der Einsatz von kältemittelfestem Kunststoffschlauch 15» beispielsweise Plaste-- oder Gummischlauch, im ansteigenden Teil der Kondensatleitung 14 verringert die Wärmeübertragung, durch verschlechterte Wärmeleitung, Über das Ventil 17 wird die Anlage gefüllt bzw* entleert. Das Ventil 16 dient zur Entlüftung«To prevent heat transfer via the condensate line 14 from the boiler 4 in the condensate tank 5 by continuous evaporation of the condensate, this is immediately before entering the steam boiler 4 rising to order «The use of refrigerant plastic hose 15», for example plastic or rubber hose, in the rising Part of the condensate line 14 reduces the heat transfer, due to deteriorated heat conduction, via the valve 17, the system is filled or emptied *. The valve 16 is used for ventilation «

Sämtliche Anlagenteile müssen für den Dampfdruck des verwendeten Kältemittels bei der Schwarzkörpertemperatur des Aufstellungsortes ausgelegt sein.All system parts must be designed for the vapor pressure of the refrigerant used at the black body temperature of the installation site.

Die beschriebene Anlage beginnt zu arbeiten- wenn die Kollektortemperatur höher ist als die Außentemperatur. Die eriorderIiche Mindesttemperaturdifferenz ist abhängig vom verwendeten Kältemittel sowie vom. Höhenunterschied zwischen dem Wärmetauscher 3 des Verbrauchers und dem Kondensatbehälter 5.The system described starts to work - when the collector temperature is higher than the outside temperature. The eriorderiche minimum temperature difference depends on the refrigerant used and the. Height difference between the heat exchanger 3 of the consumer and the condensate tank. 5

Claims

invention claim

1st heating system for. Transmission of energy from solar panels, characterized in that one or more collectors (1) through a steam line (9) and a condensate line (12) with an immediately above the collector

(I) arranged heat-insulated steam boiler (4) are connected, which in turn with a steam line (11) and a condensate line (14) 'with an immediately above the steam boiler (4) arranged, the outside temperature exposed, condensate tank (5) is connected, such in that the condensate line (14) and the steam line (11) with check valves (7; 8) inside the steam boiler (4) are closed against its overpressure, the check valve (7) of the steam line

(II) is opened by a float (6) in its lower end position and in its upper end position is closed and that the steam boiler (4) through a steam line (10) via a below the collector (1) located heat exchanger (3) and a condensate line (13) is connected to the condensate tank (5).

2. claim according to item 1, characterized in that the lower end of the condensate line (14) immediately upstream of the confluence with the steam boiler (4) is arranged rising, wherein the outgoing part consists of refrigerant-resistant plastic hose.

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