DE10000861A1 - Vorrichtung zur Speicherung von durch Solarkollektoren gewonnener Wärmeenergie - Google Patents

Vorrichtung zur Speicherung von durch Solarkollektoren gewonnener Wärmeenergie

Info

Publication number
DE10000861A1
DE10000861A1 DE10000861A DE10000861A DE10000861A1 DE 10000861 A1 DE10000861 A1 DE 10000861A1 DE 10000861 A DE10000861 A DE 10000861A DE 10000861 A DE10000861 A DE 10000861A DE 10000861 A1 DE10000861 A1 DE 10000861A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
water
solar circuit
solar
flow
heat exchanger
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE10000861A
Other languages
English (en)
Inventor
Juergen Rued
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SOLATHERM SOLAR HEIZSYSTEME EN
Original Assignee
SOLATHERM SOLAR HEIZSYSTEME EN
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SOLATHERM SOLAR HEIZSYSTEME EN filed Critical SOLATHERM SOLAR HEIZSYSTEME EN
Priority to DE10000861A priority Critical patent/DE10000861A1/de
Publication of DE10000861A1 publication Critical patent/DE10000861A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D11/00Central heating systems using heat accumulated in storage masses
    • F24D11/002Central heating systems using heat accumulated in storage masses water heating system
    • F24D11/003Central heating systems using heat accumulated in storage masses water heating system combined with solar energy
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00Details
    • F24H9/12Arrangements for connecting heaters to circulation pipes
    • F24H9/13Arrangements for connecting heaters to circulation pipes for water heaters
    • F24H9/133Storage heaters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S60/00Arrangements for storing heat collected by solar heat collectors
    • F24S60/30Arrangements for storing heat collected by solar heat collectors storing heat in liquids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/0034Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using liquid heat storage material
    • F28D20/0039Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using liquid heat storage material with stratification of the heat storage material
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/20Solar thermal
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14Thermal energy storage
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E70/00Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Speicherung von durch Solarkollektoren (8) gewonnener Wärmeenergie, mit einem Speicherbehälter (2), in welches ein von einem Speicherwasser umgebener, zu einem separaten Solarkreislauf (6) gehörender und von einem durch die Solarkollektoren (8) erwärmten Solarkreislaufwasser durchströmter Wärmetauscher (4) angeordnet ist, durch welchen der Wärmeeintrag in das Speicherwasser erfolgt. DOLLAR A Die Erfindung sieht vor, daß sich der Wärmetauscher im wesentlichen vom Boden (14) bis zum Kopf (16) des Speicherbehälters (2) erstreckt und ihm vorlaufseitig das Solarkreislaufwasser in einer Höhenlage zuführbar ist, in welcher die Temperatur des Speicherwassers im wesentlichen der jeweiligen Temperatur des Solarkreislaufwassers entspricht.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Speicherung von durch Solarkollektoren gewonnener Wärmeenergie, mit einem Speicherbehälter, in welchem ein von einem Speicherwasser umgebe­ ner, zu einem separaten Solarkreislauf gehörender und von einem durch die Solarkollektoren erwärmten Solarkreislaufwasser durch­ strömter Wärmetauscher angeordnet ist, durch welchen der Wärmeein­ trag in das Speicherwasser erfolgt, gemäß dem Oberbegriff des An­ spruchs 1 sowie von einer Solaranlage gemäß Anspruch 10.
Solche Vorrichtungen mit indirekter Beladung mittels eines inter­ nen Wärmetauschers sind aus dem Stand der Technik bekannt, wobei der Wärmetauscher im Bodenbereich des Speicherbehälters angeordnet ist und sich bis maximal zu einem Drittel der Höhe des Speicher­ behälters erstreckt. Durch den bodenseitigen Wärmeeintrag steigt er­ wärmtes und spezifisch leichteres Speicherwasser solange nach oben bis es eine seiner Temperatur entsprechende Schicht erreicht hat, wo­ bei sich innerhalb des Speicherwassers eine Temperaturschichtung ausbildet und die Schichten unterschiedlicher Temperaturen für ver­ schiedene Zwecke genutzt werden können, z. B. zur Brauchwasserer­ wärmung, Heizung etc.. Insofern ist eine Aufrechterhaltung der Tempe­ raturschichtung von Vorteil. Demgegenüber ist bei diesem Stand der Technik unbefriedigend, daß die durch die Temperaturunterschiede hervorgerufene Konvektionsströmung zu einer unerwünschten Durch­ mischung des Speicherwassers und damit zu Energieverlusten führt.
Ideal wäre demgegenüber eine sogenannte Schichtbeladung, bei welcher die Beladung des Speicherwassers mit Wärmeenergie in einer temperaturgleichen Schicht erfolgt. Zur Lösung dieses Problem wurde in der Vergangenheit deshalb vorgeschlagen, den im Speicher­ behälter weiterhin bodenseitig angeordneten Wärmetauscher mit ei­ nem rohrförmigen Aufströmkamin mit Radialabstand zu umschließen, welcher in den Kopfbereich des Speicherbehälters mündet. Der Auf­ strömkamin weist quer verlaufende Auslaßöffnungen in unterschiedli­ chen Höhenlagen auf, so daß das bodenseitig durch den Wärmetau­ scher erwärmte Speicherwasser innerhalb des Aufströmkamins so lan­ ge nach oben steigt, bis es eine Schicht gleicher Temperatur erreicht hat und dann durch die dieser Schicht zugeordnete Auslaßöffnung hindurch ausströmen kann. Zwar ist bei dieser Art von Schichtbela­ dung das außerhalb des Aufströmkamins befindliche Speicherwasser weniger von Konvektionsströmungen betroffen, eine umso ausge­ prägtere Strömung bildet sich jedoch gerade bei großen Temperaturunterschieden zwischen dem Wärmetauscher und des ihn umgeben­ den Speicherwassers innerhalb des Aufströmkamins aus, was wieder­ um zu unerwünschten Durchmischungen und somit zu Energieverlu­ sten führt. Mit der sich innerhalb des Strömungskamins ausbildenden Rohrströmung gehen außerdem Strömungsverluste z. B. durch Wand­ reibung einher, welche sich ebenfalls negativ auf die Energiebilanz auswirken.
Unbefriedigend bei diesem Stand der Technik ist weiterhin, daß der bodenseitige Wärmetauscher vor allem bezogen auf seine Höhen­ erstreckung relativ kurz baut, was die für den Wärmeübergang wirksa­ me Fläche beschränkt. Infolgedessen ergibt sich das Problem, daß die mit dem Solarkreislaufwasser mitgeführte Wärmemenge nicht vollstän­ dig an das Speicherwasser abgegeben werden kann und die Tempe­ ratur am Rücklauf deshalb zu hoch ist.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Speicherung von durch Solarkollektoren gewonnener Wärmeenergie zu schaffen, bei welcher ein verbesserter Wärmeüber­ gang zwischen dem Solarkreislaufwasser und dem Speicherwasser ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 dadurch gelöst, daß sich der Wärmetauscher im wesentlichen vom Boden bis zum Kopf des Speicherbehälters erstreckt und ihm vorlaufseitig das Solarkreislauf­ wasser in einer Höhenlage zuführbar ist, in welcher die Temperatur des Speicherwassers der jeweiligen Temperatur des Solarkreislauf­ wassers entspricht.
Vorteile der Erfindung
Da sich der Wärmetauscher vom Boden bis zum Kopf des Spei­ cherbehälters erstreckt, kann ihm das innerhalb des Solarkreislaufs umgewälzte Speicherwasser in genau der Höhenlage zugeführt wer­ den, an welcher dessen Temperatur der des Speicherwassers ent­ spricht. Somit können sich keine nennenswerten Strömungsvorgänge innerhalb des Speicherwassers ausbilden. Infolgedessen sinken die beim Wärmeübergang zwischen dem Solarkreislaufwasser und dem Speicherwasser auftretenden Energieverluste, weshalb der Wärmeein­ trag in das Speicherwasser und somit auch der Gesamtwirkungsgrad der Solaranlage steigt.
Gegenüber üblichen Wärmetauschern, welche sich etwa nur bis zu einem Drittel der Höhe des Speicherbehälters erstrecken, ist die Bauhöhe des Wärmetauschers gemäß der Erfindung signifikant größer, weshalb eine wesentlich größere wirksame Fläche für den Wärmeüber­ gang zur Verfügung steht. Hierdurch ist mehr Wärmeenergie übertrag­ bar, was sich wiederum günstig auf den Wirkungsgrad der Solaranlage auswirkt.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Patent­ anspruch 1 angegebenen Erfindung möglich.
Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen
Fig. 1 eine schematisierte Darstellung einer Vorrichtung zur Speiche­ rung von durch Solarkollektoren gewonnener Wärmeenergie gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 eine schematisierte Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung;
Fig. 3 eine schematisierte Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die in Fig. 1 gezeigte bevorzugte Ausführungsform einer Vor­ richtung 1 zur Speicherung von durch Solarkollektoren gewonnener Wärmeenergie gemäß der Erfindung umfaßt unter anderem einen Speicherbehälter 2, innerhalb welchem ein vorzugsweise als Rohrwen­ del 4 ausgebildeter Wärmetauscher angeordnet ist. Die Rohrwendel 4 ist Bestandteil eines in sich geschlossenen Solarkreislaufs 6, welcher darüber hinaus einen oder mehrere Solarkollektoren 8 sowie eine bei­ spielsweise in einer Rücklaufleitung 10 angeordnete Pumpe 12 umfaßt, um durch die Solarkollektoren 8 erwärmtes Solarkreislaufwasser in die Rohrwendel 4 zu pumpen und Wärmeenergie auf ein Speicherwasser zu übertragen, mit welchem der Speicherbehälter 2 befüllt ist. Wegen des vom Speicherwasser getrennten Solarkreislaufs 6 ist eine sog. indi­ rekte Beladung des Speicherbehälters 2 mit Wärmeenergie realisiert. Neben dem Wärmetauscher 4 des Solarkreislaufs 6 kann in den Spei­ cherbehälter 2 beispielsweise ein Plattenwärmetauscher für einen Brauchwasserkreislauf integriert und/oder ein Nachheizungskreislauf vorgesehen sein. Solcherart aufgebaute Solaranlagen sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt, weshalb hierzu keine weiteren Erläuterungen erfolgen sollen.
Erfindungsgemäß erstreckt sich die Rohrwendel 4 des Solar­ kreislaufs 6 vom Boden 14 bis zum Kopf 16 des Speicherbehälters 2, wobei sie mit dem restlichen Solarkreislauf 6 durch einen kopfseitig aus dem Speicherbehälter 2 ragenden Vorlaufanschluß 18 und durch einen bodenseitig aus dem Speicherbehälter 2 ragenden Rücklaufan­ schluß 20 in Verbindung steht, welchem die diesbezüglich stromabwär­ tige Pumpe 12 nachgeordnet ist.
Zusätzlich ragen aus dem Speicherbehälter 2 zwei weitere Vor­ laufanschlüsse 22, 23, welche von der Rohrwendel 4 abzweigen und bezogen auf deren Höhenerstreckung beispielsweise äquidistant zu­ einander angeordnet sind, wodurch die Rohrwendel 4 in vorzugsweise drei gleich große, übereinander angeordnete Rohrwendel-Abschnitte 24, 26, 28 unterteilt wird. Je nachdem, in welchen der insgesamt drei Vorlaufanschlüsse 18, 22, 23 das über eine Vorlaufleitung 30 von den Solarkollektoren 8 zuströmende Solarkreislaufwasser eingespeist wird, werden entweder alle drei Rohrwendel-Abschnitte 24, 26, 28, der mitt­ lere und der untere Rohrwendel-Abschnitt 26, 28 oder nur der untere Rohrwendel-Abschnitt 28 durchströmt.
Die Zuordnung des vorlaufseitigen Solarkreislaufwassers zu je­ weils einem der Vorlaufanschlüsse 18, 22, 23 erfolgt durch eine von ei­ ner Steuer- und Regeleinrichtung 32 ansteuerbare Ventilanordnung 34, welche vorzugsweise zwei als 3-Wege-Umschaltventile ausgebildete Ventile V1, V2 beinhaltet. Mit Ausnahme des unteren Rohrwendel- Abschnitts 28 sind die Vorlaufanschlüsse 18, 22 des oberen und mittle­ ren Rohrwendel-Abschnitts 24, 26 mit jeweils einem ersten Ausgang a eines der beiden 3-Wege-Umschaltventile V1, V2 verbunden. Ein Ein­ gang c des oberen Ventils V1 steht durch die Vorlaufleitung 30 mit den Solarkollektoren 8 in Verbindung, ein zweiter Ausgang b des oberen Umschaltventils V1 ist an einen Eingang c des unteren Umschaltventils V2 angeschlossen, dessen zweiter Ausgang b wiederum mit dem Vor­ laufanschluß 23 des unteren Rohrwendel-Abschnitts 28 in Verbindung steht. Die beiden 3-Wege-Umschaltventile V1, V2 der Ventilanordnung 34 können je nach Schaltzustand am Eingang c anstehendes Solar­ kreislaufwasser entweder auf den ersten oder den zweiten Ausgang a, b schalten, wobei der nicht betroffene Ausgang a, b gesperrt wird. Zur Ansteuerung sind die Umschaltventile V1, V2 durch elektrische Steuer­ leitungen 36 mit der übergeordneten Steuer- und Regeleinrichtung 32 verbunden.
Je nach Ansteuerung der Umschaltventile V1, V2 kann deshalb ein über den Eingang c des oberen Umschaltventils V, eingespeister Solarkreislaufwasserstrom entweder an den Vorlaufanschluß 18 des oberen Rohrwendel-Abschnitts 24 oder an den Eingang c des unteren Umschaltventils V2 weitergeleitet werden, wobei dort wiederum eine Weiterschaltmöglichkeit an den Vorlaufanschluß 22 des mittleren Rohrwendel-Abschnitts 26 oder an den Vorlaufanschluß 23 des unteren Rohrwendel-Abschnitts 28 besteht.
Wie eingangs bereits beschrieben, bildet sich bei Erwärmung des Speicherwassers durch den Wärmetauscher 4 des Solarkreislaufs 6 innerhalb des Speicherbehälters 2 eine Temperaturschichtung aus, wobei spezifisch leichteres, warmes Wasser nach oben steigt und spe­ zifisch schwereres, kälteres Wasser sich im Bereich des Bodens 14 anlagert. Hierbei wird die für den jeweiligen Zweck benötigte Wärme der Schicht entnommen, in welcher die abverlangte Temperatur vorhanden ist. Demzufolge kann beispielsweise ein Plattenwärmetauscher für einen Brauchwasserkreislauf im oberen Bereich des Speicherbe­ hälters 2 angeordnet sein, um genügend heißes Badewasser zur Ver­ fügung zu stellen, während die im mittleren Bereich gespeicherte Wär­ me etwas niedrigerer Temperatur für Heizzwecke genutzt wird. Die Temperaturschichtung ist nach Möglichkeit aufrechtzuerhalten, da Durchmischungsvorgänge von Schichten unterschiedlicher Temperatur zu unerwünschten Energieverlusten führen.
Erfindungsgemäß erfolgt die Zufuhr von Solarkreislaufwasser in die Rohrwendel 4 deshalb in einer Höhenlage, in welcher die Tempe­ ratur des Speicherwassers der jeweiligen Temperatur des Solarkreis­ laufwassers entspricht, wobei die drei im Ausführungsbeispiel vorhan­ denen Vorlaufanschlüsse 18, 22, 23 je einer horizontalen Temperatur­ schicht des Speicherwassers zugeordnet sind.
Bei der Einspeisung des Solarkreislaufwassers in die Rohrwen­ del 4 erfolgt die Wahl des hierfür benutzten Vorlaufanschlusses 18, 22, 23 abhängig von der Temperatur TV des vorlaufseitigen Solarkreislauf­ wassers. Diese Temperatur TV ist mittels eines innerhalb der Vorlauf­ leitung 30 angeordneten Temperatursensors 38 meßbar und durch eine elektrische Sensorleitung 40 an die Steuer- und Regeleinrichtung 32 weiterleitbar.
Wenn die vom Temperatursensor 38 gemessene, vorlaufseitige Temperatur TV des Solarkreislaufwassers relativ niedrig ist, beispiels­ weise während eines Anlaufvorgangs der Solaranlage, steuert die Steuer- und Regeleinrichtung 32 die Umschaltventile V1, V2 vorzugs­ weise derart an, daß deren Eingänge c jeweils zu deren Ausgängen b durchgeschaltet werden, so daß das Solarkreislaufwasser durch den Vorlaufanschluß 23 des unteren Rohrwendel-Abschnitts 28 eingespeist wird, welcher von Speisewasser einer im wesentlichen gleich niedrigen Temperatur umgeben ist. Damit trotz des relativ kurzen Strömungswe­ ges entlang nur eines Rohrwendel-Abschnitts 28 ausreichend Zeit für den Wärmeübergang zur Verfügung steht, ist eine Ansteuerung der Pumpe 12 durch die Steuer- und Regeleinrichtung 32 mittels einer Steuerleitung 41 vorgesehen, welche für diesen Fall den Pumpen- Förderstrom entsprechend niedrig einsteuert (Anfahren der Vorrichtung mit Pumpen-Minimalleistung).
Wenn nach einiger Zeit die Temperatur TV des vorlaufseitigen Solarkreislaufwassers gestiegen ist, wird das untere Umschaltventil V2 durch die Steuer- und Regeleinrichtung 32 veranlasst, seinen Eingang c auf seinen mit dem Vorlaufanschluß 22 des mittleren Rohrwendel- Abschnitts 26 verbundenen ersten Ausgang a umzuschalten, wodurch die Einspeisung von vorlaufseitigem Solarkreislaufwasser in den mittle­ ren Rohrwendel-Abschnitt 26 erfolgt, welcher sich in einer Schicht hö­ herer Speicherwasser-Temperatur befindet. Dementsprechend werden nun zwei anstatt nur ein Rohrwendel-Abschnitt durchströmt. Die Pumpleistung bleibt vorzugsweise weiterhin auf dem eingestellt niedri­ gen Niveau.
Nach weiterer Erwärmung des vorlaufseitigen Solarkreislaufwas­ sers, d. h. mit in den Kollektor maximal eingestrahlter Sonnenleistung, wird der Eingang c des oberen Umschaltventils V1 auf seinen mit dem Vorlaufanschluß 18 des oberen Rohrwendel-Abschnitts 24 verbunde­ nen ersten Ausgang a geschaltet, wodurch die Einspeisung von vor­ laufseitigem Solarkreislaufwasser in den oberen Rohrwendel-Abschnitt 24 erfolgt, welcher sich in der Schicht mit der höchsten Speicherwas­ ser-Temperatur befindet. Der Förderstrom der Pumpe 12 wird erhöht, um zu verhindern, daß die Temperatur TV des vorlaufseitigen Solar­ kreislaufwassers zu stark ansteigt und dieses verdampft.
Bezüglich eines maximalen Wärmeenergieeintrags in das Spei­ cherwasser befinden sich daher die Parameter-Temperatur TV des vorlaufseitigen Solarkreislaufwassers, Schaltzustand der Ventile V1, V2 sowie der Föderstrom der Pumpe 12 - zueinander in einer Abhängig­ keit, welche z. B. durch Berechnung oder empirisch ermittelbar ist. Zweckmäßig sind die genannten Parameter in Kennfeldern der Steuer- und Regeleinrichtung 32 abgelegt. Die Anzahl der ansteuerbaren Rohrwendel-Abschnitte 24, 26, 28 ist nicht auf die drei der bevorzugten Ausführungsform beschränkt, sondern kann je nach Anforderung an die Feinfühligkeit der temperaturabhängigen Einspeisung angepaßt wer­ den.
In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemä­ ßen Vorrichtung 1 dargestellt, wobei zur Kennzeichnung gleich- oder analog wirkender Bauelemente und Baugruppen identische Bezugs­ zahlen wie bei der vorangehend beschriebenen Ausführungsform ver­ wendet werden. Abweichend von dieser stehen die drei Rohrwendel- Abschnitte 24, 26, 28 nicht innerhalb sondern außerhalb des Speicher­ behälters 2 miteinander in Verbindung, wobei an den äußeren Verbin­ dungsstellen 42 je ein Vorlaufanschluß 18, 22, 23 vorhanden ist, wel­ chem über die bereits beschriebene Ventilanordnung 34 Solarkreis­ laufwasser zuführbar ist.
Gemäß einer in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform wird mittels eines Drehverteilers 44 das durch die Solarkollektoren erwärmte Solar­ kreislaufwasser Vorlaufanschlüssen 45 der Rohrwendel 4 zugeführt. Hierbei weist jede einzelne Windung 46 der Rohrwendel 4 einen eigenen Vorlaufanschluß 45 auf, so daß eine noch feinfühligere Zuordnung des Solarkreislaufwassers zu den unterschiedlichen Temperatur­ schichten des Speicherwassers möglich ist.
Der Drehverteiler 44 umfaßt einen um eine Drehachse 48 schwenkbaren und mit der Vorlaufleitung 30 des Solarkreislaufs 6 in Verbindung stehendes Leitungselement 50, welches mit seinem freien Ende 52 abhängig von seiner Schwenklage mit einer von mehreren in radialer Richtung und mit Umfangsabstand zueinander angeordneten, zum Leitungselement 50 hin offenen Zuströmöffnungen 54 von Verbin­ dungsleitungen 56 in Flucht bringbar ist, welche mit den Vorlaufan­ schlüssen 45 der Rohrwendel 4 in Verbindung stehen. Die Drehbewe­ gung des schwenkbaren Leitungselements 50 wird abhängig von der vom Temperatursensor 38 gemessenen Temperatur TV des vorlaufsei­ tigen Solarkreislaufwassers durch die Steuer- und Regeleinrichtung 32 initiiert.

Claims (10)

1. Vorrichtung (1) zur Speicherung von durch Solarkollektoren (8) gewon­ nener Wärmeenergie, mit einem Speicherbehälter (2), in welchem ein von einem Speicherwasser umgebener, zu einem separaten Solar­ kreislauf (6) gehörender und von einem durch die Solarkollektoren (8) erwärmten Solarkreislaufwasser durchströmter Wärmetauscher (4) an­ geordnet ist, durch welchen der Wärmeeintrag in das Speicherwasser erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Wärmetauscher im we­ sentlichen vom Boden (14) bis zum Kopf (16) des Speicherbehälters (2) erstreckt und ihm vorlaufseitig das Solarkreislaufwasser in einer Hö­ henlage zuführbar ist, in welcher die Temperatur des Speicherwassers im wesentlichen der jeweiligen Temperatur des Solarkreislaufwassers entspricht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vom Wärmetauscher (4) mehrere, in voneinander unterschiedlichen Höhen­ lagen abzweigende Vorlaufanschlüsse (18, 22, 23; 45) vorgesehen sind, wobei die Wahl des für die Einspeisung von vorlaufseitigem So­ larkreislaufwasser benutzten Vorlaufanschlusses durch eine Steuer- und Regeleinrichtung (32) in Abhängigkeit der in einer stromaufwärti­ gen Vorlaufleitung (30) herrschenden Temperatur (TV) des Solarkreis­ laufwassers erfolgt, welches vorzugsweise ein Wasser- Frostschutzmittel-Gemisch ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vorlaufleitung (30) ein Temperatursensor (38) zur Messung der Tempe­ ratur (TV) des vorlaufseitigen Solarkreislaufwassers vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein unte­ res Ende des Wärmetauschers (4) mit einem Rücklaufanschluß (20) versehen ist, welcher mit einer stromabwärtigen, eine Pumpe (12) des Solarkreislaufs (6) enthaltenden Rücklaufleitung (10) in Verbindung steht.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (12) des Solarkreislaufs (6) von der Steuer- und Regeleinrich­ tung (32) derart ansteuerbar ist, daß der Förderstrom durch die Pumpe (12) maximal ist, wenn dem Wärmetauscher (4) Solarkreislaufwasser in der höchsten Ebene zugeführt wird, und einen minimalen Wert an­ nimmt, wenn die Einspeisung in darunterliegenden Ebenen erfolgt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher eine sich vom Boden (14) bis zum Kopf (16) des Spei­ cherbehälters (2) erstreckende Rohrwendel (4) beinhaltet, wobei die Vorlaufanschlüsse (18, 22, 23; 45) durch an die Rohrwendel (4) vor­ zugsweise in radialer Richtung angesetzte Leitungsrohre gebildet wer­ den.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die tem­ peraturabhängige Zuweisung des vorlaufseitigen Solarkreislaufwassers zu einem der Vorlaufanschlüsse (18, 22, 23) mittels einer von der Steuer- und Regeleinrichtung (32) ansteuerbaren Ventilanordnung (34) erfolgt, wobei mit Ausnahme des untersten Vorlaufanschlusses (23) je­ der Vorlaufanschluß (18, 22, 23) mit einem diesbezüglich stromaufwär­ tigen 3-Wege-Umschaltventil (V1, V2) in Verbindung steht, durch wel­ ches ventileingangsseitig zugeführtes Solarkreislaufwasser an den be­ treffenden Vorlaufanschluß (18, 22, 23) oder an das Umschaltventil (V1, V2) des Vorlaufanschlusses (18, 22) einer niedrigeren Höhenlage oder direkt an deren Vorlaufanschluß (23) weiterschaltbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrwendel (4) aus mehreren koaxial übereinander gereihten Rohr­ wendel-Abschnitten (24, 26, 28) besteht, welche außerhalb des Spei­ cherbehälters (2) miteinander in leitender Verbindung stehen und von welchen je ein Rohrwendel-Abschnitt (24, 26, 28) einem Vorlaufan­ schluß (18, 22, 23) zugeordnet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die temperaturabhängige Zuweisung des vorlaufseitigen Solarkreislaufwassers zu einem der Vorlaufanschlüsse (45) mittels ei­ nes von der Steuer- und Regeleinrichtung (32) ansteuerbaren Dreh­ verteilers (44) erfolgt, mit einem um eine Drehachse (48) schwenkbaren und mit einer Vorlaufleitung (30) des Solarkreislaufs (6) in Verbindung stehenden Leitungselement (50), welches endseitig abhängig von sei­ ner Schwenklage mit je einer von mehreren in radialer Richtung und mit Umfangsabstand zueinander angeordneten, zum Leitungselement (50) hin offenen Zuströmöffnungen (54) der Vorlaufanschlüsse (45) in Flucht bringbar ist.
10. Solaranlage enthaltend eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
DE10000861A 2000-01-12 2000-01-12 Vorrichtung zur Speicherung von durch Solarkollektoren gewonnener Wärmeenergie Withdrawn DE10000861A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10000861A DE10000861A1 (de) 2000-01-12 2000-01-12 Vorrichtung zur Speicherung von durch Solarkollektoren gewonnener Wärmeenergie

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10000861A DE10000861A1 (de) 2000-01-12 2000-01-12 Vorrichtung zur Speicherung von durch Solarkollektoren gewonnener Wärmeenergie

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10000861A1 true DE10000861A1 (de) 2001-07-19

Family

ID=7627202

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10000861A Withdrawn DE10000861A1 (de) 2000-01-12 2000-01-12 Vorrichtung zur Speicherung von durch Solarkollektoren gewonnener Wärmeenergie

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10000861A1 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2336700A3 (de) * 2009-12-08 2017-11-01 Siemens Aktiengesellschaft Speichervorrichtung und Verfahren zu deren Betrieb
EP3367035A1 (de) 2017-02-28 2018-08-29 Robert Bosch GmbH Rohrwendelwärmetauscher und speicherbehälter mit einem rohrwendelwärmetauscher
IT202000019504A1 (it) * 2020-08-06 2022-02-06 Steel Tech Srl Serbatoio di accumulo termico con materiali a transizione di fase
NL2027593B1 (en) * 2021-02-18 2022-09-14 Conico Valves B V Solar system for converting solar energy into heat

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2831017A1 (de) * 1977-07-15 1979-02-01 Patlico Rights Nv Waermespeicher- und -abgabevorrichtung fuer waerme aus einem von der sonne aufgeheizten fluid
DE2749853A1 (de) * 1977-11-08 1979-05-10 Axel Urbanek Solarspeicher mit einspeisung in zwei oder drei zonen
EP0616174A1 (de) * 1993-03-17 1994-09-21 Agpo B.V. Vorrichtung zum Speichen von Solarenergie
DE19707859A1 (de) * 1997-02-27 1998-09-03 Peter Taubert Anordnung zur Übertragung von Wärmeenergie
DE29806464U1 (de) * 1998-04-08 1998-10-01 Gebr. Meibes Holding GmbH, 30916 Isernhagen Wasserspeicher, insbesondere für eine Zentralheizungsanlage mit Solarkollektor

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2831017A1 (de) * 1977-07-15 1979-02-01 Patlico Rights Nv Waermespeicher- und -abgabevorrichtung fuer waerme aus einem von der sonne aufgeheizten fluid
DE2749853A1 (de) * 1977-11-08 1979-05-10 Axel Urbanek Solarspeicher mit einspeisung in zwei oder drei zonen
EP0616174A1 (de) * 1993-03-17 1994-09-21 Agpo B.V. Vorrichtung zum Speichen von Solarenergie
DE19707859A1 (de) * 1997-02-27 1998-09-03 Peter Taubert Anordnung zur Übertragung von Wärmeenergie
DE29806464U1 (de) * 1998-04-08 1998-10-01 Gebr. Meibes Holding GmbH, 30916 Isernhagen Wasserspeicher, insbesondere für eine Zentralheizungsanlage mit Solarkollektor

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2336700A3 (de) * 2009-12-08 2017-11-01 Siemens Aktiengesellschaft Speichervorrichtung und Verfahren zu deren Betrieb
EP3367035A1 (de) 2017-02-28 2018-08-29 Robert Bosch GmbH Rohrwendelwärmetauscher und speicherbehälter mit einem rohrwendelwärmetauscher
DE102017203196A1 (de) 2017-02-28 2018-08-30 Robert Bosch Gmbh Rohrwendelwärmetauscher und Speicherbehälter mit einem Rohrwendelwärmetauscher
IT202000019504A1 (it) * 2020-08-06 2022-02-06 Steel Tech Srl Serbatoio di accumulo termico con materiali a transizione di fase
NL2027593B1 (en) * 2021-02-18 2022-09-14 Conico Valves B V Solar system for converting solar energy into heat

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0683362A1 (de) Wärmespeicher
DE3835096C2 (de)
DE19953493C2 (de) Solaranlage
DE2804748C2 (de) Wärme-isolierter Behälter für warmes Wasser o.a. Flüssigkeiten
DE3403859A1 (de) Vorrichtung zur energiesparenden warmwasserversorgung
EP0924471B1 (de) Wärmespeicher
DE10000861A1 (de) Vorrichtung zur Speicherung von durch Solarkollektoren gewonnener Wärmeenergie
DE2947995A1 (de) Heizwasserspeicher
DE29612894U1 (de) Warmwasserspeicher, insbesondere für Brauchwasser
DE1903774A1 (de) Vorrichtung zum Erhitzen fluessiger Medien
DE19846364A1 (de) Wärmeschichtspeicher und Verfahren zum Betreiben des Speichers
DE19812792C2 (de) Speicheranordnung
DE2637482A1 (de) Stehender, isolierter doppelmantelwaermetauscher
EP1065442A1 (de) Feuerungsanlage mit flüssigkeitsgekühlten Rostelementen
DE3120118C2 (de) Heiz- und Brauchwasserspeicheranordnung
DE2710139A1 (de) Vorrichtung zum erhitzen von brauchwasser in einem fluessigkeitsgefuellten speicherkessel
CH670497A5 (de)
DE1910088A1 (de) Speicherkessel einer Elektro-Warmwasserheizung
AT403733B (de) Schichtspeicheranlage
DE738181C (de) Warmwasserumlaufheizung fuer auf dampf- oder elektrischbetriebenen Strecken laufende Eisenbahnwagen
DE2813614C2 (de) Indirekt beheizter Dampferzeuger
DE1779911C3 (de) Warmwasser-Sammelheizungsanlage. Ausscheidung aus: 1454438
DE19817414C2 (de) Verfahren zum Betreiben einer Heizungsanlage und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
EP0797053B1 (de) Verteiler für einen Flüssigkeitsstrom in einer Heizungsanlage
DE29601783U1 (de) Pufferspeicher für einen Heizungskreislauf

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8139 Disposal/non-payment of the annual fee