DE10000861A1 - Vorrichtung zur Speicherung von durch Solarkollektoren gewonnener Wärmeenergie - Google Patents
Vorrichtung zur Speicherung von durch Solarkollektoren gewonnener WärmeenergieInfo
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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
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.
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.
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.
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.
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.
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)
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DE10000861A DE10000861A1 (de) | 2000-01-12 | 2000-01-12 | Vorrichtung zur Speicherung von durch Solarkollektoren gewonnener Wärmeenergie |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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DE10000861A Withdrawn DE10000861A1 (de) | 2000-01-12 | 2000-01-12 | Vorrichtung zur Speicherung von durch Solarkollektoren gewonnener Wärmeenergie |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE10000861A1 (de) |
Cited By (4)
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)
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 |
-
2000
- 2000-01-12 DE DE10000861A patent/DE10000861A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (5)
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)
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 |
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