DE10034683C1 - Kompakte Solaranlage zur Brauchwassererwärmung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Solaranlage zur Brauchwassererwärmung, welche einen Sonnenkollektor (1), einen Absorber (2) und einen Wärmespeicher (6) umfasst. Der Absorber (2) ist einerseits der Strahlung der Sonne ausgesetzt und andererseits durch ein Wärmeträgermedium (WM) beaufschlagt, welches dem konvektiven Wärmetransport in den Wärmespeicher (6) dient. Der Wärmespeicher (6) ist ein Schichtspeicher mit einem integrierten von Brauchwasser (B) durchströmten Wäremtauscher (18). Eine untere Verteilerkammer (7) ist vorgesehen, um kaltes Wärmeträgermedium (WM1) dem Absorber (29 zuzuführen. Erwärmtes Wärmeträgermedium (WM2) wird vom Absorber (2) über eine obere Sammelkammer (8) abgeführt. Die Verteilerkammer (7) und die Sammelkammer (8) sind gegen Sonneneinstrahlung durch eine Isolierung (15) geschützt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Solaranlage zur Brauchwassererwärmung gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Anspruch 1.

Solaranlagen zur Brauchwassererwärmung bestehen aus einem Sonnenkollektor, der mittels eines Absorbers bzw. einer schwarzen Absorptionsfläche die Strahlung der Sonne in fühlbare Wärme umwandelt, einem Wärmeträgermedium, das die Ab­ sorptionsfläche kühlt und dem konvektiven Wärmetransport dient, sowie aus einer Wärmespeichereinheit, aus der das Brauchwasser direkt oder mit Hilfe eines Wär­ metauschers entnommen wird. Zusätzliche Bestandteile des Wärmeträgerkreislaufs sind das verbindende Rohrleitungssystem mit den erforderlichen Armaturen sowie regelungstechnische Einrichtungen. Zu allen Teilkomponenten gibt es heute gängige Ausführungen. Bestimmte Detailprobleme führen jedoch zu technischen Lösungen, die aufwendig und damit kostenintensiv sind, wodurch die Solartechnik noch keine breite Anwendung in der technischen Gebäudeausrüstung gefunden hat.

Insbesondere bei der Anordnung des Wärmespeichers im Keller eines Hauses ver­ ursachen lange Rohrleitungswege und der notwendige Einsatz einer Pumpeneinheit zusätzliche Investitions- und Betriebskosten. Desweiteren fällt, insbesondere bei Nachrüstungen, ein erheblicher Montageaufwand an.

Beim Einsatz sogenannter Thermosiphonanlagen versucht man diesem Nachteil zu begegnen. Dabei wird der Wärmespeicher auf dem Dach, oberhalb des Kollektors, angeordnet, wobei das Wärmeträgermedium infolge natürlicher Konvektion zirkuliert. Infolge dessen kann auf eine Pumpe und lange Rohrleitungswege verzichtet werden. Jedoch ist auch die Anordnung des separaten Speichers im oberen Dachbereich noch mit erheblichem Montageaufwand verbunden. Wird der Speicher sichtbar auf der Dacheindeckung montiert, so wird zusätzlich die Optik des Gebäudedachs nachteilig beeinflusst.

Um noch einfachere Bauprinzipien zu realisieren, werden sogenannte Speicherkol­ lektoren eingesetzt. In der EP 0 208 691 B1 wird ein solcher Speicherkollektor be­ schrieben, bei dem die Absorptionsfläche eine Seitenwand des Speichertanks bildet. Bei anderen Bauarten befindet sich der als Speicher ausgebildete Absorber im Brennpunkt eines parabolisch gekrümmten Reflektors. Die Einspeicherung der Wärme erfolgt bei diesen direkt beheizten Speichern durch Wärmeleitung innerhalb des flüssigen Wärmeträgers und nicht durch eine Strömungsbewegung. Ungünstig ist hierbei, dass der Speicher nicht isoliert werden kann und somit, insbesondere nachts, höhere Wärmeverluste auftreten.

Aus der EP 0 574 954 A2 ist ein Speicherkollektor bekannt, bei dem zur Vermeidung des vorgenannten Nachteils zwischen dem Kollektor und dem darunter befindlichen Speicher eine Wärmedämmschicht angeordnet ist. Da die Wärme nunmehr nicht durch einen Leitungsvorgang in den Speicher gelangen kann, wird das als Wärme­ träger verwendete Brauchwasser mit Hilfe des, durch entsprechende Regelarmatu­ ren geminderten, Rohrleitungsdruckes aus dem Kollektor in den unter Atmosphären­ druck stehenden Speicher gedrückt. Denkbar wäre hier auch der Einsatz einer Zir­ kulationspumpe. Wesentlich ist jedoch, dass bei diesen Bauweisen zur Wärmeein­ speicherung eine Zwangsströmung unter Verwendung von Fremdenergie und oder Regelarmaturen notwendig sind.

In der DE 37 06 196 A1 wird ein Warmwasserbereiter in Form eines Sonnenkollek­ tors beschrieben, der über keinen Wärmeträgerkreislauf verfügt und das in Rohrschlangen befindliche Brauchwasser direkt erwärmt. Bei mangelnder Brauchwasser­ abnahme wird die absorbierte Wärme in einem sog. Phasenwechselspeicher weiter­ geleitet und dort als latente Wärme eingespeichert. Wesentliches Merkmal hierbei ist, dass der Wärmetransport ausschließlich infolge Leitung erfolgt.

Nachteilig bei allen vorgenannten Systemen ist die Tatsache, dass bei ausreichender Sonneneinstrahlung und mangelnder Wärmeabnahme aus dem System die Absorp­ tionsflächen der Kollektoren Temperaturen bis oberhalb 200°C erreichen können, so dass die üblicherweise verwendeten flüssigen Wärmeträgermedien auf Wasserbasis vor einem möglichen Sieden geschützt werden müssen. Dies kann nur durch eine ausreichende Druckhaltung im Wärmeträgerkreislauf gewährleistet werden. Die druckfeste Ausführung der Komponenten wiederum führt zu aufwendigen und damit teuren Konstruktionen.

Dies äußert sich besonders bei der Ausführung der gängigen Kollektortypen. In Va­ kuumröhren- oder Flachkollektoren wird die Absorptionsfläche mit Hilfe einiger weni­ ger Kanäle gekühlt, durch die das unter Druck stehende Wärmeträgermedium strömt. Damit auch Wärme von den weiter vom Kühlkanal entfernten Punkten der Absorp­ tionsfläche abgeführt werden kann, muss folglich zwischen diesen und dem Kühlme­ dium ein erheblicher Temperaturgradient bestehen. Hohe Temperaturen der Absorp­ tionsfläche wiederum führen aber zu hohen Konvektions- und Strahlungswärmever­ lusten und damit zu schlechteren Wirkungsgraden.

Der Erfindung liegt daher ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, eine kompakte konstruktiv verbesserte und in ihrer Wirkfunktion einfachere Solaran­ lage zu entwickeln, die preisgünstig herzustellen ist.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in einer Solaranlage gemäß Anspruch 1.

Kernpunkt der Erfindung bildet die Maßnahme, dass der Wärmespeicher ein Schichtspeicher ist mit einem integrierten, von Brauchwasser durchströmten Wär­ metauscher. Der Schichtspeicher ist mit einer kaltes Wärmeträgermedium dem Ab­ sorber zuführenden unteren Verteilerkammer sowie mit einer das erwärmte Wärme­ trägermedium vom Absorber abführenden oberen Sammelkammer verbunden.

Zumindest die Sammelkammer ist gegen Sonneneinstrahlung isoliert. Unter Schichtspeicher wird ein Wärmespeicher verstanden, in dem abhängig von der geodätischen Höhe Wärme mit unterschiedlichen Temperaturniveaus eingespeichert ist. Dadurch, dass zumindest die Sammelkammer isoliert ist und nicht durch die Sonneneinstrahlung beheizt wird, ist die dortige Temperatur des Wärmeträgermediums bei Sonneneinstrahlung immer kleiner als die Mediumtemperatur, die mit dem Absorber bzw. der Absorptionsfläche in Kontakt steht und diesen kühlt. Hierdurch wird eine natürliche Konvektionsströmung des Wärmeträgermediums zwischen Absorber und Wärmespeicher angeregt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen bzw. Weiterentwicklungen des grundsätzlichen Erfin­ dungsgedankens bilden Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 10.

Eine kompakte Bauweise ist durch die Anordnung des Schichtspeichers unterhalb der Absorberfläche möglich, wobei der Schichtspeicher mit der Absorberfläche eine feste Einheit bildet. Die einfache Wirkfunktion ist dadurch gegeben, dass die Einspeicherung der Wärme in den Wärmespeicher ausschließlich durch natürliche Konvektion erfolgt, wobei auf jegliche Hilfsmittel zur Ingangsetzung, Aufrechterhaltung oder Regelung der Konvektionsströmung verzichtet wird. Bei einer solchen Anordnung ist selbst bei mäßiger Sonneneinstrahlung eine natürliche Konvektion des Wärmeträgermediums in ausreichender Größenordnung gegeben, sogar noch bei sehr flachen Neigungswinkeln der Anlage gegenüber der Horizontalen (< 20°). Weiteres Merkmal der einfachen Wirkfunktion ist die Tatsache, dass bei fehlender oder unzureichender Sonneneinstrahlung die natürliche Konvektion zum Stillstand kommt, aber nicht umgekehrt abläuft und es so nicht zu einer ungewollten Wärmeentladung des Wärmespeichers an die Umgebung kommen kann. Dazu bedarf es lediglich einer speziellen Ausgestaltung der oberen Mediumsammel- und/oder der unteren Mediumverteilkammer. Die einfache Wirkfunktion ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmespeicher als Schichtspeicher wirkt und das Brauchwasser erst bei Bedarf nach dem Durchlaufer­ hitzerprinzip in einem Wärmetauscher, der sich im Wärmespeicher befindet, erwärmt wird. Damit wird der Aufwand für verbindende Rohrleitungen, Isolierungen und Stütz­ konstruktionen minimiert, Pumpen und Armaturen entfallen. Auch der Montageauf­ wand reduziert sich erheblich, da nur noch ein kompaktes Bauteil auf dem Dach an­ gebracht werden muss. Aus optischen Gründen kann die kompakte Einheit auch in die Dachhaut eingelassen werden.

Verwendet man als Wärmeträgermedium z. B. ein Thermalöl oder Diethylenglycol, also Flüssigkeiten deren Siedepunkt bei Atmosphärendruck größer als 250°C ist, so kann der Solarkreislauf drucklos ausgeführt werden. Dies führt zur Materialeinspa­ rung bei der Ausführung des Wärmespeichers und des Sonnenkollektors. Auf Druck- oder Berstsicherungen kann verzichtet werden. Dadurch lassen sich ebenfalls die Herstellkosten reduzieren.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Unterseite des Absorbers vollständig mit dem Wärmeträgermedium benetzt. Speziell die Ausführung der gekühlten Absorp­ tionsfläche wird einfacher und gleichzeitig wirkungsvoller. Auf die Ausgestaltung von druckfesten Kühlkanälen kann verzichtet werden, wodurch eine ganzflächige Küh­ lung der Absorptionsfläche möglich wird. So kann die mittlere Temperatur der Fläche geringer gehalten werden als bei einer nur lokalen Kühlung, wodurch auch die Wär­ meverluste an die Umgebung geringer werden. Dieser Effekt kann durch eine Ver­ besserung des Wärmeübergangs noch gesteigert werden. Hierzu dienen Kühlrippen oder auf der Unterseite profilierte Absorberplatten. Bereits ein Aufrauhen der Unter­ seite des Absorbers kann den Wärmeübergang auf das Wärmeträgermedium verbessern.

Eine besonders einfache Ausführung ergibt sich dann, wenn ein Teil des Gehäuses des Wärmespeichers als Absorptionsfläche ausgebildet wird. Absorber und Wärme­ speicher bilden dann eine Baueinheit, wobei ein Isolierblock innerhalb des Wärme­ speichers als Absorberisolierung angeordnet ist. Obere Sammel- sowie untere Ver­ teilkammer bilden Bestandteil der Baueinheit und werden abgegrenzt durch den in­ nenliegenden Isolierblock. Dieser verhindert Wärmeleitungsverluste aus dem Wär­ mespeicher hinaus durch die Absorptionsfläche nach außen. Auch bei diesem ex­ trem einfachen Anlagenaufbau werden die o. a. Vorteile beibehalten.

Um die Speicherkapazität des Wärmespeichers bei gleichen Abmessungen deutlich zu steigern, ist vorgesehen, sog. Schmelzspeichereinheiten zu integrieren. Dabei befinden sich im Wärmespeicher eine oder mehrere Kammern, die vom Wärmeträ­ germedium umgeben und mit niedrig schmelzendem Feststoff gefüllt sind. Hierfür werden Feststoffe ausgewählt, wie z. B. Phenol, Diphenylamin oder Naphtalin, deren Schmelzpunkte je nach Auslegungsbedingungen der Solaranlage zwischen 40°C und 80°C liegen, also im Bereich des Brauchwassertemperaturniveaus. Bei Ausnutzung der Schmelzwärme dieser Feststoffe lässt sich der einspeicherbare Wärmein­ halt auf das 3- bis 4-fache steigern.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das Temperaturniveau des Wärmeträgerme­ diums mit steigender eingespeicherter Sonnenwärme nicht proportional steigt, son­ dern durch die konstanten Temperaturbedingungen beim Schmelzen des Feststoffs auch weitestgehend konstant bleibt. Dies hat den positiven Effekt, dass das im Wär­ metauscher erzeugte Brauchwassertemperaturniveau ebenfalls über einen weiten Bereich des Speicherenergieinhalts gleich bleibt.

Nicht zwingend aber zweckmäßig ist vor dem Absorber eine Abdeckung, beispiels­ weise eine Glasabdeckung oder eine Isolierglasscheibe, vorgesehen. Zwischen Ab­ deckung und Absorber bzw. Absorptionsfläche kann ferner ein Zwischenraum aus­ gebildet sein, der gasgefüllt oder gegebenenfalls auch evakuiert sein kann.

In sonnenreichen Jahreszeiten oder Regionen besteht eine ergänzende Möglichkeit der Temperaturregelung für das erzeugte Brauchwasser auch darin, die eingespei­ cherte Sonnenwärme durch einen optischen Filter zu begrenzen. Dazu wird eine lichtdurchlässige Abdeckung der Absorptionsfläche aus zwei polarisierenden Schei­ ben gebildet, von der die obere gegen die untere verdrehbar angeordnet ist.

Falls die Witterungsbedingungen es erforderlich machen, kann eine Wärmeeinlage­ rung in dem Wärmespeicher erfolgen. Hierzu ist im Wärmespeicher eine von außen beheizbare Zusatzheizung vorgesehen.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausfüh­ rungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Solaranlage,

Fig. 2a und 2b einen Längs- und einen Querschnitt einer Solaranlage mit ganzflächig gekühltem Absorber,

Fig. 3a und 3b einen Längs- und einen Querschnitt einer weiteren Ausführungs­ form einer Solaranlage,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine Schmelzspeichereinheit und

Fig. 5a und 5b technisch vereinfacht eine Solaranlage mit Filteranordnung zur Regulierung des Lichteinfalls.

In allen Zeichnungen tragen einander entsprechende Bauteile die gleichen Bezugs­ zeichen.

Fig. 1 zeigt den Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Solaranlage. Die So­ laranlage umfasst einen Sonnenkollektor 1 mit einem Absorber 2 und ist gegenüber der Horizontalen H um einen Winkel α angestellt. Möglich ist es grundsätzlich auch, einen Sonnenkollektor 1 geneigt im Gehäuse einer Solaranlage anzuordnen.

Der Absorber 2 ist einerseits mit seiner Absorptionsfläche 3 der Strahlung der Sonne ausgesetzt und andererseits durch ein Wärmeträgermedium WM beaufschlagt. Hierzu sind auf der Unterseite 4 des Absorbers 2 Kühlkanäle 5 vorgesehen, durch die das Wärmeträgermedium WM geleitet wird. Hierbei nimmt das Wärmeträgerme­ dium WM Wärme vom Absorber 2 auf und transportiert diese in einen Wärmespei­ cher 6. Der Wärmespeicher 6 ist mit dem Wärmeträgermedium WM gefüllt. Bei dem Wärmespeicher 6 handelt es sich um einen Schichtspeicher, in dem abhängig von der geodätischen Höhe Wärme in unterschiedlichen Temperaturniveaus einspei­ cherbar ist. Der Wärmespeicher 6 ist mit einer kaltes Wärmeträgermedium WM1 dem Absorber 2 zuführenden unteren Verteilerkammer 7 und mit einer das erwärmte Wärmeträgermedium WM2 vom Absorber 2 abführenden oberen Sammelkammer 8 verbunden. Hierzu bilden die Kühlkanäle 5 untereinander und über Verbindungslei­ tungen 9, 10 mit der Verteilerkammer 7 und der Sammelkammer 8 einen Wärmeträ­ gerkreislauf. Durch eine vor dem Absorber 2 angeordnete lichtdurchlässige Abdeckung 11 wird ein trennender Zwischenraum 12 geschaffen. Auf diese Weise werden Wärmeverluste an die Umgebung begrenzt.

Die Unterseite 4 des Absorbers 2 ist durch eine Absorberisolierung 13 vor Wärme­ verlusten geschützt. Unterhalb des Absorbers 2 und der Absorberisolierung 13 befin­ det sich der in eine Isolierung 14 eingebettete Wärmespeicher 6. Auch die Verteiler­ kammer 7 und die Sammelkammer 8 sind von einer Isolierung 15 umgeben, so dass sie der äußeren Sonneneinstrahlung entzogen sind. Die Isolierung 15 dämmt auch die Rückseite des Wärmespeichers 6 ab. Man erkennt ferner, dass zwischen der Absorberisolierung 13 und der Isolierung 14 ein Hohlraum 16 vorhanden ist.

Auch wenn in der Fig. 1 nicht dargestellt, kann die Solaranlage auch ohne eine Isolierung der unteren Verteilerkammer 7 ausgeführt sein, so dass nur die Sammelkammer 8 gegenüber der Sonneneinstrahlung geschützt ist.

Zur Entlüftung und Wärmeausdehnung des Wärmeträgermediums WM ist ein Aus­ dehnungsgefäß 17 an den Wärmeträgerkreislauf angeschlossen.

Dadurch, dass die Sammelkammer 8, sowie bei dieser Ausführungsform auch die Verteilerkammer 7 und die Verbindungsleitungen 9, 10 sich innerhalb einer Isolierung 13, 14, 15 befinden und nicht durch die Sonneneinstrahlung beheizt werden, ist die dortige Temperatur des Wärmeträgermediums bei Sonneneinstrahlung immer kleiner als die Mediumtemperatur in den Kühlkanälen 5, wodurch eine natürliche Konvektionsströmung des Wärmeträgermediums WM zwischen Absorber 2 und Wärmespeicher 6 angeregt wird.

Die durch die Sonneneinstrahlung aufgeheizte Absorberfläche 3 gibt Wärme an das auf der Unterseite 4 in den Kühlkanälen 5 strömende Wärmeträgermedium WM ab. Es kommt zu einer Strömung und das erwärmte Wärmeträgermedium WM2 gelangt über die Sammelkammer 8 und die Verbindungsleitung 10 in den Wärmespeicher 6. Die entwickelte Wärme kann mit einem günstigen Wirkungsgrad zur Wärmebereitung genutzt werden. Hierzu ist im Wärmespeicher 6 ein Wärmetauscher 18 mit einem unteren Kaltwassereintritt 19 und einem oberen Warmwasseraustritt 20 vorgesehen.

Infolge der Strömung wird die Wärme im Wärmespeicher 6 als Temperaturschich­ tung eingelagert und über den Wärmetauscher 18 als Nutzwärme an das unter Lei­ tungsdruck stehende Brauchwasser B über den Kaltwassereintritt 19 und den Warm­ wasseraustritt 20 abgegeben.

Kehren sich die Temperaturverhältnisse infolge mangelnder Sonneneinstrahlung um, so kommt die natürliche Konvektionsströmung zum Stillstand.

Eine Wärmeeinlagerung in den Wärmespeicher 6 kann auch über die Zusatzheizung 21 erfolgen, falls die Witterungsbedingungen diese erforderlich machen sollten.

Um die Speicherkapazität bei gleichen Abmessungen und gleichen Betriebstemperaturen deutlich zu erhöhen, sind in den Wärmespeicher 6 feststoffbefüllte Kammern 22, sog. Schmelzspeichereinheiten integriert, die vom Wärmeträgermedium WM umströmt werden und mit diesem in innigem Wärmeaustausch stehen. Der in den Kammern 22 enthaltene Feststoff weist eine Schmelztemperatur auf, die im Bereich der Brauchwassernutztemperatur liegt.

Fig. 2a u. b zeigt Längs- und Querschnitt einer kompakten Solaranlage mit ganzflächig gekühltem Absorber 23. Das Wärmeträgermedium WM strömt hierbei an der Unterseite 24 des Absorbers 23 in einem sich über die gesamte Länge und Breite der Absorberfläche 25 erstreckenden durchgehenden Kühlkanal 26. Demzu­ folge ist die Unterseite 24 vollständig mit dem Wärmeträgermedium WM benetzt. Zur Verbesserung des Wärmeübergangs kann die Unterseite 24 aufgerauht, profiliert oder mit Kühlrippen 27 versehen sein, wie dies andeutungsweise dargestellt ist. An­ sonsten entspricht die Ausführungsform der zuvor beschriebenen Bauart, so dass gleiche Bauteilkomponenten mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Eine solche Anordnung läßt sich dann besonders einfach und kostengünstig herstellen, wenn der Wärmeträgerkreislauf durch Verwendung geeigneter Medien drucklos aus­ geführt wird.

Fig. 3a u. b zeigt Längs- und Querschnitt einer kompakten Solaranlage mit einem Sonnenkollektor 28, bei dem Absorber 29 und Wärmespeicher 30 eine Bau­ einheit bilden, wobei die Absorptionsfläche 31 integraler Bestandteil des Wärmespei­ chers 30 ist. Die Absorberisolierung wird durch einen im Wärmespeicher 30 ange­ ordneten Isolierblock 32 gebildet, der gleichzeitig einen Kühlkanal 33 der Absorp­ tionsfläche 31 begrenzt. Obere Sammelkammer 34, untere Verteilerkammer 35 und Verbindungsleitungen 36, 37 sind zu einer Baueinheit zusammengefasst und stellen lokale Bereiche im Wärmespeicher 30 dar. Auch bei dieser Ausführung sind die Sammelkammer 34 und die Verteilerkammer 35 durch eine Isolierung 38 abgedeckt. Damit ist sichergestellt, dass diese Baukomponenten nicht im Bereich der Sonnen­ einstrahlung und Wärmeaufnahme liegen, um die Funktionsweise mit natürlicher Konvektionsströmung sicherzustellen. Mit 39 ist in der Fig. 3a ein Ausdehnungs- und Entlüftungsgefäß bezeichnet.

Fig. 4 zeigt den Längsschnitt durch eine in einem Wärmespeicher 40 eines Son­ nenkollektors angeordnete Schmelzspeichereinheit 41. Die Schmelzspeichereinheit 41 ist als dicht geschlossene Kammer 42 ausgeführt und mit einem niedrig schmel­ zenden Feststoff F gefüllt. Die Schmelzspeichereinheit 41 wird vom Wärmeträgerme­ dium WM umgeben und steht mit diesem in Wärmeaustausch. Wärmedehnungen, insbesondere Längsdehnungen der Schmelzspeichereinheit 41 werden mit der Wandhalterung 43 aufgefangen ohne das es zu Zwängungen im Gehäuse des Wär­ mespeichers 40 kommt.

In den Fig. 5a und 5b ist eine Solaranlage dargestellt, bei deren Sonnenkollek­ tor 44 der Lichteinfall optisch regulierbar ist. Dazu wird eine Abdeckung 45 aus einer lichtpolarisierenden Scheibe 46 ausgeführt über der eine zweite lichtpolarisierende Scheibe 47 drehbar angeordnet ist. Die drehbare Scheibe 47 ist im Drehpunkt 48 gelagert und wird mit Hilfe des Stellantriebes 49 gegenüber der fest montierten Scheibe 46 verdreht. Je nach Drehwinkel der Scheibe 47 gelangt nur noch ein Teil des polarisierten Lichts bis auf die Absorptionsfläche 3 des Absorbers 2 (siehe hierzu Fig. 1), wodurch eine Regelung der in fühlbare Wärme umgewandelten Sonneneinstrahlung möglich ist.

Bezugszeichenaufstellung

1

Sonnenkollektor

2

Absorber

3

Absorptionsfläche

4

Unterseite v.

2

5

Kühlkanäle

6

Wärmespeicher

7

Verteilerkammer

8

Sammelkammer

9

Verbindungsleitung

10

Verbindungsleitung

11

Abdeckung

12

Zwischenraum

13

Absorberisolierung

14

Isolierung

15

Isolierung

16

Hohlraum

17

Ausdehnungsgefäß

18

Wärmetauscher

19

Kaltwassereintritt

20

Warmwasseraustritt

21

Zusatzheizung

22

Schmelzspeichereinheit

23

Absorber

24

Unterseite

25

Absorberfläche

26

Kühlkanal

27

Kühlrippe

28

Sonnenkollektor

29

Absorber

30

Wärmespeicher

31

Absorptionsfläche

32

Isolierblock

33

Kühlkanal

34

Sammelkammer

35

Verteilerkammer

36

Verbindungsleitung

37

Verbindungsleitung

38

Isolierung

39

Ausdehnungs- u. Entlüftungsgefäß

40

Wärmespeicher

41

Schmelzspeichereinheit

42

Kammer

43

Wandhalterung

44

Sonnenkollektor

45

Abdeckung

46

Scheibe

47

Scheibe

48

Drehpunkt

49

Stellantrieb
B Brauchwasser
F Feststoff
H Horizontale
WM Wärmeträgermedium
WM1 kaltes Wärmeträgermedium
WM2 warmes Wärmeträgermedium
α Neigungswinkel

Claims (10)

1. Solaranlage zur Brauchwassererwärmung, welche einen Sonnenkollektor (1, 28, 44) mit einem gegenüber der Horizontalen (H) geneigten Absorber (2, 23, 29) und einen Wärmespeicher (6, 30, 40) aufweist, wobei der Absorber (2, 24, 29) einerseits der Strahlung der Sonne ausgesetzt und andererseits durch ein Wärmeträgermedium (WM) beaufschlagt ist, welches dem konvektiven Wär­ metransport in den Wärmespeicher (6, 30, 40) dient, dadurch gekennzeich­ net, dass der Wärmespeicher (6, 30, 40) ein Schichtspeicher ist mit einem in­ tegrierten, von Brauchwasser (B) durchströmten Wärmetauscher (18), wobei der Wärmespeicher (6, 30, 40) mit einer kaltes Wärmeträgermedium (WM1) dem Absorber (2, 23, 29) zuführenden unteren Verteilerkammer (7, 35) sowie mit einer das erwärmte Wärmeträgermedium (WM2) vom Absorber (2, 23, 29) abführenden oberen Sammelkammer (8, 34) verbunden ist und zumindest die Sammelkammer (8, 34) gegen Sonneneinstrahlung isoliert sind.

2. Solaranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeträgermedium (WM) ein Fluid ist, welches eine Siedetemperatur bei Umgebungsdruck oder geringem Überdruck besitzt, die oberhalb der maxi­ malen Betriebstemperatur des Sonnenkollektors liegt.

3. Solaranlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Un­ terseite (24) des Absorbers (23) vollständig mit dem Wärmeträgermedium (WM) benetzt ist.

4. Solaranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite des (24) Absorbers (23) zur Verbesserung des Wärme­ übergangs aufgerauht, profiliert oder mit Kühlrippen versehen ist.

5. Solaranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Absorber (29) und der Wärmespeicher (30) eine Baueinheit bilden, wobei ein Isolierblock (32) innerhalb des Wärmespeichers (30) als Absober­ isolierung angeordnet ist.

6. Solaranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmespeicher (6, 40) mindestens eine mit Feststoff gefüllte Kam­ mer (22, 42) enthält, die vom Wärmeträgermedium (WM) umgeben sind, wo­ bei der Feststoff eine im Bereich der Brauchwassernutztemperatur liegende Schmelztemperatur aufweist.

7. Solaranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Absorber (2, 23, 29) eine lichtdurchlässige Abdeckung (11, 45) angeordnet ist.

8. Solaranlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Ab­ deckung (11) und Absorber (2) ein Zwischenraum (12) vorgesehen ist.

9. Solaranlage nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ab­ deckung (45) zwei relativ zueinander verdrehbare sonnenlichtpolarisierende Scheiben (46, 47) (Polarisationsfilter) aufweist.

10. Solaranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Wärmespeicher (6, 30) eine Zusatzheizung (21) vorgesehen ist.