DE102012009926B4

DE102012009926B4 - Solarer 4 ZonenQuellenspeicher vorrangig für Wasser/Wasser/Wärmepumpe mit außen liegenden Wärmeaustauscher

Info

Publication number: DE102012009926B4
Application number: DE102012009926.6A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-05-12
Filing date: 2012-05-12
Publication date: 2019-02-07
Anticipated expiration: 2032-05-13
Also published as: DE102012009926A1

Abstract

Anordnung zur Nutzung von Solarenergie, umfassend- eine Anzahl Energieelemente (2) zur Nutzung von Solarenergie, mit einer Anzahl Photovoltaikzellen (22), sowie mit einer Wärmeträgerleitung (17), sowie mit einem Lüftungskanal (23), welcher thermisch sowohl mit den Photovoltaikzellen (22) als auch mit der Wärmeträgerleitung (17) zusammenwirkt und an eine Fortluftleitung (9) eines Wärmetauschers (7) einer Gebäudelüftungsanlage angeschlossen ist,- umfassend ein erstes Teilmodul (11), welches zur thermischen Nutzung von Solarenergie vorgesehen und einzeln auswechselbar ist, ein zweites Teilmodul (12), welches zur elektrischen Nutzung von Solarenergie vorgesehen und einzeln auswechselbar ist, und umfassend ein drittes Teilmodul (13), welches zur thermischen oder elektrischen Nutzung von Solarenergie vorgesehen und auf einen zwischen dem ersten Teilmodul (11) und dem zweiten Teilmodul (12) angeordneten Isolierblock (25) aufgesetzt ist, aufweist,- einen zur Aufnahme von Wärme aus dem Energieelement (2) ausgebildeten Langzeitspeicher in Form eines Behälters, welcher sich zumindest teilweise im Erdreich befindet und im oberen Bereich eine Isolierung aufweist und im unteren Bereich unisoliert ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen zweischaligen Behälter (1) der in Gebäuden bzw. im Freien oder im Boden eingebraucht werden kann und mit Wasser drucklos befüllt wird. Der Speicher dient zur Aufnahme der Wärme aus den Energieelementen (Pa 10 2011 121 135.0), sowie als Primärenergiequelle zum Betrieb einer Wasser/Wasserwärmepumpe. Der Innenbehälter (5) hat die Form eines auf den Kopf gestellten Pilzes. Der Innenbehälter ist in 4 Zonen (13-14-15-16) eingeteilt. Durch die Konstruktion hat jede Zone eine Aufgabe zu erfüllen. Die Funktion wird durch die Konstruktion (Anordnung der Wärmeaustauscher, zentrales Stand/ Laderohr) und einer intelligente Regelung vorgegeben. Die Höhe und der Inhalt des Behälters errechnet sich nach der Jahresheizleistung (KWh) des Gebäudes, sowie der Fläche der Energieelemente (m2). Der Durchmesser der Außenhülle (29) ist 2000 und 2500 mm Im Außenbereich der Zone (13) ist ein Wärmeaustauscher aus Kunststoffrohr (4) in 2 Lagen angebracht. Die Außenhülle (2) besteht aus wasserdichten Betonringrohren. Die Innenhülle (5) kann aus Stahl, glasfaserverstärktem Kunststoff oder Kunststofffolie gefertigt werden. Das Gebäudemanagement EMEO ist der Oberbegriff des Patentanspruches 1 eines Verfahrens ohne Oel,Gas und Kernkraft,der Behälter ist ein Teil davon.3/4 des Speicher-von oben-ist mit einer hochwertigen 200mm starken Isolierung (18) versehen. Durch den vorgenannten Behälter kann man auf Erdbohrungen, sowie auf teure Erdreichaustauscher verzichten Auch geographische Gutachten sind nicht nötig. Mauerrisse in Gebäuden sind nicht mehr zu befürchten.
Nach Recherchen ist kein Behälter bekannt, der solche Funktionen so auch der Konstruktion aufweist. Es gibt viele Speicher, die Wärme bevorraten, aber nicht gleichzeitig Energiequelle für einen Energieerzeuger sind ohne zu vereisen, dabei können höchste Temperaturen eingelagert werden ohne dass die Anlage wegen Überhitzung ausschaltet.
Die Patentanmeldungen DE 198 15 521 A 1, sowie DE 2010 008 059 A 1 verfolgen wohl ein gleiches Ziel sind in der Konstruktion und Funktion vollkommen verschieden.
Konstruktion
Die Außenhülle des Behälters (1) besteht aus Betonringrohren, Wandstärke 6 cm. Das Ringrohr (2) hat einen Durchmesser von 2000 mm oder 2500mm und ist 1000 mm hoch. Das unterste Rohr ist mit einem Boden (22) versehen und besteht aus wasserdichtem Beton.
Die Höhe des Zylinders Maß x richtet sich nach der Jahresheizleistung (kWh/a) des Projektes.
Gleichzeitig ist die Energiemenge zu beachten, die aus der Fläche des Energiedaches erzeugt wird.
Die Innenhülle hat eine auf den Kopf gestellte Pilzform (5) - besteht aus Metall oder glasfaserverstärktem Kunststoff oder Folie. Die Innenhülle hat nur Öffnungen in Form eines Mannloches (23) im oberen Zylinder einen Boden mit einem Durchmesser von 1000 mm. ¾ der Behälterhöhe ist mit einer 200 mm starken Dämmung (18) versehen. Der unterste Teil bleibt ohne Isolierung und liegt an der Innenseite der Röhre an.
Der Behälter ist in vier Zonen eingeteilt.
In den Zonen 2 und 3 ist jeweils ein Wärmeaustauscher (6 u. 7) eingebaut, der die Energie aus den Thermoelementen und Kollektoren aufnimmt und an das Behälterwasser ab gibt.
Der wasserdichte Innenbehälter (5) ist mit einen Mannlochdeckel verschlossen, der wasserdicht miteinen Flansch verschraubt ist
Bei Ausführungen im Gebäude oder im Freien wird der untere Teil des Behälters (13 frostsicher eingegraben.
Im Aussenbereich der Zone 1 (13) ist ein Wärmeaustauscher aus Kunststoffrohr (4) in der Stärke von 25 mm in 2facher Ringrohrausführung angebaut.
Ab 60 Grad Wassertemperatur wird aus der Zone 4 (16) Energie für die Heizungsanlage in den Kurzzeitspeicher übernommen. Der Behälter kann mit einen befahrbaren Deckel ausgeführt werden.
Funktion
Die Zone 1 (13) im Boden liegend wird immer bis 20° Wassertemperatur gehalten. Bei Betrieb der Wärmepumpe sinkt die Temperatur des Wassers auf 3° ab. Nachdem dieser Bereich des Speichers nicht isoliert ist, findet ein Wärmeausgleich (9) zum Erdreich statt. Sinkt die Temperatur der Zone (13) auf 3° ab, wird der außenliegende Wärmeaustauscher (4) als Energiequelle für die Wärmepumpe benützt. Sinkt diese Temperatur dann auf 3° ab, prüft ein Sensor die Wassertemperatur in der Zone 1 (13). Hat sich diese Temperatur in der Zwischenzeit nicht wieder erhöht, schaltet eine Ladepumpe (11) ein, die warmes Wasser aus den Zonen 3+4 (15) in die Zone 1 pumpt. So lange, bis hier eine Temperatur von annähernd 20° erreicht wird. So wiederholen sich die Vorgänge. In der Zone 2 (14) im isolierten Teil des Behälters wird über den Wärmeaustauscher (6) alle Wärme aus den Energieelemente übernommen und schichtet sich nach oben. Die Wärmeaustauscher gehen dann in Funktion wenn die Temperatur im Energieelement 6° höher ist als die Behältertemperatur der Zonen 2+3 .
Ein weiterer Austauscher der in der Zone 2/3 (7) sitzt, wird immer dann in Betrieb gehen, die zugeführte Energie 10° über des der Austauschers (6) liegt, was dazu führt, dass die Schichtung nach oben verstärkt wird. Die im oberen Bereich lagernde Energie wird in die Heizungsanlage abgeführt.
Bezugszeichenliste

1: Quellen - Langzeitspeicher
2: Außenhülle
3: Erdreich
4: Erdreichaustauscher
5: Innenhülle
6: Austauscherkollektor
7: Austauscher- Thermoelemente
10: Entnahme zum Kurzzeitspeicher
11: Ladeleitung z. Zone 1 Primärquelle
12: Zugang zum Innenbehälter
13: Zone 1 Primärquelle- W/W-WP
14: Zone 2 Wärmeübergabe 6
15: Zone 3 Wärmeübergabe 7
16: Zone 4 Quellbereich- Heizung
17: Wärmeübergang z. Erdreich
18: Dämmung hochwertig
19: Standrohr
20: Befestigung f Wärmeaustauscher 6+7
21: Austritt Primärrücklauf W/W- WP
22: Röhrenboden
23: Einstieg-Mannloch

Claims

Anordnung zur Nutzung von Solarenergie, umfassend - eine Anzahl Energieelemente (2) zur Nutzung von Solarenergie, mit einer Anzahl Photovoltaikzellen (22), sowie mit einer Wärmeträgerleitung (17), sowie mit einem Lüftungskanal (23), welcher thermisch sowohl mit den Photovoltaikzellen (22) als auch mit der Wärmeträgerleitung (17) zusammenwirkt und an eine Fortluftleitung (9) eines Wärmetauschers (7) einer Gebäudelüftungsanlage angeschlossen ist, - umfassend ein erstes Teilmodul (11), welches zur thermischen Nutzung von Solarenergie vorgesehen und einzeln auswechselbar ist, ein zweites Teilmodul (12), welches zur elektrischen Nutzung von Solarenergie vorgesehen und einzeln auswechselbar ist, und umfassend ein drittes Teilmodul (13), welches zur thermischen oder elektrischen Nutzung von Solarenergie vorgesehen und auf einen zwischen dem ersten Teilmodul (11) und dem zweiten Teilmodul (12) angeordneten Isolierblock (25) aufgesetzt ist, aufweist, - einen zur Aufnahme von Wärme aus dem Energieelement (2) ausgebildeten Langzeitspeicher in Form eines Behälters, welcher sich zumindest teilweise im Erdreich befindet und im oberen Bereich eine Isolierung aufweist und im unteren Bereich unisoliert ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich außerhalb des unisolierten Bereiches des Behälters ein Wärmetauscher im Erdreich befindet.
Anordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine zweifache Ringrohrausführung des Wärmetauschers im Erdreich.
Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der außerhalb des Behälters angeordnete Wärmetauschers zur Abgabe von Wärme an eine Wärmepumpe vorgesehen ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter mehrere Wärmetauscher, welche in unterschiedlichen Höhen und ausschließlich im isolierten Bereich angeordnet sind, aufweist.
Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein oberer Bereich des Behälters zur Abgabe von Wärme an eine Heizungsanlage und ein unterer Bereich des Behälters zur Abgabe von Wärme an eine Wärmepumpe vorgesehen ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter eine aus Betonringen einheitlichen Durchmessers aufgebaute Außenhülle aufweist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter derart dimensioniert ist, dass er zur Aufnahme jeglicher Energie aus den Energieelementen (2) ausgelegt ist.