DE102013001536A1

DE102013001536A1 - Einspeisung mit Solaranlagen in Wärmenetze

Info

Publication number: DE102013001536A1
Application number: DE201310001536
Authority: DE
Inventors: Dr. Meißner Rolf; Alexander Jandrey
Original assignee: Ritter XL Solar GmbH
Current assignee: Ritter XL Solar GmbH
Priority date: 2013-01-29
Filing date: 2013-01-29
Publication date: 2014-07-31

Abstract

Verfahren zur Wärmeeinspeisung einer thermischen Solaranlage (1) in ein Wärmenetz (4), bei dem der Solarvorlauf mit der Vorlauftemperatur des Wärmenetzes in den Vorlauf des Wärmenetzes geleitet wird (5). Das Wärmenetz (4) kann eine Fern- oder Nahwärmeversorgung oder ein Teil davon sein oder die Wärmeversorgung eines einzelnen großen Gebäudes oder Gebäudekomplexes. Das Verfahren der direkten Einspeisung bedarf keines Wärmespeichers. Ein Wärmetauscher (3) ist meistens nicht notwendig, wenn in der Solaranlage und in dem Wärmenetz die gleiche Flüssigkeit zirkuliert. Der Solarrücklauf wird aus dem Rücklauf des Wärmenetzes (6) oder aus dessen Vorlauf (7) gespeist. Die Solaranlage speist zentral in das Wärmenetz (4) ein, das heißt wie und etwa an derselben Stelle wie ein konventioneller nichtsolarer Wärmeerzeuger oder dezentral, das heißt irgendwo in der Wärmeverteilung oder bei den Wärmeverbrauchern. Die Flüssigkeitsausdehnung der Solaranlage kann ganz oder teilweise in das Wärmenetz erfolgen.

Description

Flüssigkeitsführende große thermische Solaranlage wandeln Sonnenstrahlung in Wärme um, die über eine Wärmeträgerflüssigkeit in ein Wärmenetz gelangt. Das Wärmenetz besteht aus Wärmeerzeugern, einer Wärmeverteilung und Wärmeverbrauchern und benötig die Solaranlage i. d. R. nicht, damit auch bei langanhaltend schlechtem Wetter und nachts die Versorgung auch ohne Solaranlage sichergestellt ist. Ein Wärmenetz kann die Fernwärmeversorgung einer ganzen Stadt oder Gemeinde oder ein Teil davon, ein lokales Wärmenetz wie für Universitäten, Krankenhausanlagen, Militärobjekte u. dgl. m. oder die Wärmeversorgung eines einzelnen großen Gebäudes sein. Stand der Technik ist, dass Solaranlagen an zentraler Stelle in Wärmenetze eingebunden sind, von wo aus auch die konventionellen Wärmeerzeuger das Wärmenetz versorgen. Weiterhin ist es übliche Praxis, dass sie ihre Wärme zunächst an Solarspeicher abliefern und das Wärmenetz die Solarwärme dann aus den Wärmespeichern bekommt und dass ihre Wärme über Wärmetauscher in den Solarspeicher bzw. in das Wärmenetz gelangt. Üblich ist, dass mit der Solarwärme die Wärmenetze vor allem vorgewärmt werden, während ein konventioneller Wärmeerzeuger die erforderlichen hohen Netztemperaturen sicherstellt.
Die der Erfindung zugrunde liegenden Formen der Einbindung von Solaranlagen in Wärmenetze erfordert Hocheffizienzkollektoren und eine Steuerung, die zusammen immer eine Einspeisetemperatur der Solaranlage liefern, die so hoch wie die Netzvorlauftemperatur oder höher ist. Gegenstand der Erfindung ist ein Einspeiseverfahren für eine Solaranlage (1), deren Wärmeträger vorzugsweise Wasser ist, wobei die Wärme unmittelbar in das Wärmenetz (4) eingespeist wird, indem der Solarvorlauf immer mit der Vorlauftemperatur des Wärmenetzes in den Vorlauf des Wärmenetzes geleitet wird (5). Dieses Verfahren ermöglicht die Einspeisung an nahezu beliebiger Stelle in das Wärmenetz, zentral an den Wärmeerzeugern oder dezentral in der Verteilung oder an den Verbrauchern. Dies kann am einfachsten ohne Wärmetauscher (3) erfolgen, wenn in der Solaranlage (1) dasselbe Wasser zirkuliert wie im Wärmenetz (4), es ist aber auch mit einem Wärmetauscher (3) möglich, wenngleich dann auch noch höhere Solartemperaturen als die Netzvorlauftemperatur notwendig sind. Zur Anwendung dieses Verfahrens sind keine Solarspeicher erforderlich. Bei diesem Verfahren kann der Solarrücklauf aus dem kühleren Wärmenetzrücklauf gespeist werden (6), ebenso aber aus dem heißen Wärmenetzvorlauf (7), wobei die zuletzt genannte „Solarvorlaufanhebung” z. B. sinnvoll sein kann, wenn eine sehr hohe Druckdifferenz zwischen dem Wärmenetzvor- und -rücklauf an der Stelle der Einbindung der Solaranlage in das Wärmenetz herrscht.
Ein weiteres Detail, auf das bei diesem Verfahren geachtet werden muss, ist die Flüssigkeitsausdehnung der Solaranlage. Grundsätzlich ist es ein Vorteil, wenn sich die Solaranlage direkt in das Wärmenetz ausdehnen und dabei dessen Ausdehnungsvorrichtungen mitnutzen kann. Jedoch ist zu vermeiden, dass dabei Wasserdampf in das Wärmenetz gelangt, um Dampfschlägen vorzubeugen. Zu diesem Zweck muss die Solaranlage auch eigene Ausdehnungsvorrichtungen oder mindestens Kondensationsvorrichtungen besitzen (8). Möglich ist es auch, einen Wärmetauscher (3) zwar vorzusehen, z. B. weil es die Druckverhältnisse im Wärmenetz erforderlich machen, diesen aber zur Flüssigkeitsausdehnung der Solaranlage wieder zu umgehen.

Claims

Wärmeträgerflüssigkeit führende thermische Solaranlage (1) zur Wärmeeinspeisung in ein Wärmenetz (4), dadurch gekennzeichnet, dass der Solarvorlauf mit der Vorlauftemperatur des Wärmenetzes in den Vorlauf des Wärmenetzes geleitet wird (5).
Solaranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der die Wärmeträgerflüssigkeit in der Solaranlage um Wasser handelt.
Solaranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Kollektoren (1) der Solaranlage um Vakuumkollektoren handelt.
Solaranlage nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Kollektoren (1) der Solaranlage um Dewar- oder Sydney-Vakuumröhrenkollektoren mit CPC-Spiegeln handelt.
Solaranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie bei solarthermischen Großanlagen mit mindestens 100 m² Kollektor-Bruttofläche eingesetzt wird.
Solaranlage gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmenetz (4) die Fernwärmeversorgung einer ganzen Stadt oder Gemeinde oder ein Teil davon, ein lokales Wärmenetz wie für Universitäten, Krankenhausanlagen, Militärobjekte u. dgl. m. oder die Wärmeversorgung eines einzelnen großen Gebäudes ist.
Solaranlage gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es keinen Wärmespeicher gibt oder dass dieser zur Direkteinspeisung in das Wärmenetz nicht oder nur zeitweise benutzt wird.
Solaranlage gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmetauscher (3) zwischen der Solaranlage und dem Wärmenetz zeitweise nicht oder gar nicht verwendet wird (1-Kreis-System).
Solaranlage gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Solaranlage und dem Wärmenetz zeitweise oder immer ein Wärmetauscher (3) verwendet wird (2-Kreis-System).
Solaranlage gemäß Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Solarrücklauf aus dem Rücklauf des Wärmenetzes gespeist wird (6), so dass die Solarpumpe zum Einspeisen die gesamte Druckdifferenz des Wärmenetzes zusätzlich zur Druckdifferenz des Kollektorfeldes überwinden muss.
Solaranlage gemäß Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Solarrücklauf aus dem Vorlauflauf des Wärmenetzes gespeist wird (7), so dass die Solarpumpe zum Einspeisen nur die Druckdifferenz des Kollektorfeldes überwinden muss.
Solaranlage gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Solaranlage zentral in das Wärmenetz einspeist, das heißt wie ein zusätzlicher Wärmeerzeuger an derselben Stelle, wie ein konventioneller nichtsolarer Wärmeerzeuger.
Solaranlage gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Solaranlage dezentral in das Wärmenetz einspeist, das heißt wie ein zusätzlicher Wärmeerzeuger an irgendeiner anderen Stelle im Wärmenetz als ein konventioneller nichtsolarer Wärmeerzeuger.
Solaranlage gemäß Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitsausdehnung der Solaranlage ganz oder teilweise in das Wärmenetz erfolgt.
Solaranlage gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Solaranlage hinsichtlich möglicher Dampfbildung mittels geeigneter Armaturen wie einer Ausdehnungs- und (bzw. oder) einer Kondensationsvorrichtung und automatischer Ventile vom Wärmenetz unabhängig eigensicher ist (8).