DE102014000901A1 - Solaranlage - Google Patents

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Abstract

Eine Solaranlage (1) hat ein Kollektorfeld (2) mit parallel zueinander geschalteten Kollektorfeldeinheiten (3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F), die jeweils mehrere thermische Kollektoren (4) aufweisen und zum Durchströmen mit einem Wärmeträger über eine Solarrücklaufverteilleitung und eine Solarvorlaufsammelleitung (11) mit einem Wärmeabnehmer (7) zu einem Solarkreislauf verbunden sind. Die Solarrücklaufverteilleitung (10) und die Solarvorlaufsammelleitung sind derart dimensioniert, dass der Wärmeträger-Volumenstrom in den Kollektorfeldeinheiten (3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F) mit zunehmender Entfernung vom Wärmeabnehmer (7) von Kollektorfeldeinheit (3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F) zu Kollektorfeldeinheit (3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F) abnimmt. Die Solaranlage weist eine Pumpe (12) zum Umwälzen des Wärmeträgers auf. Die Querschnitte der zwischen den Kollektorfeldeinheiten (3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F) befindlichen Rohrabschnitte der Solarrücklaufverteilleitung (10) und/oder der Solarvorlaufsammelleitung (11) sind von einer Kollektorfeldeinheit (3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F) zur nächsten jeweils derart abgestuft und der Volumenstrom der Pumpe (12) ist derart gewählt, dass die Strömungsgeschwindigkeiten in den einzelnen Rohrabschnitten ausreichen, um das Sammeln von Gasblasen zu verhindern. Die hydraulischen Widerstände der Rohrabschnitte sind im Verhältnis zu den hydraulischen Widerständen der Kollektorfeldeinheiten (3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F) derart gering, dass die Wärmeträger-Volumenströme in den einzelnen Kollektorfeldeinheiten (3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F) um maximal +/–15% von einem Mittelwert abweichen. (1)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Solaranlage, die ein Kollektorfeld mit mehreren parallel zueinander geschalteten Kollektorfeldeinheiten hat, die jeweils mehrere thermische Kollektoren aufweisen und zum Durchströmen mit einem flüssigen Wärmeträger über eine Solarrücklaufverteilleitung und eine Solarvorlaufsammelleitung mit einem Wärmeabnehmer zu einem Solarkreislauf verbunden sind, wobei die Solarrücklaufverteilleitung und die Solarvorlaufsammelleitung derart dimensioniert sind, dass der Wärmeträger-Volumenstrom in den Kollektorfeldeinheiten mit zunehmender Entfernung vom Wärmeabnehmer von Kollektorfeldeinheit zu Kollektorfeldeinheit abnimmt, und wobei die Solaranlage eine Pumpe zum Umwälzen des Wärmeträgers im Solarkreislauf aufweist.
  • Eine derartige Solaranlage ist aus DE 20 2008 002 236 U1 bekannt. Sie hat vier parallel zueinander angeordnete Kollektorfeldeinheiten, die jeweils vier in Reihe geschaltete thermische Kollektoren aufweisen. Jede Kollektorfeldeinheit ist mit einem Entlüfter ausgestattet und hat jeweils einen Solarrücklaufanschluss, durch den ein flüssiger Wärmeträger einströmt und einen Vorlaufanschluss, aus dem heißerer Wärmeträger ausströmt. Die Solarrücklaufanschlüsse sind an einer Solarrücklaufverteilleitung angeschlossen, über die den Kollektorfeldeinheiten der Wärmeträger zugeführt wird. Zum Abführen des in den Kollektoren der Kollektorfeldeinheiten erwärmten Wärmeträgers sind die Solarvorlaufanschlüsse an einer Solarvorlaufsammelleitung angeschlossen. Die Kollektorfeldeinheiten sind über die Solarrücklaufverteilleitung und die Solarvorlaufsammelleitung mit einem Wärmetauscher eines Wärmeabnehmers, nämlich eines Warmwasserspeichers, verbunden, um einen Solarkreislauf zu bilden. Zum Umwälzen des Wärmeträgers ist in der Solarrücklaufverteilleitung eine Pumpe angeordnet.
  • Die Solarrückverteilleitung und die Solarvorlaufsammelleitung haben eine asymmetrische Verrohrung, bei der die Strömungswiderstände der einzelnen, die Kollektorfelder miteinander und/oder mit dem Wärmeabnehmer verbindenden Rohre derart dimensioniert sind, das die Kollektorfelder von unterschiedlichen Wärmeträger-Volumenströmen durchströmt werden. In Richtung von Hauptleitungen weg, die von dem Wärmeträger sämtlicher Kollektorfelder durchströmt werden, nimmt der Volumenstrom schrittweise ab und auf die Hauptleitungen zu nimmt er schrittweise zu. Die Solaranlage hat den Nachteil, das sie für jedes Kollektorfeld jeweils einen eigenen Entlüfter benötigt.
  • Aus der Praxis ist auch bereits eine Solaranlage bekannt, die nach dem so genannten Tichelmann-Prinzip arbeitet. Dabei sind die Solarvorlauf- und die Solarrücklaufleitungen derart ausgestaltet, dass nicht nur die Kollektorfeldeinheiten, sondern auch der ganze Fließweg vom Beginn der Solarrücklaufverteilleitung bis zum Ende der Solarvorlaufsammelleitung für jede parallel geschaltete Kollektorfeldeinheit möglichst den gleichen hydraulischen Widerstand bzw. Druckverlust hat. Die symmetrische Verrohrung unter Anwendung des Tichelmann-Prinzips geschieht mit dem Ziel, dass sich in allen Kollektorfeldeinheiten möglichst der gleiche „symmetrische” Volumenstrom einstellt. Es ist ebenso möglich, auf die Kollektorfeldeinheiten eine symmetrische Verrohrung nach dem Tichelmann-Prinzip anzuwenden, aber die Unter- und/oder Unterunterverteilung der Solarvorlauf- und Solarrücklaufhauptleitungen asymmetrisch zu verrohren. Dies wird leicht verständlich, wenn viele miteinander verschaltete Kollektorfeldeinheiten wieder zu neuen und größeren Kollektorfeldeinheiten zusammengefasst werden.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Solaranlage der eingangs genannten Art zu schaffen, die einen einfache Aufbau, eine geringe Wärmekapazität sowie geringe Wärmeverluste der Solaranlage ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Diese sehen vor, dass die Querschnitte der zwischen den Kollektorfeldeinheiten befindlichen Rohrabschnitte der Solarrücklaufverteilleitung und/oder der Solarvorlaufsammelleitung von einer Kollektorfeldeinheit zur nächsten jeweils derart abgestuft sind und der Volumenstrom der Pumpe derart gewählt ist, dass die Strömungsgeschwindigkeiten in den einzelnen Rohrabschnitten ausreichen, um das Sammeln von Gasblasen zu verhindern, und dass die hydraulischen Widerstände der Rohrabschnitte im Verhältnis zu den hydraulischen Widerständen der Kollektorfeldeinheiten derart gering sind, dass die Wärmeträger-Volumenströme in den einzelnen Kollektorfeldeinheiten um maximal +/–15% von einem Mittelwert abweichen.
  • Durch diese Maßnahmen wird Rohr eingespart und die Wärmekapazität sowie die Wärmeverluste der Solaranlage werden gering gehalten. Außerdem kann dadurch auch erreicht werden, dass im Betrieb der Solaranlage mit zunehmender Entfernung vom Wärmeabnehmer in den Kollektorfeldeinheiten höhere Temperaturen herrschen, weshalb nach dem Abschalten der Solaranlage das Sieden an den Rändern des Kollektorfeldes beginnt und erst mit ein paar Minuten Zeitverzug auch bei den Kollektorfeldern, die näher am Wärmeabnehmer angeordnet sind. Dadurch entsteht der Dampf zuerst an den Rändern des Kollektorfeldes und der Dampf verdrängt den flüssigen Wärmeträger in den Kollektoren in Richtung auf den Wärmeabnehmer zu. Da der Volumenstrom des Wärmeträgers derart gewählt ist, dass die Strömungsgeschwindigkeiten in den einzelnen Rohrabschnitten ausreichen, um das Sammeln von Gasblasen zu verhindern, kann ein Entlüfter eingespart werden.
  • Da die hydraulischen Widerstände der Rohrabschnitte im Verhältnis zu den hydraulischen Widerständen der Kollektorfeldeinheiten derart gering sind, dass die Wärmeträger-Volumenströme in den einzelnen Kollektorfeldeinheiten um maximal +/–15% von einem Mittelwert abweichen, ermöglicht die Solaranlage trotz der vom Tichelmann-Prinzip abweichenden Verrohrung der Solarrücklaufverteilleitung und/oder der Solarvorlaufsammelleitung eine etwa gleichmäßige Ausnutzung Kollektorfeldeinheiten. Die Solarrücklaufverteilleitung und die Solarvorlaufsammelleitung sind bevorzugt antiparallel zueinander angeordnet.
  • Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der hydraulische Widerstand der Kollektorfeldeinheiten um mindestens eine, insbesondere um mindestens zwei, gegebenenfalls um mindestens drei und bevorzugt um mindestens vier Größenordnungen größer ist als der für diese Kollektorfeldeinheit wirksame hydraulische Widerstand der Solarrücklaufverteilleitung und der Solarvorlaufsammelleitung. Durch diese Maßnahme kann auch bei großen Solaranlagen ein um maximal +/–15% von einem Mittelwert abweichender Volumenstrom in den einzelnen Kollektorfeldeinheiten erreicht werden, sofern diese den gleichen hydraulische Widerstand aufweisen und insbesondere baugleich ausgestaltet sind.
  • Die Solaranlage weist bevorzugt mindestens fünf Kollektorfeldeinheiten auf, die parallel zueinander geschaltet sind. Dabei können die einzelnen Kollektorfeldeinheiten im Wesentlichen den gleichen hydraulischen Widerstand aufweisen.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist mindestens eine Kollektorfeldeinheit ein hydraulisches Aggregat zur Reduzierung oder Verstärkung des Volumenstroms des die betreffende Kollektorfeldeinheit durchsetzenden Wärmeträgers auf, wobei das Aggregat derart ausgestaltet und im Solarkreislauf angeordnet ist, dass Asymmetrie der Volumenströme in den Kollektorfeldeinheiten abnimmt. Durch diese Maßnahme kann insbesondere bei großen Solaranlagen, die eine Vielzahl von Kollektorfeldeinheiten aufweisen, eine noch geringere Abweichung zwischen Wärmeträger-Volumenströmen in den einzelnen Kollektorfeldeinheiten erreicht werden.
  • Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist das hydraulische Aggregat eine Drossel. Dies ermöglicht einen einfachen Aufbau der Solaranlage.
  • Bei Bedarf kann das Kollektorfeld mindestens zwei Kollektorfeldeinheiten haben, die nach dem Tichelmann-Prinzip verrohrt sind. Die asymmetrische Verrohrung kann also auch nur teilweise zur Anwendung kommen, indem das Kollektorfeld sowohl Elemente asymmetrischer als auch symmetrischer Verrohrung nach dem Tichelmann-Prinzip aufweist.
  • Bei dem Wärmeträger handelt es sich bevorzugt um Wasser. Der Wärmeträger kann dann in der Solaranlage auf hohe Temperaturen erwärmt werden, ohne dass die Gefahr besteht, dass der Wärmeträger geschädigt wird.
  • Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Die einzige 1 zeigt ein Ersatzschaltbild einer Solaranlage.
  • Eine in 1 im Ganzen mit 1 bezeichnete Solaranlage weist ein Kollektorfeld 2 auf, das mehrere parallel zueinander geschalteten Kollektorfeldeinheiten 3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F hat, die von einem flüssigen Wärmeträger durchströmt werden. Die Kollektorfeldeinheiten 3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F sind im Wesentlichen identisch ausgestaltet und haben etwa den gleichen hydraulischen Widerstand. Als Wärmeträger kommt Wasser zum Einsatz.
  • Jede Kollektorfeldeinheit 3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F weist jeweils mehrere in Reihe geschaltete thermische Kollektoren 4 auf. Die einzelnen Kollektoren 4 umfassen jeweils mehrere parallel zueinander angeordnete Kollektorelemente, die in der Zeichnung nicht näher dargestellt sind. Jedes Kollektorelement hat in an sich bekannter Weise jeweils eine Vakuumröhre, in der ein Absorber angeordnet ist, der thermisch wärmeleitend mit dem Wärmeträger verbunden ist. Zum Bündeln der Solarstrahlung auf den Absorber hat jedes Kollektorelement außerdem einen CPC-Spiegel.
  • Jedes Kollektorfeld 2 weist jeweils einen Solarrücklaufanschluss 5A, 5B, 5C, 5D, 5E, 5F auf, mittels dem der Wärmeträger der betreffenden Kollektorfeldeinheit 3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F zuführbar ist. Außerdem hat jedes Kollektorfeld 2 jeweils einen Solarvorlaufanschluss 6A, 6B, 6C, 6D, 6E, 6F, über den der in dem betreffenden Kollektorfeld 2 erwärmte Wärmeträger aus dem Kollektorfeld 2 abführbar ist.
  • Die Solaranlage 1 hat außerdem einen in der Zeichnung nur schematisch dargestellten Wärmeabnehmer 7 oder Wärmeverbraucher, der eine Einlassöffnung 8 und einer Auslassöffnung 9 für den Wärmeträger hat.
  • Zur Bildung eines Solarkreislaufs sind die Solarrücklaufanschlüsse 5A, 5B, 5C, 5D, 5E, 5F der einzelnen Kollektorfeldeinheiten 3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F über eine Solarrücklaufverteilleitung 10 mit der Auslassöffnung 9 des Wärmeabnehmers 7 und die Solarvorlaufanschlüsse 6A, 6B, 6C, 6D, 6E, 6F sind über eine Solarvorlaufsammelleitung 11 mit der Einlassöffnung 8 des Wärmeabnehmers 7 verbunden. In der Solarrücklaufverteilleitung 10 ist eine Pumpe 12 angeordnet, mittels welcher der Wärmeträger in eine Förderrichtung 13 im Solarkreislauf umwälzbar ist. Dabei fließt der Wärmeträger von der Auslassöffnung 9 des Wärmeabnehmers 7 über die Solarrücklaufverteilleitung 10 zu den einzelnen Solarrücklaufanschlüssen 5A, 5B, 5C, 5D, 5E, 5F, durchströmt dann in den parallel zueinander angeordneten Kollektorfeldeinheiten 3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F jeweils nacheinander die in Reihe geschalteten Kollektoren 4 und fließt dann über die Solarvorlaufanschlüsse 6A, 6B, 6C, 6D, 6E, 6F, die Solarvorlaufsammelleitung 11 und die Einlassöffnung 8 des Wärmeabnehmers 7 zurück zur Auslassöffnung 9.
  • Die Solarrücklaufverteilleitung 10 hat einen ersten Rückleitungsabschnitt 10A, der sich von der Auslassöffnung 9 in Förderrichtung 13 zu einem ersten Einlassanschluss eines ersten Verteilers 14A erstreckt. In dem ersten Rückleitungsabschnitt 10A ist die Pumpe 12 angeordnet. Bei Bedarf kann in dem ersten Rückleitungsabschnitt 10A außerdem ein Rückflussverhinderer vorgesehen sein.
  • Ein erster Auslassanschluss des ersten Verteilers 14A ist über eine erste Abzweigleitung 15A mit dem Solarrücklaufanschluss 5A einer ersten Kollektorfeldeinheit 3A und ein zweiter Auslassanschluss des ersten Verteilers 14A ist über einen zweiten Rückleitungsabschnitt 10B der Solarrücklaufverteilleitung 10 mit einem ersten Einlassanschluss eines zweiten Verteilers 14B verbunden. Der Durchlassquerschnitt des zweiten Rückleitungsabschnitts 10B ist kleiner als der des ersten Rückleitungsabschnitts 10A.
  • Ein erster Auslassanschluss des zweiten Verteilers 14B ist über eine zweite Abzweigleitung 15B mit dem Solarrücklaufanschluss 5B einer zweiten Kollektorfeldeinheit 3B und ein zweiter Auslassanschluss des zweiten Verteilers 14B ist über einen dritten Rückleitungsabschnitt 10C der Solarrücklaufverteilleitung 10 mit einem ersten Einlassanschluss eines dritten Verteilers 14C verbunden. Der Durchlassquerschnitt des dritten Rückleitungsabschnitts 10C ist kleiner als der des zweiten Rückleitungsabschnitts 10B.
  • Ein erster Auslassanschluss des dritten Verteilers 14C ist über eine dritte Abzweigleitung 15C mit dem Solarrücklaufanschluss 5C einer dritten Kollektorfeldeinheit 3C und ein zweiter Auslassanschluss des dritten Verteilers 14C ist über einen vierten Rückleitungsabschnitt 10D der Solarrücklaufverteilleitung 10 mit einem ersten Einlassanschluss eines vierten Verteilers 14D verbunden. Der Durchlassquerschnitt des vierten Rückleitungsabschnitts 10D ist kleiner als der des dritten Rückleitungsabschnitts 10C.
  • Ein erster Auslassanschluss des vierten Verteilers 14D ist über eine vierte Abzweigleitung 15D mit dem Solarrücklaufanschluss 5D einer vierten Kollektorfeldeinheit 3D und ein zweiter Auslassanschluss des vierten Verteilers 14D ist über einen fünften Rückleitungsabschnitt 10E der Solarrücklaufverteilleitung 10 mit einem ersten Einlassanschluss eines fünften Verteilers 14E verbunden. Der Durchlassquerschnitt des fünften Rückleitungsabschnitts 10E ist kleiner als der des vierten Rückleitungsabschnitts 10D.
  • Ein erster Auslassanschluss des fünften Verteilers 14E ist über eine fünfte Abzweigleitung 15E mit dem Solarrücklaufanschluss 5E einer fünften Kollektorfeldeinheit 3E und ein zweiter Auslassanschluss des fünften Verteilers 14E ist über einen sechsten Rückleitungsabschnitt 10F und eine sechste Abzweigleitung 15F mit dem Solarrücklaufanschluss 5F einer sechsten Kollektorfeldeinheit 3F verbunden.
  • Die Solarvorlaufsammelleitung 11 hat einen ersten Vorlaufleitungsabschnitt 11A, der sich von der Einlassöffnung 9 entgegen der Förderrichtung 13 zu einem Auslassanschluss eines ersten Sammlers 16A erstreckt. Der erste Vorlaufleitungsabschnitt 11A weist eine andere Länge auf als der erste Rückleitungsabschnitt 10A. Ein erster Einlassanschluss des ersten Sammlers 16A ist über eine erste Zuleitung 17A mit dem Solarvorlaufanschluss 6A der ersten Kollektorfeldeinheit 3A und ein zweiter Einlassanschluss des ersten Sammlers 16A ist über einen zweiten Vorlaufleitungsabschnitt 11B mit einem Auslassanschluss eines zweiten Sammlers 16B verbunden. Der zweite Vorlaufleitungsabschnitt 11B verläuft parallel zum zweiten Rückleitungsabschnitt 10B und wird in die entgegen gesetzte Richtung vom Wärmeträger durchströmt wie der zweiten Rückleitungsabschnitt 10B. Der Durchlassquerschnitt des ersten Vorlaufleitungsabschnitts 11A ist größer als der des zweiten Vorlaufleitungsabschnitts 11B.
  • Ein erster Einlassanschluss des zweiten Sammlers 16B ist über eine zweite Zuleitung 17B mit dem Solarvorlaufanschluss 6B der zweiten Kollektorfeldeinheit 3B und ein zweiter Einlassanschluss des zweiten Sammlers 16B ist über einen dritten Vorlaufleitungsabschnitt 11C mit einem Auslassanschluss eines dritten Sammlers 16C verbunden. Der dritte Vorlaufleitungsabschnitt 11C verläuft parallel zum dritten Rückleitungsabschnitt 10C und wird in die entgegen gesetzte Richtung vom Wärmeträger durchströmt wie der dritte Rückleitungsabschnitt 10C. Die Länge des dritten Vorlaufleitungsabschnitts 11C entspricht der Länge des dritten Rückleitungsabschnitts 10C und der Durchlassquerschnitt des dritten Vorlaufleitungsabschnitts 11C stimmt mit dem Durchlassquerschnitt des dritten Rückleitungsabschnitts 10C überein. Der Durchlassquerschnitt des zweiten Vorlaufleitungsabschnitts 11B ist größer als der des dritten 11C Vorlaufleitungsabschnitts.
  • Ein erster Einlassanschluss des dritten Sammlers 16C ist über eine dritte Zuleitung 17C mit dem Solarvorlaufanschluss 6C der dritten Kollektorfeldeinheit 3C und ein zweiter Einlassanschluss des dritten Sammlers 16C ist über einen vierten Vorlaufleitungsabschnitt 11D mit einem Auslassanschluss eines vierten Sammlers 16D verbunden. Der vierte Vorlaufleitungsabschnitt 11D verläuft parallel zum vierten Rückleitungsabschnitt 10D und wird in die entgegen gesetzte Richtung vom Wärmeträger durchströmt wie der vierte Rückleitungsabschnitt 10D. Die Länge des vierten Vorlaufleitungsabschnitts 11D entspricht der Länge des vierten Rückleitungsabschnitts 10D und der Durchlassquerschnitt des vierten Vorlaufleitungsabschnitts 11D stimmt mit dem Durchlassquerschnitt des vierten Rückleitungsabschnitts 10D überein. Der Durchlassquerschnitt des dritten Vorlaufleitungsabschnitts 11C ist größer als der des vierten Vorlaufleitungsabschnitts 11D.
  • Ein erster Einlassanschluss des vierten Sammlers 16D ist über eine vierte Zuleitung 17D mit dem Solarvorlaufanschluss 6D der vierten Kollektorfeldeinheit 3D und ein zweiter Einlassanschluss des vierten Sammlers 16D ist über einen fünften Vorlaufleitungsabschnitt 11E mit einem Auslassanschluss eines fünften Sammlers 16E verbunden. Der fünfte Vorlaufleitungsabschnitt 11E verläuft parallel zum fünften Rückleitungsabschnitt 10E und wird in die entgegen gesetzte Richtung vom Wärmeträger durchströmt wie der fünfte Rückleitungsabschnitt 11E. Die Länge des fünften Vorlaufleitungsabschnitts 11E entspricht der Länge des fünften Rückleitungsabschnitts 10E und der Durchlassquerschnitt des fünften Vorlaufleitungsabschnitts 11E stimmt mit dem Durchlassquerschnitt des fünften Rückleitungsabschnitts 10E überein. Der Durchlassquerschnitt des vierten Vorlaufleitungsabschnitts 11D ist größer als der des fünften Vorlaufleitungsabschnitts 11E.
  • Ein erster Einlassanschluss des fünften Sammlers 16E ist über eine fünfte Zuleitung 17E mit dem Solarvorlaufanschluss 6E der fünften Kollektorfeldeinheit 3E und ein zweiter Einlassanschluss des fünften Sammlers 16E ist über einen sechsten Vorlaufleitungsabschnitt 11F und eine sechste Zuleitung 17F mit dem Solarvorlaufanschluss 6F der sechsten Kollektorfeldeinheit 3F verbunden. Der sechste Vorlaufleitungsabschnitt 11F verläuft parallel zum sechsten Rückleitungsabschnitt 10F und wird in die entgegen gesetzte Richtung vom Wärmeträger durchströmt wie der sechste Rückleitungsabschnitt 10F. Die Länge des sechsten Vorlaufleitungsabschnitts 11F entspricht der Länge des sechsten Rückleitungsabschnitts 10F und der Durchlassquerschnitt des sechsten Vorlaufleitungsabschnitts 11F stimmt mit dem Durchlassquerschnitt des sechsten Rückleitungsabschnitts 10F überein.
  • Die Querschnitte der durch die Rückleitungs- 10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F und Vorlaufleitungsabschnitte 11A, 11B, 11C, 11D, 11E, 10F gebildeten Rohrabschnitte sind derart gewählt, dass der Wärmeträger-Volumenstrom mit zunehmender Entfernung vom Wärmeabnehmer 7 von Kollektorfeldeinheit 3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F zu Kollektorfeldeinheit 3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F abnimmt. Der Volumenstrom der Pumpe 12 ist so groß gewählt, dass die Strömungsgeschwindigkeiten in den einzelnen Rückleitungs- 10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F und Vorlaufleitungsabschnitten 11A, 11B, 11C, 11D, 11E, 10F ausreichen, um das Sammeln von Gasblasen zu verhindern.
  • Die hydraulischen Widerstände der Rohrabschnitte sind im Verhältnis zu den hydraulischen Widerständen der Kollektorfeldeinheiten 3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F derart gering, dass die Wärmeträger-Volumenströme in den einzelnen Kollektorfeldeinheiten 3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F um maximal +/–15% von einem Mittelwert abweichen.
  • Ein Verfahren zur Durchströmung von parallel zueinander angeordneten Kollektorfeldeinheiten (3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F) eines Kollektorfelds (2) einer thermischen Solaranlage (1), welche aus einzelnen Kollektoren (4) bzw. aus mehreren miteinander verschalteter Kollektoren (4) bestehen und eine gleiche oder ähnliche Kollektorfläche, zumindest jedoch einen gleichen oder ähnlichen hydraulischen Widerstand aufweisen, ist dadurch gekennzeichnet, dass anstelle einer symmetrischen Verrohrung, bekannt auch als Tichelmann-System, zur Anwendung kommt, bei der die Solarrücklaufverteil- (10) und Solarvorlaufsammelleitung (11) antiparallel zu den Kollektorfeldeinheiten (3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F) verlaufen und eine Solarhauptleitung bis zur entferntesten Kollektorfeldeinheit (3F) führt, sondern dass die Solarrücklaufverteil- (10) und Solarvorlaufsammelleitung (11) parallel zu den Kollektorfeldeinheiten (3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F) so angeordnet und dimensioniert werden, dass sich mit zunehmender Entfernung von den Solarhauptleitungen in den Kollektorfeldeinheiten (3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F) ohne hydraulischen Abgleich immer kleinere Volumenströme einstellen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 202008002236 U1 [0002]

Claims (7)

  1. Solaranlage (1), die ein Kollektorfeld (2) mit mehreren parallel zueinander geschalteten Kollektorfeldeinheiten (3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F) hat, die jeweils mehrere thermische Kollektoren (4) aufweisen und zum Durchströmen mit einem flüssigen Wärmeträger über eine Solarrücklaufverteilleitung und eine Solarvorlaufsammelleitung (11) mit einem Wärmeabnehmer (7) zu einem Solarkreislauf verbunden sind, wobei die Solarrücklaufverteilleitung (10) und die Solarvorlaufsammelleitung derart dimensioniert sind, dass der Wärmeträger-Volumenstrom in den Kollektorfeldeinheiten (3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F) mit zunehmender Entfernung vom Wärmeabnehmer (7) von Kollektorfeldeinheit (3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F) zu Kollektorfeldeinheit (3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F) abnimmt, und wobei die Solaranlage eine Pumpe (12) zum Umwälzen des Wärmeträgers im Solarkreislauf aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnitte der zwischen den Kollektorfeldeinheiten (3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F) befindlichen Rohrabschnitte der Solarrücklaufverteilleitung (10) und/oder der Solarvorlaufsammelleitung (11) von einer Kollektorfeldeinheit (3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F) zur nächsten jeweils derart abgestuft sind und der Volumenstrom der Pumpe (12) derart gewählt ist, dass die Strömungsgeschwindigkeiten in den einzelnen Rohrabschnitten ausreichen, um das Sammeln von Gasblasen zu verhindern, und dass die hydraulischen Widerstände der Rohrabschnitte im Verhältnis zu den hydraulischen Widerständen der Kollektorfeldeinheiten (3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F) derart gering sind, dass die Wärmeträger-Volumenströme in den einzelnen Kollektorfeldeinheiten (3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F) um maximal +/–15% von einem Mittelwert abweichen.
  2. Solaranlage (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Widerstand der Kollektorfeldeinheiten (3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F) um mindestens eine, insbesondere um mindestens zwei, gegebenenfalls um mindestens drei und bevorzugt um mindestens vier Größenordnungen größer ist als der für diese Kollektorfeldeinheit (3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F) wirksame hydraulische Widerstand der Solarrücklaufverteilleitung (10) und der Solarvorlaufsammelleitung (11).
  3. Solaranlage (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens fünf Kollektorfeldeinheiten (3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F) aufweist, die parallel zueinander geschaltet sind.
  4. Solaranlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Kollektorfeldeinheit (3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F) ein hydraulisches Aggregat zur Reduzierung oder Verstärkung des Volumenstroms des die betreffende Kollektorfeldeinheit (3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F) durchsetzenden Wärmeträgers aufweist, und dass das Aggregat derart ausgestaltet und im Solarkreislauf angeordnet ist, dass Asymmetrie der Volumenströme in den Kollektorfeldeinheiten (3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F) abnimmt.
  5. Solaranlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das hydraulische Aggregat eine Drossel ist.
  6. Solaranlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kollektorfeld (2) mindestens zwei Kollektorfeldeinheiten (3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F) hat, die nach dem Tichelmann-Prinzip verrohrt sind.
  7. Solaranlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Wärmeträger um Wasser handelt.
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