DE19708881A1 - Heat accumulator connected to solar collector - Google Patents

Heat accumulator connected to solar collector

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Rolf Peter Dr Ing Straus
Werner Boehle
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Abstract

The container (1) has inlets and outlets (2,3) for the medium inside the container to be heated. The container contains a top and bottom heat exchanger (4,5) each with flow and return pipes (6,7,6',7') leading to different heat sources (K,S). The condenser (8) is contained in the bottom heat exchanger (4) in the container, and the condenser (9) of a heat pump circuit (10) is contained in the top heat exchanger (5) of the container.

Description

Die Erfindung betrifft einen mit einem Sonnenkollektor gekop­ pelten Wärmespeicher, insbesondere Brauchwasserspeicher, beste­ hend aus einem Behälter mit Zu- und Ablaufanschlüssen für das im Behälter befindliche und zu erwärmende Medium, wobei im Be­ hälter ein unterer und ein oberer, mit unterschiedlichen Ener­ giearten beschickbarer Wärmetauscher angeordnet ist.The invention relates to a Kop with a solar panel pelten heat storage, especially hot water storage, best from a container with inlet and outlet connections for the medium in the container and to be heated, in the loading a lower and an upper one, with different energies giearten feedable heat exchanger is arranged.

Derartige Wärmespeicher sind allgemein bekannt und in Benut­ zung, so daß es diesbezüglich keines besonderen druckschriftli­ chen Nachweises bedarf. Bei den im wärmegedämmten Behälter an­ geordneten Wärmetauscher handelt es sich in der Regel um was­ serdurchströmte, gewendelte Rohrschlangen, wobei der obere Wär­ metauscher in der Regel mit einem Heizkessel und der untere mit einem Sonnenkollektor vor- und rücklaufseitig verbunden ist. Beim oberen Wärmetauscher kann es sich aber auch um einen Elek­ troheizer handeln.Such heat storage are well known and in use tongue, so that there is no special printed matter in this regard proof is required. With the in the insulated container orderly heat exchanger is usually what flowed through, coiled coils, the upper heat Metauscher usually with a boiler and the bottom with a solar panel is connected upstream and downstream. The upper heat exchanger can also be an elec act troheizer.

Mit Solarkollektoren gekoppelte Brauchwasserspeicher funktionieren üblicherweise so, daß der untere, mit Sonnenenergie be­ heizte Wärmetauscher das Brauchwasser im Sommer bis auf die ge­ wünschte Temperatur erwärmt, wohingegen bei kurzer Sonnen­ scheindauer oder im Winter das Wasser im unteren Speicherab­ schnitt nur vorgewärmt wird. Wenn die Sonnenenergie nicht zum Erwärmen des Trinkwassers ausreicht, wird die fehlende Wärme vom oberen Wärmetauscher erbracht, wobei üblicherweise hochwer­ tig Primärenergie eingesetzt wird.DHW cylinders coupled with solar collectors work usually so that the lower one, with solar energy heats the hot water to the ge in summer desired temperature warmed, whereas with short suns sham duration or in winter the water in the lower storage area cut is only preheated. If solar energy is not Heating the drinking water is sufficient, the lack of heat  provided by the upper heat exchanger, usually high primary energy is used.

Nachteilig bei derartigen Wärmespeichern ist, daß bei ungenü­ gender Erwärmung des Wärmespeichermediums durch den unteren Wärmetauscher im oberen Teil mit Primärenergie nachgeheizt wer­ den muß, obgleich häufig der gesamte Speicherinhalt nur einige Grade kälter als die Solltemperatur ist. Dieses Nachheizen mit Primärenergie ist besonders im Sommer von Nachteil, wenn mit einem Kessel das Brauchwasser an einem bewölkten Tag bspw. nur einige Grade erwärmt werden muß, um wieder die gewünschte Soll­ temperatur zu erreichen. Durch das Einschalten des Kessels, der sich komplett erwärmen muß, geht viel Primärenergie dem eigent­ lichen Nachheizvorgang verloren, so daß dann der Wirkungsgrad einer solchen Anlage durch das Aufheizen des Kessels deutlich verringert wird.A disadvantage of such heat storage is that inaccurate gender heating of the heat storage medium by the lower Heat exchanger in the upper part reheated with primary energy that must, although often the entire memory content only a few Grade is colder than the target temperature. This reheating with Primary energy is particularly disadvantageous in summer when using a boiler, for example, only on a cloudy day some degrees must be warmed to get the desired target again reach temperature. By turning on the boiler, the must warm up completely, a lot of primary energy goes to the Lichen post-heating process lost, so that the efficiency such a system by heating up the boiler is reduced.

Ausgehend von einem Wärmespeicher der eingangs genannten Art, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diesen dahingehend zu verbessern, daß im Bedarfsfall der Nachheizung deutlich weniger Primärenergie gebraucht wird als dies bisher der Fall war.Starting from a heat store of the type mentioned at the beginning, is the object of the invention to this effect improve that if necessary, the reheating significantly less Primary energy is used than was previously the case.

Gelöst ist diese Aufgabe nach der Erfindung dadurch, daß im Be­ hälter dem unteren Wärmetauscher der Verdampfer und dem oberen Wärmetauscher der Kondensator eines Wärmepumpenkreises zugeord­ net ist.This object is achieved according to the invention in that in loading the lower evaporator heat exchanger and the upper one Heat exchanger assigned to the condenser of a heat pump circuit is not.

Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung kann die im unteren Be­ reich des Behälters enthaltene Energie mittels des Wärmepumpen­ kreises zur Beheizung des im oberen Speicherabschnitt gespei­ cherten Brauchwassers genutzt werden. Diese scheinbar widersin­ nige Anordnung der wärmeübertragenden Komponenten (Verdamp­ fer/Kondensator) einer Wärmepumpe im Speicher hat den großen Vorteil, daß aufgrund der geringen Temperaturdifferenz zwischen dem vorgewärmten Medium im unteren Bereich des Behälters und der Solltemperatur des oberen Abschnitts eine Wärmepumpe mit sehr hohen Arbeitszahlen arbeitet, so daß dadurch zur Nach­ heizung deutlich weniger Primärenergie gebraucht wird, als wenn die Nacherwärmung via oberen Wärmetauscher mit einem Heizkessel oder sogar direkt elektrisch erfolgen würde. Setzt man sinnvollerweise als Wärmepumpe eine Kompressionswärmepumpe ein, so ergibt sich im Vergleich zum Kessel durch die geringere thermische Masse ein weiterer Vorteil. Neben den direkten pri­ märenergetischen Vorteilen dieses Speichers folgt ein weiterer indirekt durch die größere Abkühlung des unteren Speicherab­ schnitts, d. h., es kann wieder mehr Sonnenenergie gespeichert werden, was wiederum mit einem verbesserten Kollektorwir­ kungsgrad verbunden ist.Through this training according to the invention in the lower Be energy contained in the tank by means of the heat pump  circuit for heating the in the upper storage section stored service water can be used. This apparently contradicts arrangement of the heat-transferring components (evaporator fer / condenser) of a heat pump in the store has the big one Advantage that due to the small temperature difference between the preheated medium in the lower area of the container and the target temperature of the upper section with a heat pump very high labor figures, so that this leads to the after heating requires significantly less primary energy than if reheating via the upper heat exchanger with a boiler or even directly electrically. You sit down it makes sense to use a compression heat pump as a heat pump, compared to the boiler, this results in the smaller one thermal mass another advantage. In addition to the direct pri Another advantage follows from the energy advantages of this storage facility indirectly through the greater cooling of the lower store cuts, d. that is, more solar energy can be stored again what, in turn, with an improved collector degree of efficiency is connected.

Der erfindungsgemäße, mit einem Sonnenkollektor gekoppelte Wär­ mespeicher wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstel­ lung eines stark schematisierten Ausführungsbeispieles näher erläutert.The heat according to the invention coupled with a solar collector mespeicher is subsequently based on the graphic representation development of a highly schematic embodiment explained.

Der mit einer Wärmeisolation W1 versehene Behälter 1 weist in bekannter Weise Zu- und Ablaufanschlüsse 2, 3 für das im Behäl­ ter befindliche und zu erwärmende Medium auf. Ebenfalls in be­ kannter Weise sind im Behälter 1 ein unterer und ein oberer Wärmetauscher 4, 5 mit jeweils zu unterschiedlichen Wärmequel­ len K, S führenden Vor- und Rücklaufanschlüssen 6, 7, 6', 7', angeordnet. K steht dabei für einen Heizkessel und S für einen Sonnenkollektor. Der Wärmetauscher 5 kann aber auch ein Elek­ troheizer sein. Wie aus der Darstellung ersichtlich, ist das Ganze nun mit einem Wärmepumpenkreis 10 kombiniert, und zwar derart, daß im Behälter 1 dem unteren Wärmetauscher 4 der Ver­ dampfer 8 und dem oberen Wärmetauscher 5 der Kondensator 9 des Wärmepumpenkreises 10 zugeordnet ist, der im einzelnen keiner näheren Erläuterung bedarf, da hinsichtlich seiner Funktion und seiner Einzelelemente hinlänglich bekannt. Ebenfalls nicht be­ sonders dargestellt sind die Regelung und Sensoren, die je nach Bedarfsanforderung den Heizkessel K oder den Wärmepumpenkreis 10 jahreszeitenabhängig zu- und abschalten.The provided with thermal insulation W1 container 1 has in a known manner inlet and outlet connections 2 , 3 for the medium located in the container and to be heated. Also in a known manner, a lower and an upper heat exchanger 4 , 5 , each with different sources of heat sources K, S leading and return connections 6 , 7 , 6 ', 7 ', are arranged in the container 1 . K stands for a boiler and S for a solar collector. The heat exchanger 5 can also be an electric heater. As can be seen from the illustration, the whole is now combined with a heat pump circuit 10 , in such a way that in the container 1 the lower heat exchanger 4 of the United evaporator 8 and the upper heat exchanger 5, the condenser 9 of the heat pump circuit 10 is assigned, which none in detail A more detailed explanation is required, since it is well known with regard to its function and its individual elements. The control and sensors, which switch the boiler K or the heat pump circuit 10 on and off depending on the season, are also not shown in a special manner.

Für die konkrete konstruktive Gestaltung der Wärmetauscher 4, 5 aber auch von Verdampfer 8 und Kondensator 9 können im übrigen alle gängigen Ausführungsmöglichkeiten in Betracht gezogen werden.For the specific structural design of the heat exchangers 4 , 5, but also of the evaporator 8 and the condenser 9 , all other possible designs can be taken into account.

Claims (1)

Mit einem Sonnenkollektor gekoppelter Wärmespeicher, insbeson­ dere Brauchwasserspeicher, bestehend aus einem Behälter (1) mit Zu- und Ablaufanschlüssen (2, 3) für das im Behälter befindli­ che und zu erwärmende Medium, wobei im Behälter (1) ein unterer und ein oberer Wärmetauscher (4, 5) mit jeweils zu unterschied­ lichen Wärmequellen (K, S) führenden Vor- und Rücklaufanschlüs­ sen (6, 7, 6', 7') angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Behälter (1) dem unteren Wärmetauscher (4) der Verdamp­ fer (8) und dem oberen Wärmetauscher (5) der Kondensator (9) eines Wärmepumpenkreises (10) zugeordnet ist.With a solar collector coupled heat storage, in particular hot water storage, consisting of a container ( 1 ) with inlet and outlet connections ( 2 , 3 ) for the medium in the container and to be heated, with a lower and an upper heat exchanger in the container ( 1 ) ( 4 , 5 ) each with different heat sources (K, S) leading supply and return connections ( 6 , 7 , 6 ', 7 ') is arranged, characterized in that in the container ( 1 ) the lower heat exchanger ( 4th ) the evaporator fer ( 8 ) and the upper heat exchanger ( 5 ) the condenser ( 9 ) of a heat pump circuit ( 10 ) is assigned.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19850777A1 (en) * 1998-11-04 2000-05-11 Valentin Rosel Combination accumulator feeds solar, earth and rainwater heat to heat pump, with two heat exchangers in pressure container for heat pump and solar circuit and one outer cover or heat exchanger for hot water or heating circuit

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE8206002U1 (en) * 1982-03-04 1982-09-02 Schimonek, Helmut DEVICE FOR HEATING HOT WATER BY TAKING THE WARMTH OF A FLUID

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