DE19856530A1 - Sonnenkollektor-Anlage ohne Frostschutzmittel im Kollektor und Rohrsystem mit sich selbst anpassender Wärmeschichtung - Google Patents
Sonnenkollektor-Anlage ohne Frostschutzmittel im Kollektor und Rohrsystem mit sich selbst anpassender WärmeschichtungInfo
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- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
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- F24S10/50—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed between plates
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description
Sonnenkollektor-Anlagen zum Erwärmen von Brauchwasser und zum Heizen.
Herkömmliche Sonnenkollektoren müssen mit Frostschutzmittel gefüllt werden, weil bei Minus-Tem
peraturen die Rohrleitungen oder der Kollektor bei der Ausdehnung des Eises platzen würde
und somit die Anlage unbrauchbar wäre.
Eine andere Möglichkeit ist, daß man bei Minustemperaturen die Anlage entleert. Dieses Entleeren
kann entweder von Hand geschehen oder aber mit einer Regelung mit Hilfe eines Magnetventils.
Die Schichtung der Temperatur im Speicher beeinflußt ebenfalls den Wirkungsgrad.
Die in Schutzanspruch 1 angegebene Erfindung löst das Problem, eine Kollektoranlage zu schaffen,
die ohne Frostschutz auskommt, aber auch nicht entleert werden muß.
Die Wasserschichtung paßt sich automatisch der Vorlauftemperatur des Kollektors an.
Mit der Erfindung wird erreicht, daß auf das umweltschädliche Frostschutzmittel verzichtet werden
kann. Bei einem Leck im Kollektor läuft das Frostschutzmittel über die Dacheindeckung direkt in das
Kanalsystem.
Das Ablassen des Wassers im Kältefall wird durch die Erfindung ebenfalls umgangen, was Wasser
spart und somit die Anlage effizienter macht. Da, wenn das Wasser abgelassen, die Aussentemperatur
erst wieder über Null Grad steigen muß, damit die Anlage wieder befüllt werden kann, entstehen
lange Standzeiten, in denen die Anlage nicht genutzt werden kann, denn selbst bei
Minustemperaturen aber Sonnenschein ist mit Leistung aus dem Kollektor zu rechnen.
Fig. 1 zeigt die komplette Sonnenkollektor-Anlage mit Kollektor, Vorlauf, Rücklauf, Pufferspeicher
und Wärmetauscher.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch das Rohrsystem.
Im Rohrsystem (8) friert das Wasser von aussen nach innen und preßt dabei den Kunststoffschlauch
(7) zusammen. Bei Erwärmung durch die Sonne steigt die Temperatur im Kollektor. Das
Verbindungsrohr (13) wird ebenfalls erwärmt und die Warmluft zirkuliert im Schlauch und taut das
Eis im Rohrsystem (8) auf.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch den Kollektor mit Ausdehnungsmöglichkeit des Eises.
Beim Gefrieren des Wassers, das Eis bildet sich auch hier von aussen nach innen, wird der Druck
nach innen auf den Kollektor ausgeübt. Dieser Druck wird über die Isolierung (12) auf den
Mittelträger (14) weitergegeben. Der Kollektor wird angehoben, weil er mit Hilfe von Federn (9) auf
den Aussenträgern (11) befestigt ist. Wenn das Eis schmilzt wird die Ausbuchtung durch das
Eigengewicht zurückgedrückt.
Die Schichtung der Vorlauftemperatur geht folgender maßen vor sich. Ist die Kollektortemperatur
höher als die Speichertemperatur so steigt das wärmere Wasser auf und bildet die oberste Schicht.
Das Kaltwasser am Speichergrund wird abgezogen und nach und nach erwärmt sich das Wasser von
oben nach unten, wenn die Sonne lang genug scheint. Wenn aber die Kollektortemperatur niedriger
wird, als die obere Speichertemperatur, so bleibt der Durchfluß stehen, d. h. obwohl der Speicher
noch im unteren Teil Wärme aufnehmen könnte, kann aber keine mehr zugeführt werden. Bei diesem
Speicher wird aber der Vorlauf und der Rücklauf auf gleicher Höhe eingeführt. Der Vorlauf
bekommt ein Rohr (6) mit Löchern, in ihm steigt das Wasser solange auf bis es auf eine wärmere
Schicht trifft und durch die Löcher sich ausbreitet. Das Rohr (6) verhindert, daß das Warmwasser
sich nicht frühzeitig schon im unteren Bereich mischt. Sollte der Speicher eine bestimmte Höhe
überschreiten, muß in das Steigrohr (6) ein Drahtgeflecht eingearbeitet werden.
Bei diesem Verfahren kann Wärme zugeführt werden, solange bis die Kollektortemperatur unter der
tiefsten Speicherschichttemperatur liegt.
Durch den Einbau von mehreren Wärmetauschern (2), in verschiedenen Höhen, kann gezielt die
entsprechende Temperatur entnommen werden, z. B. in der obersten Schicht, mit der höheren
Temperatur als Duschwasser, und unten zum Betreiben einer Fußbodenheizung. Das Wasser wird
also nicht erst aufgeheizt, um dann mit kaltem Wasser wieder auf niedrige Temperaturen runter
gemischt zu werden. Wobei Kollektoren bei niedrigem Rücklauf den besten Wirkungsgrad haben.
1
Kollektor
2
Wärmetauscher
3
Rücklauf
4
Vorlauf
5
Speicher
6
Steigrohr
7
Kunstoffschlauch
8
Metallrohr
9
Feder
10
Glasabdeckung
11
Aussenträger
12
Isolierung
13
Verbindungsrohr
14
Mittelträger
Claims (3)
1. Sonnenkollektor-Anlage zum Erwärmen von Brauchwasser, zum Heizen von Wohnungen und
Schwimmbädern
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kollektor ohne Frostschutzmittel betrieben werden kann.
2. Sonnenkollektoranlage nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Rohrsystem ebenfalls ohne Frostschutzmittel betrieben werden kann.
3. Sonnenkollektoranlage nach Schutzanspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wasserschichtung sich automatisch anpaßt.
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