DE19856530A1 - Sonnenkollektor-Anlage ohne Frostschutzmittel im Kollektor und Rohrsystem mit sich selbst anpassender Wärmeschichtung - Google Patents

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.

Problem

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.

Vorteil

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.

Beschreibung

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.

Bezugszeichenliste

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.