DE19938145A1 - Vorrichtung zur Erwärmung von Wasser - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Erwärmen von Wasser (2', 2'') mit einem Strahlungskollektor (1) und einem Wasserbehälter (2), wobei der über eine Zu- und eine Ablaufleitung (6, 7) mit dem Strahlungskollektor (1) verbundene Wasserbehälter (2) oberhalb des Strahlungskollektors (1) angeordnet ist und die Zu- und/oder Ablaufleitung (6, 7) mittels eines Absperrventils (3, 4) zu unterbrechen ist. Um bei möglichst autarker Ausgestaltung unerwünschte Lade- bzw. Entladeerscheinungen nicht auftreten zu lassen, schlägt die Erfindung vor, dass das Absperrventil (3, 4) mit elektrischer oder thermischer Energie arbeitet, die in der Vorrichtung (1) erzeugt oder bereitgehalten ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erwärmung von Wasser, bspw. Brauchwasser, für eine Warmwasserver­ sorgung eines Hauses oder einer Wohnung, mit einem Strahlungskollektor und einem Wasserbehälter, wobei der über eine Zu- und eine Ablaufleitung mit dem Strahlungs­ kollektor verbundene Wasserbehälter nicht oder nur teilweise oberhalb des Strahlungskollektors angeordnet ist und die Zu- und/oder Abflußleitung mittels eines Absperrventiles zu unterbrechen ist.

Es handelt es sich bei einer derartigen Vorrichtung insbesondere um eine mit Naturumlauf arbeitende Vorrich­ tung. Sie kann als Gesamtvorrichtung beispielsweise auf dem Dach eines Hauses angeordnet werden, um mittels Sonnenenergie Warmwasser bereitzustellen.

Derartige Vorrichtungen sind auch bereits in verschiede­ nen Ausgestaltungen bekanntgeworden. Es wird beispiels­ weise auf die DE 44 28 251 A1 und das parallele europä­ ische Patent 696 713 B1 verwiesen. Darüber hinaus auch auf die DE 196 35 653 A1. Der Offenbarungsgehalt vorge­ nannter Druckschriften wird hiermit vollinhaltlich in die Offenbarung vorliegender Anmeldung mit eingeschlos­ sen, auch zu dem Zwecke, Merkmale dieser Druckschriften in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen.

Wenn auch diese Vorrichtungen sich bereits vielfach bewährt haben, so hat sich doch herausgestellt, daß nach Aufheizen des Wasserbehälters, etwa in der Nacht, wenn die Temperatur im Strahlungskollektor unterhalb der Temperatur des Warmwassers in dem Wasserbehälter gefallen ist, unerwünschte zusätzliche Entladungser­ scheinungen durch den kalten Strahlungskollektor auftre­ ten können. Dies mag beispielsweise durch eine uner­ wünschte Rückzirkulation geschehen. Jedenfalls dann, wenn (ein Teil des) der Strahlungskollektor sich höhen­ mäßig überlappend zu dem Warmwasserbehälter erstreckt. Aber auch noch durch Wärmeleitung in der Zu- bzw. Ablei­ tung.

Andererseits sollen derartige Vorrichtungen möglichst autark aufgestellt werden. D. h. komplizierte, insbeson­ dere auf Fremdenergie zurückgreifende Regelungen sollen möglichst nicht gegeben sein.

Hiervon ausgehend beschäftigt sich die Erfindung mit der technischen Aufgabe, eine Vorrichtung zur Erwärmung von Wasser wie eingangs angegeben so auszugestalten und weiterzubilden, daß bei möglichst autarker Ausgestal­ tung unerwünschte Lade- bzw. Entladeerscheinungen nicht auftreten.

Diese Aufgabe ist zunächst und im wesentlichen beim Gegenstand des Anspruches 1 gelöst, wobei darauf abge­ stellt ist, daß das Absperrventil mit elektrischer oder thermischer Energie arbeitet, die in der Vorrichtung erzeugt oder bereitgehalten ist. Erfindungsgemäß ist also ein Absperrventil in der Zu- bzw. Ablaufleitung vorgesehen, jedoch wird dieses Absperrventil nicht mit Energie versorgt, die außerhalb der Vorrichtung bereit­ gehalten werden muß. Entsprechend sind auch bei der Installation der Vorrichtung vor Ort hierzu keine elek­ trischen Anschlüsse erforderlich, die nicht bereits werksseitig bei der Herstellung entsprechender Module, ggf. vorgesehen und auch entsprechend verbunden sein können.

Bezüglich solcher Absperrventile und ihrer Energiever­ sorgung ist die unterschiedlichste Ausgestaltung mög­ lich. Beispielsweise kann es sich um ein durch Bimetall­ wirkung arbeitendes Absperrventil handeln. Weiter kann in Abwandlung bekannter Thermostatventile bei Wärme sich ausdehnende Flüssigkeit vorgesehen sein, die hier das Thermostatventil schließt, wenn die Außentemperatur und damit die Temperatur der ausdehnungsfähigen Flüssig­ keit einen bestimmten Schwellwert unterschreitet. Kon­ kret wird also das Kontraktionsverhalten, etwa über Unterdruck, einer solchen Flüssigkeit ausgenutzt. Dar­ über hinaus kann aber auch innerhalb der Vorrichtung eine Solarzelle integriert sein, welche einen Akkumula­ tor speist, der wiederum die für den Betrieb des Ab­ sperrventils erforderliche Energie bereitstellt. Das Absperrventil selbst ist bevorzugt temperaturgesteuert. Nämlich in einer Ausgestaltung durch die Temperatur des Strahlungskollektors, bei Anordnung des Absperrventils in der Zulaufleitung des Wasserbehälters. In gleicher Weise kann diese Temperatursteuerung aber auch vorgese­ hen sein, wenn das Absperrventil in der Ablaufleitung des Wasserbehälters angeordnet ist.

In einer weiteren Ausgestaltung ist auch vorgesehen, daß, bevorzugt zusätzlich zu dem zunächst beschriebenen Absperrventil, ein durch die Temperatur des Wassers im Wasserbehälter gesteuertes Absperrventil vorgesehen ist. Dieses kann auch wieder in der Zulaufleitung des Wasserbehälters oder in der Ablaufleitung des Wasserbe­ hälters angeordnet sein. Durch ein solches Absperrven­ til läßt sich eine Überhitzung des Wassers in dem Was­ serbehälter vermeiden.

Hinsichtlich der Temperatur des Strahlungskollektors kann diese zum einen in dem Kollektor selbst, d. h. als Oberflächentemperatur des Strahlungskollektors ermit­ telt sein, zum anderen aber auch als Lufttemperatur in einem Luftraum oberhalb des Kollektors und unterhalb einer Abdeckung des Stahlungskollektors.

Nachstehend ist die Erfindung des weiteren anhand der beigefügten Zeichnung, die jedoch lediglich Ausführungs­ beispiele darstellt, erläutert. Hierbei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Vorrich­ tung mit einem Wasserbehälter und einem Strah­ lungskollektor, wobei der Wasserbehälter lie­ gend angeordnet ist und nur ein Absperrventil, in der Zulaufleitung des Wasserbehälters, vorgesehen ist;

Fig. 2 eine Vorrichtung gemäß Fig. 1, wobei jedoch der Wasserbehälter stehend angeordnet ist und zusätzlich auch ein Absperrventil in der Ab­ laufleitung des Wasserbehälters angeordnet ist;

Fig. 3 eine schematische, perspektivische Ansicht einer Vorrichtung gemäß Fig. 1, wobei zwei Absperrventile hintereinander in der Ablauflei­ tung des Wasserbehälters angeordnet sind;

Fig. 4 eine Einzelheit des Strahlungskollektor mit darin angeordnetem Temperaturfühler.

Dargestellt und beschrieben ist, zunächst mit Bezug zu Fig. 1, eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 5 versehe­ ne Vorrichtung zur Erwärmung von Wasser mittels eines Strahlungskollektors 1 und einem zur Aufnahme des er­ wärmten Wassers dienenden Wasserbehälter 2. In dem Wasserbehälter 2 stellt sich eine Schichtung ein der­ art, daß erwärmtes Wasser 2' sich oben in dem Wasserbe­ hälter 2 ansammelt und im Vergleich dazu kühles Wasser 2" im unteren Bereich des Wasserbehälters 2.

Der Wasserbehälter 2 weist eine oben in dem Wasserbehäl­ ter 2 mündende Zulaufleitung 6 und eine unten aus dem Wasserbehälter 2 austretende Ablaufleitung 7 auf. Die Zulaufleitung 6 bzw. die Ablaufleitung 7 ist mit dem Strahlungskollektor 1, der zur Horizontalen geneigt angeordnet ist, in dessen oberen bzw. unteren Bereich verbunden.

Der Warmwasserbehälter 2 ist darüber hinaus mit einer thermischen Isolierung 8 umgeben.

Bei der Ausführungsform der Fig. 1 ist weiter in der Zulaufleitung 6 zu dem Warmwasserbehälter 2 ein Absperr­ ventil 3 angeordnet. Das Absperrventil 3 ist thermisch über einen Fühler 9 gesteuert, der beim Ausführungsbei­ spiel die Oberflächentemperatur des Strahlungskollek­ tors 1 mißt. Bei Erreichen einer bestimmten, vorgebba­ ren Schwelltemperatur öffnet das Absperrventil 3, so daß der Naturumlauf zur Beladung des Wasserbehälters 2 sich einstellen kann. Wird diese Temperatur dann wieder unterschritten, schließt das Absperrventil 3, so daß der Naturumlauf unterbrochen ist.

Bei der Ausführungsform der Fig. 2 sind vergleichbare Verhältnisse gegeben wie bei der Ausführungsform der Fig. 1. Im Unterschied zu der Ausführungsform der Fig. 1 ist hier jedoch der Warmwasserbehälter 2 stehend angeordnet.

Darüber hinaus ist das Absperrventil 3 in der Ablauflei­ tung des Wasserbehälters 2 angeordnet. Im weiteren ist in der Zulaufleitung 6 des Wasserbehälters 2 ein weite­ res Absperrventil 4 angeordnet. Das Absperrventil 4 wird über einen Fühler 10 gesteuert, der die Temperatur im oberen Bereich, im Bereich des erwärmten Wassers 2', des Warmwasserbehälters 2 mißt. Selbst dann, wenn der Fühler 9 das Absperrventil 3 noch geöffnet hält, weil die Schwelltemperatur des Strahlungskollektors 1 noch überschritten ist, kann das Absperrventil 4 gleichwohl die Zulaufleitung 6 und damit den Naturumlauf insgesamt absperren, wenn das Warmwasser 2' eine solche Tempera­ tur erreicht hat, daß ein weiteres Aufladen des Spei­ chers nicht mehr erwünscht ist.

Bei der Ausführungsform der Fig. 3, welche zudem in perspektivischer Darstellung eine Vorrichtung gemäß Fig. 1 wiedergibt, ist im Unterschied zu den Ausfüh­ rungsformen der Fig. 1 und 2 zum einen, entsprechend Fig. 2, das Absperrventil, das durch die Temperatur des Strahlungskollektors gesteuert ist, in der Ablauflei­ tung 7 des Warmwasserbehälters 2 angeordnet und zum anderen das zweite Absperrventil 4, das in grundsätzli­ cher Übereinstimmung mit der Ausführungsform der Fig. 2 vorgesehen ist, gleichfalls in der Ablaufleitung 7 des Warmwasserbehälters 2 angeordnet. Zudem sind die Ab­ sperrventile 3 und 4 unmittelbar nebeneinander angeord­ net. Im weiteren ist der Temperaturfühler 9 für das Absperrventil 3 auch in einer oberen Sammelleitung 11 des Strahlungskollektors 1 angeordnet. Der Temperatur­ fühler 9 ist also unmittelbar mit der Temperatur des in die Zulaufleitung 6 einströmenden - in der Regel erwärm­ ten - Wassers beaufschlagt.

Bei der Ausführungsform der Fig. 4 ist eine besondere Anordnung des Temperaturfühlers 9 in dem Strahlungskol­ lektur 1 wiedergegeben. Wie ersichtlich besteht der Strahlungskollektor 1 bei dieser Ausführungsform im einzelnen aus einer oberen transparenten Abdeckung 12, etwa einer Glasscheibe. Unterhalb der Glasscheibe ist der Absorber 13 angeordnet, wobei oberhalb des Absor­ bers 13 und unterhalb der transparenten Abdeckung 12 ein Luftraum 14 ausgebildet ist.

Unterhalb des Absorbers 13 ist darüber hinaus eine Isolationsschicht 15 angeordnet.

Schließlich sind die transparente Abdeckung 12, der Temperaturfühler 9, der Absorber 13 und die Isolierung 15 in einem gemeinsamen Kollektorgehäuse 16 angeordnet und von diesem zusammengehalten.

Der Temperaturfühler 9 ist nun in dem Luftraum 14 ober­ halb des Absorbers 13 und unterhalb der transparenten Abdeckung 12 freikragend angeordnet.

Alle offenbarten Merkmale sind erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Priori­ tätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhalt­ lich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen.

Claims (6)

1. Vorrichtung (1) zum Erwärmen von Wasser (2', 2") mit einem Strahlungskollektor (1) und einem Wasserbehäl­ ter (2), wobei der über eine Zu- und eine Ablaufleitung (6, 7) mit dem Strahlungskollektor (1) verbundene Was­ serbehälter (2) oberhalb des Strahlungskollektors (1) angeordnet ist und die Zu- und/oder Ablaufleitung (6, 7) mittels eines Absperrventils (3, 4) zu unterbrechen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrventil (3, 4) mit elektrischer oder thermischer Energie arbeitet, die in der Vorrichtung (1) erzeugt oder bereitgehalten ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder insbesondere da­ nach, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch die Tempera­ tur des Strahlungskollektors (1) gesteuertes Absperrven­ til (3) in der Zulaufleitung (6) des Wasserbehälters (2) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Absperrventil (3) in der Abflußlei­ tung (7) des Wasserbehälters (2) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein durch die Temperatur des Warmwassers (2") im Wasserbehälter (2) gesteuertes Absperrventil (4) in der Zulaufleitung (6) des Wasserbehälters (2) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein durch die Temperatur des Warmwasser (2') im Wasserbehälter (2) gesteuertes Absperrventil (4) in der Abflußleitung (7) des Wasserbehälters (2) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Absperrventil (3) durch die Lufttempe­ ratur im Strahlungskollektor (1) gesteuert ist.