DE2638834A1 - Solar-brauchwasserheizung - Google Patents

Solar-brauchwasserheizung

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DE2638834A1
DE2638834A1 DE19762638834 DE2638834A DE2638834A1 DE 2638834 A1 DE2638834 A1 DE 2638834A1 DE 19762638834 DE19762638834 DE 19762638834 DE 2638834 A DE2638834 A DE 2638834A DE 2638834 A1 DE2638834 A1 DE 2638834A1
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Description

  • Solar-Brauchwasserheizung
  • Die Erfindung betrifft eine Solar-Brauchwasserheizung mit einem aus Kollektor, Sammler, Ausdehnungsgefäß, Umwälzpumpe, verbindenden Rohrleitungen und dgl. gebildeten, mit Meß- und Regelorganen ausgestatteten Solarkreislauf, ferner mit einer einen Kompressor, einen Kondensator, einen Verdampfer und dgl. aufweisenden Wärmepumpe, sowie mit einem eine konventionelle Wärmequelle aufweisenden, mit einem Heizkessel, einem Speicher, einer Umwälzpumpe und dgl. ausgestatteten Heizungskreislauf für Brauchwasser.
  • Bei bekannten Brauchwasserheizungen der genannten Art treten Schwierigkeiten insbesondere dadurch auf, daß die Wärmepumpe bei sommerlichen Verhältnissen zwangsläufig selbst dann arbeiten muß, wenn die vom Solarkollektor aufgenommene Wärmeenergie vollständig ausreichen würde, um das Brauchwasser direkt aufzuheizen. Hierdurch wird nicht nur unnötig Energie vergeudet, es besteht darüberhinaus auch die Gefahr, daß die hohe, vom Solarkollektor aufgenommene Wärmeenergie den Verdampfer der Wärmepumpe überhitzt und somit einen zu hohen Druckanstieg in der Wärmepumpe hervorruft. Als weiterer Nachteil hat sich bei den bekannten Solar-Brauchwasserheizungen gezeigt, daß bei hoher Wärmeeinstrahlung im Solarkollektor der Siedepunkt seines Wärmeträgers überschritten wird. Hierdurch entstehen im Wärmeträger Dampfblasen, welche zu Kavitationserscheinungen und damit zu erhöhtem Verschleiß der Umwälzpumpe führen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bei den bekannten Solar-Brauchwasserheizungen unter hochsommerlichen Einstrahlungsverhältnissen und dadurch hervorgerufener hoher Energie-Aufnahme auftretenden Nachteile zu beseitigen und Kavitationserscheinungen der Umwälzpumpe im Solarkreislauf eben sowie eine Überlastung der Wärmepumpe durch Überhitzung auf eillfa(lle Weise sicher zu vermeiden.
  • Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Solarkreislauf mit dem Wärmepumpenkreislauf über einLltl Dreifach-Wärmetauscher mit drei Strängen verbunden ist, in dom als dritter Strang ein durch ein Magnetventil schaltbarer Rohrstrang des mit der konventionellen Wärmequelle betriebenen, das Brauchwasser direkt oder indirekt beheizenden Heizungskreislaufs geführt ist.
  • Mit Hilfe des erfindungsgemäß in der Solar-Brauchwasserheizung angeordneten Dreifach-Wärmetauschers, dessen einer Rohrstrang durch ein Magnetventil schaltbar ist, ist es bei hoher Energieaufnahme des Solarabsorbers und entsprechend starker Erwärmung von dessen Wärmeträger möglich, d-ie Wärmepumpe abzuschalten und die Wärmeenergie des Solarabsorbers direkt auf den Hei zungskreislauf für das Brauchwasser zu übertragen. Auf diese Weise gelingt es auch, bei entsprechend starker Sonnenejii strahlung die normalerweise von der Wärmepumpe verbrauchte Energie einzusparen1 die Laufdauer der Wärmepumpe einzuschränken und somit sowohl deren als auch die Lebensdauer der gesamten Anlage beträchtlich zu erhöhen.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Solar-Brauchwasserheizung nach der Erfindung ist vorgesehen, daß der Dreifach Wärmetauscher als Koaxial-Wärmetauscher mit drei ineinander geschachtelten Rohren ausgeführt ist, in deren innersteii vorzugsweise das Kältemittel der Wärmepumpe zirkuliert, während das mittlere den Wärmeträger des Soiarkrei-slatifs und das äußere vorzugsweise das Brauchwasser bzw. einen dieses aufheizenden Wärmeträger führt.
  • Mit Hilfe des als erfindungsgemäß als Koaxialwärmetauscher mit drei ineinandergeschachtelten Rohren ausgeführten Dreifach-Wärmetauschers findet zwischen dem Wärmeträger des Solarkreislaufs und dem Heizungskreislauf sowohl bei eingeschalteter als auch bei abgeschalteter Wärmepumpe ein intensiver Wärmeaustausch statt.
  • Als besonders vorteilhaft hat sich eine Ausführung erwiesen, bei der der Dreifach-Wärmetauscher als ein von einem Kessel umgebener Koaxial-Wärmetauscher aus zwei glatten oder berippten Rohren besteht, von denen das innere vorzugsweise das Kältemittel der Wärmepumpe und das äußere den Wärmeträger des Solarkreislaufs führt, während in dem gegebenenfalls mit bekannten Einrichtungen zur Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit versehenen Kessel vorzugsweise das Brauchwasser bzw. der dieses beheizende Wärmeträger zirkuliert.
  • Der erfindungsgemäß mit einem die beiden Rohre des Koaxial-Wärmetauschers umgebenden Kessel versehene Dreifach-Wärmetauscher gestattet einen besonders günstigen, raumsparenden und kompakten Aufbau der Anlage.
  • Weitere, in den Ansprüchen gekennzeichnete vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles einer Solar-Brauchwasserheizung erläutert. Es zeigen: Fig. 1 das Schaltschema einer Solar-Brauchwasserheizung mit einem Dreifach-Wärmetauscher und einem durch einen konventionellen Heizkessel betreibbaren Heizungskreislauf als erstes Ausführungsbeispiel, Fig. 2 den rechten Abschnitt des Schaltschemas nach Fig. 1 mit einem weiteren Wärmetauscher für den Wärmeaustausch mit dem Heizungskreislauf einer mit demselben Heizkessel betriebenen konventionellen Zentralheizung, als zweites Ausführungsbeispiel, Fig. 3 einen von einem Kessel umgebenen Dreifach-Wärmetauscher, teilweise im Schnitt und Fig. 4 ein Rohrelement des Solarkreislaufs mit einem eingelegten elastischen Körper in Form eines an seinen Enden verschlossenen Kunststoffschlauches, im Schnitt.
  • Ein im linken Abschnitt der in der Fig. 1 als Schaltschema dargestellten Solar-Brauchwasserheizung befindlicher Solarkreislauf weist unter anderem einen Kollektor 1, einen Sammler 2 sowie verbindende Rohrleitungen 3 mit einer Umwälzpumpe 4 und ferner einen Dreifach-Wärmetauscher 5 und ein N2-Ausdehnungsgefäß 16 auf.
  • Der im Schaltschema nach Fig. 1 im wesentlichen rechts vom Solarkreislauf gelegene Heizungskreislauf ist dagegen mit einem Heizkessel 6, einem Speicherbehälter 7 für Brauchwasser, einer Speicherladepumpe 8 sowie einem diese Elemente verbindenden Rohrsystem 9 ausgestattet, in welchem by-pass-Magnetventile 10 und 11 angeordnet sind.
  • Ein zwischen dem Solarkreislauf und dem Heizungskreislauf gelegener Wärmepumpenkreislauf weist einen Kälteverdichter 12, einen als Kondensator dienenden Zweifach-Wärmetauscher 13 und eine Drosseleinrichtung 14 sowie einen Verdampfer auf. Der Verdampfer der aus diesen Elementen gebildeten Wärmepumpe ist hierbei Bestandteil des Dreifach-Wärmetauschers 5, während der als Kondensator 13 dienende Zweifach-Wärmetauscher in der Lage ist, seine Kondensationswärme an den Heizungskreislauf abzugeben. Die Drosseleinrichtung 14 kann in bekannter Weise entweder als Expansionsventil oder als Kapillarrohr ausgebildet sein.
  • Bei dem in dem Schaltschema nach Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ist in den Heizwasserrücklauf des Heizkreislaufes einer zusätzlich vom Heizkessel 6 betriebenen konventionellen Zentralheizung ein zusätzlicher Wärmetauscher 15 eingebaut, welcher die Aufgabe hat, die Heizwirkung des Heizkessels 6 zu unterstützen. In diesem Falle ist in der die Speicherladepumpe 8 mit dem Heizkessel 6 verbindenden Rohrleitung vor dem Wärmetauscher 15 ein Magnetventil 21 eingebaut, welches derart geschaltet ist, daß es gegenläufig zu dem Magnetventil 10 öffnet oder schließt.
  • Der beschriebene Solarkreislauf arbeitet in bekannter Weise als Zwangskonvektionssystem, in welchem die Umwälzpumpe 4 den Wärmeträger durch den Flachkollektor 1 fördert. Als Wärmeträger des Solarkreislaufes kommt vorzugsweise Wasser in Frage, welches sich durch die Sonneneinstrahlung im Flachkollektor erwärmt. Das erwärmte Wasser gelangt über den Sammler 2 und die Rohrleitung 3 in den Dreifach-Wärmetauscher 5, wo es - je nach Schaltung des Wärmepumpenkreislaufes und des Heizungskreislaufes - seine Wärme entweder an den Wärmepumpenkreislauf oder -bei genügend hoher Sonneneinstrahlung - direkt an den Heizungskreislauf abgibt. Dieser heizt seinerseits das Brauchwasser im Speicherbehälter entweder direkt oder über einen zwischengeschalteten weiteren Wärmetauscher indirekt auf.
  • Die im Heizungskreislauf angeordnete Umwälzpumpe 8 fördert -je nach Stellung des by-pass-Ventils 10 das in diesem Kreislauf als Wärmeträger dienende Wasser entweder durch den innerhalb des Heizkessels 6 geführten oder durch den mit dem by-pass-Ventil 10 ausgestatteten Rohrstrang in die Verbindungsleitung 9, durch welche es in den den Kondensator der Wärmepumpe bildenden Zweifach-Wärmetauscher 13 gelangt. Hier nimmt es bei eingeschalteter Wärmepumpe deren Kondensationswärme auf.
  • Sofern die Sonneneinstrahlung am Kollektor 1 ausreicht, um den Heizungskreislauf direkt zu beheizen, wird die Wärmepumpe ausgeschaltet und das Magnetventil 11 geöffnet. Das im Heizungskreislauf zirkulierende Wasser wird nunmehr im Dreifach-Wärmetauscher 5 durch direkte Wärmeübertragung mit dem Wärmeträger des Solarkreislaufs erwärmt. Als zusätzliches Schaltelement kann im Heizungskreislauf ein weiteres Magnetventil eingeschaltet werden, durch welches der den Zweifach-Wärmetauscher 13 mit dem Heizungskreislauf verbindende Rohrstrang absperrbar ist.
  • Das in der vorstehend beschriebenen Weise im Dreifach-Wärmetauscher 5 direkt oder im Zweifach-Wärmetauscher 13 durch die Wärmepumpe erwärmte Wasser des Heizungskreislaufes strömt weiter in den Speicherbehälter 7, wo es entweder direkt als Brauchwasser abgezapft werden kann oder seine Wärmeenergie über einen weiteren Wärmetauscher an das Brauchwasser abgibt. Sofern der Heizungskreislauf das Brauchwasser direkt beheizt, wird dieses wegen der Temperaturschichtung in bekannter Weise oben im Speicherbehälter 7 eingespeist, während die Speicherladepumpe 8 das Wasser unten an der kältesten Stelle im Speicherbehälter absaugt.
  • Arbeiten wegen fehlender Sonneneinstrahlung oder zu tiefer Aussentemperatur weder der Solarkreislauf noch die Wärmepumpe, so wird das Brauchwasser bei geschlossenen Magnetventilen 10 und 11 zur Erwärmung direkt über den konventionellen Heizkessel 6 sowie den Zweifach-Wärmetauscher 13 geleitet. Wegen der stillgesetzten Wärmepumpe kann es hierin jedoch keine Wärme abgeben, so daß es ohne Wärmeverluste in den Speicherbehälter 7 gelangt.
  • Wird, wie bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 2 zum Erwärmen des Brauchwassers eine konventionelle Gebäudeheizung, wie beispielsweise eine Zentralheizung, vorgesehen, so ist der zusätzliche Wärmetauscher 15 erforderlich. Der Wärmetauscher 15 gibt bei Überschußwärme im EIeizungskreislauf des Brauchwassers und geschlossenen Magnetventil 10 sowie geöffnetem Magnetventil 21 diese Überschußwärme an das in der konventionellen Zentralheizung zirkulierende Heizwasser ab, sofern das Wasser der Zentralheizungsanlage bei eingeschalteter (nicht dargestellter) Umwälzpumpe zirkuliert. Ist dies nicht der Fall, so wird auch keine Überschußwärme mehr abgegeben und der gesamte Heizungskreislauf, wie später beschrieben, stillgelegt.
  • Der als Kernstück der beschriebenen Solar-Brauchwasserheizung angesehene Dreifach-Wärmetauscher 5 kann als Dreifach-Koaxial wärmetauscher mit drei zueinander koaxialen Rohren ausgeführt sein. Diese drei koaxialen Rohre führen vorzugsweise im Zentrum verdampfendes Kältemittel, dann den Wärmeträger des Solarkreislaufs und vorzugsweise außen den Wärmeträger des Heizungskreislaufs. Dabei können die Rohre sowohl gerade als auch gewendelt und in bekannter Weise durch Einlagen gegeneinander abgestützt sein. Die Zuführung erfolgt an den Enden zweckmäßig für das innere Rohr axial, für die äußeren Rohre dagegen radial, wobei ein bekannter Axialabschluß (Boden) vorgesehen ist. Die im Zentrum und im äußeren Rohr strömenden Wärmeträger können auch bei Bedarf vertauscht werden.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist der Dreifach-Wärmetauscher jedoch auch als ei Kessel entsprechend Fig. 3 ausgeführt, welcher im Innern Rohre für das Kältemittel der Wärmepumpe und den Wärmeträger des Solarkreislaufs aufweist. Diese sind als spiralig gewundenes Koaxialrohr ausgebildet, welches vorzugsweise im Zentrum das Kältemittel und im äußeren Rohr den Wärmeträger für den Solarkreislauf führt. In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist dieser Koaxialwärmetauscher am Deckel des Kessels aufgehängt, der zweckmäßigerweise mit diesen durch einen lösbaren Deckelflansch verbunden ist. Im Innern des Kessels ist ein die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers erhöhender Verdrängertopf angeordnet, welcher innerhalb der Spirale durch entlang seinen Mantellinien verlaufende, senkrechte Führungsleisten zentriert ist.
  • Um die im Betrieb des Solarkreislaufs bei extremen Temperaturbedingungen auftretenden Probleme, nämlich das Einfrieren oder Verdampfen des Wärmeträgers zu beherrschen, dient als Wärmeträger ein solcher mit vorzugsweise unterhalb von -200C liegender Gefriertemperatur. Hierfür kann beispielsweise eine Alkohol-oder Glykolwassermischung vorgesehen sein.
  • Für den Fall aber, daß als Wärmeträger im Solarkreislauf Wasser verwendet werden soll, sind, wie in Fig. 4 dargestellt, in allen einfriergefährdeten Teilen des Solarkreislaufs elastische Körper eingelegt, deren Formänderungsvermögen die Volumenszunahme des gefrierenden Wassers ausgleicht und somit auch bei Frost den gefahrlosen Betrieb des Solarkreislaufes mit Wasser ermöglicht.
  • Als elastische Körper dienen an den Enden verschlossene Kunststoffrohre von genügend großer Elastizität. Diese sind entweder in die Elemente des Solarkreislaufes eingelegt oder, entsprechend dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit der Rohrwand fest verbunden. Sinkt bei einem derart ausgestatteten Solarkreislauf die Temperatur des als Wärmeträger dienenden Wassers bis unter den Gefrierpunkt ab, so wird die dadurch hervorgerufene Volumenszunahme aufgrund der Elastizität des Kunststoffrohres neutralisiert.
  • Eine bekannte Beschichtung des Flachkollektors mit einer im IR-Bereich bei der Strahlungstemperatur des Absorbers reflektierenden Schicht wird ein verbesserter Wirkungsgrad des Kollektors erreicht und dessen vorzeitige Auskühlung vermieden. In der beschriebenen Anordnung können grundsätzlich auch Kollektoren anderer Bauarten (z.B. Vakuumkollektoren, fokussierende Kollektoren und dgl.) zur Anwendung kommen.
  • Um der insbesondere im Sommer bei starker Sonneneinstrahlung und nur geringer Wärmeabgabe auftretenden Gefahr der Verdampfung des Wärmeträgers im Solarkreislauf zu begegnen ist der beschriebene Solarkreislauf auf einen Überdruck ausgelegt, welcher der höchsten Phasenänderungstemperatur im Absorber plus der geodätischen Höhe zu dessen tiefsten Punkt entspricht. Das N2-Ausdehnungsgefäß 16, welches ohnehin zur Aufnahme der temperaturbedingten Ausdehnung der Wasservolumina erforderlich ist, ist ebenfalls auf diesen Druck ausgelegt. Dieser Druck kann im System dann mittels über einen Leitungsanschluß 20 zugeführten Frischwassers nach einem Manometer 19 eingestellt werden. Auf diese Weise wird eine Phasenänderung (Verdampfung) des Wärmeträgers im Absorber mit Sicherheit vermieden, solange die einzustellenden Drücke entsprechend der maximalen Absorbertemperatur nach der nachfolgenden Tabelle eingestellt sind.
  • Temperatur (OC) 100 110 120 130 140 150 Druck (bar) 1,019 1,438 1,988 2,711 3,621 4,766 Durch die dem Solarkreislauf und dem Heizungskreislauf zwischengeschaltete Wärmepumpe wird vermieden, daß bei niedrigen Außentemperaturen eine Auskühlung des Heizungskreislaufes und damit des Brauchwassers dadurch erfolgt, daß sich deren normaler Kreislauf infolge der Schwerkraftwirkung umkehren könnte und der von außen gekühlte Wärmeträger des Absorbers nach innen strömt. Um die in diesem Falle von der Wärmepumpe ausgeübte Funktion einer "Schaltdiode", welche bei Nichtbetrieb der Wärmepumpe auch keine Wärme in irgend einer Richtung transportiert, aufrechtzuerhalten, kann in diesem Falle das Magnetventil 11 geschlossen werden.
  • Für den Fall, daß der Solarkreislauf durch genügend starke Sonneneinstrahlung auf Temperaturen gebracht werden kann, die ausreichen, den Heizungskreislauf direkt zu beheizen, ist es bei dem dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel möglich, die Wärmepumpe abzuschalten. Da dies in unseren Breiten über lange Zeit im Sommer der Fall ist, wird hierdurch ein äußerst rationeller Betrieb der Anlage gewährleistet. Bei ausgeschalteter Wärmepumpe und bei geöffnetem Magnetventil 11 findet in dem Dreifach-Wärmetauscher 5 ein direkter Wärmeübergang zwischen dem Solarkreislauf und dem Heizungskreislauf statt.
  • Infolge der besonderen Ausbildung des beschriebenen Systems ist es möglich, den Speicherbehälter 7 besonders klein auszulegen, da er nur für den Nachtbetrieb genügend Wärme speichern muß und nicht für längere Zeit z.B. mehrere Tage. Die Wärmepumpe dieses Systems ist nämlich über lange Zeiten des Tages - praktisch von Sonnenaufgang bis Sonnenuntergang, häufig auch noch länger - in der Lage, die benötigte Wärme in ausreichender Menge zu li.efern. Geht die Wärmeentnahme jedoch über die vom Solarkreislauf gelieferte und im Speicherbehälter 7 gespeicherte Wärmemenge hinaus, so springt die konventionelle Heizungsanlage mit dem Heizkessel 6 ein, wodurch eine Wärmeabgabe an das Brauchwasser jederzeit gesichert ist. Auf diese Weise ist es möglich, bei Umbauten sogar vorhandene, relativ kleine Speicherbehälter zu verwenden.
  • Die Regelung des vorstehend beschriebenen Systems wird unter anderem durch einen Speicherthermostaten 17 sowie einen Sicherheitsthermostaten 18 ermöglicht. Dabei besitzt der Speicher thermostat 17 drei durch die Speichertemperatur betätigte Schaltkontakte, deren oberster beim Unterschreiten der eingestellten Temperatur die Speicherladepumpe 8 und die Umwälzpumpe 4 des Solarkreislaufes einschaltet und die Magnetventile 10 und 11 öffnet. Bei einem durch eine Zentralheizung gemäß der Fig. 2 unterstützten Heizungskreislauf schließt das Magnetventil 10, so daß die Überschußwärme der Solar-Brauchwasserheizung über den Wärmetauscher 15 an den Wärmeträger der Zentralheizung übertragen werden kann.
  • Der mittlere Kontakt des Speicherthermostaten 17 schaltet beim Unterschreiten der entsprechenden Temperatur, wobei das Magnetventil 11 geschlossen wird und die Wärmepumpe eingeschaltet wird. Schließlich schaltet der unterste Kontakt beim Unterschreiten des tiefsten Temperaturpunktes die Wärmequelle bzw. den Brenner des Heizkessels 6 ein und schließt das Magnetventil 10, so daß nun die gesamte Menge des im Heizungskreislauf umgewälzten Wärmeträgers durch den Heizkessel 6 strömt und dort zusätzlich erwärmt wird.
  • Ein dem Sammler 2 des Solarkreislaufs zugeordneter Sicherheitsthermostat 18 schaltet bei extremen Außentemperaturen die Wärmepumpe aus, so daß dann entweder beim Überschreiten der oberen Temperaturgrenze der Solarkreislauf oder beim Unterschreiten der unteren Temperaturgrenze der Heizkessel 6 alleine den Heizungskreislauf mit Energie versorgt. Als Schaltpunkte für den Sicherheitsthermostaten 18 können beispielsweise Temperaturen von t40C (Gefrierpunkt des Wassers) und ca. +600C gewählt werden, so daß beim Überschreiten dieser Temperatur die Wärmepumpe ausgeschaltet wird und somit der Kompressor 12 vor Bqschädigungen durch Betrieb bei zu hohen Verdampfertemperaturen geschützt wird.
  • Beim Anstieg der Temperaturen im Speicherbehälter 7 läuft der für den Thermostat 17 geschilderte Vorgang in umgekehrter Reihenfolge ab. Das gleiche gilt sinngemäß auch fiir den Thermostaten 18, nur daß in beiden Fällen die Schalttemperaturen um eine bestimmte Differenz (z.B. 5 K) nach oben bzw. nach unten verschoben sind.
  • Das wesentliche Merkmal der beschriebenen Anordnung besteht darin, einen sicheren und einfachen Ganzjahresbetrieb einer mit einer Wärmepumpe ausgestatteten Solar-Brauphwasserheizung zu ermöglichen, die bei mitteleuropäischen Klimaverhältnissen im allgemeinen einer konventionellen Zusatzheizung bedarf. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel kann die mit der Wärmepumpe ausgestattete Solar-Brauchwasserheizung je nach Dimensionierung die Brauchwasserheizung und auch die Beheizung von Gebäuden bis zur Außentemperatur um OOC übernehmen. Bei tieferen Außentemperaturen oder fehlender Sonneneinstrahlung über nimmt die bivalente konventionelle Zentralheizungsanlage zum Teil oder ganz diese Aufgabe. Die beschriebene Anlage kann auch bei hochsommerlichen Verhältnissen ohne Inanspruchnahme der Wärmepumpe betrieben werden. Dagegen ist auch bei winterlichen Verhältnissen- eine Beschädigung durch Einfrieren nicht zu befürchten. Die beschriebene Ausbildung und Regelung der Anlage setzt diese in die Lage, automatisch in Abhängigkeit von den Betriebsverhältnissen (Sonneneinstrahlung, Umgebungstemperatur usw.) jederzeit funktionsgerecht zu arbeiten.
  • 8 Ansprüche 4 Figuren L e e r s e i t e

Claims (8)

  1. Ansprüche 1. Solar-Brauchwasserheizung mit einem aus Kollektor, Sammler, Ausdehnungsgefäß, Umwälzpumpe, verbindenden Rohrleitungen und dgl. gebildeten, mit Meß- und Regelorganen ausgestatteten Solarkreislauf, ferner mit einer einen Kompressor, einen Kondensator, einen Verdampfer und dgl. aufweisenden Wärmepumpe, sowie mit einem eine konventionelle Wärmequelle aufweisenden, mit einem Heizkessel, einem Speicher, einer Umwälzpumpe und dgl. ausgestatteten Heizungskreislauf für Brauchwasser, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Solarkreislauf mit dem Wärmepumpenkreislauf über einen Dreifach-Wärmetauscher (5) mit drei Strängen verbunden ist, in dem als dritter Strang ein durch ein Magnetventil (11) schaltbarer Rohrstrang des mit der konventionellen Wärmequelle (6i betriebenen, das Brauchwasser direkt oder indirekt beheizenden Heizungskreislaufs geführt ist.
  2. 2. Brauchwasserheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dreifach-Wärmetauscher (5) als Koaxialwärmetauscher mit drei ineinandergeschachtelten Rohren ausgeführt ist, in deren innersten vorzugsweise das Kältemittel der Wärmepumpe zirkuliert, während das mittlere den Wärmeträger des Solarkreislaufs und das äußere vorzugsweise das Brauchwasser bzw. einen dieses aufheizenden Wärmeträger führt.
  3. 3. Brauchwasserheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dreifach-Wärmetauscher (5) als ein von einem Kessel umgebener Koaxialwärmetauscher aus zwei glatten oder berippten Rohren besteht, von denen das innere vorzugsweise das Kältemittel der Wärmepumpe und das äußere den Wärmeträger des Solarkreislaufs führt, während in dem gegebenenfalls mit bekannten Einrichtungen zur Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit versehenen Kessel vorzugsweise das Brauchwasser bzw. der dieses beheizende Wärmeträger zirkuliert.
  4. 4. Brauchwasserheizung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der im Solarkreislauf durch eine Pumpe (4) umgewälzte Wärmeträger durch Zusatz eines Frostschutzmittels (beispielsweise Glykol) eine unter der auftretenden tiefsten Betriebstemperatur des Solarkreislaufs liegende Gefriertemperatur aufweist und mit Hilfe eines beispielsweise als N2-Ausdehnungsgefäß (16) ausgebildeten Druckspeichers im Solarkreislauf unter einem Druck gehalten wird, welcher auch bei höchster Betriebstemperatur des Absorbers eine Verdampfung des Wärmeträgers verhindert.
  5. 5. Brauchwasserheizung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den einfriergefährdeten Teilen des Solarkreislaufs elastische Körper, beispielsweise an den Enden verschlossene Kunststoffschläuche eingelegt sind, deren Formänderungsvermögen die Volumenszunahme des gefrierenden Wärmeträgers aufnimmt und somit den Betrieb des Solarkreislaufs mit Wasser ermöglicht.
  6. 6. Brauchwasserheizung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Speicher (7) ein Speicherthermostat (17) mit drei analog der Speichertemperatur betätigten Schaltkontakten in elektromechanischer und/oder elektronischer Ausführung eingebaut ist, dessen oberster Kontakt bei fallender Temperatur die Speicherladepumpe (8) und Solarkreispumpe (4) einschaltet und gleichzeitig die Magnetventile (10 und 11) öffnet, dessen mittlerer Kontakt die Wärmepumpe einschaltet und das Magnetventil (11) schließt und dessen unterer Kontakt das Magnetventil (10) schließt und die Wärmequelle des Kessels (6) einschaltet.
  7. 7. Brauchwasserheizung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorgänge bei ansteigender Temperatur in umgekehrter Reihenfolge, jedoch um eine einstellbare Schalttemperaturdifferenz nach höheren Temperaturen verschoben, ablaufen.
  8. 8. Brauchwasserheizung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein in den Sammler (2) des Solarkreislaufs eingebauter Sicherheitsthermostat (18) beim Überschreiten von einstellbaren Grenztemperaturen Wärmepumpe und Solarkreispumpe (4) ausschaltet und diese erst beim Unterschreiten der um eine einstellbare Schalttemperaturdifferenz verschobenen ' Grenztemperaturen automatisch wieder einschaltet.
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