DE2705474A1

DE2705474A1 - Anlage zur uebertragung von sonnenenergie auf nutzwasser

Info

Publication number: DE2705474A1
Application number: DE19772705474
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Current assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Priority date: 1977-02-10
Filing date: 1977-02-10
Publication date: 1978-08-17

Description

Stiebe! Eäiron
GmbH a Co. KG

345 Holzminden 3

Dr.-Stiebel-SUlifl· :

Anlage zur Übertragung von Sonnenenergie auf Nutzwasser

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Übertragung von Sonnenenergie auf Nutzwasser, wobei die Übertragung in einem Speicherbehälter mit einem Zusatzheizkörper erfolgt und ein primärseitig von einem Sonnenkollektor gespeister Wärmetauscher vorgesehen ist.

Eine derartige Anlage ist in der DT-OS Zk 31 ^93 beschrieben. Es ist dort im unteren Bereich des Warmwasserspeichers ein Zusatzheizkörper angeordnet, damit der Warmwasserspeicher auch an sonnenfreien Tagen ausgenutzt werden kann. Es kann auch im oberen Bereich, also am Auslauf, des Warmwasserspeichers ein Durchlauferhitzer eingebaut sein. Die Zirkulation des den Sonnenkollektor durchfließenden Wassers wird unterbrochen, wenn seine Temperatur niedriger als die Temperatur im unteren . Teil . des Warmwasserspeichers ist, da sonst das Speicherwasser nicht

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erwärmt, sondern gekühlt würde.

Anlagen zur Übertragung von Sonnenenergie auf Nutzwasser, die ohne Zusatzheizkörpor arbeiten, sind aus der DT-OS 2.h kl 151 und der DT-OS 25 18 620 bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anlage der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei der die Sonnenenergie und die Elektroheizung so aufeinander abgestimmt sind, daß sich eine wirtschaftliche Anpassung an jahreszeitliche Verhältnisse erreichen lässt.

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe dadurch gelöst, daß im Speicherbehälter wenigstens ein Heizkörper für Sommerbetrieb oder Sommerbetrieb und Winterbetrieb und unter diesem wenigstens ein Heizkörper für Winterbetrieb vorgesehen ist, und daß der Wärmetauscher außerhalb des Speicherbehälters angeordnet ist und sekundärseitig umschaltbar in Höhe des für den Sommerbetrieb oder des für den Winterbetrieb vorgesehenen Heizkörpers in den Speicherbehälter mündet. Da im Sommer erfahrungsgemäß weniger Heißwasser benötigt wird als im Winterbetrieb, wird im Sommer zunächst der obere Bereich des Speicherbehälters, an den die Zapfleitung angeschlossen ist, mit von der Sonnenenergie beheizten Warmwasser gespeist. Reicht dies für den Sommerbetrieb nicht aus, wird zusätzlich der für den Sommerbetrieb vorgesehene Heizkörper eingeschaltet. Im Winter, wenn mehr Heißwasser benötigt wird, wird das über den Wärmetauscher vom Sonnenkollektor erwärmte Wasser an einer tiefer liegenden Stelle des Wärme-

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Speichers eingespeist. Dabei arbeiten im Winter auch Zueatz— heizkörper, die unterhalb des für den Sommerbetrieb vorgesehenen Heizkörpers liegen. Es ist durch die Erfindung erreicht, daß im Sommer nicht in erster Linie durch die Sonnenenergie Zonen des Speicherbehälters aufgeheizt werden, die erfahrungsgemäß unter Berücksichtigung der zu erwartenden Nachheizung der Sonnenkollektoren selten benötigt werden. Außerdem ist erreicht, daß im Winterbetrieb durch die Sonnenenergie beheiztes Wasser entsprechend des zu erwartenden größeren Wärmebedarfs tiefer in den Speicherbehälter eingeleitet wird, wobei dessen Wärmemenge durch die Einführung im Bereich der für den Winterbetrieb vorgesehenen Heizkörper wirtschaftlich ausgenützt wird.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich der folgenden Zeichnungsbeschreibung und den Unteransprüchen einzeln oder in Kombination. Die Figur zeigt eine Anlage zur Übertragung von Sonnenenergie auf Nutzwasser schematisch.

Ein an einem Dach eines Gebäudes angebrachter Sonnenkollektor ist an eine Vorlaufleitung 2 und eine Rücklaufleitung 3 angeschlossen. Zwischen der Vorlaufleitung 2 und der Rücklauflei— tung 3 liegt die Primärseite k eines Wärmetauschers 5· An der Rücklaufleitung 3 liegt ein Ausdehnungsgefäß 6. In die Rücklaufleitung ist eine Umwälzpumpe 7 eingeschaltet. Diese ist von einem Temperaturfühler 8 gesteuert, der die Temperatur des Wassers der Vorlaufleitung 2 misst. Der Temperaturfühler 8 ist im Sommer so geschaltet, daß er die Umwälzpumpe 7 bei einer im.

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Sommer zu erwartenden Wassertemperatur, beispielsweise 35 C, einschaltet. Im Winter schaltet der Temperaturfühler 8 die Umwälzpumpe 7 bei einer niedrigeren Temperatur, beispielsweise 15°C ein. Die Umwälzpumpe 7 wird somit nur dann betrieben, wenn zu erwarten ist, daß die vom Sonnenkollektor 1 gelieferte Wärmeenergie erfahrungsgemäß zur Erwärmung des Nutzwassers beitragen kann.

An die Sekundärseito k' des Wärmetauschers 5 ist eine Vorlauf— leitung 9 und eine Rücklaufleitung 10 angeschlossen. Die Vorlaufleitung 9 verzweigt sich im Ausführungsbeispiel in eine Anschlußleitung .9/ für Spül— und/oder Waschmaschinen, die an die Zentralheizungsanlage, deren Teil die beschriebene Anlage ist, gesondert angeschlossen sind und eine Speiseleitung 11. Die Speiseleitung 11 ist über ein Dreiwegventil 12 mit einem Speicherbehälter I3 verbunden. Ein Stutzen Ik des Dreiwegventils 12 mündet über einem zweiten Stutzen I5 des Dreiwegventils in den Speicherbehälter I3. Dabei liegt der Stutzen 15 etwa in halber Höhe des Speicherbehälters 13. Der Stutzen Ik liegt etwa in der Mitte zwischen dem Stutzen 15 und dem Anschluß einer Zapfleitung l6, dio oben an den Speicherbehälter I3 angeschlossen ist. Im Ausführungsbeispiel fasst der Speicherbehälter 13 ca. 400 1. Die Zapfloifcung l6 ist an Warmwasserzapfstellen des Gebäudes und/oder Heizkörper angeschlossen.

In die Rücklaufleitung 10 ist eine weitere Umwälzpumpe 17 eingeschaltet. Diese ist von einer Steuereinrichtung 18 betätigt.

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An der Steuereinrichtung 18 liegt einerseits ein Temperaturfühler 19 t eier die Temperatur des Vorlaufwassers des Sonnen— kollektors 1 erfasst.und andererseits ein Temperaturfühler 20, der die Temperatur des Nutzwassers unten im Speicherbehälter misst. Die Umwälzpumpe 17 läuft dann, wenn die Temperatur des vom Sonnenkollektor beheizten Wassers größer ist als die Temperatur des Nutzwassers unten im Speicherbehälter 13· Auch, der Temperaturfühler 8 kann mit der Steuereinrichtung 18 so gekoppelt sein, daß die Umwälzpumpe 17 nur dann läuft, wenn auch die Umwälzpumpe 7 eingeschaltet ist.

Die Umwälzpumpe 17 ist unten an den Speicherbehälter 13 angeschlossen, wo auch eine Kaltwasserzulauf leitung 21 miindet.

Im Speicherbehälter 13 sind an einem Flansch 22 des Speicherbehälters 13 getrennt schaltbare Heizkörper 23 und Zk angeord-r net. Die wirksame Heizzone des Heizkörpers 23 liegt dabei über der des Heizkörpers 2h. Den Heizzonen sind Temperaturfühler 25 und 26 zugeordnet, die den betreffenden Heizkörper anschalten» wenn die Temperatur im zugeordneten Bereich einen bestimmten Wert, beispielsweise 6o C,'unterschreitet.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Anlage ist im Sommer etwa folgende:

Der Temperaturfühler 8 ist so eingestellt, daß die Umwälzpumpe 7 nur dann läuft, wenn die Temperatur in der Rücklaufleitung 2 einen bestimmten Wert, beispielsweise 35°C, überschreitet.

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Das Dreiwegeventil 12 ist so eingestellt, daß der Stutzen 15 gesperrt ist und das von der Sonnenenergie erwärmte Wasser in den Stutzen Ik eintritt. Damit ist aufgrund der sich im Speicherbehälter 13 oben einstellenden Temperaturschichtung zu erwarten, daß für den Normalfall eine ausreichende Menge Warmwasser zur Verfugung steht. Erst wenn dieses nicht mehr ausreicht, schaltet der für den Sommerbetrieb vorgesehene Heizkörper 23 ein. Der für den Winterbetrieb vorgesehene Heizkörper 2k wird nicht eingeschaltet, da dieser durch die Einschaltung der Sommerschaltung stillgelegt ist. Vorzugsweise ist auch das Dreiwegeventil 12 im Flansch 22 verlegt, so daß mit einem einzigen Schaltgriff von Sommer- auf Winterbetrieb und umgekehrt umgeschaltet werden kann.

Im Winterbetrieb, wenn mit wesentlich niedrigeren Kaltwasser— Zulauf^ temperatur en zu rechnen ist, ist auch eine Auswertung von durch den Sonnenkollektor, beispielsweise auf nur 15 C erwärmten Wasser wirtschaftlich interessant. Dessen Wärmeenergie wird dem Speicherbehälter 13 im unteren Bereich des für den Winterbetrieb vorgesehenen untersten Heizkörpers 2k zugeführt. Dadurch ist vermieden, daß"dieses an sich weit unterhalb der Solltemperatur liegende Wasser die notwendige Temperaturechichtung im Speicherbehälter 13, die im Winterbetrieb insbesondere durch die elektrischen Heizkörper gegeben ist, verschlechtert.

Die Erfindung erlaubt eine wirtschaftliche Ausnutzung der durch

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Sonnenkollektoren aufgenommenen Wärmemenge in den verschiedensten Arten von Anlagen zur zentralen Wärmeerzeugung. Die Grenzwerte der Temperaturen, bei denen die Umwälzpumpe 7 arbeitet, lassen sich auf für den jeweiligen Fall geeignete Grenzwerte festlegen. Ebenso lässt sich der Temperaturdifferenzwert, bei dem die Umwälzpumpe 17 zu arbeiten beginnt, einstellen. Darüber hinaus lassen sich entsprechend des Speichervolumens und der Anlagengröße die Höhenlagen der Stutzen Ik und 15 und die Anschlüsse bzw. Anschlußwerte der für den Sommerbetrieb bzw. den Sommerbetrieb und den Winterbetrieb und den ausschließlichen Winterbetrieb vorgesehenen Heizkörper variieren.

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Claims

Patentansprüche

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1.J Anlage zur Übertragung von Sonnenenergie auf Nutzwasser, wobei die Übertragung in einem Speicherbehälter mit einem elektrischen Zusatzheizlcörper erfolgt und ein primärseitig von einem Sonnenkollektor gespeister Wärmetauscher vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Speicherbetrieb wenigstens ein Heizkörper (23) für Sommerbetrieb oder Sommerbetrieb und Winterbetrieb und unter diesem wenigstens ein Heizkörper {Zk) für Winterbetrieb vorgesehen ist und daß der Wärmetauscher (5) außerhalb des Speicherbehälters (I3) angeordnet und sekundärseitig umschaltbar in Höhe des für den Sommerbetrieb oder des für den Winterbetrieb vorgesehenen Heizkörpers (23, 2k) in den Speicherbehälter (13) mündet (lk, I5).

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Sommerbetrieb der Wärmetauscher (5) im oberen Viertel des Speicherbehälters (13) mündet.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (5) in» Winterbetrieb in halber Höhe des Speicherbehälters (13) mündet.

k. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine primärseitige Umwälzpumpe (7) des Wärmetauschers (5) beim Sommerbetrieb auf einen Grenzwert und beim Winterbetrieb auf einen niedrigeren Grenzwert einstellbar, ist.

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5. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch, gekennzeichnet, daß eine sekundärseitige Umwälzpumpe (l7) des Wärmetauschers (5) bei einer bestimmten Temperaturdifferenz zwischen dem vom Sonnenkollektor (l) erhitzten Wasser und dem V/asser im Bodenbereich des Speicherbehälters (13) einschaltet.

6. Anlage nach Anspruch 5t dadurch gekennzeichnet, daß die sekundärseitige Umwälzpumpe (17) nur einschaltet, wenn auch die primärseitige Umwälzpumpe (7) läuft.

7. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärme sekundärseitig zusätzlich an weitere Verbraucher, wie Wasch— oder Spülmaschinen angeschlossen ist.

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