DE2745360A1 - DEVICE FOR EXTRACTION OF OVERHEATING HEAT FROM A SOLAR SYSTEM - Google Patents

DEVICE FOR EXTRACTION OF OVERHEATING HEAT FROM A SOLAR SYSTEM

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DE2745360A1
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heat
solar collector
heat exchanger
overheating
coolant
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DE19772745360
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Hermann Dipl Phys Birnbreier
Uwe Ing Grad Heidtmann
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BBC Brown Boveri France SA
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BBC Brown Boveri France SA
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/20Solar heat collectors using working fluids having circuits for two or more working fluids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S40/00Safety or protection arrangements of solar heat collectors; Preventing malfunction of solar heat collectors
    • F24S40/50Preventing overheating or overpressure
    • F24S40/55Arrangements for cooling, e.g. by using external heat dissipating means or internal cooling circuits
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S50/00Arrangements for controlling solar heat collectors
    • F24S50/40Arrangements for controlling solar heat collectors responsive to temperature
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E10/44Heat exchange systems

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Description

2 V 4 l. 3 6 O2 V 4 l . 3 6 O

BROWN, BOVERI & CIE . AKTIENGESELLSCHAFT [^ ^J ^ BROWN, BOVERI & CIE. AKTIENGESELLSCHAFT [^ ^ J ^ MANNHEIM BROWN BOVEΠ!MANNHEIM BROWN BOVEΠ!

Mp.-Nr. 623/77 Mannheim, den 6. Okt. 1977 Mp.no. 623/77 Mannheim, October 6, 1977

ZFE/PI-Wg/Bt.ZFE / PI-Wg / Bt.

Einrichtung zur Abfuhr von Überhit zungswärme von einer Solaranlage. Device for the removal of overheating from a solar system.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Abfuhr von Überhitzungswärme von einer Solaranlage, die wenigstens einen von einem Wärmeträger durchströmten Solarkollektor aufweist .The invention relates to a device for removing overheating from a solar system which has at least one solar collector through which a heat transfer medium flows .

In Solaranlagen wird die von den Solarkollektoren aufgenommene Sonnenwärme meist über einen im Kreislauf zirkulierenden Wärmeträger den Wärmeverbrauchern zugeführt. Wird nun von den Wärmeverbrauchern z.B. mangels Bedarfs keine Wärme abgenommen und/oder treten Zirkulationsstörungen im Wärmeträgerkreislauf auf, z.B. durch Ausfall von Umwälzpumpen, so besteht die Gefahr, daß der Wärmeträger im Solarkollektor auf unerwünscht hohe Temperaturen erhitzt wird und/oder der Druck im Wärmeträgerkreislauf auf unerwünscht hohe Vierte ansteigt.In solar systems, the solar heat absorbed by the solar collectors is mostly circulated in a circuit Heat transfer medium supplied to the heat consumers. If there is no heat from the heat consumers, e.g. due to a lack of demand removed and / or circulation disturbances occur in the heat transfer circuit, e.g. due to failure of circulation pumps, so there is a risk that the heat transfer medium in the solar collector is heated to undesirably high temperatures and / or the Pressure in the heat transfer circuit rises to an undesirably high fourth.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine betriebssichere und dabei einfache und somit kostengünstige Einrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, mit der die vorgenannten unerwünschten Betriebszustände vermeidbar sind, d.h. mit der eine Absicherung der Solaranlage gegen unerwünschtThe invention is therefore based on the object of providing an operationally reliable and to specify a simple and thus inexpensive device of the type mentioned at the outset, with which the aforementioned undesired operating conditions can be avoided, i.e. with the protection of the solar system against undesired

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Zf Lr1 I (f;/o ICC'O'KI )Zf Lr 1 I (f; / o ICC'O'KI)

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hohe Temperaturen und Systemdrücke durchführbar ist. Darüber hinaus soll die Einrichtung zumindest weitgehend wartungsfrei und den auftretenden Betriebsbedingungen gewachsen sein.high temperatures and system pressures can be carried out. In addition, the device should at least largely be maintenance-free and be able to cope with the operating conditions that arise.

Die Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch mindestens einen im Überhitzungsfalle selbsttätig Überhitzungswärme vom V/ärmeträger an die Umgebung abführenden Wärmetauscher. Da sich der Wärmetauscher im Überhitzungsfalle selbsttätig einschaltet, sind unerwünschte Betriebszustände sicher vermieden, zumal die Abfuhr der Überhitzungs-j wärme an die Umgebung technisch keinerlei Probleme mit sich I bringt. Die Einschaltung des Wärmetauschers erfolgt vorzugs-The solution to this problem is characterized according to the invention by at least one automatically dissipating overheating heat from the V / thermal carrier to the environment in the event of overheating Heat exchanger. Since the heat exchanger switches on automatically in the event of overheating, these are undesirable operating states safely avoided, especially since the dissipation of the overheating j to the environment does not pose any technical problems brings. The heat exchanger is switched on preferably

weise ohne Inanspruchnahme von äußeren Hilfsmitteln, wie z.B. elektrische Energie.wisely without the use of external aids, such as electrical energy.

Eine besonders einfache und sichere Abfuhr der Überhitzungswärme ist dann gegeben, wenn diese vom wärmeträgerdurchströmten Wärmetauscher über ein flüssiges Kühlmittel, vorzugsweise Kühlwasser, an die Umgebung abführbar und die Kühlmittelzufuhr zum Wärmetauscher von der Temperatur des Solarkollektors oder des Solarkollektorvorlaufs steuerbar ist.A particularly simple and safe dissipation of the overheating is given when the heat transfer medium flows through it Heat exchanger can be discharged to the environment via a liquid coolant, preferably cooling water, and the coolant supply to the heat exchanger from the temperature of the solar collector or the solar collector flow controllable is.

Der Wärmetauscher kann vorteilhaft vom Solarkollektor getrennt und als selbständiges Bauelement ausgeführt sein, einfacher für den Aufbau ist es jedoch, wenn der Wärmetauscher und der Wärmeabsorber des Solarkollektors eine Baueinheit bilden. Hierbei ergibt sich eine sehr einfache Ausführung, wenn der Wärmeabsorber wenigstens bereichsweise, vorzugsweise an der Rückseite, kühlbar ist. Vorteilhaft weist hierzu die Rückseite des Wärmeabsorbers wenigstensThe heat exchanger can advantageously be separated from the solar collector and designed as an independent component, However, it is easier for the construction if the heat exchanger and the heat absorber of the solar collector are one Form unit. This results in a very simple design if the heat absorber at least in some areas, preferably on the back, can be cooled. The rear side of the heat absorber advantageously has at least this

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ZFT/fMF 1 (ZFT / fMF 1 (

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einen Kanal für den Durchfluß des Kühlmittels auf. Der Kanal kann hierbei von der Rückseite des Wärmeabsorbers mitgebildet sein (vgl. Figur 3) oder im wesentlichen aus wenigstens einem auf der Rückseite befestigten Rohr mit beliebigem Querschnitt bestehen, das sich in gut wärmeleitendem Kontakt mit der Rückseite befindet.a channel for the flow of the coolant. The channel can be formed by the back of the heat absorber (see FIG. 3) or consist essentially of at least one tube with any cross-section attached to the back, which is in good heat-conducting contact with the back.

Für die Steuerung des Kühlmittels bewährte es sich, wenn in der Kühlmittelzufuhrleitung ein thermostatisches Mehrwegeventil angeordnet ist,dessen im Solarkollektor bzw. in der Solarkollektorvorlaufleitung angeordneter Fühler derart auf das Mehrwegeventil einwirkt, daß bei Erreichen der Überhit zungstemperatur der Kühlmittelzufluß von einer Kühlmittelquelle zum Wärmetauscher freigegeben, bei Unterschreiten dieser Temperatur dagegegen abgesperrt und gleichzeitig die Kühlmittelzufuhrleitung mit einem Auslauf verbunden wird zur Entleerung des höher liegenden Wärmetauschers. Vom Mehrwegeventil wird also einmal der Zufluß des Kühlmittels zum Wärmetauscher in Abhängigkeit von der Überhit zungstemperatur gesteuert und gleichzeitig bei Nichtbenutzung des Wärmetauschers dieser samt zugeordneter Kühlmittelzufuhrleitung vom Kühlmittel entleert, wobei die Steuerung z.B. durch die Ausdehnung des im Fühler vorgesehenen Mediums bewirkt wird. Auf diese Weise wird ein Einfrieren des Kühlmittels bei Winterbetrieb der Anlage vermieden und die Betriebssicherheit gewährleistet, denn auch bei Winterbetrieb ist unter Umständen mit Überhitzung der Solarkollektoren zu rechnen. Für den im Solarkollektor zirkulierenden Wärmeträger besteht keine Gefahr des Einfrierens, da dieser Wärmeträger durch entsprechende Auswahl, z.B. Wasser-Glykol-Gemisch, gegen Einfrieren geschützt ist. For the control of the coolant, it has proven to be useful if a thermostatic multi-way valve is arranged in the coolant supply line, the sensor of which is arranged in the solar collector or in the solar collector flow line acts on the multi-way valve in such a way that when the overheating temperature is reached, the coolant flow from a coolant source to the heat exchanger is released, if the temperature falls below this, on the other hand, it is shut off and at the same time the coolant supply line is connected to an outlet for emptying the higher-lying heat exchanger. From the multi-way valve, the flow of coolant to the heat exchanger is controlled depending on the overheating temperature and at the same time when the heat exchanger is not in use, the coolant and the associated coolant supply line are emptied from the coolant, the control being effected, for example, by the expansion of the medium provided in the sensor. This prevents the coolant from freezing in winter operation of the system and ensures operational safety, because overheating of the solar collectors can also be expected in winter operation. There is no risk of freezing for the heat transfer medium circulating in the solar collector, since this heat transfer medium is protected against freezing by appropriate selection, for example a water-glycol mixture.

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-Jr--Jr-

Um von einer Kühlmittelversorgung unabhängig zu sein und umTo be independent of a coolant supply and around

einer Einfriergefahr von vornherein aus dem Weg zu gehen, |to avoid the risk of freezing from the outset, |

ist es vorteilhaft, wenn die Überhitzungswärme von dem vom 'it is advantageous if the overheating of the '

Wärmeträger durchströmbaren Wärmetauscher über Kühlluft jHeat exchanger through which heat transfer medium flows via cooling air j

an die Umgebung abführbar ist. Zur Steigerung der Wärme- ·can be discharged to the environment. To increase the heat

abfuhr ist es hierbei empfehlenswert, daß der Wärmetauscher jdischarge, it is recommended that the heat exchanger j

kühlluftseitig im unteren Bereich eines Schachtes angeordnet ! ist, der unten und oben mit der Umgebungsluft in VerbindungArranged on the cooling air side in the lower area of a shaft! which is in contact with the ambient air below and above

steht. Durch den Auftrieb der im Schacht vom Wärmetauscher ·stands. Due to the buoyancy of the heat exchanger in the shaft

erwärmten Kühlluft wird infolge Kaminwirkung des Schachtes ( heated cooling air is due to the chimney effect of the shaft (

eine sehr starke Luftströmung erzeugt und somit die Wärme- !creates a very strong air flow and thus the heat!

abgabe des Wärmetauschers gesteigert. Vorzugsweise wird joutput of the heat exchanger increased. Preferably j

der Wärmetauscher kühlluftseitig mit die Wärmeübertragung ! the heat exchanger on the cooling air side with the heat transfer !

steigernden Mitteln, wie z.B. Rippen, Stiften oder Noppen ;enhancing agents such as ribs, pins, or nubs;

versehen. jMistake. j

Die Zufuhr des Wärmeträgers zum Wärmetauscher kann im ein- ' fachsten Fall dadurch geschehen, daß die Wärmeträgeranschlüsse des Wärmetauschers mit dem Solarkollektorvorlauf verbunden
sind. Das heißt, beide Anschlüsse des Wärmetauschers sind
In the simplest case, the heat transfer medium can be supplied to the heat exchanger by connecting the heat transfer medium connections of the heat exchanger to the solar collector flow
are. That means, both connections of the heat exchanger are

an den Solarkollektor im oberen, heißesten Bereich oder ; to the solar collector in the upper, hottest area or ;

i an die Solarkollektorvorlaufleitung angeschlossen. |i connected to the solar collector flow line. |

i Eine bessere Durchströmung des Wärmetauschers infolge Thermo-i Better flow through the heat exchanger due to thermal

siphonwirkung wird vorteilhaft dadurch erreicht, daß der \ erste Wärmeträgeranschluß des Wärmetauschers mit dem Solarkollektorvorlauf und der zweite Anschluß mit dem Solar- i kollektor-Rücklauf verbunden ist.siphoning is advantageously achieved in that the \ first heat transfer medium connection of the heat exchanger to the solar collector lead and the second terminal connected to the solar collector i-return pipe is connected.

Um nun eine Wärmeabgabe im Normalbetrieb zu verhindern,In order to prevent heat emission during normal operation,

' bewährte es sich, daß in wenigstens einem der Wärmeträgeranschlüsse ein thermostatisches Steuerorgan eingeschaltet
ist, das bei Erreichen der Überhitzungstemperatur selbsttätig
'It has proven that a thermostatic control element is switched on in at least one of the heat transfer connections
is automatic when the overheating temperature is reached

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ZtTT ·! Γ 1 IC7■ ■ CCj'i K! IZtTT ·! Γ 1 IC7 ■ ■ CCj'i K! I.

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öffnet und bei Unterschreiten selbsttätig schließt. Der Wärmetauscher wird somit nur im Überhitzungsfalle vom Wärmeträger des Solarkollektorkreislaufes durchströmt. Da dasopens and closes automatically if the value falls below the limit. Of the The heat exchanger is therefore only removed from the heat transfer medium in the event of overheating of the solar collector circuit flows through. Since that

thermostatische Steuerorgan vorzugsweise ohne Fremdenergie ; arbeitet, ist eine sehr hohe, von äußeren Umständen unabhängige Betriebssicherheit gegeben. Solche Steuerorgane arbeiten z.B. auf dem Prinzip von Flüssigkeitsausdehnungen und sind in der Technik bekannt. Der Fühler des Steuerorgans kann hierbei vom eigentlichen Steuerorgan getrennt und im heißesten Bereich des Solarkollektors oder im Solarkollektorvorlauf angeordnet sein, jedoch ist es ebensogut möglich, den Fühler im Steuerorgan selbst zu integrieren, so daß das Steuerorgan vom durchfließenden V/ärmeträger gesteuert wird.thermostatic control element preferably without external energy; works is very high, independent of external circumstances Operational safety given. Such control organs work e.g. on the principle of fluid expansion and are known in the art. The sensor of the control element can be separated from the actual control element and in the hottest area of the solar collector or in the solar collector flow, but it is just as possible to integrate the sensor in the control element itself, so that the control element is controlled by the V / heat carrier flowing through.

Eine andere empfehlenswerte Weiterbildung der Erfindung kann darin bestehen» daß der Wärmetauscher als Wärmerohr (Heat-Pipe) ausgebildet ist, das neben dem Betriebsmittel mit einer Teilfüllung eines bei den auftretenden Temperaturen nicht kondensierenden Gases, wie z.B. luft, versehen ist, so daß bei Temperaturen unterhalb der Überhitzungstemperatur der wärmeabgebende Bereich des Wärmerohres vom Gas ausgefüllt ist, hierbei den Zustrom des verdampften Betriebsmittels des Wärmerohres absperrt und somit die Wärmeabgabe verhindert, bei Erreichen der Überhitzungstemperatur das Gas jedoch infolge temperaturbedingten Druckanstiegs zusammengepreßt und somit der wärmeabgebende Teil des Wärmerohres zumindest weitgehend freigegeben ist für die Zufuhr des verdampften Betriebsmittels und somit Überhitzungswärme abführbar ist.Another recommendable further development of the invention can consist in the fact that the heat exchanger is used as a heat pipe (Heat pipe) is formed, which in addition to the equipment with a partial filling of one at the temperatures that occur non-condensing gas, such as air, is provided so that at temperatures below the superheating temperature the heat-emitting area of the heat pipe is filled with gas, in this case the inflow of the evaporated operating medium of the heat pipe and thus prevents the release of heat, but the gas when the overheating temperature is reached compressed as a result of the temperature-related increase in pressure and thus at least the heat-emitting part of the heat pipe is largely released for the supply of the evaporated operating medium and thus overheating can be dissipated.

Durch den als Wärmerohr ausgebildeten Wärmetauscher kann die Überhitzungswärme auf elegante und sehr betriebssichere Weise ohne jegliche beweglichen Teile von Ventilen oderThe heat exchanger designed as a heat pipe allows the overheating to be increased in an elegant and very reliable manner Way without any moving parts of valves or

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Regelorganen vom Solarkollektor abgeführt werden. Die Teilfüllung des nicht kondensierenden Gases verhindert nämlich im normalen Betriebszustand der Anlage eine Wärmeabgabe des Wärmerohres,in dem es den wärmeabgebenden Teil des Wärmerohres ausfüllt und somit eine Wärmeübertragung verhindert. j Wird nun das Gas bei steigender Temperatur von dem im wärmeaufnehmenden Bereich verdampfenden Betriebsmittel zusammengepreßt, so wird der wärmeabgebende Bereich des Wärmerohres freigegeben ; und vom verdampften Betriebsmittel beaufschlagt und der ι Wärmetransport setzt ein, d.h. die Überhitzungswärme wird . j abgeführt.Control organs are discharged from the solar collector. The partial filling of the non-condensing gas prevents heat from being released from the system in the normal operating state of the system Heat pipe, in which it fills the heat-emitting part of the heat pipe and thus prevents heat transfer. j If the gas is now compressed by the operating medium evaporating in the heat-absorbing area as the temperature rises, so the heat-emitting area of the heat pipe is released; and acted upon by the evaporated operating medium and the ι Heat transport starts, i.e. the overheating heat is. j discharged.

Für eine sichere Betriebsweise des Wärmerohres ist es hierbei vorteilhaft, wenn am Wärmerohr wenigstens ein Aufnahmeraum für das zusammengepreßte Gas angeordnet ist. Vorzugsweise ist dieser Aufnahmeraum am höchsten Punkt des Wärmerohres oberhalb des wärmeabgebenden Bereiches vorgesehen.For a safe mode of operation of the heat pipe, it is advantageous here if at least one receiving space is located on the heat pipe is arranged for the compressed gas. This receiving space is preferably at the highest point of the heat pipe provided above the heat-emitting area.

Am einfachsten ist es, wenn der wärmeaufnehmende Bereich des Wärmerohres vorzugsweise unter Einfügung einer Wärmeleitpaste, wie z.B. Kupferpaste, an die Außenfläche des Wärmeabsorbers gepreßt ist.It is easiest if the heat-absorbing area of the heat pipe, preferably with the insertion of a thermal paste, such as copper paste, is pressed onto the outer surface of the heat absorber.

Eine bessere Wärmeabfuhr kann jedoch dann erreicht werden, wenn der wärmeaufnehmende Bereich des Wärmerohres in der vorzugsweise erweiterten Sοlarkollektorvorlaufleitung angeordnet ist und vorteilhaft der wärmeabgebende Bereich im unteren Teil eines etwa vertikal verlaufenden Schachtes endet, dessen oberer und unterer Abschnitt mit der Umgebungsluft in Verbindung steht. Hierdurch wird einmal die Wärmeübertragung vom Wärmeträger an den wärmeaufnehmenden Bereich des Wärmerohres und vorteilhaft die Wärmeabgabe des wärmeabgebenden Bereichs des Wärmerohres entschieden verbessert.However, better heat dissipation can be achieved if the heat-absorbing area of the heat pipe is in the preferably arranged extended solar collector flow line is and advantageous the heat-emitting area in the lower part of an approximately vertical shaft ends, its upper and lower section with the ambient air communicates. In this way, the heat transfer from the heat transfer medium to the heat-absorbing area is achieved of the heat pipe and advantageously the heat dissipation of the heat-emitting area of the heat pipe is decidedly improved.

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zrf/r 4F ι <676fioo<VKrizrf / r 4F ι <676fioo <VKri

Ai.Vl-.Wl 623/77 Ai.Vl-.Wl 623/77

Hierbei ist es vorteilhaft, wenn das Wärmerohr U-förmig ausgebildet ist und mit seinem etwa horizontal verlaufenden wärmeaufnehmenden Bereich in der Sοlarkollektorvorlaufleitung ' endet, wogegen der wärmeabgebende Bereich Rippen und/oder 1 Stifte aufweist. Die Solarkollektorvorlaufleitung kann für jIt is advantageous here if the heat pipe is U-shaped and with its approximately horizontal heat-absorbing area in the solar collector flow line ' ends, whereas the heat-emitting area is ribs and / or 1 Has pins. The solar collector supply line can be used for j

die Aufnahme des wärmeaufnehmenden Bereichs vorteilhaft eine Erweiterung aufweisen.the inclusion of the heat-absorbing area advantageously have an expansion.

Das Wärmerohr braucht nicht in der klassischen Bedeutung des Wortes als Rohr ausgebildet zu sein, sondern eine besonders bevorzugte Weiterbildung der Erfindung kann darin bestehen, i daß der wärmeaufnehmende Bereich des Wärmeröhres über einen :The heat pipe does not need to be designed as a pipe in the classic sense of the word, but rather a special one A preferred development of the invention can consist in i that the heat-absorbing area of the heat pipe has a:

getrennten Vorlauf und Rücklauf mit dem wärmeabgebenden j Bereich zu einem Kreislauf zusammengeschaltet . ist.separate flow and return are connected to the heat-emitting area to form a circuit. is.

Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den schematischen Zeichnungen hervor. Es zeigen:Further advantages of the invention are evident from the following Description of exemplary embodiments in connection with the schematic drawings. Show it:

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einer Solaranlage mit zwei Solarkollektoren und wassergekühltem separaten Wärmetauscher,1 shows a section of a solar system with two solar collectors and a separate water-cooled one Heat exchanger,

Fig. 2 eine Ausführungsvariante der Figur 1 bezüglich des Wärmeträgeranschlusses des Wärmetauschers,FIG. 2 shows an embodiment variant of FIG. 1 with regard to the heat transfer medium connection of the heat exchanger,

Fig. 3 einen horizontalen Querschnitt durch einen Solarkollektor mit integriertem Wärmetauscher,3 shows a horizontal cross section through a solar collector with an integrated heat exchanger,

Fig. 4 einen Ausschnitt aus einer Solaranlage mit zwei Solarkollektoren und einem luftgekühlten Wärmetauscher gemäß der Erfindung,4 shows a section from a solar system with two solar collectors and an air-cooled heat exchanger according to the invention,

Fig. 5 den Ausschnitt aus einer Solaranlage mit zwei Solarkollektoren und jeweils einem zugeordneten und als Wärmetauscher dienenden Wärmerohr zur Abfuhr der Überhitzungswärme,Fig. 5 shows the detail of a solar system with two Solar collectors and one associated heat pipe serving as a heat exchanger Dissipation of overheating,

Fig. 6 den Gegenstand der Figur 5 in einer Ausfühungsvariante bezüglich des Wärmerohres undFIG. 6 shows the subject matter of FIG. 5 in an embodiment variant with regard to the heat pipe and FIG

Fig. 7 eine weitere Ausführungsvariante des Wärmerohres.7 shows a further variant of the heat pipe.

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t/r 4 r ι (67(.nooo »-r;t / r 4 r ι (67 (.nooo »-r;

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ι Gleiche Teile sind in den einzelnen Figuren mit den gleichen ; Bezugszeichen versehen.ι The same parts are in the individual figures with the same; Provided with reference numerals.

Figur 1 zeigt einen Ausschnitt einer Solaranlage. Dieser Ausschnitt umfaßt zwei z.B. auf einem Dach nebeneinander angeordnete, plattenförmige Solarkollektoren 10, 12 von etwa rechteckiger Form. An ihrem höchsten Punkt sind diese Solarkollektoren 10, 12 an die Solarkollektorvorlaufleitung 14 angeschlossen, wogegen der tiefste Punkt dieser Solarkollektoren 10, 12 jeweils mit der Solarkollektorrücklaufleitung 16 verbunden ist, sodaß die Solarkollektoren wärmeträgerseitig parallel geschaltet sind. Solarkollektorvorlai;.f- und -rücklaufleitung führen zu einem nicht dargestellten Wärmeverbraucher, z.B. einem Wärmespeicher. In die Solarkollektorrücklaufleitung 16 ist noch eine Umwälzpumpe 18 eingeschaltet. Unter Solarkollektorvorlaufleitung ist jene Leitung zu verstehen, die den erhitzten Wärmeträger vom Solarkollektor abführt.Figure 1 shows a section of a solar system. This section includes two e.g. on a roof next to each other arranged, plate-shaped solar collectors 10, 12 of approximately rectangular shape. These are at their highest point Solar collectors 10, 12 to the solar collector supply line 14 connected, whereas the lowest point of these solar collectors 10, 12 each with the solar collector return line 16 is connected so that the solar collectors are connected in parallel on the heat carrier side. Solar collector inlet; .f- and return line lead to a not shown Heat consumer, e.g. a heat storage unit. In the solar collector return line 16 a circulation pump 18 is also switched on. Under the solar collector supply line is that Understand line that removes the heated heat transfer medium from the solar collector.

OBerhalb der Solarkollektoren 10, 12 ist ein Wärmetauscher angeordnet. Dieser Wärmetauseher 20 ist als Oberflächenwärmetauscher für ein flüssiges Kühlmittel, wie z.B. Kühlwasser ausgebildet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Wärmetauseher 20 als Gegenstrom-Wärmetauscher ausgebildet, mit einem Innenrohr 22, dessen Enden, wie aus der Zeichnung ersichtlich, über Wärmeträgeranschlüsse 24 und 26 mit der Solarkollektorvorlaufleitung 14 verbunden sind. Das Innenrohr 22 ist von einem Kühlmittelraum 28 umgeben, an dessen entgegengesetzten Enden jeweils eine Kühlmittelzufuhrleitung 30 und eine Kühlmittelabfuhrleitung 32 angeschlossen sind. Die Kühlmittelabfuhrleitung 32 verläuft mit Gefalle zu einem tiefer liegenden freien Auslauf 34, der inreinen Trichter mündet. Als Wärmetauscher können im vorliegenden Fall beliebige Wärmetauseher für flüssige Medien benutzt werden. ,A heat exchanger is arranged above the solar collectors 10, 12. This heat exchanger 20 is designed as a surface heat exchanger for a liquid coolant, such as, for example, cooling water. In the present exemplary embodiment, the heat exchanger 20 is designed as a countercurrent heat exchanger with an inner tube 22, the ends of which, as can be seen from the drawing, are connected to the solar collector flow line 14 via heat carrier connections 24 and 26. The inner tube 22 is surrounded by a coolant space 28, at the opposite ends of which a coolant supply line 30 and a coolant discharge line 32 are connected. The refrigerant discharge pipe 32 extends with gradient to a lower-lying free outlet 34 which opens in a funnel r. Any heat exchangers for liquid media can be used as heat exchangers in the present case. ,

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zn./P ι r 1 (c?i. ooo ■·.' ιzn./P ι r 1 (c? i. ooo ■ ·. 'ι

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Die Kühlmittelzufuhrleitung 30 verläuft ebenfalls mit Gefalle zu einem Anschluß eines tiefer angeordneten Mehrwegeventils 36 mit drei Anschlüssen. Die ,beiden anderen Anschlüsse dieses Mehrwegeventils sind mit einer Quelle für das Kühlmittel, z.B. einer Kaltwasserleitung 38 und einem freien Auslauf 40 verbunden, v/elcher ebenfalls in den Trichter mündet. Durch den freien Auslauf-Trichter kann nämlich der Ablauf beobachtet werden.The coolant supply line 30 also runs with a gradient to a connection of a lower arranged multi-way valve 36 with three connections. The other two connections this multi-way valve are provided with a source for the coolant, e.g. a cold water line 38 and a free one Outlet 40 connected, v / elcher also opens into the funnel. The free discharge funnel can namely the process can be observed.

Der im oberen, heißesten Bereich des Solarkollektors 10 angeordnete Fühler 32 des Mehrwegeventils 36 ist über eine The arranged in the upper, hottest area of the solar collector 10 sensor 32 of the multi-way valve 36 is via a

Kapillare 43 mit dem Stellkörper des Mehrwegeventils ver- jCapillary 43 with the adjusting body of the multi-way valve ver j

bunden. Hierbei ist die Auswahl des Mehrwegeventils derart 'bound. The selection of the multi-way valve is so '

getroffen, daß bei Erreichen und Überschreiten einer vor- \ einstellbaren Temperatur am Fühler 42, welche mit der Über-made that when reaching and exceeding a presettable \ temperature at the sensor 42, which with the over-

hitzungstemperatur identisch ist, eine Verbindung von der j Kaltwasserleitung 38 zur Kühlmitte!zuführleitung 30 her- ! gestellt wird, wogegen der freie Auslauf 40 abgesperrt ist. Beim Unterschreiten der Überhitzungstemperatur dagegen wird die Kaltwasserleitung 38 abgesperrt, und die Kühlmittelzufuhrleitung 30 mit dem freien Auslauf 40 verbunden.heating temperature is identical, a compound of the j Cold water line 38 to the coolant supply line 30! is set, whereas the free outlet 40 is blocked. On the other hand, when the temperature falls below the overheating temperature the cold water line 38 is shut off, and the coolant supply line 30 connected to the free outlet 40.

Ergibt sich während des Betriebs der Solaranlage ein Betriebszustand, bei dem die Solarkollektoren 10, 12 überhitzt \ werden, d.h., daß diese eine vorgegebene Grenztemperatur ; erreichen oder überschreiten, so wird auf die vorbeschriebene Weise vom Mehrwegeventil 36 Kühlmittel zum Wärmetauscher 20 geführt, wo es {Jberhitzungswärme aufnimmt und über die ! Kühlmittelabfuhrleitung 32 in die Kanalisation abfließt. Hierbei zirkuliert der Wärmeträger der Solaranlage durch den Wärmeträgeranschluß 24, das Innenrohr 22 des WärmetauschersArises during operation of the solar power plant, an operating condition in which \ are the solar collectors 10, 12 overheats, that is, that it comprises a predetermined limit temperature; reach or exceed, then coolant is conducted in the manner described above from the multi-way valve 36 to the heat exchanger 20, where it absorbs overheating and via the! Coolant discharge line 32 flows into the sewer system. Here, the heat transfer medium of the solar system circulates through the heat transfer medium connection 24, the inner pipe 22 of the heat exchanger

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^10.1977 623/77 ^ 10.1977 623/77

und den Wärmeträger ans chluß 26. Die Zirkulation stellt sich wie bei einer Schwerkraft-Warmwasserheizung durch Thermosiphonwirkung selbsttätig ein .Ist die Überhitzungswärme abgeführt und der Wärmeträger der Solaranlage abgekühlt, so wird vom Fühler 42 das Mehrwegeventil 36 entsprechend beeinflußt und die Kaltwasserleitung 38 gesperrt. Gleichzeitig wird die Kühlmittelzufuhrleitung 30 mit dem freien Auslauf 40 verbunden. Da die Kühlmittelzufuhr leitung 30 und die Kühlmittelabfuhrleitung 32 mit Gefälle zu den Ausläufen 34 bzw. 40 verlegt sind, entleeren sich diese samt Wärmetauscherand the heat transfer medium at the end 26. The circulation is started as with gravity hot water heating through a thermosiphon effect If the overheating heat is dissipated and the heat transfer medium of the solar system has cooled down, the multi-way valve 36 is accordingly influenced by the sensor 42 and the cold water line 38 is blocked. Simultaneously the coolant supply line 30 is connected to the free outlet 40. Since the coolant supply line 30 and If the coolant discharge line 32 is laid with a gradient to the outlets 34 and 40, these drain together with the heat exchanger

selbsttätig vom Kühlmittel. Im Bedarfsfalle kann auf j vorgenannte V/eise nicht nur die Überhitzungswärme abgeführt, sondern die Solaranlage auch auf Umgebungstemperatur abgekühlt werden durch entsprechende Einstellung des Mehrwege- ! ventils 36. jautomatically from the coolant. If necessary, j The aforementioned method not only dissipates the overheating, but also cools the solar system down to ambient temperature are activated by setting the reusable! valve 36. j

Das vorliegende Ausführungsbeispiel nach Figur 1 stellt ; eine Solaranlage dar, deren Solarkollektoren 10 und 12 < sich oberhalb der Wärmeverbraucher befinden. Die vorbe- : schriebene Abfuhr der überhitzungswärme ist jedoch auch auf Solaranlagen anwendbar, deren Solarkollektoren tiefer als die Wärmeverbraucher angeordnet sind. Die Anpassung an solche Anlagen bereitet dem auf dem Gebiet der Sonnenheizungg tätigen Fachmann keine Schwierigkeiten, so daß ' sich ein besonderes Ausführungsbeispiel hierüber erübrigt. Das Gleiche gilt auch für die folgenden weiteren Ausführungsbeispiele. The present embodiment of Figure 1 represents; represents a solar system, the solar collectors 10 and 12 <are located above the heat consumer. The preparatory: however, required removal of the superheat is also applicable to solar energy systems, solar collectors which are disposed lower than the heat consumer. The adaptation to such systems does not present any difficulties to the person skilled in the art working in the field of Sonnenheizg, so that there is no need for a special embodiment. The same also applies to the following further exemplary embodiments.

Figur 2 zeigt eine Ausführungsvariante der Figur 1 bezüglich der Wärmeträgeranschlüsse 24 und 26 des Wärmetauschers 20. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 1 ist hier der erste Wärmeträgeranschluß 24 mit der Solarkollektorvorlaufleitung 14 verbunden, wogegen der zweiteFIG. 2 shows an embodiment variant of FIG. 1 with regard to the heat carrier connections 24 and 26 of the heat exchanger 20. In contrast to the exemplary embodiment according to FIG. 1, the first heat carrier connection 24 is here with the solar collector flow line 14 connected, while the second

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' Λ f 1 |6?>'iO'"lv Ki ; 'Λ f 1 | 6?>' IO '"lv Ki;

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Wärmeträgeranschluß 26 unter Zwischenschaltung eines Rück- ! flußverhinderers 44 an die tiefer liegende Solarkollektorrücklaufleitung 16 angeschlossen ist. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß im Uberhitzungsfalle die Zirkulation des i Wärmeträgers und somit die Abfuhr der Überhitzungswärme verbessert ist. Denn durch die Höhenunterschiede der Anschlüsse des ersten Wärmeträgeranschlusses 24 an die Solarkollektor- '■■ vorlaufleitung 14 und des zweiten Wärmeträgeranschlusses 26 an die Solarkollektorrücklaufleitung 16 wird ein verstärkter Schwerkraftumtrieb des Wärmeträgers durch den Wärmetauscher bewirkt. Der Rückflußverhinderer 44 unterbindet Fehlzirku- \ Heat transfer connection 26 with the interposition of a back ! flow preventer 44 is connected to the lower-lying solar collector return line 16. This arrangement has the advantage that, in the event of overheating, the circulation of the heat carrier and thus the dissipation of the overheating heat is improved. Because the differences in height between the connections of the first heat carrier connection 24 to the solar collector flow line 14 and the second heat carrier connection 26 to the solar collector return line 16 bring about an increased gravitational movement of the heat carrier through the heat exchanger. The backflow preventer 44 prevents incorrect circulation \

i lationen im Normalbetrieb der Anlage. !i lations during normal operation of the system. !

I Figur 3 zeigt eine Ausführungsvariante eines Wärmetauschers 20, der mit einem Solarkollektor 46 zu einer Baueinheit zusammengefaßt ist. In Figur 3 ist ein hor_zontaler Querschnitt durch einen solchen Solarkollektor 46 dargestellt. Dieser bestät bekanntermaßen aus einem ggf. in einzelne Röhren unterteilten Wärmeabsorber 48, dessen Frontseite 50 die durch eine Glas abdeckung 52 eingestrahlte Sonnenwärme I (Pfeil 54) aufnimmt. Zur Vermeidung von Wärmeverlusten ist das Ganze rückwärtig mit einer Isolierung 56 umgeben.. ; Auf der Rückseite 58 des Wärmeabsorbers 48 ist ein Hohlraum 60 gebildet, der ggf. durch Trennwände in einzelne z.B. durch Sammler miteinander in Verbindung stehende, '■. z.B. vertikale Kanäle 62 aufgeteilt sein kann. Dieser Hohlraum 60 ersetzt das Innenrohr 22 bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren 1 und 2, d.h. das Kühlmittel wird unmittelbar durch diesen Hohlraum 60 geleitet. Da der Hohlraum 60 direkt an den Wärmeabsorber 48 grenzt, wird hierdurch eine einfache und sichere Abfuhr der TJberhitzungswärme mit geringem Bauaufwand erzielt. Hierbei ist es nicht unbedingtI Figure 3 shows a variant of a heat exchanger 20, which is combined with a solar collector 46 to form a structural unit. FIG. 3 shows a horizontal cross section through such a solar collector 46. This confirms, as is known, from a heat absorber 48, optionally subdivided into individual tubes, the front side 50 of which absorbs the solar heat I (arrow 54) radiated through a glass cover 52. To avoid heat loss, the whole thing is surrounded at the rear with insulation 56 ..; On the rear side 58 of the heat absorber 48, a cavity 60 is formed which, if necessary, is divided into individual, for example by collectors, connected to one another by partition walls . for example vertical channels 62 can be divided. This cavity 60 replaces the inner tube 22 in the exemplary embodiments according to FIGS. 1 and 2, ie the coolant is passed directly through this cavity 60. Since the cavity 60 directly adjoins the heat absorber 48, simple and reliable dissipation of the overheating heat is achieved with little construction effort. Here it is not necessarily

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erforderlich, die gesamte Rückseite 58 des Wärmeabsorbers mit Kühlmittel zu beaufschlagen. Unter Umständen kann es auch genügen, die Rückseite nur bereichsweise, vorzugsweise im heißesten Teil des Wärmeabsorbers zu kühlen. Ebenso können Kühlrohre im Wärmeabsorber angeordnet sein, die vom Kühlmittel durchströmbar sind.required the entire rear side 58 of the heat absorber to apply coolant. Under certain circumstances, it may also be sufficient to only partially, preferably, the rear side to cool in the hottest part of the heat absorber. Likewise, cooling tubes can be arranged in the heat absorber, the can be flowed through by the coolant.

In Figur 4 ist ein Ausführungsbeispiel mit einem luftgekühlten, separaten Wärmetauscher 20 dargestellt. Dieser Wärmetauscher 20 ist z.B. in Form von horizontal verlaufenden Rohren 64, insbesondere mit vertikalen äußeren Rippen oder Stiften 66 oberhalb der Solarkollektorvorlaufleitung im unteren Bereich eines etwa vertikalen Schachtes 68 angeordnet. Der Schacht 68 steht an seinem unteren und oberen Ende mit der Umgebungsluft in Verbindung, so daß sich in ihm infolge Kaminwirkung eine starke Kühlluftströmung einstellt und die Wärmeabgabe des Wärmetauschers vergrößert ist. Die vertikale Höhe des Schachtes 68 muß auf den jeweiligen Fall abgestimmt sein, in der Regel dürften Mindesthöhen von 0,5 bis 1 m ausreichen. JIn Figure 4, an embodiment with an air-cooled, separate heat exchanger 20 is shown. This Heat exchanger 20 is, for example, in the form of horizontally extending tubes 64, particularly with vertical outer fins or pins 66 above the solar collector supply line arranged in the lower region of an approximately vertical shaft 68. The shaft 68 is at its lower and upper end in connection with the ambient air, so that As a result of the chimney effect, there is a strong flow of cooling air and the heat dissipation from the heat exchanger is enlarged. The vertical height of the shaft 68 must be matched to the respective case, as a rule should Minimum heights of 0.5 to 1 m are sufficient. J

In die V/ärmetauscheranschlüsse 70, 72 sind thermostatische Absperrorgane 74 eingeschaltet, die über eine Kapillare mit einem im oberen Bereich des Solarkollektors 10 angeordneten Fühler 78 verbunden sind. Diese Absperrorgane 74 werden in Abhängigkeit von der Temperatur am Fühler 78 geöffnet j und geschlossen, so daß im Überhitzungsfall die Absperrorgane 74 geöffnet sind und der Wärmeträger der Solaranlage durch den Wärmetauscher zur Abgabe von Wärme an die im Schacht 68 strömende Kühlluft zirkulieren kann. Die Steuerung dieser Absperrorgane 74 erfolgt hierbei entsprechend dem ,In the V / heat exchanger connections 70, 72 are thermostatic Shut-off elements 74 switched on, which are arranged via a capillary with a in the upper region of the solar collector 10 Sensor 78 are connected. These shut-off devices 74 are opened as a function of the temperature at the sensor 78 j and closed, so that the shut-off devices in the event of overheating 74 are open and the heat transfer medium of the solar system through the heat exchanger to give off heat to the im Shaft 68 flowing cooling air can circulate. The control of these shut-off devices 74 takes place in accordance with the,

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Ausführungsbeispiel nach Figur 1. Auf zwei Absperrorgane 74, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel nach Figur 4 darge-Embodiment according to Figure 1. On two shut-off devices 74, as shown in the present exemplary embodiment according to FIG.

stellt, kann verzichtet werden, falls sichergestellt, ist, !can be omitted if it is certain that!

i daß durch den V/ärmetauscheranschluß, v/elcher kein Absperr- !i that through the V / heat exchanger connection, there is no shut-off!

organ aufv/eist, eine innere Zirkulation von der Solarkollektorvorlaufleitung 14 in den Wärmetauscher 20 vermieden ist. i Eine solche unerwünschte Zirkulation kann dadurch unterbunden werden, daß der Wärmetauscheranschluß in Form einer die ί Zirkulation unterbindenden Schleife ausgebildet ist. Solche Schleifen sind bei Warmwasserheizungen bekannt.organ up / down, an internal circulation from the solar collector supply line 14 in the heat exchanger 20 is avoided. i This can prevent such undesired circulation that the heat exchanger connection is designed in the form of a loop that prevents circulation. Such Loops are known in hot water heating systems.

Der Fühler 78 kann auch in der SolarkollektorvorlaufIeitung H angeordnet sein, ebensogut ist es möglich, die thermostatischen Absperrorgane 74 derart auszubilden, daß ihre Beeinflussung unmittelbar vom durchströmenden Wärmeträger vorgenommen ; wird, d.h., es ist kein externer Fühler 78 vorhanden.The sensor 78 can also be in the solar collector supply line H. be arranged, it is just as well possible to design the thermostatic shut-off elements 74 in such a way that they can be influenced made directly by the heat transfer medium flowing through; i.e. there is no external sensor 78.

I In den Ausführungsbeispielen gemäß den Figurei 5 bis 7 ist der Wärmetauscher 20 jeweils als Wärmerohr 80 (Heat-Pipe) ausgebildet. !I in the embodiments according to Figures 5 to 7 is the heat exchanger 20 is each designed as a heat pipe 80 (heat pipe). !

Wie aus Figur 5 rechts ersichtlich, ist das Wärmerohr 80 von gerader Form und vertikal am Solarkollektor 12 befestigt. Hierzu ist der untere wärmeaufnehmende Bereich 82 ggf. unter Zwischenschaltung einer Wärmeleitpaste auf den oberen äußeren Bereich des Wärmeabsorbers 48 gepreßt, so daß ein guter Wärmeübergang stattfindet. Der obere, wärmeabgebende Bereich 84 des Wärmerohres befindet sich in der Umgebungsluft und ist zur Steigerung der Wärmeabgabe mit äußeren Stiften versehen. Als Arbeitsmittel ist in das Wärmerohr ein bei den auftretenden Temperaturen des Solarkollektors bzw. Wärmeträgers ver-As can be seen on the right in FIG. 5, the heat pipe 80 is straight and vertically attached to the solar collector 12. For this purpose, the lower heat-absorbing area 82 is possibly below Interposition of a thermal paste pressed onto the upper outer region of the heat absorber 48, so that a good Heat transfer takes place. The upper, heat-emitting area 84 of the heat pipe is in the ambient air and is provided with external pins to increase the heat emission. As a working medium is in the heat pipe one at the occurring Temperatures of the solar collector or heat transfer medium

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. jg'**' 27453S0. jg '**' 27453S0

dampfendes Medium eingefüllt. Um nun eine Wärmeabfuhr bei normalen Betriebsbedingungen des Solarkollektors zu ver- j meiden, ist zusätzlich noch ein bei den auftretenden Temperaturen nicht kondensierendes Gas, wie z.B. Luft, eingebracht. Dieses Gas befindet sich infolge des Auftriebes immer im oberen Bereich des Wärmerohres und versperrt somit bei normalen Betriebstemperaturen den Zutritt des verdampften Arbeitsmittels zum wärmeabgebenden Bereich des Wärmerohres. Steigt jedoch die Temperatur bis zu dem vorgegebenen Grenzwert an, so steigt auch der Druck des verdampften Arbeitsmittels im Wärmerohr an und komprimiert das Gas so weit, daß der wärmeabgebende Bereich 84 des Wärmerohres vom Gas zumindest weitgehend frei ist und somit der übliche Wärmetransport vom wärmeaufnehmenden Bereich zum wärmeabgebenden Bereich 84 in bekannter Weise einsetzt. Um den wärmeabgebenden Bereich 84 vom nicht kondensierenden Gas hierbei frei machen zu können, ist vorteilhaft am oberen Ende des Wärmeröhres ein Aufnahmeraum 86 für das komprimierte Gas vorgesehen. Da im vorliegenden Ausführungsbeispiel das Wärmerohr vertikal angeordnet ist und somit das kondensierte Arbeitsmittel selbsttätig in den wärmeaufnehmenden Bereich 82 zurück läuft, sind auf der Betriebsmittelseite des Wärmerohres keine Kapillarstrukturen für den Rücktransport des flüssigen Betriebsmittels erforderlich. filled with steaming medium. In order to avoid heat dissipation under normal operating conditions of the solar collector avoid, there is also a gas that does not condense at the temperatures occurring, such as air, brought in. Due to the buoyancy, this gas is always in the upper area of the heat pipe and blocked thus at normal operating temperatures the access of the evaporated working medium to the heat-emitting area of the heat pipe. However, if the temperature rises up to the specified limit value, the pressure of the also rises evaporated working medium in the heat pipe and compresses the gas so far that the heat-emitting area 84 of the Heat pipe is at least largely free of gas and thus the usual heat transport from the heat-absorbing area to the heat-emitting area 84 begins in a known manner. Around the exothermic area 84 from the non-condensing To be able to free up gas here, a receiving space 86 for the compressed gas provided. Since in the present embodiment the heat pipe is arranged vertically and thus the condensed working fluid automatically runs back into the heat-absorbing area 82 are on the operating fluid side of the heat pipe, no capillary structures are required for the return transport of the liquid operating medium.

Der linke Solarkollektor 10 der Figur 5 ist mit einer Ausführungsvariante eines Wärmerohres 80 ausgerüstet. Die Unterschiede gegenüber dem Wärmerohr des Solarkollektors bestehen darin, daß der wärmeabgebende Bereich 84 abgewinkelt ist und etwa horizontal verläuft, wobei sich der Aufnahmeraum 86 in vertikaler Richtung anschließt. Selbstverständlich kann auch hier,wie beim Ausführungsbeispiel nach Figur 4, 'The left solar collector 10 of Figure 5 is with a variant a heat pipe 80 equipped. The differences compared to the heat pipe of the solar collector consist in that the heat-emitting area 84 is angled and extends approximately horizontally, the receiving space 86 adjoining in the vertical direction. Of course can also here, as in the embodiment of Figure 4, '

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. r977. r977

der wärmeabgebende Bereich 84 in einem vertikalen Schacht angeordnet sein zur Verbesserung der Kühlluftzirkulation. Wie auch bei Figur 4 oder 7 ist dies jedoch nicht unbedingt erforderlich.the heat-emitting area 84 in a vertical shaft be arranged to improve the cooling air circulation. As in the case of FIG. 4 or 7, however, this is not essential necessary.

Figur 6 zeigt eine Ausführungsvariante des Wärmerohres Dieses ist U-förmig ausgebildet und mit seinem wärmeaufnehmenden Bereich 82, welcher den einen horizontalen Schenkel des Wärmerohres bildet, in einer behälterförmigen Erweiterung 88 der Solarkollektorvorlaufleitung 14 angeordnet. Der wärmeabgebende Bereich 84, der den anderen, ebenfalls etwa horizontal verlaufenden Schenkel des Wärmerohres darstellt, ist außerhalb und oberhalb der Erweiterung 88 vorgesehen. Dieser Bereich trägt äußere Rippen oder Stifte und ist genau wie der Wärmetauscher nach Figur 4 im unteren Bereich eines Schachtes 68 angeordnet. Das Ende des wärmeaufnehmenden Bereichs 84 ist schließlich noch mit einem nach oben zeigenden Aufnahmeraum 86 für das komprimierte Gas versehen. Die Strömung der Kühlluft ist wie auch in den anderen Figuren durch Pfeile 90 angedeutet.Figure 6 shows a variant of the heat pipe This is U-shaped and with its heat-absorbing Area 82, which forms one horizontal leg of the heat pipe, in a container-shaped Extension 88 of the solar collector supply line 14 is arranged. The heat-emitting area 84, which the other, also represents approximately horizontal legs of the heat pipe, is outside and above the extension 88 provided. This area carries outer fins or pins and is just like the heat exchanger after 4 arranged in the lower region of a shaft 68. The end of the heat absorbing area 84 is finally also provided with an upwardly pointing receiving space 86 for the compressed gas. The flow of cooling air is as indicated by arrows 90 in the other figures.

Figur 7 zeigt schließlich eine AusführungsVariante des Wärmerohres der Figur 6. Der Unterschied besteht darin, daß der wärmeaufnehmende Bereich 82 des Wärmerohres 80 und der wärmeabgebende Bereich 84 durch jeweils etwa an den Enden dieser Bereiche angeordnete Betriebsmittelvorlauf- und -rücklaufleitungen 90 und 94 miteinander verbunden sind, so daß das Betriebsmittel im Kreislauf zirkulieren kann. An der höchsten Stelle des wärmeabgebenden Bereichs ist auch hier ein Aufnahmeraum 86 für das komprimierte Gas vorgesehen.Finally, FIG. 7 shows an embodiment variant of the The heat pipe of FIG. 6. The difference is that the heat-absorbing region 82 of the heat pipe 80 and the heat-emitting area 84 by means of operating medium supply lines arranged approximately at the ends of these areas. and return lines 90 and 94 connected together so that the operating fluid can circulate in the circuit. At the highest point of the heat-emitting area a receiving space 86 for the compressed gas is also provided here.

909816/0U9909816 / 0U9

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L e e r s e i I eL e r s e i I e

Claims (1)

2 7 4', 3 6 G2 7 4 ', 3 6 G ΓΓΐϊΐΓΓΐϊΐ BROWN, BOVERI lTciE · AKTIENGESELLSCHAFTBROWN, BOVERI lTciE · AKTIENGESELLSCHAFT MANNHEIM BROV/N BOVtRIMANNHEIM BROV / N BOVtRI Mp.-Nr. 623/77 Mannheim, den 6. Okt. 1977 Mp.no. 623/77 Mannheim, October 6, 1977 ZFE/P1-Wg/BtZFE / P1-Wg / Bt PatentansprücheClaims Einrichtung zur Abfuhr von Überhitzungswärme von einer
Solaranlage, die wenigstens einen von einem Wärmeträger
durchströmten Solarkollekrtor aufweist, gekennzeichnet durch mindestens einen im Überhitzungsfalle selbsttätig Oberhit zungswärme vom Wärmeträger an die Umgebung
abführenden Wärmetauscher (20).
Device for removing overheating from a
Solar system that has at least one of a heat carrier
having flowed through solar collector, characterized by at least one in the event of overheating automatically overheating tion heat from the heat carrier to the environment
discharging heat exchanger (20).
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,2. Device according to claim 1, characterized in that daß die Überhitzungswärme vom wärmeträgerdurchströmten ; Wärmetauscher (20) über flüssiges Kühlmittel, Vorzugs- \ weise Kühlwasser, an die Umgebung abführbar und die · Kühlmittelzufuhr zum Wärmetauscher (20) von der Temperatur
des Solarkollektors (10, 12) oder des Solarkollektor- \
that the overheating from the heat carrier flows through; Heat exchanger (20), via liquid coolant preferential \ cooling water discharged to the environment and · coolant supply to the heat exchanger (20) from the temperature
the solar collector (10, 12) or the solar collector \
Vorlaufs steuerbar ist. (Fig. 1 und 2) JForward is controllable. (Figures 1 and 2) J. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- j3. Device according to claim 1 or 2, characterized marked j zeichnet, daß der Wärmetauscher (20) vom Solarkollek- : tor (10, 12) getrennt ist. jshows that the heat exchanger (20) from the solar collector: gate (10, 12) is separated. j 4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- j zeichnet, daß der Wärmetauseher (20) und der Wärme- ; absorber (48) des Solarkollektors eine Baueinheit4. Device according to claim 1 or 2, characterized in that j indicates that the heat exchanger (20) and the heat; absorber (48) of the solar collector is a structural unit bilden. (Fig. 3) jform. (Fig. 3) j 909816/0H9909816 / 0H9 6.1Q.1977 623/77 6.1Q. 1977 623/77 -2- 27AS360- 2 - 27AS360 5. Einrichtimg nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeabsorber (48) wenigstens bereichsweise kühlbar ist.5. Einrichtimg according to claim 4, characterized in that the heat absorber (48) at least partially is coolable. 6. Einrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die. Rückseite (58) des Wärmeabsorbers wenigstens einen Kanal (62) für den Durchfluß des Kühlmittels aufweist.6. Device according to claim 5 »characterized in that the. Back (58) of the heat absorber at least has a channel (62) for the flow of the coolant. 7. Einrichtung nach einem der.Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kühlmittelzufuhrleitung (30) ein thermostatisches Mehrwegeventil (36) angeordnet ist, dessen im Solarkollektor bzw. in der Solarkollektor- ■ vorlaufleitung angeordneter Fühler (42) derart auf das Mehrwegeventil (36) einwirkt, daß bei Erreichen der Oberhitzungstemperatur der Kühlmittelzufluß von ι einer Kühlmittelquelle (38) zum Wärmetauscher (20) | freigegeben, bei Unterschreiten dieser Temperatur I dagegen abgesperrt und gleichzeitig die Kühlmittel- j zuführleitung (30) mit einem Auslauf (40) verbunden | wird zur Entleerung des höher liegenden Wärmetauschers (20) samt leitungen (30, 32). (Fig. 1)7. Device according to one of the claims 2 to 6, thereby characterized in that a thermostatic multi-way valve (36) is arranged in the coolant supply line (30), its sensor (42) arranged in the solar collector or in the solar collector supply line the multi-way valve (36) has the effect that when the overheating temperature is reached, the coolant inflow of ι a coolant source (38) to the heat exchanger (20) | released, if the temperature falls below I. on the other hand, shut off and at the same time the coolant supply line (30) is connected to an outlet (40) is used to drain the higher-lying heat exchanger (20) including lines (30, 32). (Fig. 1) 8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,8. Device according to claim 1, characterized in that daß die Über hit zungswärme vom wärmeträgerdurchströmten j Wärmetauscher (20) über Kühlluft an die Umgebung abführbar ist. (Fig. 4)that the over hit zungswärme from the heat transfer medium flowing through j Heat exchanger (20) can be discharged to the environment via cooling air. (Fig. 4) Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (20) kühlluftseitig im unteren Bereich eines Schachtes (68) angeordnet ist, der unten und oben mit der Umgebungsluft in Verbindung steht. (Fig. 4)Device according to Claim 8, characterized in that the heat exchanger (20) on the cooling air side is in the lower Area of a shaft (68) is arranged, which is below and above in connection with the ambient air. (Fig. 4) 909816/OUfl909816 / OUfl Zi L/f' 4 F 1 (C7CMG00/KC) Zi L / f '4 F 1 (C7CMG00 / KC) JkJlO .J. 977 62V77 JkJlO .J. 977 62V77 10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeträgeranschlüsee (24, 26; 70, 72) des Wärmetauschers mit dem Solarkollektorvorlauf verbunden sind. (Fig. 1 und 4)10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the Wärmeträgeranschlüsee (24, 26; 70, 72) of the heat exchanger with the solar collector flow are connected. (Fig. 1 and 4) 11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Wärmeträgeranschluß (24) des Wärmetauschers (20) mit dem oberen Bereich des Solarkollektors (10, 12) und der zweite Wärmeträgeranschluß (26) mit dem unteren Bereich des Solarkollektors verbunden ist. (Fig. 2)11. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the first heat carrier connection (24) of the heat exchanger (20) with the upper area of the solar collector (10, 12) and the second heat carrier connection (26) is connected to the lower area of the solar collector. (Fig. 2) 12. Einrichtung nach Anspruch 8 und einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dtß in wenigstens einem der Wärmeträgeranschlüsse (70, 72) ein thermostatisches Steuerorgan (74) eingeschaltet ist, das bei Erreichen der Überhitzungstemperatur selbsttätig öffnet und bei Unterschreiten selbsttätig schließt. (Fig. 4)12. Device according to claim 8 and one of the claims 10 or 11, characterized in that dtß in at least one of the heat transfer connections (70, 72), a thermostatic control element (74) is switched on, the opens automatically when the overheating temperature is reached and closes automatically when it falls below the temperature. (Fig. 4) 13. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher als Wärmerohr (Heat-Pipe) (80) ausgebildet ist, das neben dem Betriebsmittel mit einer Teilfüllung eines bei den auftretenden Temperaturen : nicht kondensierenden Gases, wie z.B. Luft, versehen : ist, so daß bei Temperaturen unterhalb der Überhitzungstemperatur der wärmeabgebende Bereich (84) des Wärmerohres vom Gas ausgefüllt ist, hierbei den Zustrom i des verdampften Betriebsmittels des Wärmerohres absperrt und somit die Wärmeabgabe verhindert, bei Erreichen der Überhitzungstemperatur das Gas jedoch infolge temperaturbedingten Druckanstiegs zusammengepreßt und somit der wärmeabgebende Teil (84) des Wärmerohres zumindest weitgehend freigegeben ist für die Zufuhr des verdampften Betriebsmittels und somit Überhitzungswärme abführbar ist. (Fig. 5 bis 7) j13. Device according to claim 1, characterized in that the heat exchanger is designed as a heat pipe (80), which in addition to the operating medium with a Partial filling of a gas that does not condense at the temperatures that occur, such as air, provided: is, so that at temperatures below the overheating temperature of the heat-emitting area (84) of the heat pipe is filled with gas, in this case the inflow i of the evaporated operating medium of the heat pipe is shut off and thus prevents the dissipation of heat, but when the overheating temperature is reached, the gas does compressed due to temperature-related pressure increase and thus the heat-emitting part (84) of the The heat pipe is at least largely released for the supply of the evaporated operating medium and thus Overheating can be dissipated. (Figures 5 to 7) j __1 .._-*JL J__1 .._- * JL J S09816/0U9S09816 / 0U9 6.10.1977 623/77October 6, 1977 623/77 14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß am Wärmerohr (80) wenigstens ein Aufnahmeraum (86) für das zusammengepreßte Gas angeordnet ist. (Fig. 5 bis 7)14. Device according to claim 13, characterized in that at least one receiving space (86) on the heat pipe (80) is arranged for the compressed gas. (Fig. 5 to 7) 15. Einrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der wärmeaufnehmende Bereich (82) des Wärmerohres vorzugsweise unter Einfügung einer Wärmeleitpaste, wie z.B. Kupferpaste, an die Außenfläche des Wärmeabsorbers (48) des Solarkollektors gepreßt ist. (Fig. 5)15. Device according to claim 13 or 14, characterized in that that the heat-absorbing area (82) of the heat pipe preferably with the insertion of a thermal paste, such as copper paste, pressed onto the outer surface of the heat absorber (48) of the solar collector is. (Fig. 5) 16· Einrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch ^kennzeichnet, daß der wärmeaufnehmende Bereich (82) des Wärmerohres in der vorzugsweise erweiterten Solarkollektorvorlaufleitung (14) angeordnet ist und vor-. teilhaft der wärmeabgebende Bereich (84) im unteren Teil eines etwa vertikal verlaufenden Schachtes (68) endet, dessen oberer und unterer Abschnitt mit der Umgebungsluft in Verbindung steht. (Fig. 6)16. Device according to claim 13 or 14, characterized in ^ that the heat-absorbing area (82) of the heat pipe in the preferably expanded solar collector flow line (14) is arranged and in front. part of the heat-emitting area (84) in the lower Part of an approximately vertical shaft (68) ends, the upper and lower sections of which with the Ambient air is in communication. (Fig. 6) 17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmerohr (80) U-förmig ausgebildet ist sowie mit seinem etwa horizontal verlaufenden wärmeaufnehmenden Bereich (82) in der vorzugsweise erweiterten Solarkollektorvorlaufleitung (14) endet und der wärmeabgebende Bereich (84) äußere Rippen und/oder Stifte aufweist. (Fig. 6)17. Device according to claim 16, characterized in that that the heat pipe (80) is U-shaped and with its approximately horizontally extending heat-absorbing Area (82) in the preferably expanded solar collector flow line (14) ends and the heat-emitting Area (84) has outer ribs and / or pins. (Fig. 6) 18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der wärmeaufnehmende Bereich (82) des Wärmerohres über einen getrennten Betriebsmittelvorlauf und -rücklauf (92, 94) mit dem wärmeabgebenden Bereich (84) zu einem Kreislauf zusammengeschaltet ist.18. Device according to one of claims 13 to 16, characterized characterized in that the heat-absorbing area (82) of the heat pipe has a separate operating medium flow and return (92, 94) interconnected with the heat-emitting area (84) to form a circuit is. 909816/0U9909816 / 0U9 7Γ1-7Γ' Λ I I |'i/i.'i(iO'p U ι7Γ1-7Γ ' Λ I I |' i / i.'i (iO'p U ι
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