DE2753810A1 - Solar energy utilisation without a pressurised circuit - involves circulating heat transfer fluid only when fluid in the collector is hotter than fluid in the storage tank - Google Patents
Solar energy utilisation without a pressurised circuit - involves circulating heat transfer fluid only when fluid in the collector is hotter than fluid in the storage tankInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer die Sonnenenergie nutzende Heizungsanlage, bei dem ein flüssiger Wärmeträger in einem oolarkollektor aufgeheizt und zwischen diesem und einem Wärmeträger umgewälzt wird, sowie eine die Sonnenenergie nutzende Heizungsanlage.The invention relates to a method for operating a heating system using solar energy, in which a liquid heat transfer medium heated in an oolar collector and is circulated between this and a heat transfer medium, as well as a heating system that uses solar energy.
Bei den bekannten Anlagen dieser Art wird ein geschlossenes Drucksystem verwendet, bei dem der flüssige Wärmeträger in einem abgeschlossenen, unter Druck stehenden Kreislauf umläuft. Bei derartigen Drucksystemen muss ein Wärmetauscher im Wärmespeicher vorgesehen sein, über den die mit dem flüssigen Wärmeträger herangebrachte Wärme an den Wärmespeicher abgegeben wird. Darüberhinaus ist ein Ausdehnungsgefäss und ein Sicherheitsventil bei einem derartigen Drucksystem erforderlich. Diese zusätzlichen Einrichtungen und die durch den relativ hohen Druck bedingten, grösseren Wandstärken des Rohrleitungssystems und die bei der Montage notwendige hohe Sorgfalt führen zu hohen Material- und Installationskosten. Darüberhinaus muss ein Drucksystem vom technischen Uberwachungsverein abgenommen und überwacht werden, was zusätzliche Aufwendungen erfordert. Bei den bekannten Anlagen werden üblicherweise Doppelglaskollektoren verwendet, um den Nutzungsgrad der Anlage zu erhöhen.In the known systems of this type, a closed pressure system is used in which the liquid heat transfer medium in circulates in a closed, pressurized circuit. A heat exchanger must be used in such pressure systems be provided in the heat accumulator, via which the heat brought by the liquid heat carrier to the heat accumulator is delivered. In addition, there is an expansion tank and a safety valve is required in such a pressure system. These additional facilities and the through the relatively high pressure caused, greater wall thicknesses of the pipeline system and the great care required during assembly lead to high material and installation costs. In addition, a printing system must be technically Uberwachungsverein removed and monitored, which requires additional expenses. With the known systems double glass collectors are usually used to increase the efficiency of the system.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahrenzum Betreiben einer die Sonnenenergie nutzende Heizungsanlage anzugeben und eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, bei dem bzw. bei der die Herstellungs- und Installationskosten gering sind und Billigkollektoren in Form von Einfachglaskollektoren verwendet werden können, ohne dass dadurch der Wirkungsgrad der Heizungsanlage verringert wird.The present invention is therefore based on the object of providing a method for operating a system that uses solar energy Specify the heating system and create a system for carrying out the process in which the manufacturing and installation costs are low and cheap collectors in the form of single glass collectors are used without reducing the efficiency of the heating system.
Das erfindungsgemässe Verfahren löst diese Aufgabe dadurch, dass der Wärmeträger nur dann umgewälzt wird, wenn die Temperatur des Kollektors grosser als die Temperatur des Wärrae-The method according to the invention solves this problem in that that the heat transfer medium is only circulated when the temperature of the collector is greater than the temperature of the heat
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speichere und die Temperatur des Wärrneträgers kleiner* als seine Verdampfungstemperatur abzüglich einem Sicherheits-Teraperaturbereich A1S ist. Dadurch ist es möglich, ein offenes Umlaufsystem zu verwenden, bei dem weder ein Wärmetauscher, noch ein Ausdehnungsgefäss orer ein Sicherheitsventil erforderlich ist. Die Herstellungs- und Installatiouskosten können dadurch erheblich gesenkt werden. Da bei den nach dem erfindungsgetnässen Verfahren betriebenen Anlagen kein Überdruck auftritt, können auch keine gefährlichen Zustände eintreten und diese Anlagen unterliegen auch nicht den gesetzlichen Sicherheitsbestimmungen. Die Abnahme und Überprüfung durch den technischen Uberwachungsverein ist nicht erforderlich. Es können auch Billigkollektoren, nämlich Einfachglaskollektoren anstelle von Doppelglaskollektoren benutzt werden. Durch die Tatsache, dass der Wärmeträger nur dann umgewälzt wird, wenn die Temperatur des Kollektors höher als die Temperatur des Wämespeichers ist, bleibt auch sichergestellt, dass beispielsweise in kalten Winternächten keine Wärmeabgabe vom Wärmespeicher nach aussen über die Kollektoren stattfindet. and the temperature of the heat carrier is lower * than its evaporation temperature minus a safety temperature range A 1 S. This makes it possible to use an open circulation system in which neither a heat exchanger nor an expansion vessel or a safety valve is required. The manufacturing and installation costs can be reduced considerably as a result. Since no overpressure occurs in the systems operated according to the method according to the invention, no dangerous states can occur and these systems are also not subject to the statutory safety regulations. The acceptance and inspection by the technical monitoring association is not required. It is also possible to use cheap collectors, namely single glass collectors instead of double glass collectors. The fact that the heat transfer medium is only circulated when the temperature of the collector is higher than the temperature of the heat storage tank also ensures that no heat is released from the heat storage tank to the outside via the collectors, for example on cold winter nights.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird als Wärmeträger Wasser verwendet und das Wasser wird nur dann umgewälzt, wenn die Temperatur des Kollektors grosser als die Temperatur des im Wärmespeicher enthaltenen Wassers und die Wassertemperatur kleiner als 80° C ist. Dadurch bleibt sichergestellt, dass kein Überdruck entsteht und das Wasser nicht unnötig verdampft.According to a preferred embodiment of the method, water is used as the heat transfer medium and the water is only circulated when the temperature of the collector is greater than that The temperature of the water contained in the heat storage tank and the water temperature is less than 80 ° C. This ensures that that there is no overpressure and that the water does not evaporate unnecessarily.
Eine weitere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass der Maximalwert der Wassertemperatur eingestellt werden kann. Dadurch ist es möglich, beispielsweise im Sommer, auch eine niedrigere Wärmeträger-Umlauftemperatur vorzusehen. Die Wassertemperatur wird im Sommer vorzugsweise auf den Wert von 60 C eingestellt. Bei einer weiteren Ausführungsforra des erfindungsgeraässen Vf rfahrens wird der Wärmeträger mit einer Umwälzpumpe umgewälzt und bei Ausschalten der Pumpe läuft der Wärmeträger auf Grund der Schwerkraft aus dem KoI-Another embodiment of the present invention is that the maximum value of the water temperature is set can be. This makes it possible, for example in summer, to provide a lower heat transfer medium circulation temperature. The water temperature is preferably set to a value of 60 C in summer. In another embodiment of the process according to the invention, the heat transfer medium is included a circulation pump and when the pump is switched off, the heat transfer medium runs out of the pool due to gravity
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lektor im Wärmespeicher zurück. Dies verhindert ein Einfrieren des Wärmeträgers im Kollektor, wenn die Aussentemperatur unter O C absinkt. Darüberhinaus braucht bei Wiedereinschalten der Pumpe bzw. bei Wiedereinsetzen des Wärmeträgerumlaufes kein im Kollektor und im Leitungssystem enthaltenes Wasser auf die Wärmespeichertemperatur aufgeheizt zu werden, so dass dadurch der Wirkungsgrad der Anlage erhöht wird.lector back in the heat storage tank. This prevents freezing of the heat transfer medium in the collector when the outside temperature falls below O C. In addition, the Pump or when restarting the heat transfer medium, no water contained in the collector or in the pipe system on the Heat storage temperature to be heated up, so that as a result the efficiency of the system is increased.
Um sicherzustellen, dass der Wärmeträger am Ende des Umlaufvorganges aus dem Solarkollektor und dem Leitungssystem vollständig entfernt wird, kann die Pumpe gemäss einer alternativen Ausführungsform nach Ende des Umlaufvorganges auch umgekehrt betrieben werden.To ensure that the heat transfer medium at the end of the circulation process is completely removed from the solar collector and the pipe system, the pump can according to an alternative Embodiment can also be operated vice versa after the end of the circulation process.
Um eine Regelschwingung zu verhindern, ist gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der Wärmeträger dann umgewälzt wird, wenn die Temperatur des Wärmespeichers kleiner als die Temperatur des Solarkollektors plus einer bestimmten zusätzlichen Temperatur ist, wobei die zusätzliche Temperatur vorzugsweise einen Wert zwischen 1° C und 5° G, und insbesondere 2° C aufweist.In order to prevent a control oscillation, according to another Embodiment of the invention provides that the heat carrier is then circulated when the temperature of the Heat storage is less than the temperature of the solar collector plus a certain additional temperature, wherein the additional temperature preferably has a value between 1 ° C and 5 ° G, and in particular 2 ° C.
Eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, bei der eine Umwälzpumpe, ein Solarkollektor und ein Wärmespeicher vorgesehen ist und als flüssiger Wärmeträger umgesetzt wird, ist dadurch gekennzeichnet., dass am Solarkollektor und am Wärmespeicher je ein Temperaturmessgerät angeordnet ist, und dass die der Temperatur entsprechenden Signale dieser Messgeräte einer diese Signale vergleichende Steuerschaltung bereitgestellt werden, die das An- und Abschalten der Umwälzpumpe auslöst.An installation for carrying out the method according to the invention, in which a circulation pump, a solar collector and a heat accumulator is provided and implemented as a liquid heat transfer medium is characterized by the fact that on the solar collector and a temperature measuring device is arranged on each of the heat accumulators, and that the signals corresponding to the temperature thereof Measuring devices of a control circuit comparing these signals are provided, which switch the circulation pump on and off triggers.
Empfehlenswert ist es, das Umlaufsystess luftdicht abzuschliessen and is UeIaufsystes sauersteffreies Gas als Schutzgas unter geringem Überdruck gegenüber dem Luftdruck vorzusehen. Da der Überdruck gegenüber dem Luftdruck gering, beispielsweise kleiner als Q.,1 atu sein kann, brauchen an die Abdichtung des Umlaufsysteas keine hohen Anforderungen gestellt zu werden.It is recommended to close the circulation system airtight and is an acid-free gas as a protective gas to be provided under a slight overpressure compared to the air pressure. Since the overpressure compared to the air pressure is low, for example smaller than Q., 1 atu, need to seal the Umlaufsysteas no high demands are made.
Das sauerstoffreie Schutzgas, beispielsweise Stickstoff, verhindert eine Oxidation und Korrosion innerhalb des Umlaufsystems insbesondere dann, wenn der Solarkollektor und die Umwälzleitungen während der Zeit, während der der Wärmeträger nicht umgewälzt wird, keinen Wärmeträger enthalten. Das über dem Flüssigkeitspegel im Wärmespeicher vorhandene, unter geringem überdruck stehende Schutzgas strömt beim Abschalten des Umlaufvorganges in die Umwälzleitungen und in den Solarkollektor oder wird durch das Betrieben der Umwälzpumpe in umgekehrter Richtung in die Umwälzleitungen und den Solarkollektor gesaugt.The oxygen-free protective gas, for example nitrogen, prevents oxidation and corrosion within the circulation system especially if the solar collector and the circulation lines during the time during which the heat transfer medium is not is circulated, does not contain any heat transfer medium. That which is above the liquid level in the heat accumulator, below a low one Overpressure shielding gas flows when the circulation process is switched off in the circulation pipes and in the solar collector or is reversed by operating the circulation pump Direction sucked into the circulation lines and the solar collector.
Das erfindungsgemässe Verfahren und die erfindungsgemässe Anlage werden nachfolgend anhand der einzigen Zeichnung beispielsweise näher erläutert.The method according to the invention and the method according to the invention Plant are explained in more detail below with reference to the single drawing, for example.
Der flüssige Wärmeträger wird mit der Umwälzpumpe 5 aus dem Wärmespeicher 2 über die Zuflussleitung 6 in den Solarkollektor 1 gepumpt und fliesst über die Rückflussleitung 7 in den Wärmespeicher 2 zurück. Am Solarkollektor 1 ist an einer geeigneten Stelle, vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, am oberen Teil desselben eine Temperaturmessvorrichtung 3 angebracht. Der Wärmespeicher 2 weist ebenfalls eine Temperaturmessvorrichtung 4 auf. Die den abgefühlten Temperaturen entsprechenden Signale der Temperaturmessvorrichtungen 3 und 4 werden verglichen und in Abhängigkeit davon wird die Umwälzpumpe 5 ein- oder ausgeschaltet bzw. eingeschaltet oder in den reversiblen Betrieb umgeschaltet. In Abhängigkeit des Signalee, das von der dem Wärmespeicher 2 zugeordneten Temperaturmessvorrichtung 4 bereitgestellt wird, wird die Umwälzpumpe ausgeschaltet bzw. in umgekehrter Richtung betrieben, wenn das von der Temperaturmessvorrichtung 4 bereitgestellte Signal anzeigt, dass die Temperatur des Wärmeträgers kleiner als seine Verdampfungetemperatur abzüglich einem Sicherheits-Temperaturbereich Δ Τ ist.The liquid heat transfer medium is with the circulation pump 5 from the Heat accumulator 2 is pumped into the solar collector 1 via the inflow line 6 and flows into the solar collector 1 via the return line 7 Heat accumulator 2 back. At a suitable place on the solar collector 1, preferably, but not necessarily, a temperature measuring device 3 is attached to the upper part of the same. The heat accumulator 2 also has a temperature measuring device 4 on. The signals from the temperature measuring devices 3 and 4 corresponding to the sensed temperatures are compared and, depending on this, the circulation pump 5 is switched on or off or switched on or in switched to reversible operation. Depending on the signal from the temperature measuring device assigned to the heat accumulator 2 4 is provided, the circulation pump is switched off or operated in the opposite direction when the signal provided by the temperature measuring device 4 indicates that the temperature of the heat carrier is lower than its evaporation temperature minus a safety temperature range Δ Τ is.
Die RückflusBleitung 7 endet im Wärmespeicher 2 oberhalb des Wärmeträgerpegelβ 9· Wenn sich saueretoffreies Schutzgas 8,The return line 7 ends in the heat accumulator 2 above the Heat transfer level β 9 If oxygen-free shielding gas 8,
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beispielsweise Stickstoff, im Wärmespeicher oberhalb des Warmeträgerpegels 9 befindet und das Umwälzsystem abgeschlossen ist, gelangt dieses Schutzgas über die Rückflussleitung 7 in den Solarkollektor 1 und in die Zuflussleitung 6 sowie in die Umwälzpumpe 5, wenn die Umwälzpumpe 5 abgeschaltet wird und der Wärmeträger in den Wärmespeicher 2 zurückfliesst, bzw. wenn die Umwälzpumpe in umgekehrter Pumprichtung betrieben wird. Auf diese Weise wird den durch Oxidations- und Korrosionsvorgängen auftretenden Schwierigkeiten entgegen gewirkt. Wenn das Schutzgas und damit das Umwälzsystem unter geringem Überdruck gegenüber dem Aussenluftdruck gehalten wird, kann ein Eindringen von Luft in das Umwälzsystem vermieden werden.For example nitrogen, is located in the heat storage above the heat transfer level 9 and the circulation system is closed, this protective gas passes through the return line 7 into the solar collector 1 and into the inflow line 6 and into the circulation pump 5 when the circulation pump 5 is switched off and the heat transfer medium enters the heat storage 2 flows back, or if the circulation pump is operated in the opposite pumping direction. In this way the difficulties caused by oxidation and corrosion processes are counteracted. If the protective gas and thus the circulation system are kept at a slight excess pressure compared to the outside air pressure, the ingress of air into the circulation system can be avoided.
über geeignete Einrichtungen, beispielsweise über Wärmetauscher, wird des Speicher 2 Wärse etwa für die Beheizung und die Warmwasserversorgung eines Hauses abgenommen. Dies ist schematise]! durch den mit dem Bezugszeichen 10 versehenen Pfeil in der Figur angedeutet.via suitable facilities, for example via heat exchangers, the storage tank 2 heats for heating and hot water supply of a house. This is schematic]! indicated by the arrow provided with the reference numeral 10 in the figure.
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Claims (1)
Temperatur des Wärraeträgers kleiner als seine Verdampfungstemperatur abzüglich einem .Sicherheits-Teciperaturbereich Λ Τ ist.a solar collector and is circulated between this and a heat accumulator, characterized by the fact that the heat transfer medium is only circulated when the temperature of the solar collector is greater than the temperature in the heat accumulator and the
The temperature of the heat transfer medium is less than its evaporation temperature minus a .Safety temperature range Λ Τ.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OI | Miscellaneous see part 1 | ||
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| 8131 | Rejection |