DE2806610A1

DE2806610A1 - Liquid container with two indirect heat exchangers - one connected to receive fluid from a solar energy collector

Info

Publication number: DE2806610A1
Application number: DE19782806610
Authority: DE
Inventors: Weston-Super-Mare Banwell; Robert Neil Brock; William James Jenkins Hudson
Original assignee: MAYA DYNAMICS Ltd
Current assignee: MAYA DYNAMICS Ltd
Priority date: 1977-03-08
Filing date: 1978-02-16
Publication date: 1978-09-14

Abstract

Appts. for the utilisation of the heat from a solar energy collector comprises a liquid holding container within which two heat exchangers are located. One exchanger is connected in a fluid flow circuit with the solar energy collector and arraned so that the heat it gives off to the liquid in the container is transmitted to relatively cooler water flowing in the second heat exchanger. The construction allows cheap utilisation of heat for domestic or central heating water systems. Only a small part of the appts. need be constructed of material inert to drinking water.

Description

DR.-IN6. H. J. BROMMER I
PATENTANWÄLTE DR.-IN6. HJ BROMMER I
PATENT LAWYERS

KARLSRUHE 1KARLSRUHE 1

MAYA DYIIAMIGS LIMITED, 72, West Street, Banwell,MAYA DYIIAMIGS LIMITED, 72, West Street, Banwell,

Weston-super-MareWeston-super-Mare

Avon, England ___^ Avon, England ___ ^

Vorrichtung zur Verwertung der Wärmeenergie aus SonnenkollektorenDevice for utilizing thermal energy from solar collectors

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Verwertung der Wärmeenergie aus Sonnenkollektoren.The invention relates to a device for utilizing the thermal energy from solar collectors.

Derartige Vorrichtungen beinhalten im allgemeinen einen Sonnenkollektor mit wärmeenergieabsorbierenden Stoffen, meist in Form einer Tafel mit Innenkanälen für eine Arbeitsflüssigkeit. Die· Arbeitsflüssigkeit zirkuliert in einem Kreislauf und nach Passieren des Kollektors läuft sie zu einem Wärmetauscher, der in einem BehälterSuch devices generally include a solar collector with heat energy absorbing materials, mostly in the form of a board with internal channels for a working fluid. The working fluid circulates in a circuit and after passing the collector it runs to a heat exchanger, which is in a container

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angeordnet ist, in dem Wasser erwärmt werden soll. Danach fließt die ArbeitsflUssigkeit zum Kollektor zurück. Das erwärmte V/asser in dem Behälter steht direkt für die häusliche Brauchwasserversorgung oder für Heizzwecke zur Verfügung.is arranged in which the water is to be heated. The working fluid then flows back to the collector. The heated water in the container is used directly for domestic hot water supply or for heating purposes to disposal.

nachteilig an diesen Systemen ist die Tatsache, daß das erwärmte Brauchwasser durch den Behälter durchläuft bzw. darin gespeichert werden muß. Hieraus folgt, daß der gesamte Tank hinsichtlich seiner Werkstoffe und seiner konstruktiven Auslegung so hergestellt werden muß, daß die Trinkeigenschaften des Brauchwassers nicht beeinträchtigt werden. Aus diesem Grund werden auch Systeme verwendet, bei denen sich das Wasser im Behälter während der Erwärmung ausdehnen kann, ohne daß ein Kontakt mit der Atmosphäre besteht; denn die Ausdehnung geht mit der Kompression eines eingefangenen Luftvolumens einher und dies hat zur Folge, daß mit steigender Temperatur der Druck im System zunimmt.The disadvantage of these systems is the fact that the heated process water flows through the container or must be stored in it. It follows that the entire tank in terms of its materials and its structural design must be produced in such a way that the drinking properties of the process water not be affected. For this reason, systems are also used in which the water is in the Can expand during heating without coming into contact with the atmosphere; because the Expansion goes hand in hand with the compression of a trapped volume of air, and this has the consequence that as the temperature rises, the pressure in the system increases.

Die vorliegende Erfindung geht aus von einer Verwertung der Wärmeenergie aus Sonnenkollektoren unter Verwendung eines Plüssigkeitsbehälters, eines ersten Wärmetauschers, der in diesem Plüssigkeitsbehälter angeordnet ist und mit der darin befindlichen Flüssigkeit in wärmetauschender Verbindung steht, eines ersten Kreislaufes, der die Sonnenkollektoren und den ersten Wärmetauscher durchläuft und mit einer Arbeitsflüssigkeit gefüllt ist, die Wärme vom Kollektor zu der Flüssigkeit in dem Behälter überträgt.The present invention is based on the utilization of thermal energy from solar collectors a fluid container, a first heat exchanger, which is arranged in this fluid container is and is in heat-exchanging connection with the liquid located therein, a first Circuit that goes through the solar panels and the first heat exchanger and with a working fluid is filled, which transfers heat from the collector to the liquid in the container.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, dieses bekannte System dahingehend zu verbessern, daß der Wärmeübergang auf das Brauchwasser oder auf dasThe object of the present invention is to improve this known system in that the heat transfer to the domestic water or to the

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zentrale Heizungswassersystem erhöht wird, wobei man mit relativ wenigen, kostengünstig herzustellenden Bauteilen auskommen soll.central heating water system is increased, with relatively few, inexpensive to manufacture components should get along.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein zweiter Wärmetauscher in dem Behälter angeordnet ist und daß dieser Wärmetauscher von relativ kühlerem Wasser durchflossen wird, so daß er V/ärme von der Behälterflüssigkeit aufnimmt. Dies hat den Vorteil, daß das durch der. zweiten Wärmetauscher zirkulierende Wasser ohne weitere Schutzmaßnahmen unmittelbar als Brauchwasser zur Verfügung steht.This object is achieved according to the invention in that a second heat exchanger is arranged in the container is and that this heat exchanger is traversed by relatively cooler water, so that it V / poor of the container liquid records. This has the advantage that the. second heat exchanger circulating water is immediately available as service water without further protective measures.

Vorteilhafterweise ist der zweite Wärmetauscher oberhalb des ersten Wärmetauschers im Behälter angeordnet, so daß die Wärmeübertragung vom ersten auf den zweiten Wärmetauscher durch natürliche Konvektion erfolgt. Dabei können beide Wärmetauscher im Abstand zueinander angeordnet werden, etwa derart, daß sie das untere bzw. das obere Ende des Behälters einnehmen. Der Tank ist dabei zweckmäßigerweise zumindest dreimal so hoch wie breit. Diese Bemessung unterstützt die Ausbildung eines Temperaturgradienten mit warmem Wasser am oberen Behälterende und kühlem Wasser am Behälterboden. Die Temperaturdifferenz längs jeden Wärmetauschers wird so maximiert und der Wärmeübergang optimiert. Gegenüber zwei in Serie angeordneten Wärmetauschern herkömmlicher Bauart ergibt sich bei dem erfindungsgemäßen System eine wesentlich höhere Wärmeübertragungsleistung. Der Temperaturgradient im Behälter wird durch die natürliche Konvektion der Behälterflüssigkeit erzeugt, indem diese vom ersten Wärmetauscher erwärmt wird.The second heat exchanger is advantageously arranged above the first heat exchanger in the container, so that the heat transfer from the first to the second heat exchanger takes place by natural convection. Included Both heat exchangers can be arranged at a distance from one another, for example in such a way that they are the lower or occupy the top of the container. The tank is expediently at least three times as high how wide. This dimensioning supports the formation of a temperature gradient with warm water at the top At the end of the container and cool water at the bottom of the container. The temperature difference along each heat exchanger is thus maximized and the heat transfer optimized. More conventional than two heat exchangers arranged in series In the system according to the invention, the design results in a significantly higher heat transfer capacity. The temperature gradient in the container is created by the natural convection of the container liquid, by heating it up by the first heat exchanger.

Besonders zweckmäßig ist es, die Konvektion im Behälter durch zusätzliche Maßnahmen zu unterstützen. HierzuIt is particularly useful to support the convection in the container by taking additional measures. For this

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eignet sich vor allem ein trichterähnlicher Einsatz, der oberhalb des ersten Wärmetauschers angeordnet wird₉ wobei sich die Trichterwände allmählich von unten nach oben zu einer zentralen Öffnung verengen; zwischen dem äußeren Umfang des Trichters und der Behälterwand bleibt ein ringförmiger Zwischenraum. Dadurch wirä die vom ersten Wärmetauscher erwärmte und durch Konvektion nach oben treibende Flüssigkeit in dem Trichter zentriert, während die kühlere, absinkende Flüssigkeit von der Außenseite des Trichters in Richtung auf die Außenwände des Behälters abgeleitet wird und durch den vorerwähnten ringförmigen Zwischenraum weiter nach unten sinkt. Anstelle einer ansonsten etwas regellosen Konvektionsströmung bewirkt das Trichterelement eine definierte Führung der wärmeren und der kälteren Strömung in getrennten Bahnen, wodurch die Vermischungseffekte mit vorzeitigem Wärmeaustausch und die Reibungsverluste durch Wirbelbildung wesentlich reduziert werden« Je nach der Distanz zwischen beiden Wärmetauschern kann der Trichter auch steilere Wände aufweisen, die sich über einen Gutteil der Entfernung zwischen beiden Wärmetauschern erstrecken.a funnel-like insert is particularly suitable, which is arranged above the first heat exchanger ₉ , the funnel walls gradually narrowing from bottom to top to form a central opening; an annular space remains between the outer periphery of the funnel and the container wall. As a result, the liquid, which is heated by the first heat exchanger and drifting upwards by convection, is centered in the funnel, while the cooler, sinking liquid is diverted from the outside of the funnel towards the outer walls of the container and sinks further down through the aforementioned annular space. Instead of an otherwise somewhat irregular convection flow, the funnel element causes the warmer and colder flows to be guided in a defined manner in separate paths, which significantly reduces the mixing effects with premature heat exchange and the friction losses due to the formation of eddies «Depending on the distance between the two heat exchangers, the funnel can also have steeper walls have which extend over a good part of the distance between the two heat exchangers.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand einer Zeichnung; dabei zeigt:Further features of the invention emerge from the following description of exemplary embodiments based on a drawing; shows:

Fig. 1 bis 3 schematische Darstellungen unterschiedlicher Systeme.1 to 3 are schematic representations of different systems.

In Fig. 1 wird die vom Sonnenkollektor aufgenommene Wärme dazu verwendet, Brauchwasser zu liefern und das zentrale Heizungswasser zu erwärmen.In Fig. 1, the heat absorbed by the solar collector is used to supply hot water and that to heat central heating water.

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Ausgegangen wird von einem Sonnenkollektor 18, der in eingebautem Zustand so positioniert ist, daß er so viel wie möglich Sonneneinstrahlung erhält. Er weist mehrere Kanäle zur Durchleitung einer Arbeitsflüssigkeit auf, etwa V/asser oder eine andere geeignete Flüssigkeit, wie beispielsweise ein niedrigviskoses Öl. Die Arbeitsflüssigkeit wird während ihrer Durchströmung des Sonnenkollektors von unten nach oben durch die eingestrahlte Sonnenenergie erwärmt. Die Zirkulation der Arbeitsflüssigkeit durch den Sonnenkollektor 18 erfolgt im geschlossenen Kreislauf mit Hilfe einer Flügelradpumpe 19. Diese pumpt die Arbeitsflüssigkeit zu einer ersten Wärmetauscherspule 11 nahe am Boden des Behälters 15, so daß die Arbeitsflüssigkeit in Wärmetausch mit dem im Behälter 15 befindlichen Wasser eintritt. Der Behälter 15 hat die Form eines vertikalen Zylinders und seine Höhe ist zumindest dreimal so groß wie sein Durchmesser. Selbstverständlich braucht der Behälter nicht unbedingt zylindrisch zu sein, es können beispielsweise auch eckige oder andersartig gewölbte Querschnittsformen verwendet werden.The starting point is a solar collector 18, which is positioned in the installed state so that it has so much get sun exposure as much as possible. It has several channels for the passage of a working fluid on, such as water or another suitable liquid, such as a low viscosity oil. the Working fluid is irradiated through the solar collector from bottom to top as it flows through Heated by solar energy. The working fluid is circulated through the solar collector 18 in the closed circuit with the help of an impeller pump 19. This pumps the working fluid to a first heat exchange coil 11 close to the bottom of the container 15, so that the working fluid enters into heat exchange with the water in the container 15. The container 15 is in the shape of a vertical cylinder and its height is at least three times as large as its diameter. Of course, the container does not necessarily have to be cylindrical, it can be For example, angular or otherwise curved cross-sectional shapes can also be used.

Nahe dem oberen Ende des Behälters 15 sitzt eine zweite Wärmetauscherspule 7. Die Wärmetauscherspule 7 wird von Wasser durchflossen, das aus der Hauptanschlußleitung 9 stammt. Dieses Wasser wird von dem im Behäter 15 befindlichen Wasser erwärmt. Am Ausgang der Spule 7 steht Trinkwasser zur Verfügung, das über ein thermostatisch gesteuertes Mischventil 8 in das Brauchwasserleitungssystem eingeleitet wird. Das Mischventil 8 verfügt über zwei Eingänge, einen von der Spule und einen anderen von der Hauptleitung 9. Das Ventil mischt das Wasser aus diesen beiden Eingängen, in einem solchen Verhältnis, daß am Ausgang 30 zum Brauchwasser-A second heat exchanger coil 7 is seated near the upper end of the container 15. The heat exchanger coil 7 is water flowing through it, which comes from the main connection line 9. This water is from the one in the container 15 located water is heated. At the output of the coil 7 drinking water is available, which has a thermostatically controlled mixing valve 8 is introduced into the domestic water pipe system. The mixing valve 8 has two inputs, one from the coil and another from the main line 9. The valve mixes the water from these two inputs, in such a ratio that at output 30 for domestic water

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leitungssystem stets eine konstante Temperatur des V/assers eingehalten wird. Der Temperatursollwert kann vom Benutzer nach Wunsch -eingestellt werden.pipe system a constant water temperature is maintained. The temperature setpoint can can be set by the user as required.

In dem Behälter 15 befindet sich unmittelbar über der ersten Wärmetauscherspule 11 eine trichterartige Haube zur Begünstigung der Konvektionsströmung des Behälterwassers. Die Haube bzw. der Trichter 10 entspricht einem Rohrstück mit kegelstumpfartig nach oben zusammenlaufenden Wänden, die oben eine zentrale Öffnung 20 freilassen. Die Befestigung des Trichters im Behälter 15 erfolgt durch nicht näher dargestellte Stege, so daß auf jeden Fall zwischen dem äußeren Umfang des Trichters 10 und der gegenüberliegenden Behälterwand ein ringförmiger Zwischenraum freibleibt. Wäre der Behälter von rechteckigem Querschnitt, so würde der Trichter zweckmäßigerweise einen pyramidalen Aufbau aufweisen.In the container 15 there is a funnel-like hood directly above the first heat exchanger coil 11 to favor the convection flow of the tank water. The hood or the funnel 10 corresponds to one Pipe section with walls converging upwards in the manner of a truncated cone, which leave a central opening 20 at the top. The attachment of the funnel in the container 15 is carried out by webs not shown, so that in any case between the outer periphery of the funnel 10 and the opposite container wall annular gap remains free. If the container were of a rectangular cross-section, the funnel would expediently have a pyramidal structure.

Beim Betrieb wird die Arbeitsflüssigkeit in den Kanälen des Sonnenkollektors 18 aufgeheizt und durch die erste Wärmetauscherspule 11 hindurchgepumpt und sodann wieder dem unteren Ende des Kollektors 18 zugeführt. Dadurch wird das Wasser im unteren Bereich des Behälters 15 aufgewärmt und es hat das Bestreben, im Behälter aufzusteigen. Die aufsteigende Konvektionsströmung wird durch den Trichter 10 zentriert, so daß die erwärmte Wasserströmung im Kernbereich des Behälters durch die Öffnung 20 hindurch aufsteigt, wohingegen das kühlere Wasser weiter außen, nahe den Wänden und durch den ringförmigen Zwischenraum 21 hindurch nach unten sinkt. Durch diese Konvektionsströmung wird ein Temperaturgradient erzeugt, so daß im oberen Behälterteil eine heiße, nahezu statische Wasserschicht vorliegt, während weiter unten die soeben beschriebeneDuring operation, the working fluid is heated in the channels of the solar collector 18 and through the first heat exchanger coil 11 is pumped through and then fed back to the lower end of the collector 18. This will keep the water in the lower part of the container 15 warmed up and it has aspiration in the container to ascend. The ascending convection flow is centered by the funnel 10 so that the heated water flow in the core area of the container rises through the opening 20, whereas the cooler water further out, near the walls and through the annular space 21 through sinks below. This convection flow becomes a Temperature gradient generated so that there is a hot, almost static layer of water in the upper part of the container, while below the one just described

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Konvektion stattfindet. Zur Intensivierung dieser Konvektionsströmung und damit zur Verbesserung des Wärmeüberganges ist die Höhe des Behälters vorzugsweise zumindest dreimal größer als sein Durchmesser. Das Niveau der Zwischenschicht zwischen dem statischen Wasserbereich und dem Konvektionsbereich variiert und hängt von der Isolation des Sonnenkollektors sowie von der Kenge des entnommenen Warmwassers ab. Jedenfalls liegt die obere Wärmetauseherspule 7 stets in einem aufgeheizten Wasserbereich, während die untere Wärmetauscherspule 11 von relativ kühlerem Wasser umgeben ist. Das bedeutet, daß jede Wärmetauscherspule die höchstmögliche Temperaturdifferenz zwischen ihrem Inhalt und ihrer Umgebung hat und daß dadurch der Wärmeübergang bei jeder Spule sehr hoch ist.Convection takes place. To intensify this convection flow and thus to improve the heat transfer, the height of the container is preferably at least three times larger than its diameter. The level of the intermediate layer between the static water area and the convection range varies and depends on the insulation of the solar panel as well as on the Kenge of the withdrawn hot water. In any case, the upper heat exchanger coil 7 is always in a heated one Water area, while the lower heat exchanger coil 11 is surrounded by relatively cooler water. This means that each heat exchanger coil has the highest possible temperature difference between its contents and their environment and that the heat transfer is very high in each coil.

Zur Unterstützung des Systemes, wenn keine ausreichende Sonnenenergie zur Verfügung steht, ist ein Brenner 17 vorgesehen, der heizes Wasser auf konventionellem Weg, also beispielsweise durch Gas oder Öl erzeugt und dieses Wasser über eine Rohrleitung 5 dem Behälter 15 zuführt^ Der Brenner 17 und die Rohrleitung 5 befinden sich zusammen mit dem Tank 15 in einem geschlossenen Zentralheizungskreislauf und als Teil dieses Kreislaufes hat der Behälter 15 eine Auslaßleitung H, die zu den einzelnen Heizkörpern, Radiatoren etc. führt, wobei die Umwälzung des Wassers mittels einer Pumpe 12 erfolgt. Gleichermaßen ist es auch möglich, heißes Wasser durch die Pumpe 12 aus dem Behälter 15 abzuziehen und auf konventionelle Absorbtions-Flimaanlagen zu verteilen (beispielsweise des lithiumbromidtyps), was durch die Leitung 13 und die Ventile 13a, 13b in Fig. 1 angedeutet ist. Das durch das Zentralheizungssystem und gegebenenfalls die Klimageräte umgewälzte WasserTo support the system, if not sufficient Solar energy is available, a burner 17 is provided, which heats water in a conventional way, thus generated, for example, by gas or oil and this water is fed to the container 15 via a pipe 5 ^ The burner 17 and the pipeline 5 are together with the tank 15 in a closed one Central heating circuit and as part of this circuit, the container 15 has an outlet line H which leads to the individual radiators, radiators, etc., the circulation of the water by means of a pump 12 he follows. It is equally possible to draw off hot water from the container 15 by means of the pump 12 and to distribute it to conventional absorption air conditioning systems (for example of the lithium bromide type), what through the line 13 and the valves 13a, 13b in FIG. 1 is indicated. The water circulated through the central heating system and possibly the air conditioning units

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wird schließlich durch eine Leitung 31 wieder dem Brenner 17 zugeführt und gelangt von dort in aufgeheiztem Zustand in den Behälter 15 zurück.is finally fed back to the burner 17 through a line 31 and arrives from there in the heated State back in the container 15.

Da das Brauchwasser nur durch die Wärmetauscherspule 7 und nicht durch den ganzen Behälter 15 wie bei den sonst bekannten Systemen zirkuliert, braucht lediglich diese Spule 7 und nicht der ganze Behälter die erhöhten Anforderungen zu erfüllen, die bei Trinkwasserqualität zu beachten sind. So brauchen insbesondere keine Vorkehrungen getroffen zu werden, um die Anlagerung von Verunreinigungen auf der Innenfläche des Behälters 15 zu verhindern. Da außerdem der Eehälter 15 nicht unmittelbar an die Brauchwasserversorgung angeschlossen ist, kann das Zentralheizungssystem gemäß dem sog. Hydronic-Typ aufgebaut sein und braucht nicht mit der Atmosphäre in Verbindung zu stehen. In solchen Systemen ist eine Wasserblase im System eingefangen, die die Ausdehnung des Wassers bei Erwärmung auffängt. Hierzu ist der Behälter 15 an seinem oberen Ende durch einen Deckel 2 verschlossen, wobei die Verbindung des Deckels mit dem Behälter 15 durch Plansche 6 erfolgt. Diese Flansche 6 umfassen zugleich die Ränder von zwei flexiblen Membranen 3 und 4, zwischen denen ein bestimmtes Luftvolumen 22 eingefangen ist. Die obere Membran entspricht in ihrer Form annähernd dem Inneren des Dek- ■ kels 2 und schützt diesen zugleich vor Kondensation, die zu einer Korrosion des Wandmaterials führen könnte. Außerdem ist die obere Membran an ein Überdruckventil 1, das unter dem Warenzeichen "SCHRADER" vertrieben wird, angeschlossen. Dieses Ventil 1 durchquert den Deckel 2 und gestattet die Druckeinstellung im System. Die untere Membran 4 beult sich je nach der Ausdehnung des Wassers im Behälter 15 aus, wobei das eingefangene Luft-Since the domestic water only through the heat exchanger coil 7 and not through the entire container 15 as with the other known systems, only this coil 7 and not the entire container needs the increased requirements to be met, which must be observed in the case of drinking water quality. So in particular do not need any precautions to be taken to prevent the accumulation of contaminants on the inner surface of the container 15 to prevent. In addition, since the container 15 is not directly connected to the service water supply is, the central heating system can be constructed according to the so-called hydronic type and does not need to be with the Atmosphere. In such systems, a water bubble is trapped in the system, which the Catches expansion of the water when heated. For this purpose, the container 15 is at its upper end by a Cover 2 closed, the connection of the cover to the container 15 being effected by means of planes 6. These Flanges 6 also encompass the edges of two flexible membranes 3 and 4, between which a certain Volume of air 22 is trapped. The shape of the upper membrane corresponds approximately to the interior of the cover kels 2 and at the same time protects it from condensation, which could lead to corrosion of the wall material. In addition, the upper membrane is connected to a pressure relief valve 1, which is sold under the trademark "SCHRADER". This valve 1 crosses the cover 2 and allows pressure setting in the system. The lower membrane 4 bulges depending on the expansion of the Water in the container 15, the trapped air

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volumen 22 zusammengedrückt wird. Übersteigt der Druck im Behälter 15 ein vorgegebenes Sicherheitslimit, so spricht ein Sicherheitsventil 32 in der Leitung 31 an, damit der Druck durch Entweichen von Arbeitsflüssigkeit abgebaut werden kann, indem dieses vorherbestimmte Drucklimit niedriger gelegt wird als der Betriebsdruck in der Kaltwasserversorgungsleitung, ist eine Verunreinigung des Heißen Brauchwassers auf jeden Fall ausgeschlossen, selbst wenn in der zweiten Wärmetauscherspule 7 ein Leck entsteht. Bei Bedarf kann das Ventil auch an anderen Stellen des Zentralheizungssystemes oder des Kreislaufes für die Klimageräte installiert werden, beispielsweise auch im Behälter 15 selbst.volume 22 is compressed. If the pressure in the container 15 exceeds a predetermined safety limit, so a safety valve 32 in line 31 responds, so that the pressure can be reduced by the escape of working fluid by this predetermined If the pressure limit is set lower than the operating pressure in the cold water supply line, it is a contamination of the hot domestic water is excluded in any case, even if in the second heat exchanger coil 7 a leak occurs. If necessary, the valve can also be used at other points in the central heating system or the circuit for the air conditioning units can be installed, for example in the container 15 itself.

Fig. 2 zeigt eine geänderte Version der Anlage gemäß Fig. 1. Dabei sind die gleichen Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen, in dieser Anordnung ist die Leitung 13 für die Zufuhr von Heißwasser an Klimasysteme weggelassen und ebenso auch die zugehörigen Ventile 13a und 13b; entsprechende Anschlüsse könnten jedoch vorgenommen werden. Außerdem ist das in Fig. 2 dargestellte System nicht von dem vorerwähnten Hydronic-Typ, sondern der Behälter 15 hat stattdessen eine Überlaufleitung 23, die mit der Atmosphäre in Verbindung steht, so daß das Zentralheizungssystem immer unter konstantem Druck steht. Die Überlaufleitung 23 endet mit einem Ausfluß 24 über einem offenen Ausgleichs- und Speichertank 25, wie dies bei solchen Systemen üblich ist.Fig. 2 shows a modified version of the system according to 1. The same parts are provided with the same reference numerals; the line is in this arrangement 13 for the supply of hot water to air conditioning systems and also the associated valves 13a are omitted and 13b; however, appropriate connections could be made. In addition, this is shown in FIG System not of the aforementioned hydronic type, but the tank 15 instead has an overflow line 23, which is in communication with the atmosphere, so that the central heating system is always under constant pressure stands. The overflow line 23 ends with an outflow 24 above an open equalization and storage tank 25, as is customary in such systems.

Fig. 3 zeigt wiederum eine Anlage nach dem Hydronic-System ähnlich Fig. 1. Gleiche Teile sind wiederum mit denselben Bezugszeichen versehen. In Fig. 3 ist der Einfachheit halber der Anschluß für ein Zentralheizungssystem oder für Klimageräte weggelassen, obgleich3 again shows a system based on the hydronic system similar to FIG. 1. Identical parts are again provided with the same reference numerals. In Fig. 3 is the For the sake of simplicity, the connection for a central heating system or for air conditioning units has been omitted, although

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dieser¹ Anschluß selbstverständlich bei Bedarf installiert werden könnte. Zur Unterstützung bei ungenügender Sonnenenergiezufuhr ist hier ein elektrischer Tauchheizer 28 im Behälter 15 vorgesehen. Stattdessen oder zusätzlich kann auch ein dritter Wärmetauscher 29 verwendet werden, der mit erhitztem Wasser gespeist wird, das von einem nicht dargestellten Boiler od. dgl. durch Leitungen 30-zugeführt wird. Der Heizer 28· und/oder der Wärmetauscher 25 sind annähernd in der Mitte zwischen den beiden Wärmetauscherspulen 11 und 7 angeordnet. this ¹ connection could of course be installed if necessary. An electric immersion heater 28 is provided in the container 15 to provide support in the event of insufficient solar energy supply. Instead or in addition, a third heat exchanger 29 can also be used, which is fed with heated water which is supplied from a boiler or the like (not shown) through lines 30. The heater 28 and / or the heat exchanger 25 are arranged approximately in the middle between the two heat exchanger coils 11 and 7.

In Fig. 3 ist der Behälter T5 dicht verschlossen und weist lediglich ein Überdrucksicherheitsventil 26 an seinem Deckel auf. Das "Ventil 26 ist von ähnlicher Punktiom wie das Ventil 32 In Fig. T. Ein Luftvolumen ZT ist oberhalb des Wassers im Behälter 15 vorgesehen und dieses Luftvolumen wird bei der Erwärmung des Wassers komprimiert, bis der vorgegebene Maximaldruck das Ventil 26 öffnet, so daß die Luft entweichen kann, Die Behälterflüssigkeit kann jedoch nicht ausströmen. Das Ventil 26 wird zweckmäßigerweise so eingestellt,, daß es bei einem geringeren Druck öffnet als der in der Kaltwasserhauptleitung 9 herrschende Druck, so, wie dies auch in FIg, 1 der Fall ist.In Fig. 3 the container T5 is tightly closed and only has an overpressure safety valve 26 on its cover. The "valve 26 is of a similar point as the valve 32 in Fig. T. An air volume ZT is provided above the water in the container 15 and this volume of air is compressed when the water is heated until the predetermined maximum pressure opens the valve 26 , so that the air can escape, but the liquid in the container cannot flow out. The valve 26 is expediently set so that it opens at a lower pressure than the pressure prevailing in the main cold water line 9, as is also the case in FIG.

Dabei liegt es im Rahmen der Erfindung, die durch die beiden, flexiblen Membranen, Folien od. dgl, gebildete Luftkammer 22 auch bei anderen Behältern einzusetzen, in cLen&n thermische; Volumenänderungen der Behälter— flüssigkeit zu kompensieren sind.It is within the scope of the invention to use the air chamber 22 formed by the two flexible membranes, foils or the like in other containers as well, in cLen & n thermal; Volume changes of the container liquid are to be compensated.

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Claims

DR.-IN6. HJ BROMMER
PATENT LAWYERS

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Patent claims

Q). Device for utilizing thermal energy from solar collectors using a liquid container, a first heat exchanger, which in said Container is arranged in heat-transferring connection with the container liquid and a first Circuit comprising the solar panels and the first heat exchanger and between these two circulating a working fluid, the heat from the solar panels to the tank fluid transmits,

characterized,

that in the container (15) a second heat exchanger (7) is arranged through which relatively cooler water flows so that heat is transferred from the container liquid to this water.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the second heat exchanger (7) in the container (15) is arranged above the first heat exchanger (11).

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the first (11) and the second heat exchanger (7) are arranged at a distance from one another in the lower and upper end regions of the container (15).

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4. Apparatus according to claim 3, characterized in that dai; the container (15) at least three times as high how wide is.

5. Device according to one of claims 2 to 4, characterized in that in the container (15) above the first heat exchanger (11) has a guide (10) which promotes natural convection, whose conically upwardly extending walls form a central opening (20) and wherein between the outer contour the guide (10) and the container wall an annular gap (21) remains so that the first heat exchanger (11) heated container liquid by means of the guide is centered and rises through the opening (20) while the colder liquid drops through the annular gap (20).

6. Apparatus according to claim 5 _f, characterized in that the guide (10) has the shape of a funnel.

7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that in the container (15) an air cushion (22) is enclosed above the liquid.

8. Apparatus according to claim 7, characterized in that the air cushion (22) in two flexible iembranes (3, 4) is included.

9. Apparatus according to claim 8, characterized in that the two membranes (3, 4) the upper end of the container from the container liquid.

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10. Apparatus according to claim 8 or 9, characterized in that the air cushion (22, 27) and / or the container liquid are connected to a pressure relief valve.

11. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the second heat exchanger (7) to the cold water line (9) and to a
Kischventil (8) is connected, the mixing valve (8) mixing water from the second heat exchanger (7) and water directly from the cold water line with one another, the Kischung ratio being thermostatically adjustable to achieve a constant mixing temperature.

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