DE2826948B1 - Ausgleichsgefaess,insbesondere fuer Anlagen zur Gewinnung von Sonnenenergie - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ausgleichsgefäß, insbesondere für geschlossene Anlagen zur Gewinnung von Sonnenenergie, mit einem oberen Anschluß für die Zuführung eines flüssigen Wärmeträgermediums und einem anderen Anschluß für die Abführung des Wärmeträgermediums.

Bei Anlagen zur Gewinnung von Sonnenenergie, die auch als Solaranlagen bezeichnet werden, wird ein flüssiges Wärmeträgermedium, meist Wasser, durch Absorber geleitet, die Sonnenwärme absorbieren, die von dem Wärmeträgermedium aufgenommen wird. Das erwärmte Medium wird in einen Wärmetauscher geleitet, in dem die Wärme z. B. auf Brauchwasser übertragen wird. Bei einem Typ solcher Anlagen ist zwischen dem Wärmetauscher und den Absorbern ein Ausgleichsgefäß angeordnet, in das sich der Inhalt der Absorber und ein Teil des Inhaltes des Leitungssystems entleeren kann. Die vom Wärmeträgermedium entleerten Hohlräume der Anlage füllen sich dann mit einem inerten Gas, ζ. B. mit Stickstoff. Davon wird Gebrauch gemacht, wenn die Gefahr des Einfrierens oder auch nur die Gefahr einer unerwünschten Abkühlung oder die Gefahr einer Überhitzung besteht. Wenn die Absorber mit Wärmeträgermedium gefüllt sind, ist das Speichergefäß zum größten Teil mit Gas gefüllt, während bei entleerten Absorbern das Speichergefäß weitgehend mit Wärmeträgermedium gefüllt ist. In dem geschlossenen Solarkreislauf muß immer ein Mindestvolumen an Gas vorhanden sein, um eine Volumenausdehnung des Wärmeträgermediums zu ermöglichen.

ίο Bekannt sind Ausgleichsgefäße der eingangs genannten Art, bei denen die beiden Anschlüsse unabhängig voneinander sind. Dies hat zur Folge, daß in das Ausgleichsgefäß eintretendes Wärmeträgermedium auf den dort vorhandenen Mediumspiegel fällt und Plätschergeräusche verursacht. Auch ist das Anbringen von zwei separaten Anschlußstutzen herstellungsmäßig aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ausgleichsgefäß der eingangs genannten Art so auszubilden, daß Geräuschentwicklung während des Kreislaufes des Wärmeträgermediums möglichst vermieden wird, wobei die hierfür angewendeten Maßnahmen keinen zusätzlichen Herstellungsaufwand mit sich bringen sollen.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die beiden Anschlüsse durch ein das Ausgleichsgefäß durchquerendes Rohr miteinander verbunden sind und daß das Rohr nahe bei der tiefsten Stelle des Behälters mindestens eine untere Durchtrittsöffnung für das Wärmeträgermedium und nahe bei der höchsten Stelle des Behälters mindestens eine obere Durchtrittsöffnung für Gas aufweist.

Bei einem so ausgebildeten Ausgleichsgefäß tritt das in das Speichergefäß eingeführte Wärmeträgermedium unterhalb des Mediumspiegels in das Ausgleichsgefäß ein. Dadurch werden Plätschergeräusche vermieden. Die Belüftung erfolgt derart, daß keine Gefahr besteht, daß vom Wärmeträgermedium Gas mitgerissen wird. Im Falle einer Entleerung der Absorber kann das im Ausgleichsgefäß enthaltene Gas durch die obere Durchtrittsöffnung in die zu den unteren Enden der Absorber führende Leitung eintreten, so daß sich die Absorber mit Gas füllen können.

Die Erfindung ist mit geringem Herstellungsaufwand ausführbar, insbesondere bei der Ausführungsform nach den Ansprüchen 2 und 3. Das Durchstecken und Einschweißen eines Rohres gestattet die Herstellung von Anschlußstutzen auf billigere Art und Weise als bei der bekannten Konstruktion. Die Verbilligung beruht

so darauf, daß zum Anbringen, z. B. Einschweißen, eines durchgehenden Rohres keine Vorrichtungen gebraucht werden, daß anstelle von zwei Rohrstücken nur ein Rohrstück auf Länge zuzuschneiden ist und daß besondere Maßnahmen zur Verringerung von Plätschergeräuschen nicht erforderlich sind. Man erhält ohne Zuhilfenahme einer Vorrichtung sehr genau fluchtende Anschlüsse, was für die Installation des Ausgleichsgefäßes vorteilhaft ist.

Besonders vorteilhafte Querschnittsabmessungen sind in den Ansprüchen 4 bis 6 angegeben. Die absoluten Größen dieser Querschnitte richten sich naturgemäß nach der Größe der Anlage. Bei einer gebräuchlichen Ausführung, wie z. B. für eine Absorberfläche von 10 m², ist der lichte Durchmesser des Rohres z. B. 20 mm, was einer Querschnittsfläche von 314 mm² entspricht.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt
F i g. 1 eine Solaranlage in schematischer Darstellung

F i g. 2 einen senkrechten Schnitt durch ein Speichergefäß gemäß der Erfindung.

Die in Fig. 1 dargestellte Solaranlage hat einen Wärmetauscher 1, ein Ausgleichsgefäß 2 und Absorber 3. Der Wärmetauscher 1 ist in der Regel in einem Kellerraum installiert, während die Absorber 3 an einer Dachfläche eines Hauses angeordnet sind. Das Ausgleichsgefäß befindet sich in der Nähe der Absorber im Hausinneren.

Der Wärmetauscher 1 enthält ein Gefäß .4, in dem Heizwasser oder Brauchwasser enthalten ist. Dieses Gefäß liegt innerhalb eines umgebenden Gefäßes 5. Der Zwischenraum 6 zwischen den Gefäßen 4 und 5 ist mit einem flüssigen Wärmeträgermedium, z. B. mit Wasser, gefüllt. Aus dem Raum 6 führt eine Leitung zu dem unteren Ende des Absorbers 3. Das obere Ende des Absorbers 3 ist über eine Leitung 8 mit dem Ausgleichsgefäß 2 verbunden. Vom Ausgleichsgefäß 2 führt eine Leitung 9 in den Raum 6. In diese Leitung 9 ist eine Pumpe 10 eingebaut.

Wenn Wärme gewonnen werden kann, fördert die Pumpe 10 Wärmeträgermedium aus dem Ausgleichsgefäß 2 in den Raum 6. Dort enthaltenes Wasser wird verdrängt und gelangt über die Leitung 7 zum unteren Ende des Absorbers 3. In diesem strömt das Wasser langsam nach oben und erwärmt sich dabei durch die Sonnenwärme. Es gelangt in das Speichergefäß und von dort in den Raum 6. Die im Wärmeträgermedium enthaltene Wärme wird auf den Inhalt des Brauchwassergefäßes 4 übertragen. Während des Betriebes der Solaranlage wird also dauernd Wasser oder ein anderes Wärmeträgermedium durch das Ausgleichsgefäß 2 hindurchgeleitet. Der Flüssigkeitsspiegel 11 im Speichergefäß 2 ist dann verhältnismäßig niedrig und liegt z. B. bei dem mit 11 bezeichneten Niveau.

Wenn die Solaranlage außer Betrieb genommen werden soll, wird die Pumpe 10 abgestellt, was zur Folge hat, daß sich der Absorber 3 in das Ausgleichsgefäß 2 entleert, bis dort das Niveau 12 erreicht ist. Bis zu diesem Niveau hin sind auch die Leitungen 7 und 8 entleert. Die jetzt noch mit Wärmeträgermedium gefüllten Teile der Anlage befinden sich in solchen Räumen des Gebäudes, in denen die Gefriertemperatur nicht erreicht wird und auch keine Überhitzung durch Sonneneinstrahlung erfolgen kann.

Eine Solaranlage sollte möglichst geringe Geräusche verursachen. Störend wäre z. B. das Hineinfallen von Wasser in das Ausgleichsgefäß 2, weil hier Plätschergeräusche entstehen würden. Vermieden werden solche Geräusche mit einem erfindungsgemäßen Ausgleichsgefäß, wie es in F i g. 2 dargestellt ist

Das Ausgleichsgefäß ist ein liegender Behälter mit zylindrischem Mantel 13 und Böden 14 und 15. Diese Form ist nicht wesentlich für die Erfindung; es könnten auch davon stark abweichende Formen des Behälters verwendet werden. Während das Ausgleichsgefäß insgesamt mit 2 bezeichnet ist, ist dem beschriebenen Behälter die besondere Bezugszahl 16 zugeordnet. Dieser Behälter 16 ist von einer dicken wärmeisolierenden Schicht 17 umgeben, deren äußere Begrenzung durch eine strichpunktierte Linie dargestellt ist.

Durch den Behälter 16 ist ein Rohr 18 hindurchgesteckt. Dieses Rohr verläuft senkrecht und durchgreift gegenüberliegende Durchbrüche 19 und 20 in dem Mantel 13. Das Rohr ist mittels Schweißnähten 21 und 22 flüssigkeitsdicht mit dem Mantel 16 verschweißt.

Die Wand des Rohres 18 ist nahe an der tiefsten Stelle des Behälters 16 von einem oder zwei einander gegenüberliegenden Löchern 23 durchbrochen, die den Durchmesser D₂ aufweisen. In der Nähe der höchsten Stelle des Behälters befinden sich ein oder zwei zueinander gegenüberliegende Löcher 24 mit dem Durchmesser D₃. Der lichte Durchmesser des Rohres 18 ist A- Vorteilhaft sind Durchmesserverhältnisse derart, daß die Summe der Querschnitte der Löcher 23 gleich dem lichten Querschnitt des Rohres 18 ist. Die Löcher 24 sind wesentlich kleinen Ihr Querschnitt liegt beim 0,1-bis 0,2fachen des Querschnittes des Rohres 18. Der Durchmesserbereich der Löcher 24 liegt im allgemeinen zwischen 4 und 6 mm.

Die Enden des Rohres 18 überragen den Mantel so weit, daß die Rohrenden noch außerhalb der Isolierschicht 17 liegen. Die mit 18a und 186 bezeichneten Rohrenden sind Anschlußstutzen für die Leitungen 8 und 9, z. B. Reduziernippel 30,31.

An dem Ausgleichsgefäß befindet sich außerdem ein Schauglas 25 zur Kontrolle des Flüssigkeitsstandes in dem Behälter 16. Das Schauglas ist an eingeschweißte Rohre 26 und 27 angeschlossen. Am oberen Ende des Schauglases oder einer anderen Stelle des Gefäßes kann ein strichpunktiert angedeutetes Sicherheitsventil 28 angebracht werden. Am unteren Ende kann ein Abflußhahn 29 vorgesehen werden.

Während des Betriebes der Anlage wird das Ausgleichsgefäß 2 dauernd vom Wärmeträgermedium durchströmt, das über die Leitung 8 in Richtung des Pfeiles 8' zuströmt, das Rohr 18 durchströmt und über die Leitung 9 in Richtung des Pfeiles 9' abgezogen wird. Ein Austausch mit im Ausgleichsgefäß 2 befindlichem Wärmeübertragungsmedium braucht hierbei nicht stattzufinden. Während des Betriebes der Anlage ist das Rohr 18 mit Wärmeübertragungsmedium gefüllt. Wegen des relativ sehr kleinen Durchmessers Lh der Bohrung 24 treten aus dieser Bohrung keine nennenswerten Mengen an Wärmeträgermedium aus.

Wenn die Anlage stillgesetzt wird, d. h. die Pumpe 10 abgestellt wird, entleert sich der Absorber 3 in das Speichergefäß 2, wobei in diesem enthaltene Luft verdrängt wird. Diese Luft gelangt über die Löcher 24 in die Leitung 8 und füllt den Absorber 3 anstelle des abgeflossenen Wärmeübertragungsmediums aus. Wenn die Anlage wieder in Betrieb genommen, d. h. die Pumpe 10 eingeschaltet wird, wird über die Löcher 23 Wärmeübertragungsmedium aus dem Behälter 16 abgesaugt Wenn der Absorber 3 und die Leitungen 7 und 8 wieder gefüllt sind, findet ein nennenswerter Austausch mit dem Inhalt des Speichergefäßes 2 nicht mehr statt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Ausgleichsgefäß, insbesondere für geschlossene Anlagen zur Gewinnung von Sonnenenergie, mit einem oberen Anschluß für die Zuführung eines flüssigen Wärmeträgermediums und einem unteren Anschluß für die Abführung des Wärmeträgermediums, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anschlüsse (18a, 186,J durch ein das Ausgleichsgefäß durchquerendes Rohr (18) miteinander verbunden sind und daß das Rohr (18) nahe bei der tiefsten Stelle des Gefäßes mindestens eine untere Durchtrittsöffnung (23) für das Wärmeträgermedium und nahe bei der höchsten Stelle des Gefäßes mindestens eine obere Durchtrittsöffnung (24) für Gas aufweist.

2. Ausgleichsgefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (18) durch einander gegenüberliegende Öffnungen (19, 20) in der Wand (13) des Ausgleichsgefäßes (2) hindurchgesteckt und dicht mit den Lochrändern verbunden ist, vorzugsweise durch Schweißnähte (21,22).

3. Ausgleichsgefäß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (18) senkrecht verläuft.

4. Ausgleichsgefäß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Querschnitte der unteren Durchtrittsöffnungen (23) etwa gleich oder größer ist als der lichte Querschnitt des Rohres (18).

5. Ausgleichsgefäß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Querschnitte der oberen Durchtrittsöffnungen (24) wesentlich kleiner ist als der lichte Querschnitt des Rohres (18), vorzugsweise im Bereich des 0,1 bis 0,2fachen des lichten Rohrquerschnittes liegt, wobei der Lochdurchmesser vorzugsweise 4 bis 6 mm beträgt.

6. Ausgleichsgefäß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der lichte Querschnitt des Rohres (18) etwas größer oder gleich den lichten Querschnitten von an den Rohrenden befindlichen Anschlußstutzen ist.