DE3420155A1

DE3420155A1 - Hot water pressure accumulator for solar installations

Info

Publication number: DE3420155A1
Application number: DE19843420155
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dr. 5100 Aachen Kersten
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1984-05-30
Filing date: 1984-05-30
Publication date: 1985-12-05

Abstract

In a hot water pressure accumulator for solar installations having a cold water feed (3) at a pressure P1 and a pressure-relief valve (12) on the ceiling side having a response pressure P2, the pressure accumulator (1) has a steam dome (10) in which the pressure-relief valve (12) and a float (15) are accommodated, which float actuates a further cold water feed valve (14), which is seated in the pressure accumulator side wall (13), with an inlet pressure P3, it being the case that for the pressures P3 > P2 > P1. <IMAGE>

Description

Warmwasser-Druckspeicher für Solaranlagen Die Erfindung bezieht sich auf einen Warmwasser-Druckspeicher für Solaranlagen mit einem Kaltwasserzulauf mit einem Druck P1 und einem deckenseitigen Überdruckventil mit einem Ansprechdruck P2.Hot water pressure storage for solar systems The invention relates to a hot water pressure storage tank for solar systems with a cold water inlet a pressure P1 and a ceiling-side pressure relief valve with a response pressure P2.

In Solaranlagen mit Sonnenkollektoren können die zum Speichern aufgenommener Sonnenenergie verwendeten Warmwasser-Druckspeicher entweder direkt oder indirekt an die Sonnenkollektoren angekoppelt sein. Eine direkte Ankopplung liegt z.B. vor, wenn die Sonnenkollektoren unmittelbar vom Speicherwasser durchflossen werden. Eine indirekte Kopplung erreicht man z.B., wenn bei Verwendung von Sonnenkollektoren mit Wärmerohren deren Kondensatoren im Druckspeicher in unmittelbarem Kontakt mit dem Speicherwasser stehen, oder wenn bei Verwendung eines Flüssig-Flüssig-Wärmetauschers im Druckspeicher dessen Primärseite mit den Sonnenkollektoren durch eine umlaufende Frostschutz lösung verbunden ist.In solar systems with solar panels, the recorded for storage Solar energy used hot water pressure storage either directly or indirectly be coupled to the solar panels. There is a direct coupling, for example, when the storage water flows directly through the solar collectors. One indirect coupling is achieved, for example, when using solar collectors with heat pipes whose condensers in the pressure accumulator are in direct contact with the storage tank water, or when using a liquid-liquid heat exchanger in the pressure accumulator its primary side with the solar collectors through a circumferential Antifreeze solution is connected.

Der Warmwasserspeicher selbst steht unter dem gegebenenfalls verminderten Druck des an das Wasserleitungsnetz angeschlossenen Kaltwasserzulaufes. In der Seitenwand des Druckspeichers ist in dessen oberem Bereich ein Warmwasserauslauf vorgesehen.The hot water tank itself is under the possibly reduced Pressure of the cold water inlet connected to the water supply network. In the side wall of the pressure accumulator, a hot water outlet is provided in its upper area.

Bei fehlender Warmwasserzapfung und hoher Sonneneinstrahlung auf die Sonnenkollektoren der Solaranlage kann, insbesondere bei Verwendung hocheffizienter Kollektoren, im Druckspeicher die dem Kaltwassernenndruck entsprechende Verdampfungstemperatur überschritten werden. Es fällt dann bei Verwendung von Sonnenkollektoren mit für Einzelhäuser etwa 3 m2 Kollektorfläche eine Wärmeleistung von 1 bis 2 KW an, die in Wasserdampf umgesetzt wird. Übersteigt der Dampfdruck den Ansprechdruck des deckenseitigen Überdruckventils, so öffnet sich dieses und läßt Wasser und Wasserdampf ab. Bei anhaltendem Sonnenenergieüberschuß sinkt der Wasserstand entsprechend der entwichenen Wassermenge. Das fehlende Wasser wird dabei nicht ersetzt, da der Speicherdruck bei Sonnenenergieüberschuß dem Sicherheitsdruck entspricht und damit größer als der Zulaufdruck ist. Hierdurch sinkt die Füllhöhe der gespeicherten Warmwassermenge, so daß der Warmwasserauslauf in den Dampfblasenbereich geraten kann, was zu Geräusch- und Sicherheitsproblemen führt. Nur ein Druckabbau im Speicher durch eine Warmwasserzapfung oder die natürliche Verringerung des Solarabgebotes (abends bzw. durch Wolken) stellt wieder den Normalzustand her.If there is no hot water tap and there is high solar radiation on the Solar panels of the solar system can, especially when used, highly efficient Collectors, in the pressure accumulator the evaporation temperature corresponding to the nominal cold water pressure be crossed, be exceeded, be passed. It then falls when using solar panels with a collector surface of approx. 3 m2 for individual houses and a heat output of 1 to 2 KW which is converted into water vapor. If the vapor pressure exceeds the response pressure of the overpressure valve on the ceiling, it opens and lets water and steam away. If the solar energy surplus persists, the water level sinks accordingly amount of water escaped. The missing water is not replaced because of the storage pressure corresponds to the safety pressure in the case of excess solar energy and is therefore greater than is the inlet pressure. This lowers the level of the stored amount of hot water, so that the hot water outlet can get into the steam bubble area, which can lead to noise and security issues. Just a pressure reduction in the storage tank by tapping hot water or the natural reduction of the solar supply (in the evening or through clouds) back to normal.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei Überhitzung eines Warmwasser-Druckspeichers für Solaranlagen einen möglichst hohen Wasserfüllstand beizubehalten und damit neben einem Maximum an gespeicherter Energie auch den Warmwasserauslauf immer im Flüssigkeitsbereich zu belassen.The invention is therefore based on the problem of overheating a Hot water pressure storage tank for solar systems the highest possible water level to maintain and thus not only a maximum of stored energy, but also the hot water outlet always left in the liquid area.

Diese Aufgabe wird bei einem Druckspeicher eingangs erwähnter Art gemäß der Erfindung dadurch qelöst, daß der Druckspeicher einen Dampfdom aufweist, in dem das berdruckventil und ein Schwimmer untergebracht ist, der ein in der Druckspeicherseitenwand sitzendes weiteres Kaltwasser-Zulaufventil mit einem Vordruck P3 betätigt, wobei die Drücke P3 57 P2 ;7 P1 sind.This task is carried out in the case of a pressure accumulator of the type mentioned at the beginning according to the invention in that the pressure accumulator has a steam dome, in which the pressure relief valve and a float are housed, the one in the pressure accumulator side wall seated further cold water inlet valve actuated with a pre-pressure P3, whereby the pressures are P3 57 P2; 7 P1.

Der Dampfdom dient zum Sammeln von Restluft oder Wasser dampf im Falle einer Überhitzung. Durch Anbrinqunq des Überdruckventils an der höchsten Stelle des Dampfdoms kann im Überhitzungsfalle, d.h. beim Ansteigen des Speicherdruckes bis auf den Ansprechdruck des Überdruckventils, nur Luft oder Dampf austreten. Die Überschußenergie wird also nur in Form von Wasserdampf abgegeben, wodurch der notwendige Ersatzwasserbedarf möglichst klein gehalten wird. Dieses Ersatzwasser liefert das weitere Kaltwasser-Zulaufventil, das durch den im Dampfdom untergebrachten Schwimmer betätigt wird und beim Sinken des Wasserstandes im Dampfdom öffnet, so daß der Wasserfüllstand im eigentlichen Druckspeicher praktisch immer konstant bleibt. Es tritt also eine Ergänzung des verkochten Wassers durch Kaltwasserzulauf und gleichzeitig eine Kühlung des Speichers auf. Bei fortwährendem Sonnenenergieüberschuß erfolgt eine erneute Aufheizung mit Ansteigen des Speicherdrucks, worauf sich der beschriebene Vorgang wiederholt.The steam dome is used to collect residual air or water vapor in the event overheating. By attaching the Pressure relief valve on the The highest point of the steam dome can be opened in the event of overheating, i.e. when the Storage pressure up to the response pressure of the pressure relief valve, only air or steam step out. The excess energy is only given off in the form of water vapor, whereby the necessary replacement water requirement is kept as small as possible. This Replacement water is supplied by the additional cold water inlet valve, which is fed through the in the steam dome housed float is operated and when the water level in the steam dome drops opens so that the water level in the actual pressure accumulator is practically always remains constant. So there is a supplement of the boiled water by cold water supply and at the same time a cooling of the memory. With continuous solar energy surplus there is renewed heating when the accumulator pressure rises, whereupon the described process repeated.

Mit dem normalen Kaltwasserzulauf des Druckspeichers allein ließe sich dies nicht erreichen, da dieser in der Zeit, wo der Überdruck im Dampfdom zwar unter dem Ansprechdruck P2 des Überdruckventils aber noch über dem Kaltwasserzulaufdruck P liegt, kein Kaltwasser in den Druckspeicher drücken kann. Daher muß während dieser Zeit die Kaltwasserzufuhr über das zusätzliche schwimmerbetätigte Kaltwasser-Zulaufventil erfolgen.With the normal cold water supply of the pressure accumulator alone this cannot be achieved, as this occurs at the time when the overpressure in the steam dome is below the response pressure P2 of the pressure relief valve but still above the cold water inlet pressure P is, no cold water can press into the pressure accumulator. Therefore must during this Time the cold water supply via the additional float-operated cold water inlet valve take place.

Ein Ausführungsheispiel nach der Erfindung wird nunmehr anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Fig. zeigt schematisch einen Längsschnitt durch einen Warmwasser-Druckspeicher einer Solaranlage.An embodiment according to the invention will now be based on the Drawing explained in more detail. The figure shows schematically a longitudinal section through a Hot water pressure storage of a solar system.

Ein Warmwasser-Druckspeicher 1 weist in seinem unteren Bereich eine solargeheizte Wärmequelle 2 auf, die z.B. aus einem mit dem Kollektorkreislauf in Verbindung stehender Wärmeaustauscher oder aus Wärmekondensatoren von Sonnenkollektoren besteht. Der Druckspeicher 1 besitzt einen Kaltwasserzulauf 3, der über einen vorgeschalteten Druckverminderer 4 mit einem Druck P1, einen Rückflußverhinderer 5 und ein Absperrventil 6 an das Kaltwassernetz 7 mit einem Vordruck PO angeschlossen ist. Im oberen Bereich des Druckspeichers 1 befindet sich ein Warmwasserauslauf 8, an den sich gegebenenfalls ein Mischventil 9 zum Zumischen von Kaltwasser anschließt. Der Druckspeicher 1 besitzt ferner einen Dampfdom 10, in dessen Kuppe 11 ein Überdruckventil 12 sitzt, dessen Ansprechdruck P2 größer als der Kaltwasserdruck P1 ist.A hot water pressure accumulator 1 has a in its lower area solar-heated heat source 2, which e.g. from a with the collector circuit in Related Heat exchangers or from heat condensers consists of solar panels. The pressure accumulator 1 has a cold water inlet 3, via an upstream pressure reducer 4 with a pressure P1, a backflow preventer 5 and a shut-off valve 6 connected to the cold water network 7 with a pre-pressure PO is. In the upper area of the accumulator 1 there is a hot water outlet 8, to which a mixing valve 9 for admixing cold water may be connected. The pressure accumulator 1 also has a steam dome 10, in the tip 11 of which there is a pressure relief valve 12 sits, the response pressure P2 is greater than the cold water pressure P1.

In der Seitenwand 13 des Druckspeichers 1 sitzt ein weiteres Kaltwasser-Zulaufventil 14 mit einem Vordruck P3, das an den Rückflußverhinderer 5 des Kaltwassernetzes 7 angeschlossen ist und von einem im Dampfdom 10 unter dem Überdruckventil 12 liegenden Schwimmer 15 betätigt wird.Another cold water inlet valve is located in the side wall 13 of the pressure accumulator 1 14 with a form P3, which is connected to the backflow preventer 5 of the cold water network 7 is connected and from a lying in the steam dome 10 under the pressure relief valve 12 Float 15 is operated.

Der Vordruck P3 des Zulaufventils 14 ist größer als der Ansprechdruck P2 des Überdruckventils 12, dieser wiederum größer als der Druck P1 des normalen Kaltwasserzulaufes 3.The pre-pressure P3 of the inlet valve 14 is greater than the response pressure P2 of the pressure relief valve 12, this in turn greater than the pressure P1 of the normal Cold water inlet 3.

Bei Überhitzung des Druckspeichers 1 sammelt sich der entstehende Wasserdampf im Dampfdom 10 und entweicht bei einem Druck größer als P2 durch das Überdruckventil 12.If the pressure accumulator 1 overheats, the resulting accumulates Water vapor in the steam dome 10 and escapes through the at a pressure greater than P2 Pressure relief valve 12.

Beim Absinken des Wasserfüllstandes und damit beim Sinken des Schwimmers 14 wird das Kaltwasser-Zulaufventil 14 geöffnet und selbsttätig Kaltwasser zugeführt, wodurch der Wasserfüllstand wieder reguliert und der Druckspeicher 1 gekühlt wird.When the water level drops and thus when the float drops 14, the cold water inlet valve 14 is opened and cold water is automatically supplied, whereby the water level is regulated again and the pressure accumulator 1 is cooled.

Das Kaltwasser-Zulaufventil 14 dient somit zur Konstanthaltung der Wasserfüllhöhe im Speicher 1. Auf diese Weise wird die Wasserdampfblase im Dampfdom 10 klein gehalten.The cold water inlet valve 14 thus serves to keep the Water level in the storage tank 1. In this way, the water vapor bubble in the steam dome 10 kept small.

.leic'.zeitig wird eine wassersrjarende Kühlung der Solar- anlage erreicht, da der austretende Wasserdampf die maximale Überschußenergie pro Wassermenge mitführt. Der Druck im Speicher 1 hält sich immer in den Grenzen zwischen dem Zulaufdruck P1 und dem Ansprechdruck P2 des Überdruckventils 12. Erst wenn durch Warmwasserentnahme der Speicherdruck unter den Zulaufdruck P1 sinkt, wird bei geschlossenem Zulaufventil 14 über den Kaltwasserzulauf 3 Kaltwasser nachgedrückt.At the same time, water-jet cooling of the solar system achieved, since the escaping water vapor has the maximum excess energy per amount of water carries. The pressure in the memory 1 is always within the limits between the inlet pressure P1 and the response pressure P2 of the pressure relief valve 12. Only if through hot water withdrawal the storage pressure drops below the inlet pressure P1, when the inlet valve is closed 14 pressed in via the cold water inlet 3 cold water.

Claims

PATENT CLAIM Hot water pressure storage for solar systems with a Cold water inlet with a pressure P1 and a ceiling-side pressure relief valve with a response pressure P2, characterized in that the pressure accumulator (1) has a Has steam dome (10) in which the pressure relief valve (12) and a float (15) are housed is, which is a further cold water inlet valve seated in the pressure accumulator side wall (13) (14) operated with a form P3, the pressures P3> P2> P1