DE4404773A1 - Wärmespeicherkombination zur Warmwasserbereitung durch Solarenergie - Google Patents

Description

Eine sinnvolle Nutzung von Solarenergie insbesondere zur Warmwasser­ bereitung ist nur in Verbindung mit einem Wärmespeicher möglich, da die zur Verfügung stehende Strahlungswärme der Sonne bei den all­ gemein fest installierten Kollektoren nicht mehr als 6 bis max. 9 Stunden täglich nutzbar ist, das erwärmte Brauchwasser aber ganztägig verfügbar sein muß.

Die Mindestgröße eines Wasserspeichers ist nor­ malerweise für den Bedarf eines Tages ausgelegt. Größere Speicher, die den Warmwasserbedarf mehrerer Tage fassen, sind in Solaranlagen üblich, sind aber relativ teuer und erfordern auf Grund ihrer Ab­ messungen einen größeren Platzbedarf. Während Schlechtwetterperioden, wenn der tägliche Solarwärmenachschub ausfällt, sinkt die Temperatur auch eines groben Speichers bei der Warmwasserentnahme kontinuierlich ab, so daß in der Regel mit anderen Wärmequellen nachgeheizt werden muß.

Während längerer Schönwetterperioden, besonders im Hochsommer, fällt bei durchschnittlich konzipierten Anlagen mehr Solarwärme an, als an Warmwasserbedarf abgenommen wird, so daß die Anlage abgestellt werden muß oder die Überschußwärme in der Regel nachts durch Soleumlauf ver­ nichtet wird.

Durch die vorliegende Erfindung wird erreicht, daß der eigentliche Brauchwasserspeicher klein gehalten werden kann und nur den Sofort­ bedarf, maximal den Tagesbedarf an Warmwasser decken muß. Der an Sonnentagen anfallende Wärmeüberschuß wird dabei durch einen nach­ geschalteten Latentwärmespeicher aufgenommen, dessen Latentwärme­ bereich zwischen 50 und 60°C liegt. An sonnenfreien Tagen wird die gespeicherte latente Wärme nach Bedarf in den Brauchwasser­ speicher wieder abgegeben.

An folgendem Beispiel soll der Vorteil der Erfindung gegenüber herkömmlicher größerer Wasserspeicher aufgezeigt werden. Ein 80-l-Wasserspeicher von 30°C auf 55°C aufgeheizt, benötigt dazu eine Wärmemenge von 2,3 kWh. Ein Latentspeicher mit 80 kg Speichermasse, z. B. einem Salzhydrat mit einer Umwandlungstemperatur von 55°C und einer Umwandlungswärme von 0,11 kWh/kg nimmt 8,8 kWh latente Wärme auf und das bei einer nahezu konstanten Temperatur. Ein Latentspeicher der vorgenannten Größe in den Solekreislauf einer Solar-Brauchwasseranlage integriert, würde der Anlage fol­ gendes Temperaturverhalten geben.

Die Brauchwassertemperatur steigt bei Sonneneinstrahlung auf Grund der geringen Speichermassen relativ schnell auf 55°C. Von da ab verhindert der Latentspeicher einen weiteren Temperaturanstieg und nimmt alle jetzt anfallende Wärme auf. Erst nach Umwandlung der gesamten Latentspeichermasse (Eintrag ca. 8 kWh) findet ein weiterer Temperaturanstieg statt.

An sonnenfreien Tagen oder während Schlechtwetterperioden wird die im Latentspeicher befindliche Wärme nach Bedarf in den Wasserspeicher umgeladen, was durch Verwendung einer sinnvollen Steuerautomatik selbsttätig erfolgt. Der 50-l-Wasserspeicher kann mit der latent gespeicherten Wärme bis zu viermal wieder auf ca. 50°C aufgela­ den werden.

Der Vorteil der Erfindung gegenüber einem groben Brauchwasser­ speicher besteht darin, daß auch an sonnenfreien Tagen Brauch­ wasser über längere Zeit mit annähernd konstanter Temperatur zur Verfügung steht und das bei einem wesentlich kleineren Gesamt- Speichervolumen.

Durch die folgende Skizze soll der Erfindungsgedanke näher erläutert werden.

Durch Sonneneinstrahlung erhöht sich die Temperatur im Kollektor K und wird vom Temperaturfühler T1 registriert. Steigt die Temperatur über die im Wasserspeicher S vorhandene und vom Temperaturfühler T3 registrierte Temperatur, wird durch den Regler R die Pumpe P1 einge­ schaltet und setzt den Solekreislauf in Bewegung. Die Pumpe P2, die ebenso wie P1 mit einer Rücklaufsperre versehen ist, bleibt in Ruhe. Die im Kollektor K anfallende Wärme gelangt über den Wärmetauscher in den Brauchwasserspeicher S. Der Rücklauf geht durch den Latent­ speicher L zurück zum Kollektor K. Steigt die Temperatur im Sole­ kreislauf über die Umwandlungstemperatur des Latentspeichers L, nimmt der Latentspeicher L die im Solekreislauf transportierte Wärme auf und verhindert einen weiteren Temperaturanstieg.

Wird bei fehlender Sonneneinstrahlung Warmwasser aus dem Brauchwas­ serspeicher entnommen und die Temperaturfühler T2 und T3 registrieren im Brauchwasserspeicher eine niedrigere Temperatur als im Latentspei­ cher L, schaltet der Regler R die Pumpe P2 ein und die im Latentspei­ cher L gespeicherte Wärme wird in den Brauchwasserspeicher S umgela­ den. Durch eine Vorrangschaltung wird gewährleistet, daß bei aus­ reichender Sonneneinstrahlung stets Pumpe P1 einschaltet.

Claims (2)

1. Wärmespeicherkombination zur Warmwasserbereitung durch Solar­ energie, dadurch gekennzeichnet, daß im Solekreislauf zwischen Solarkollektor und Brauchwasserspeicher ein Latentwärmespeicher eingeschaltet ist, der bei Erreichen der Umwandlungstemperatur alle weiter zugeführte Wärme aufnimmt und bei fehlender Sonnen­ einstrahlung an den Brauchwasserspeicher wieder abgeben kann.

2. Wärmespeicherkombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmespeichervermögen des Latentspeichers ein Mehrfaches des Brauchwasserspeichers ist, was auch bei hohem Warmwasserver­ brauch die Verwendung eines relativ kleinen Brauchwasserspeichers ermöglicht.