EP2588817A2 - Solarkollektoranlage und verfahren zu deren steuerung - Google Patents

Solarkollektoranlage und verfahren zu deren steuerung

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EP2588817A2
EP2588817A2 EP11767903.5A EP11767903A EP2588817A2 EP 2588817 A2 EP2588817 A2 EP 2588817A2 EP 11767903 A EP11767903 A EP 11767903A EP 2588817 A2 EP2588817 A2 EP 2588817A2
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EP
European Patent Office
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solar collector
heat
circuit
fluid
coolant
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11767903.5A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Brendel
Marco Zetzsche
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Universitaet Stuttgart
Original Assignee
Universitaet Stuttgart
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Filing date
Publication date
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Publication of EP2588817A2 publication Critical patent/EP2588817A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B27/00—Machines, plants or systems, using particular sources of energy
    • F25B27/002—Machines, plants or systems, using particular sources of energy using solar energy
    • F25B27/007—Machines, plants or systems, using particular sources of energy using solar energy in sorption type systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/20—Solar heat collectors using working fluids having circuits for two or more working fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/70—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits
    • F24S10/75—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits with enlarged surfaces, e.g. with protrusions or corrugations
    • F24S10/753—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits with enlarged surfaces, e.g. with protrusions or corrugations the conduits being parallel to each other
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
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    • F24S10/75—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits with enlarged surfaces, e.g. with protrusions or corrugations
    • F24S10/755—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits with enlarged surfaces, e.g. with protrusions or corrugations the conduits being otherwise bent, e.g. zig-zag
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/27—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
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    • Y02B30/62—Absorption based systems
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/44—Heat exchange systems

Definitions

  • the invention relates to a solar collector system and a method for the control thereof with a heat circuit having at least one solar collector and a heat exchanger arranged in a heat exchanger and with an absorption refrigerator, which is coupled to a coolant circuit integrated expeller with at least one solar collector.
  • Solar collector a fluid is heated by solar radiation and heated by the heated fluid heat exchanger hot water and / or water of a heating circuit heated in a heat storage, are well known.
  • a solar thermal operated cooling system is known.
  • the arranged in a solar collector such as solar collector expeller separates this two components with heat, which are then mixed again via a mixer under the effect of cooling effect heat absorption.
  • a condenser such as condenser is arranged in a hot water tank, wherein one of the previously separated components is condensed with heat release, so that the water of the hot water tank is heated.
  • a regulation of the cooling system is not disclosed.
  • the object of the invention is therefore to propose a solar collector system which is suitable in a simple construction and on the basis of a simple control both for heating a heat storage and for cooling of objects or rooms.
  • a solar collector system with a heat cycle with at least one solar collector and a arranged in a heat storage heat exchanger and with an absorption chiller, which is coupled to a coolant circuit integrated expeller coupled to at least one solar collector, the heat cycle and the coolant circuit in at least one common Solar collector are at least partially performed together and a temperature of the refrigerant cycle means circuit is controlled by means of a flow of a fluid through the heat cycle.
  • the system properties implicitly contained in the solar collector system can be used. It has been found during studies on such systems that when operating the heat cycle during irradiation by solar radiation, the temperature of the heat cycle and the coolant circuit decreases so much that the cooling process of the absorption refrigerator almost comes to a standstill. If the flow of fluid in the heat cycle is stopped, the coolant also heats up with this and solar radiation and the cooling process on the absorption chiller starts. It has been shown that the cooling process starts at temperatures in the coolant of about 80 ° C and runs optimally from about 100 ° C. The temperature is limited by the quality of the solar collector. It has been shown that a design of the solar collectors to operating temperatures up to about 120 ° C to 130 ° C is advantageous.
  • a control of the absorption chiller requires in addition to a generally existing valve for controlling the flow of fluid in the heat cycle no further control means and can therefore get along in the simplest case without electricity and built in the simplest way, for example, a thermostatic valve, the flow the heat cycle interrupts, for example at 80 ° C to 100 ° C, is used.
  • the desorption of the ammonia from the aqueous solution takes place at the solar collector module at high temperatures and absorption after a cooling effect causing condensation at lower temperatures.
  • the coolant flow is recooled according to the inventive idea during the exothermic steps of the absorption in the absorber and the condensation of ammonia in the condenser to ambient air.
  • the entire cycle of the absorption chiller is performed on the ambient air in an advantageous manner.
  • the cooling agent flow cooling down on the evaporator is advantageously conducted via a heat exchanger, so that the cooling medium cooled to a low temperature cools the toxically harmless fluid, such as water of a secondary circuit, which is guided into the spaces to be cooled, such as to be air-conditioned.
  • a forced circulation can be achieved by gravity.
  • a circulating pump can also be integrated into it.
  • a diffusion absorption chiller can be used in a similar manner, in which, in addition to the coolant flow, an auxiliary gas flow is used, which compensates for the pressure difference between condensed and gaseous ammonia.
  • Solar collector provided which has at least one heat exchange surface between the heat circuit and the coolant circuit.
  • a common heat-conducting surface for example, preferably formed of copper absorption layer for solar radiation.
  • a plurality of solar collectors can be coupled to one another in parallel or preferably in series. All solar collectors can be common solar collectors, each with a heat exchange surface.
  • at least one common solar collector and serially arranged simply designed solar collectors can be provided only with tubes for the heat cycle.
  • the invention is further achieved by a method for controlling a solar collector system with a heat cycle with at least one solar collector and a arranged in a heat storage heat exchanger and with an absorption chiller whose expeller is coupled to a coolant circuit with at least one solar collector, wherein the heat cycle and the coolant circuit in at least one common solar collector are at least partially performed together and a temperature of the coolant circuit is controlled by means of a flow of a fluid through the heat cycle.
  • the flow through the heat cycle is reduced when desired cooling by means of the absorption chiller at at least 80 ° heated by solar radiation fluid.
  • a thermostatic valve or a flow control valve may be provided which, when desired cooling, stops or limits the flow of the fluid in the heating circuit such that the operating temperature of the absorption chiller is, for example, greater than 80 ° C, preferably 100 ° C.
  • a predetermined flow of the fluid can be adjusted. In this case, it is ensured that the temperature of the fluid is above the operating temperature of the absorption chiller. In this way, at least provisionally the absorption chiller be kept in motion.
  • used in the heat storage water can be used to heat the fluid or the fluid of the heat cycle, for example, electrically or heated by fossil fuels.
  • the heat storage of the heat cycle can be separated via a corresponding bypass line.
  • FIG. 1 shows a process diagram of a solar collector system
  • FIG. 2 shows the solar collector of Figure 1 in a schematic representation.
  • FIG 1 shows the process diagram of the solar collector system 1 with the solar collector 2, on which the heat cycle 3 and the coolant circuit 4 are coupled together.
  • the heat cycle 3 connects the collector loops 5 of the solar collector 2 with the heat exchanger 6 of the heat accumulator 7.
  • heated fluid heats it by means of the heat exchanger 6 in the heat storage 7 existing hot water and / or heating of rooms serving heating water.
  • the corresponding connections for this purpose are not shown.
  • the coolant circuit 4 is provided with the diffusion absorption chiller 9, the expeller 10 of which is integrated on the solar collector 2.
  • the coolant circuit 4 of the diffusion absorption chiller 9 is filled with an aqueous ammonia solution and includes gas-carrying line parts 1 1, 12, 13, 14, 15, 16, 17 and liquid-carrying line parts 19, 20, 21, 22.
  • the expeller 10 is the case with dissolved ammonia Enriched cooling medium of the line part 20 exposed to a high temperature, which are expelled due to the solar radiation radiated into the solar collector 2 2 24 ammonia and water vapor, which are transported by means of the line part 1 1 to the dephlegmator 23.
  • the ammonia poor, hot solution is passed by means of the line part 21 in the heat exchanger 32.
  • the condensate deposited in the dephlegmator 23, preferably water, is supplied to the line part 21 by means of the line part 18.
  • the gaseous ammonia passes from the dephlegmator 23 via the line part 15 in the condenser 25. In this it is condensed with energy release to liquid ammonia and introduced via the line part 22 in the evaporator 26 at which it evaporates under heat removal and thereby the heat exchanger 27 of the secondary circuit 28 cools.
  • the secondary circuit 28 filled with a fluid, preferably water, is connected to the heat exchanger 29 so that the fluid cools the space 8 via the heat exchanger 29.
  • the gaseous by the heating in the evaporator, cold ammonia is passed in the conduit part 12 to the heat exchanger 30, from which the gaseous ammonia is passed via the conduit part 16 in the absorber 31.
  • the gaseous ammonia is released again with release of energy.
  • the enriched ammonia solution is supplied via the pressure equalizer 32 again via the line part 20 to the expeller 10, so that the cyclic process of the ammonia is closed.
  • the process of the diffusion absorption chiller 9 starts only at temperatures above about 80 ° C to 100 ° C at the expeller 10 a. It is therefore intended to control the diffusion absorption chiller 9 by means of this temperature.
  • the thermal coupling 33 of the expeller 10 with the collector loops 5 of the heat circuit 3 serves the flow of the fluid contained in the heat cycle 3 as a control for cooling the space 8 through the cooling circuit. Namely, if the heat cycle 3 is maintained, the solar collector 2 is cooled down to below or at most 80 ° C, whereby due to the thermal coupling 33 and the expeller 10 is cooled.
  • valve 34 for example, an externally adjustable flow valve or a thermostatic valve
  • the flow of the fluid of the heat cycle 3 is stopped or limited so that the incident solar radiation heats the solar collector 2 so that its temperature and so that the temperature of the expeller rises above 80 ° C and is maintained.
  • FIG. 2 shows the solar collector 2 in a schematic representation.
  • This has a plurality of tubes 35 connected in series of the heat cycle 3, which are thermally coupled to the absorption surface 36 of the solar collector 2, for example made of copper.
  • inner tubes 37 of the expeller 10 are guided.
  • the expeller 10 is fed by means of the line part 20 enriched aqueous ammonia solution.
  • the inner tubes 37 is expelled thermally under the action of solar radiation 24 ammonia and water vapor and discharged in the conduit part 1 1.
  • Separated condensate, preferably water with small traces of ammonia is recycled via the conduit part 18.
  • the ammonia-poor solution is removed via the line part 21.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Solarkollektoranlage (1) und ein Verfahren zu deren Steuerung mit einem Wärmekreislauf (3) mit zumindest einem Solarkollektor (2) und einem in einem Wärmespeicher (7) angeordneten Wärmetauscher (6) und mit einer Absorptionskältemaschine, deren in einen Kühlmittelkreislauf (4) integrierter Austreiber (10) mit zumindest einem Solarkollektor (2) gekoppelt ist. Um den Wärmekreislauf (3) und den Kühlmittelkreislauf (4) in synergetische Weise miteinander mittels einer einfachen Beschaltung und Regelung zu verknüpfen, wird der Wärmekreislauf (3) und der Kühlmittelkreislauf (4) in zumindest einem gemeinsamen Solarkollektor (2) zumindest teilweise gemeinsam geführt und eine Temperatur des Kühlmittelkreislaufs (4) mittels eines Flusses eines Fluids durch den Wärmekreislauf (3) gesteuert.

Description

Solarkollektoranlage und Verfahren zur deren Steuerung
Die Erfindung betrifft eine Solarkollektoranlage und ein Verfahren zu deren Steuerung mit einem Wärmekreislauf mit zumindest einem Solarkollektor und einem in einem Wärmespeicher angeordneten Wärmetauscher und mit einer Absorptionskältemaschine, deren in einen Kühlmittelkreislauf integrierter Austreiber mit zumindest einem Solarkollektor gekoppelt ist.
Solarkollektoranlagen mit einem Wärmekreislauf, bei dem mittels zumindest eines
Solarkollektors ein Fluid mittels Solarstrahlung erwärmt wird und ein von dem erwärmten Fluid durchströmter Wärmetauscher Brauchwasser und/oder Wasser eines Heizkreislaufs in einem Wärmespeicher erwärmt, sind hinreichend bekannt.
Desweiteren ist aus der DE 197 35 334 A1 eine solarthermisch betriebene Kühlanlage bekannt. Der in einem Sonnenkollektor wie Solarkollektor angeordnete Austreiber trennt hierbei zwei Komponenten unter Wärmezufuhr, die anschließend über einen Mischer unter einer den Kühleffekt bewirkenden Wärmeaufnahme wieder gemischt werden. Dabei ist ein Kondensator wie Verflüssiger in einem Warmwasserspeicher angeordnet, wobei unter Wärmeabgabe eine der zuvor getrennten Komponenten kondensiert wird, so dass das Wasser des Warmwasserspeichers erwärmt wird. Eine Regelung der Kühlanlage ist nicht offenbart.
Aufgabe der Erfindung ist daher, eine Solarkollektoranlage vorzuschlagen, die in einfacher Bauweise und unter Zugrundelegung einer einfachen Steuerung sowohl zur Erwärmung eines Wärmespeichers als auch zur Kühlung von Gegenständen oder Räumen geeignet ist.
Die Aufgabe wird durch eine Solarkollektoranlage mit einem Wärmekreislauf mit zumindest einem Solarkollektor und einem in einem Wärmespeicher angeordneten Wärmetauscher und mit einer Absorptionskältemaschine, deren in einen Kühlmittelkreislauf integrierter Austreiber mit zumindest einem Solarkollektor gekoppelt ist, gelöst, wobei der Wärmekreislauf und der Kühlmittelkreislauf in zumindest einem gemeinsamen Solarkollektor zumindest teilweise gemeinsam geführt sind und eine Temperatur des Kühlkreismittelkreislaufs mittels eines Flusses eines Fluids durch den Wärmekreislauf gesteuert wird. Durch die Koppelung des Wärmekreislaufs und des Kühlmittelkreislaufs in dem zumindest einen Solarkollektor können deren Temperaturen miteinander gekoppelt werden, so dass je nach herrschender Temperatur in dem Sonnenkollektor eine Auswahl getroffen werden kann, welcher Prozess - der Kühlprozess oder der Erwärmungsprozess des Wärmespeichers - ausschließlich ausgeführt oder bevorzugt werden soll. Gemäß dem erfinderischen Gedanken können dabei die implizit in dem Solarkollektorsystem enthaltenen Systemeigenschaften genutzt werden. Es hat sich während Untersuchungen an derartigen Systemen gezeigt, dass bei einem Betrieb des Wärmekreislaufs während einer Bestrahlung durch Solarstrahlung die Temperatur des Wärmekreislaufs und des Kühlmittelkreislaufs soweit abnimmt, dass der Kühlprozess der Absorptionskühlmaschine nahezu zum Erliegen kommt. Wird der Fluss des Fluids in dem Wärmekreislauf gestoppt, erhitzt sich mit diesem und solarer Strahlung auch das Kühlmittel und der Kühlprozess an der Absorptionskühlmaschine kommt in Gang. Es hat sich gezeigt, dass der Kühlprozess bei Temperaturen im Kühlmittel von ca. 80° C in Gang kommt und ab ca. 100° C optimal verläuft. Die Temperatur wird durch die Qualität des Solarkollektors begrenzt. Es hat sich gezeigt, dass eine Auslegung der Solarkollektoren auf Betriebstemperaturen bis ca. 120° C bis 130° C vorteilhaft ist.
Eine Steuerung der Absorptionskühlmaschine benötigt dabei neben einem in der Regel vorhandenen Ventil zur Steuerung des Flusses des Fluids in dem Wärmekreislauf keine weiteren Steuermittel und kann daher im einfachsten Fall ohne elektrischen Strom auskommen und in einfachster Weise aufgebaut werden, indem beispielsweise ein Thermostatventil, das den Fluss des Wärmekreislaufs beispielsweise bei 80° C bis 100° C unterbricht, verwendet wird.
Bei Verwendung einer einfachen Absorptionskältemaschine mit einem Ammoniak-Wasser- Gemisch erfolgt die Austreibung wie Desorption des Ammoniaks aus der wässrigen Lösung an dem Solarkollektormodul bei hohen Temperaturen und eine Absorption nach einer den kühlenden Effekt bewirkenden Kondensation bei geringeren Temperaturen. Dabei wird der Kühlmittelfluss nach dem erfinderischen Gedanken während der exothermen Schritte der Absorption im Absorber und der Kondensation des Ammoniaks im Kondensator an Umgebungsluft rückgekühlt. Dabei wird in vorteilhafter Weise der gesamte Kreisprozess der Absorptionskältemaschine an der Umgebungsluft durchgeführt. Der sich am Verdampfer abkühlende Kühlmittelstrom wird dabei in vorteilhafter Weise über einen Wärmetauscher geführt, so dass das auf eine niedrige Temperatur abgekühlte Kühlmedium das toxisch unbedenkliche Fluid wie Wasser eines Sekundärkreislaufs abkühlt, der in die abzukühlenden wie zu klimatisierenden Räume geführt wird. Bei einer hydrostatischen Anordnung der Sonnen- kollektoranlage über dem oder den zu kühlenden Räumen kann ein Zwangsumlauf über die Schwerkraft erzielt werden. Bei längerer Leitungsführung des Sekundärkreislaufs kann zusätzlich eine Umwälzpumpe in diesen integriert werden.
Anstatt der Absorptionskühlmaschine kann in ähnlicher Weise eine Diffusionsabsorptionskäl- temaschine verwendet werden, bei der zusätzlich zu dem Kühlmittelstrom ein Hilfsgasstrom zum Einsatz kommt, der die Druckdifferenz zwischen kondensiertem und gasförmigem Ammoniak ausgleicht.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird zumindest ein gemeinsamer
Sonnenkollektor vorgesehen, der zumindest eine Wärmeaustauschfläche zwischen dem Wärmekreislauf und dem Kühlmittelkreislauf aufweist. Dabei können entsprechende das Fluid des Wärmekreislaufs und das Kühlmittel führende Rohre zumindest partiell parallel aneinander anliegen, doppelwandig ineinander geführt oder an einer gemeinsamen wärmeleitenden Oberfläche, beispielsweise der vorzugsweise aus Kupfer gebildeten Absorptionsschicht für solare Strahlung aufgenommen sein. Je nach Wärmebedarf des Wärmespeichers und des Kühlbedarfs der Kühleinheit mit der Absorptionskältemaschine können mehrere Solarkollektoren parallel oder bevorzugt seriell aneinander gekoppelt werden. Dabei können alle Solarkollektoren gemeinsame Solarkollektoren mit jeweils einer Wärmeaustauschfläche sein. Weiterhin können beispielsweise bei einem großen Wärmespeicher und einem geringen zu kühlenden Raumvolumen zumindest ein gemeinsamer Solarkollektor und seriell hierzu angeordnete, einfach ausgebildete Solarkollektoren lediglich mit Röhren für den Wärmekreislauf vorgesehen sein.
Die Erfindung wird weiterhin durch ein Verfahren zur Steuerung einer Solarkollektoranlage mit einem Wärmekreislauf mit zumindest einem Solarkollektor und einem in einem Wärmespeicher angeordneten Wärmetauscher und mit einer Absorptionskältemaschine, deren Austreiber mit einem Kühlmittelkreislauf mit zumindest einem Solarkollektor gekoppelt ist, gelöst, wobei der Wärmekreislauf und der Kühlmittelkreislauf in zumindest einem gemeinsamen Solarkollektor zumindest teilweise gemeinsam geführt sind und eine Temperatur des Kühlmittelkreislaufs mittels eines Flusses eines Fluids durch den Wärmekreislauf gesteuert wird.
Gemäß dem erfinderischen Gedanken wird dabei bei erwünschter Kühlung mittels der Absorptionskältemaschine der Fluss durch den Wärmekreislauf bei durch solare Strahlung auf zumindest 80° erhitztem Fluid verringert. Beispielsweise kann ein Thermostatventil oder ein Flussregelventil vorgesehen sein, das bei erwünschter Kühlung den Fluss des Fluids in dem Wärmekreislauf stoppt oder so begrenzt, dass die Arbeitstemperatur der Absorptionskältemaschine von beispielsweise größer 80° C, bevorzugt 100° C erreicht wird. Dabei kann bei ausbleibender oder nicht ausreichender Solarstrahlung ein vorgegebener Fluss des Fluids eingestellt werden. Hierbei wird dafür gesorgt, dass die Temperatur des Fluids über der Betriebstemperatur der Absorptionskältemaschine liegt. Auf diese Weise kann zumindest behelfsmäßig die Absorptionskältemaschine in Gang gehalten werden. Dabei kann entsprechend heißes, in dem Wärmespeicher vorhandenes Wasser zur Erwärmung des Fluids genutzt oder das Fluid des Wärmekreislaufs beispielsweise elektrisch oder mittels fossiler Brennstoffe erhitzt werden. Hierbei kann der Wärmespeicher des Wärmekreislaufs über eine entsprechende Bypassleitung abgetrennt sein.
Die Erfindung wird anhand des in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigen:
Figur 1 ein Prozessschema einer Solarkollektoranlage
und
Figur 2 den Solarkollektor der Figur 1 in schematischer Darstellung.
Figur 1 zeigt das Prozessschema der Solarkollektoranlage 1 mit dem Solarkollektor 2, auf dem der Wärmekreislauf 3 und der Kühlmittelkreislauf 4 miteinander gekoppelt sind. Der Wärmekreislauf 3 verbindet die Kollektorschleifen 5 des Solarkollektors 2 mit dem Wärmetauscher 6 des Wärmespeichers 7. In den Kollektorschleifen 5 erwärmtes Fluid erwärmt dabei mittels des Wärmetauschers 6 in dem Wärmespeicher 7 vorhandenes Brauchwasser und/oder einer Heizung von Räumen dienendes Heizwasser. Die entsprechenden Anschlüsse hierzu sind nicht dargestellt.
Zur Kühlung eines oder mehrerer Räume 8 ist der Kühlmittelkreislauf 4 mit der Diffusionsab- sorptionskältemaschine 9 vorgesehen, deren Austreiber 10 auf dem Solarkollektor 2 integriert ist. Der Kühlmittelkreislauf 4 der Diffusionsabsorptionskältemaschine 9 ist mit einer wässrigen Ammoniaklösung befüllt und beinhaltet gasführende Leitungsteile 1 1 , 12, 13, 14, 15, 16, 17 und flüssigkeitsführende Leitungsteile 19, 20, 21 , 22. Im Austreiber 10 wird dabei das mit gelöstem Ammoniak angereicherte Kühlmedium des Leitungsteils 20 einer hohen Temperatur ausgesetzt, wodurch aufgrund der in den Solarkollektor 2 eingestrahlten Solarstrahlung 24 Ammoniak und Wasserdampf ausgetrieben werden, die mittels des Leitungsteils 1 1 zum Dephlegmator 23 transportiert werden. Die an Ammoniak arme, heiße Lösung wird mittels des Leitungsteils 21 in den Wärmetauscher 32 geleitet. Das in dem Dephleg- mator 23 abgeschiedene Kondensat, vorzugsweise Wasser, wird mittels des Leitungsteils 18 dem Leitungsteil 21 zugeführt. Das gasförmige Ammoniak gelangt von dem Dephlegmator 23 über das Leitungsteil 15 in den Kondensator 25. In diesem wird es unter Energieabgabe zu flüssigem Ammoniak kondensiert und über das Leitungsteil 22 in den Verdampfer 26 eingeleitet an dem es unter Wärmeentzug verdampft und dabei den Wärmetauscher 27 des Sekundärkreislaufs 28 abkühlt. Der mit einem Fluid, bevorzugt Wasser, befüllte Sekundärkreislauf 28 ist mit dem Wärmetauscher 29 verbunden, so dass das Fluid über den Wärmetauscher 29 den Raum 8 kühlt.
Das durch die Erwärmung im Verdampfer wieder gasförmige, kalte Ammoniak wird im Leitungsteil 12 an den Wärmetauscher 30 geleitet, von dem das gasförmige Ammoniak über das Leitungsteil 16 in den Absorber 31 geleitet wird. Im Absorber 31 wird das gasförmige Ammoniak unter Energieabgabe wieder gelöst. Über das Leitungsteil 19 wird die angereicherte Ammoniaklösung über den Druckausgleicher 32 wieder über das Leitungsteil 20 dem Austreiber 10 zugeführt, so dass der Kreisprozess des Ammoniaks geschlossen ist. Durch den Wechsel der Aggregatszustände des Ammoniaks treten in der Diffusionsabsorptionskäl- temaschine 9 Druckdifferenzen auf, die mittels eines Hilfsgases, beispielsweise Helium, Wasserstoff oder dergleichen ausgeglichen werden, indem die Leitungsteile 13, 14, 17 als Ausgleichsstrecken dienen.
Der Prozess der Diffusionsabsorptionskältemaschine 9 setzt erst ab Temperaturen höher ca. 80° C bis 100° C am Austreiber 10 ein. Es ist daher vorgesehen, die Diffusionsabsorptions- kältemaschine 9 mittels dieser Temperatur zu steuern. Hierbei dient durch die thermische Kopplung 33 des Austreibers 10 mit den Kollektorschleifen 5 des Wärmekreislaufs 3 der Fluss des in dem Wärmekreislauf 3 enthaltenen Fluids als Steuerung für eine Kühlung des Raums 8 durch den Kühlkreislauf. Wird nämlich der Wärmekreislauf 3 aufrechterhalten, erfolgt eine Abkühlung des Solarkollektors 2 auf unter oder maximal 80° C, wodurch infolge der thermischen Kopplung 33 auch der Austreiber 10 abgekühlt wird. Soll eine Kühlung des Raums 8 erfolgen, wird mittels des Ventils 34, beispielsweise ein von außen regelbares Durchflussventil oder ein Thermostatventil, der Fluss des Fluids des Wärmekreislaufs 3 gestoppt oder so begrenzt, dass die einfallende Solarstrahlung den Solarkollektor 2 so erwärmt, dass dessen Temperatur und damit die Temperatur des Austreibers auf über 80° C ansteigt und gehalten wird. Durch entsprechende Auslegung der Kapazität des Solarkollektors 2 beziehungsweise Verschaltung mehrerer dieser kann eine Auslegung dahingehend erfolgen, dass der Wärmespeicher 7 abhängig von dessen Größe, der eingestrahlten Wärme- menge und dergleichen in einem vorteilhaften Temperaturbereich betrieben werden kann, ohne Temperaturen über dem Arbeitspunkt der Diffusionsabsorptionskältemaschine 9 zu erzielen. Weiterhin kann dafür gesorgt werden, dass die Kühlung in dem unwahrscheinlichen Fall einer gewünschten Abschaltung bei dauernder solarer Strahlung und geschlossenem Ventil 34 abschaltbar ist, indem beispielsweise der Sekundärkreislauf 28 unterbrochen wird.
Figur 2 zeigt den Solarkollektor 2 in schematischer Darstellung. Dieser weist mehrere hintereinander geschaltete Rohre 35 des Wärmekreislaufs 3 auf, die thermisch mit der Absorptionsfläche 36 des Solarkollektors 2, beispielsweise aus Kupfer, gekoppelt sind. In den Rohren 35 sind hier parallel verbundene Innenrohre 37 des Austreibers 10 geführt. Dem Austreiber 10 wird mittels des Leitungsteils 20 angereicherte wässrige Ammoniaklösung zugeführt. In den Innenrohren 37 wird thermisch unter Einwirkung von Solarstrahlung 24 Ammoniak und Wasserdampf ausgetrieben und in dem Leitungsteil 1 1 abgeführt. Abgeschiedenes Kondensat, bevorzugt Wasser mit geringen Spuren Ammoniak wird über das Leitungsteil 18 rückgeführt. Die ammoniakarme Lösung wird über das Leitungsteil 21 abgeführt.
Bezuqszeichenliste Solarkollektoranlage
Solarkollektor
Wärmekreislauf
Kühlmittelkreislauf
Kollektorschleife
Wärmetauscher
Wärmespeicher
Raum
Diffusionsabsorptionskältemaschine
Austreiber
Leitungsteil
Leitungsteil
Leitungsteil
Leitungsteil
Leitungsteil
Leitungsteil
Leitungsteil
Leitungsteil
Leitungsteil
Leitungsteil
Leitungsteil
Leitungsteil
Dephlegmator
Solarstrahlung
Kondensator
Verdampfer
Wärmetauscher
Sekundärkreislauf
Wärmetauscher
Wärmetauscher
Absorber
Wärmetauscher thermische Kopplung Ventil
Rohr
Absorptionsfläche Innenrohr

Claims

Patentansprüche
1 . Solarkollektoranlage (1 ) mit einem Wärmekreislauf (3) mit zumindest einem Solarkollektor (2) und einem in einem Wärmespeicher (7) angeordneten Wärmetauscher (6) und mit einer Absorptionskältemaschine, deren in einen Kühlmittelkreislauf (4) integrierter Austreiber (10) mit zumindest einem Solarkollektor (2) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmekreislauf (3) und der Kühlmittelkreislauf (4) in zumindest einem gemeinsamen Solarkollektor (2) zumindest teilweise gemeinsam geführt sind und eine Temperatur des Kühlkreismittelkreislaufs (4) mittels eines Flusses eines Fluids durch den Wärmekreislauf (3) gesteuert wird.
2. Solarkollektoranlage (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionskältemaschine eine Diffusionsabsorptionskältemaschine (9) ist.
3. Solarkollektoranlage (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Solarkollektor (2) zumindest eine Wärmeaustauschfläche zwischen dem Wärmekreislauf (3) und dem Kühlmittelkreislauf (4) aufweist.
4. Solarkollektoranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Solarkollektoren miteinander verbunden sind.
5. Solarkollektoranlage (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein in dem Kühlmittelkreislauf (4) geführtes Kühlmittel ein Wasser-Ammoniak- Gemisch ist.
6. Solarkollektoranlage (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zirkulation eines mit dem Kühlmittelkreislauf mittels eines Wärmetauschers (27) in Wärmeaustausch stehenden Fluids eines Sekundärkreislaufs (28) mittels Schwerkraft erfolgt.
7. Solarkollektoranlage (1 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid zusätzlich mittels einer Umwälzpumpe umwälzbar ist.
8. Verfahren zur Steuerung einer Solarkollektoranlage (1 ) mit einem Wärmekreislauf (3) mit zumindest einem Solarkollektor (2) und einem in einem Wärmespeicher (7) angeordneten Wärmetauscher (6) und mit einer Absorptionskältemaschine, deren Austreiber (10) mit einem Kühlmittelkreislauf (4) mit zumindest einem Solarkollektor (2) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmekreislauf (3) und der Kühlmittelkreislauf (4) in zumindest einem gemeinsamen Solarkollektor (2) zumindest teilweise gemeinsam geführt sind und eine Temperatur des Kühlmittelkreislaufs (4) mittels eines Flusses eines Fluids durch den Wärmekreislauf (3) gesteuert wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei erwünschter Kühlung mittels der Absorptionskältemaschine der Fluss durch den Wärmekreislauf (3) bei durch solare Strahlung auf zumindest 80° erhitztem Fluid verringert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei unzureichender solarer Strahlung Fluid mit zumindest 80°C in dem Wärmekreislauf (3) umgewälzt wird.
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