NO141667B

NO141667B - SOLAR HEATING DEVICE.

Info

Publication number: NO141667B
Application number: NO780288A
Authority: NO
Inventors: Oddvar Finstad
Original assignee: Larsen A S Aug
Priority date: 1978-01-26
Filing date: 1978-01-26
Publication date: 1980-01-07
Also published as: NO141667C; NO780288L

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning ved solvarmeanlegg av den art som f.eks. benyttes til oppvarming av boliger. Slike anlegg har en rekke solpaneler som gjennom-strømmes av en væske. Solpanelene er montert i en slik stilling og retning av de blir best mulig påvirket av solvarme for oppvarming av den gjennomstrømmende væske. The present invention relates to a device for solar heating systems of the type that e.g. used for heating homes. Such plants have a number of solar panels through which a liquid flows. The solar panels are mounted in such a position and direction that they are best affected by solar heat for heating the liquid flowing through.

Den oppvarmede væske samles i en samletank som for-trinnsvis er varmeisolert, og sirkulerer derfra gjennom varmeelementer i en aller annen form for oppvarming av boligen etter behov. Varmeelementene kan ha form av radiatorer, men det an-sees som mest fordelaktig at elementene har form av rørslynger som er lagt inn i gulvene i de rom som skal varmes opp. The heated liquid is collected in a collection tank which is preferably thermally insulated, and circulates from there through heating elements in a completely different form for heating the home as needed. The heating elements can take the form of radiators, but it is considered most advantageous for the elements to take the form of pipe coils that are laid into the floors of the rooms to be heated.

For en bolig av vanlig størrelse vil solpanelene inneholde omtrent 150 liter væske mens samletanken kan være på 3000 liter. Varme overføres til samletanken bare når væsketemperaturen er høyere i solpanelene enn i tanken. Synker temperaturen i panelene i forhold til temperaturen i samletanken stanses sirkulasjonen av væske automatisk inntil man igjen får den temperaturforskjell som er nødvendig for overføring av varme fra panelene til samletanken. For a normal-sized home, the solar panels will contain approximately 150 liters of liquid, while the collection tank can be 3,000 litres. Heat is transferred to the collection tank only when the liquid temperature is higher in the solar panels than in the tank. If the temperature in the panels drops in relation to the temperature in the collection tank, the circulation of liquid is automatically stopped until the temperature difference necessary for the transfer of heat from the panels to the collection tank is reached again.

Når sirkulasjonen stanses på grunn av de innbyrdes forhold mellom temperaturene, er allikevel temperaturen på væsken i solpanelene forholdsvis høy, og dermed vil de 150 When the circulation is stopped due to the mutual relationship between the temperatures, the temperature of the liquid in the solar panels is still relatively high, and thus the 150

liter væske som her er nevnt som eksempel, inneholde betydelige mengder varmeenergi. liters of liquid mentioned here as an example contain significant amounts of heat energy.

En vesentlig ulempe ved de kjente solvarmeanlegg av denne art er at den nevnte varmeenergi væsken i solpanelene har når sirkulasjonen stanses går tapt ved den videre avkjøling som foregår når temperaturen i omgivelsene synker og strålings-energien fra solen blir liten. I tillegg til at energien går tapt vil solvarmeanlegget reagere tregt på grunn av at den nu kalde væske må varmes opp igjen av solenergien til en temperatur som muliggjør varmeoverføring fra panelene til samletanken. A significant disadvantage of the known solar heating systems of this kind is that the aforementioned heat energy the liquid in the solar panels has when the circulation is stopped is lost by the further cooling that takes place when the temperature in the surroundings drops and the radiation energy from the sun becomes small. In addition to the energy being lost, the solar heating system will react slowly due to the fact that the now cold liquid must be heated again by the solar energy to a temperature that enables heat transfer from the panels to the collection tank.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å oppheve denne ulempe, noe som er oppnådd ved at væsken i solpanelene tappes ut når væsketemperaturen her blir lavere enn temperaturen på væsken i samletanken. Den uttappede væske, som fremdeles er varm i forhold til omgivelsene og kanskje bare noen få grader kjøligere enn væsken i samletanken, blir overført til et varmeisolert rom med liten varmeavgivning slik at væsken stort sett holder sin temperatur i en rimelig tid. Når solpanelene ved for-andring av værforholdene igjen varmes opp, vil disse raskt få en temperatur som er høyere enn væsketemperaturen i samletanken, og i henhold til oppfinnelsen skal da den fremdeles varme væske i det varmeisolerte rom pumpes tilbake til solpanelene, hvor-etter solvarmeanlegget så godt som øyeblikkelig er klart for videre drift. The purpose of the present invention is to cancel this disadvantage, which is achieved by the liquid in the solar panels being drained out when the liquid temperature here becomes lower than the temperature of the liquid in the collection tank. The drained liquid, which is still warm compared to the surroundings and perhaps only a few degrees cooler than the liquid in the collection tank, is transferred to a heat-insulated room with little heat release so that the liquid mostly maintains its temperature for a reasonable time. When the solar panels are heated again due to a change in weather conditions, they will quickly reach a temperature that is higher than the liquid temperature in the collection tank, and according to the invention the still warm liquid in the heat-insulated room must then be pumped back to the solar panels, after which the solar heating system almost immediately ready for further operation.

Oppfinnelsen er kjennetegnet ved de i kravene gjen-gitte trekk og vil i det følgende bli forklart nærmere under henvisning til tegningen der: Fig. 1 skjematisk viser et solvarmeanlegg i normal drift med overføring av varme fra solpanaler til samletank og The invention is characterized by the features set out in the claims and will be explained in more detail in the following with reference to the drawing where: Fig. 1 schematically shows a solar heating system in normal operation with transfer of heat from solar panels to collection tank and

fig. 2 viser situasjonen der man har tatt vare på fig. 2 shows the situation where care has been taken

den varme væske i solpanelene, når disse er satt ut av drift. the hot liquid in the solar panels, when these have been taken out of operation.

Anlegget omfatter solpaneler 1 i et rimelig antall tilpasset den varmeenergi man ønsker og plasert slik at de bestråles direkte av solen eller av sollys. Ledninger 2 og 3 fører til en varmeisolert samletank 4 og fra denne fører det ledninger 5 og 6 til varmeelementer som er plasert der man ønsker varme avgitt, f.eks. i værelsene i en bolig. På tegningen er samtlige varmeelementer for enkelthets skyld gjengitt som en rørslynge 7. Pumper 8 og 9 sørger for befordring av varmeoverførende medium, f.eks. en hensiktsmessig væske. Den væske det er mest nærliggende å benytte er vann, eventuelt til-satt korrosjonsreduserende midler. Under normal drift som er vist på fig. 1, sørger pumpen 8 for å pumpe væske fra den nedre del av samlebeholderen 1, der væsken varmes opp og stiger opp gjennom panelene til ledningen 2. Det varme vann flyter gjennom denne ledning tilbake til den øvre del av samletanken 4. Strømningsretningen er antydet med pilene 10 og 11. Samletanken kan i det eksempel som her er valgt inneholde' 3000 liter og den har over væskespeilet 12 et gassfylt rom 13,.fylt f.eks. med nitrogen under et svakt overtrykk. The facility includes solar panels 1 in a reasonable number adapted to the heat energy desired and placed so that they are irradiated directly by the sun or by sunlight. Lines 2 and 3 lead to a heat-insulated collecting tank 4 and from this leads lines 5 and 6 to heating elements which are placed where you want heat emitted, e.g. in the rooms of a home. In the drawing, for the sake of simplicity, all heating elements are represented as a tube loop 7. Pumps 8 and 9 ensure the transport of heat-transferring medium, e.g. an appropriate liquid. The liquid most likely to be used is water, possibly with added corrosion-reducing agents. During normal operation as shown in fig. 1, the pump 8 ensures that liquid is pumped from the lower part of the collection container 1, where the liquid is heated and rises through the panels to the line 2. The hot water flows through this line back to the upper part of the collection tank 4. The direction of flow is indicated by arrows 10 and 11. In the example chosen here, the collection tank can contain 3,000 liters and it has above the liquid mirror 12 a gas-filled space 13, filled e.g. with nitrogen under a slight positive pressure.

Sirkulasjonen som er gjengitt på fig. 1, overfører varme fra solpanelene 1 til samletanken 4 sålenge temperaturen og væske fra solpanelene 1 er høyere enn temperaturen på væsken i samletanken 4. De forskjellige temperaturer måles kontinuerlig av temperaturmålere 14 og 15- Temperaturene sammenliknes i en kontrollenhet l6,og sålenge temperaturen ved måleren 14 er . høyere enn temperaturen ved måleren 15 holdes pumpen i gang og solvarmen utnyttes på i og for seg kjent måte til oppvarming av boligen, idet pumpen 9 i ledningskretsen for varmeelementene 7 sirkulerer varmt vann fra samletanken 4 gjennom elementene. The circulation shown in fig. 1, transfers heat from the solar panels 1 to the collection tank 4 as long as the temperature and liquid from the solar panels 1 is higher than the temperature of the liquid in the collection tank 4. The different temperatures are continuously measured by temperature meters 14 and 15 - The temperatures are compared in a control unit l6, and as long as the temperature at the meter 14 is . higher than the temperature at the meter 15, the pump is kept running and the solar heat is utilized in a known manner for heating the home, as the pump 9 in the wiring circuit for the heating elements 7 circulates hot water from the collection tank 4 through the elements.

Hvis temperaturen som måles av måleren 14, på grunn av værforholdene eller andre årsaker, synker i forhold'til væsketemperaturen i samletanken 4, vil kontrollenheten 16 på grunn av den omvendte temperaturforskjell stanse pumpen, og denne er slik utført at når den ikke er i drift, kan vannet fritt strømme tilbake gjennom pumpen. Samtidig med at pumpen 8 stanses av kontrollenheten 16 vil denne kontrollenhet åpne en ventil 18 i ledningen.17 slik at gass vil strømme inn i solpanelene 1 fra deres overside, samtidig med at væsken strømmer ut av panelene og ned i samletanken 4. Panelene vil på denne måte tømmes og den fremdeles varme væske, i forhold til omgivelsene, vil bli tatt vare på i samletanken 4. If the temperature measured by the meter 14, due to the weather conditions or other reasons, falls in relation to the liquid temperature in the collection tank 4, the control unit 16 will stop the pump due to the reverse temperature difference, and this is designed so that when it is not in operation , the water can freely flow back through the pump. At the same time that the pump 8 is stopped by the control unit 16, this control unit will open a valve 18 in the line.17 so that gas will flow into the solar panels 1 from their upper side, at the same time as the liquid flows out of the panels and into the collection tank 4. The panels will this way is emptied and the still warm liquid, in relation to the surroundings, will be taken care of in the collection tank 4.

Strømningsforholdene når temperaturen ved solpanelene 1 er lavere enn i samlebeholderen 4 er vist på fig. 2, der pilene 10 og 11 viser en strømningsretning som er det motsatte av strømningsretningen under normal drift. The flow conditions when the temperature at the solar panels 1 is lower than in the collection container 4 are shown in fig. 2, where arrows 10 and 11 show a direction of flow which is the opposite of the direction of flow during normal operation.

Når forholdene igjen endrer seg, vil temperaturen målt ved 14 på solpanelene, igjen stige og oppvarmingen av panelene vil foregå forholdsvis hurtig siden de bare inneholder gass. When the conditions change again, the temperature measured at 14 on the solar panels will rise again and the heating of the panels will take place relatively quickly since they only contain gas.

Når temperaturen på panelene så overstiger temperaturen i samletanken 4, vil pumpen 8 igjen befordre den fremdeles forholdsvis varme væske tilbake til solpanelene 1. og gassen 13 drives tilbake til samletanken 4 gjennom ledningen 2. Etter kort tid vil rørkretsen igjen være fylt med væske og varmeoverføring finne sted fra panelene 1 til væskemassen i samletanken 4, som vist på fig. 1. Det er her bare beskrevet ett eksempel på hvorledes man i henhold til oppfinnelsen kan ta vare på den varme væske i solpanelene når disse på grunn av veksling i værforholdene periodisk settes ut av drift, men oppfinnelsen omfatter også andre ut-førelsesformer der væsken under de nevnte forhold overføres til ett eller annet rom anbrakt på ett eller annet hensiktsmessig sted i rørkretsen når rommet har vesentlig mindre varmeavgivning enn væskefylte solpaneler ville ha. Rommet for periodisk oppvarming av væsken kan være utført som en separat tank med hen-siktsmessige 'forbindelser og ventiler styrt fra kontrollenheten 16 eller man kan benytte eventuelle ekspansjoner, men også slike løsninger ligger innenfor rammen av oppfinnelsen. When the temperature on the panels then exceeds the temperature in the collection tank 4, the pump 8 will again convey the still relatively warm liquid back to the solar panels 1. and the gas 13 is driven back to the collection tank 4 through the line 2. After a short time, the pipe circuit will again be filled with liquid and heat transfer take place from the panels 1 to the liquid mass in the collection tank 4, as shown in fig. 1. Only one example is described here of how, according to the invention, the hot liquid in the solar panels can be taken care of when these are periodically taken out of operation due to changes in weather conditions, but the invention also includes other embodiments where the liquid under the aforementioned conditions are transferred to one or another room placed in one or another appropriate place in the pipe circuit when the room has significantly less heat output than liquid-filled solar panels would have. The room for periodic heating of the liquid can be designed as a separate tank with appropriate connections and valves controlled from the control unit 16 or possible expansions can be used, but such solutions are also within the scope of the invention.

Claims

1. Device for solar heating systems for buildings, especially residences, comprising solar panels for heating a liquid and a collection tank for the liquid with connection lines (including pumps > valves, etc.) between panels and tank, characterized in that in an appropriate place in the liquid's flow course is found in a heat-insulated room with a volume approximately equal to the volume of the liquid in the solar panels and intended for periodic storage of the solar panels' liquid.

2. Device as specified in claim 1, characterized in that the heat-insulated space is the space above the liquid mirror in the collection tank.

3. Device as stated in claim 1, characterized in that the heat-insulated room is an expansion tank. in).

Device as specified in the preceding requirements, characterized in that temperature gauges are placed at the collection tank and at the outlet from the solar panels and are designed to control pumps in the connection lines so that liquid from the solar panels is transferred to the heat-insulated room when the temperature in the collection tank is higher than the temperature at the solar panels .

5. Device as specified in the preceding claims, characterized in that a connection with a remote-controlled valve extends from the gas space above the liquid mirror in the tank to the upper part of the solar panels.

6. Device as stated in claim 5, characterized by the fact that the connections are part of the normal circulation line.

7- Device as specified in one or more of the preceding claims, characterized by a control unit which is arranged to receive signals from the temperature gauges and on the basis of these to control the circulation pump and remote-controlled valve.