DD140909A1 - Heizanlage zur uebertragung der energie aus sonnenkollektoren - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Heizanlage zur Übertragung der Energie aus Sonnenkollektoren, bei der die in den Sonnenkollektoren in Wärrae umgesetzte Strahlungsenergie zum Beheizen von geschlossenen Wohnräumen, Schwimmbecken sowie zur

Description

Erfindungs b e s ch reibung

Titel /der Erfindung

Heizanlage zur Übertragung der Energie aus Sonnenkollektoren

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Heizanlage zur Übertragung der Energie aus Sonnenkollektoren, bei der die in den Sonnenkollektoren in Wärme umgesetzte Strahlungsenergie zum Beheizen von geschlossenen Wohnräumen, Schwimmbecken sowie zur Warmwasserbereitung verwendet wird»

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannt sind Sonnenenergieanlagen, bei denen der Energieträger eine Flüssigkeit ist. Durch eine elektronisch ge~ steuerte Pumpe wird die als Energieträger dienende Flüssigkeit zum Verbraucher befördert.

Die DE-OS 2,658,70-9 beschreibt eine Steuerschaltung für einen Sonnenkollektor, bei dem die Pumpe in Betrieb gesetzt wird., wenn ein ausreichendes 'Temperaturgefälle zwischen Sonnenkollektor und Speicher vorhanden ist«, Je ein Temperaturfühler am Sonnenkollektor und im Innenraum des Speichers sind mit einem Differenztemperatursteuerglied verbunden, an dem ein Sollwert der Temperaturdifferenz eingestellt wird.

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Zur Aufrechterhaltung des Kältemittelkreislaufes wird eine Pumpe verwendet· Um die Anlage in der beschriebenen V/eise arbeiten zu lassen, ist eine Steuerschaltung für den Pumpenbetrieb unumgänglich· Besonders nachteilig ist das Verhältnis von aufgewendeter Leistung für die Pumpe zur Kollektorleistung bei diffusem Licht sowie in den Morgen- und Abendstunden·

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist eine Heizanlage zur Übertragung der Energie aus Sonnenkollektoren zum Verbraucher ohne Verwendung einer Hilfsenergie sowie die dafür erforderliche Steuertechnik· Ein Energierückfluß vom Verbraucher zum kai" teren Sonnenkollektor, beispielsweise während derMachtperi~ ode, muß vermieden werden«

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heizanlage zur Übertragung der Energie aus Sonnenkollektoren zu schaffen, die den Transport der Sonnenenergie von den Kollektoren in einen Wärmeübertrager unter Ausnutzung des Dampfdruckes des Kältemittels ermöglicht, ohne daß eine Fördereinrichtung einbezogen wird·

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein oder mehrere Sonnenkollektoren durch eine Dampfleitung und eine Kondensatleitung mit einem unmittelbar über dem Sonnenkollektor angeordneten Dampfkessel verbunden sind. Der Dampf« kessel wiederum ist mit ebenfalls einer Dampfleitung und einer Kondensatleitung mit einem unmittelbar über dem Dampfkessel angeordneten Kondensatbehälter verbunden, wobei diese Leitungen innerhalb des Dampfkessels mit jeweils einem Rückschlagventil gegen den Überdruck des Dampfkessels geschlossen sind· Das Rückschlagventil der Dampfleitung ist durch einen Schwimmer in dessen Endlagen beeinflußbar· Das Rückschlagventil der Kondensatleitung ist schwach gewichts-

belastet. Zur Vermeidung eines Wärmetransportes vom Dampfkessel zum Kondensatbehälter durch aufsteigende Dampf blasen in der Kondensatleitung ist diese unmittelbar vor Eintritt in den Dampfkessel steigend angeordnet und in diesen Teil durch einen kältemittelbeständigen Kunststoffschlauch ersetzt. Eine weitere Dampfleitung stellt die Verbindung vom Dampfkessel zu einem Wärmetauscher im Verbraucher und eine Kondensatleitung den-Rücklauf vom Wärmetauscher zum " Kondensatbehälter her. Die gesamte Anlage ist mit einem Kältemittel durchflutet«.

Die Anlage arbeitet in zwei Kreisläufen. Im ersten Kreislauf erfolgt die Energieübertragung vom Kollektor in den Dampfkessel durch Verdampfen eines Kältemittels« Die Kondensatrückführung vom Dampfkessel in den Kollektor erfolgt selbständig durch Ausnutzung der Schwerkraft.

Im zweiten Kreislauf wird der Dampf vom Dampfkessel in den Wärmetauscher geleitet. Das entstandene Kondensat wird mit Hilfe des Dampfdruckes in den Kondensatbehälter gedrückt.

Durch Verringerung des Füllstandes im Dampfkessel wird da3 Rückschlagventil bei erreichtem Tiefstand durch den Schwimmer schlagartig geöffnet. Dadurch erfolgt ein Druckausgleich zwischen Dampfkessel und Kondensatbehälter über die Dampfleitung und somit ein Auffüllen des Dampfkessels mit Kondensat über die Kondensatleitung und deren Rückschlagventil. Bei erreichtem Hochstand wird das Rückschlagventil der Dampfleitung durch den Schwimmer wieder geschlossen. Somit kommt es erneut zum Druckanstieg im Dampfkessel, womit ein neuer Zvklus eingeleitet wird.

Die beschriebene Anlage beginnt zu arbeiten, wenn die Kollektortemperatur höher ist als die Außentemperatur. Die erforderliche Temperaturdifferenz ist abhängig vom Höhenunterschied zwischen dem Wärmetauscher als Verbraucher und dem Kondensatbehälter in Abhängigkeit vom verwendeten Kältemittel,

Bei der beschriebenen Heizanlage wird auf eine Fördereinrichtung, beispielsweise eine Pumpe, verzichtet. Dadurch entfällt eine zum Betreiben der Fördereinrichtung notwendige Steuerschaltung und die dazu erforderliche Energie. Des weiteren wird die Anzahl der Verschleißteile auf ein Minimum verringert, wodurch die Anlage weitgehend wartungsfrei ist.

Ausführungsbeispiel

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.

Bei einem Höhenunterschied zwischen Kondensat behälter .5 und dem Wärmetauscher 3 von 15 m und einer Außentemperatur von 278 K ist die erforderliche Temperatur des Kollektors 1 = 283 K bei NH₃ als Kältemittel.

Ist die Temperatur des Kollektors 1 infolge der Sonneneinstrahlung höher als die Außentemperatur, beginnt die Anlage in zwei Kreisläufen zu arbeiten.

Im ersten Kreislauf erfolgt die Energieübertragung vom überfluteten Kollektor 1 über die Dampfleitung 9 in den unmittelbar über dem Kollektor 1 angeordneten wärmeisolierten Dampfkessel 4 durch Verdampfung des Kältemittels. Die Kondensatrückführung vom Dampfkessel 4 in den Kollektor 1 erfolgt selbständig über die Kondensatleitung 12 durch Ausnutzung der Schwerkraft.

Im zweiten Kreislauf wird der Dampf, vom Dampfkessel 4 über die Dampfleitung 10 in den im Speicher 2 befindlichen .Wärmetauscher 3 geleitet, wobei dieser unter Energieabgabe kondensiert. Das entstandene Kondensat wird mit Hilfe des Dampfkesseldruckes über die Kondensatleitung 13 in den durch die Außenluft gekühlten Kondensatbehälter 5 gedrückt.

Die Rückführung des Kondensates vom Kondensatbehälter 5 in den Dampfkessel 4 erfolgt über die Kondensatleitung 14.

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Die Bedingungen für diese Rückführung werden durch die Rückschlagventile 7 und 8 erfüllt. Zunächst sind beide Ventile auf Grund des höheren Dampfdruckes im Dampfkessel 4 geschlossen. Durch Verringerung des Füllstandes im Dampfkessel 4 wird das Rückschlagventil 7 "bei erreichtem Tiefstand durch den Schwimmer 6 schlagartig geöffnet. Dadurch erfolgt ein Druckausgleich zwischen dem Dampfkessel 4 und dem Kondensatbehälter 5 über die Dampfleitung 11 und somit ein Auffüllen des Dampfkessels 4mit Kondensat über die Kondensatleitung 14 und das Rückschlagventil 8.

Bei erreichtem Höchststand wird das Rückschlagventil 7 durch den Schwimmer 6 wieder geschlossen. Somit kann es erneut zum Druckanstieg im Dampfkessel 4 kommen, womit ein neuer.Zvkluo eingeleitet wird.

Um einen Wärmetransport über die Kondensatleitung 14 vom Dampfkessel 4 in den Kondensatbehälter 5 durch kontinuierliches Verdampfen des Kondensates zu verhindern, ist diese unmittelbar vor Eintritt in den Dampfkessel 4 steigend anzuordnen« Der Einsatz von kältemittelfestem Kunststoffschlauch 15» beispielsweise Plaste-- oder Gummischlauch, im ansteigenden Teil der Kondensatleitung 14 verringert die Wärmeübertragung, durch verschlechterte Wärmeleitung, Über das Ventil 17 wird die Anlage gefüllt bzw* entleert. Das Ventil 16 dient zur Entlüftung«

Sämtliche Anlagenteile müssen für den Dampfdruck des verwendeten Kältemittels bei der Schwarzkörpertemperatur des Aufstellungsortes ausgelegt sein.

Die beschriebene Anlage beginnt zu arbeiten- wenn die Kollektortemperatur höher ist als die Außentemperatur. Die eriorderIiche Mindesttemperaturdifferenz ist abhängig vom verwendeten Kältemittel sowie vom. Höhenunterschied zwischen dem Wärmetauscher 3 des Verbrauchers und dem Kondensatbehälter 5.

Claims (2)

1. Erfindungsanspruch

   1. Heizanlage zur. Übertragung der Energie aus Sonnenkollektoren, gekennzeichnet dadurch, daß ein oder mehrere Kollektoren (1) durch eine Dampfleitung (9) und eine Kondensatleitung (12) mit einem unmittelbar über dem Kollektor

   (I) angeordneten wärmeisolierten Dampfkessel (4) verbunden sind, welcher wiederum mit einer Dampfleitung (11) und einer Kondensatleitung (14)'mit einem unmittelbar über dem Dampfkessel (4) angeordneten, der Außentemperatur ausgesetzten, Kondensatbehälter (5) verbunden ist, derart, daß die Kondensatleitung (14) und die Dampfleitung (11) mit Rückschlagventilen (7; 8) innerhalb des Dampfkessels (4) gegen dessen Überdruck verschlossen sind, wobei das Rückschlagventil (7) der Dampfleitung

   (II) durch einen Schwimmer (6) in dessen unterer Endlage geöffnet sowie in dessen oberer Endlage geschlossen ist und daß der Dampfkessel (4) durch eine Dampfleitung (10) über einen unterhalb des Kollektors (1) befindlichen Wärmetauscher (3) und eine Kondensatleitung (13) mit dem Kondensatbehälter (5) verbunden ist.
2. 2. Anspruch nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das untere Ende der Kondensat leitung (14) unmittelbar vor der Einmündung in den Dampfkessel (4) steigend angeordnet ist, wobei der aussteigende Teil aus kältemittelfestem Kunststoffschlauch besteht.

   Hierzu J Seite Zeichnung