DE102006023627B4

DE102006023627B4 - Solaranlage

Info

Publication number: DE102006023627B4
Application number: DE102006023627.0A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-05-19
Filing date: 2006-05-19
Publication date: 2014-03-13
Anticipated expiration: 2026-05-20
Also published as: DE102006023627A1

Abstract

Solaranlage mit einem Primärkreislauf (3) in dem ein Sonnenkollektor (7) als Wärmetauscher-Vorrichtung zum Umwandeln von Sonnenenergie in Wärme zum Heizen von Fluiden vorgesehen ist, sowie mit einem zweiten Wärmetauscher (2) zum Trennen des Primärkreislaufes (3) von einem Sekundärkreislauf (4) wobei die Solaranlage zur Heizungs- und Warmwasserversorgung herangezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass nur ein einziger Primärkreislauf (3) und nur ein zweiter Wärmetauscher (2) mit nur einem Sekundärkreislauf (4) vorgesehen sind, und dass der Sekundärkreislauf (4) in den Rücklauf (11) des Heizkessels einer bereits bestehenden Zentral- und Brauchwasserheizungsanlage eingebunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Solaranlage mit einem Primärkreislauf in dem ein Sonnenkollektor als Wärmetauscher-Vorrichtung zum Umwandeln von Sonnenenergie in Wärme zum Heizen von Fluiden vorgesehen ist, sowie mit einem zweiten Wärmetauscher zum Trennen des Primärkreislaufes von einem Sekundärkreislauf, wobei die Solaranlage zur Heizungs- und Warmwasserversorgung herangezogen wird.
Solaranlagen werden heute primär zur Erzeugung von Warmwasser für Haushalt und Gewerbe verwendet. Damit ist es zwar möglich eventuell im Sommer den öl- oder gasbetriebenen Heizkessel abzuschalten, das gros des Primärenergieverbrauchs wird jedoch nicht für die Warmwasseraufbereitung sondern für das Heizen von Wohnungen und Häusern benötigt.
Durch das DE 298 14 206 U1 wird zwar bereits eine solare Heiz- und Wasserversorgung vorgeschlagen aber auch hier wird nur das Aufheizen von Warmwasser, nicht jedoch das Aufheizen von Heizungswasser offenbart.
Ansonsten ist es bekannt, das durch Sonnenkollektoren gewonnene warme Heizwasser direkt in den Heizungsvorlauf einzukoppeln. Dazu muss das durch Sonnenenergie aufgeheizte Heizungswasser jedoch eine höhere Temperatur aufweisen als der vom Heizkessel kommende Vorlauf, um effektiv im Heizkreis eingesetzt werden zu können.
Die DE 10 2005 008 646 B3 offenbart eine aufwendige Solaranlage, die neben einem Kollektor in zwei parallel geschalteten Primärkreisläufen jeweils einen Wärmetauscher aufweist. Mit einem der Wärmetauscher kann die Temperatur des Heizkreislaufes erhöht werden, während der zweite Wärmetauscher in einem bivalenten Warmwasserspeicher angeordnet ist, um hier das Brauchwasser zu wärmen. Nachteilig sind die aufwendige Steuerung und der große Aufwand für die beiden Wärmetauscher. Ein Nachrüsten bestehender Heizungsanlagen ist nur sehr kostenaufwändig möglich.
Die DE 203 01 965 U1 offenbart eine Steuervorrichtung für eine Solaranlage, bei der sowohl hydraulische als auch elektrische Bauteile gemeinsam zu einer körperlichen Baueinheit zusammengefasst sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Solaranlage aufzuzeigen, deren gewonnene Wärme in einen Heizkreislauf derart eingespeist werden kann, dass eine möglichst große Einsparung an Primärenergie erfolgt, und die ein einfaches und kostengünstiges Nachrüsten bestehender Zentral- und Brauchwasserheizungsanlagen ermöglicht.
Dazu wird vorgeschlagen, dass nur ein einziger Primärkreislauf und nur ein zweiter Wärmetauscher mit nur einem Sekundärkreislauf vorgesehen sind, und dass der Sekundärkreislauf in den Rücklauf des Heizkessels einer bereits bestehenden Zentral- und Brauchwasserheizungsanlage eingebunden ist.
Dadurch wird erreicht, dass die Temperatur des rücklaufenden Heizungswassers angehoben wird. Dem Heizkessel wird damit Wasser mit einer höheren Rücklauftemperatur zugeführt, wodurch weniger Primärenergie wie Öl oder Gas zum Aufheizen des Wassers im Heizkessel von Nöten wird. Dabei ist von Bedeutung, dass das Wasser des Rücklaufes, in der Regel eine erheblich niedrigere Temperatur aufweist als das Wasser im Vorlauf der Heizung, so dass auch schon bei niedrigeren Temperaturen im Sekundärkreislauf der Solaranlage eine effektive Aufheizung des Rücklaufes und damit eine Energieeinsparung gegeben ist.
Von Vorteil ist, wenn in den Sekundärkreislauf ein Speicher eingebunden ist. Wird wenig Energie für die Heizungsanlage und gegebenenfalls die Brauchwasserheizung benötigt, so kann der zusätzliche Speicher dazu herangezogen werden, weitere durch die Sonnenkollektoren zur Verfügung gestellte Wärmeenergie zu speichern.
Dabei hat es sich bewährt, dass das Durchflussmengenverhältnis des zum Rücklauf des Heizkessels strömenden Wärmeträgermediums zu dem den Speicher durchströmenden Wärmeträgermedium einstellbar ist.
Damit lässt sich je nach dem wie viel Energie vom Sonnenkollektor geliefert wird je nach Bedarf der Heizkessel oder aber auch der Speicher aufladen.
Es hat sich dabei bewährt, dass das Durchflussmengenverhältnis beliebig zwischen 1:0 und 0:1 einstellbar ist. Damit kann zum Beispiel sämtliche Wärmeenergie direkt in den Heizkessel eingeleitet werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass sämtliche Wärmeenergie zunächst über den Speicher und dann erst in den Heizkessel gelangt. Zwischenstellungen, wo zum Beispiel 60% der Wärmeenergie direkt in den Heizkessel und 40% in den Speicher und von dort in den Heizkessel gelangen sind ebenso möglich.
Nachahmenswert ist, dass das Durchflussmengenverhältnis in Abhängigkeit der Differenz zwischen Eingangstemperatur des Sekundarkreises des zweiten Wärmetauschers und Ausgangstemperatur des Sekundärkreises des zweiten Wärmetauschers einstellbar ist.
Liegt zum Beispiel zwischen dem Heizungsrücklauf der in den zweiten Wärmetauscher gelangt und dem Ausgang des zweiten Wärmetauschers eine große Temperaturdifferenz, d. h. wird das rücklaufende Heizungswasser im Wärmetauscher sehr stark aufgeheizt, so ist genügend Energie vorhanden, um zum Beispiel nur einen Teil dieses aufgeheizten Wassers direkt in den Heizkessel und den anderen Teil zum Aufheizen des Speichers zu verwenden.
Eine andere Möglichkeit oder auch eine zusätzliche Möglichkeit der Steuerung besteht darin, die Durchflussmengenverteilung in Abhängigkeit der Differenz zwischen der Eingangstemperatur des Primärkreises des zweiten Wärmetauschers zur Ausgangstemperatur des Primärkreises des zweiten Wärmetauschers einstellbar zu machen.
Ein besonderer Vorteil ergibt sich, wenn der zweite Wärmetauscher, Pumpen, Drosseln, Temperaturfühler, Ventile und dergleichen des Primärkreislaufes sowie Pumpen, Drosseln, Temperaturfühler, Ventile und dergleichen des Sekundärkreislaufes auf einem Paneel angeordnet sind, welches lediglich je ein Paar (Vor- und Rücklauf) von Anschlüssen für den Heizkreislauf, den Kollektorkreislauf, den Heizkesseikreislauf sowie gegebenenfalls den Speicherkreislauf aufweist. Damit ist ein sehr einfaches Nachrüsten bestehender Anlagen möglich. Es muss lediglich der Heizkreislauf aufgeschnitten und die vier Rohrenden, gegebenenfalls durch flexible Leitungen, mit entsprechenden Anschlüssen des Paneels verbunden werden.
Weiterhin sind zwei Anschlüsse für den Kollektor vorhanden, dessen Leitung gegebenenfalls bis zum Dach des Hauses verlängert werden müssen. Soll zusätzlich ein weiterer Speicher vorgesehen werden kann dieser ebenfalls ohne weiteres angeschlossen werden. Ansonsten können auf die Anschlüsse für den Speicherkreislauf Blindstopfen aufgesetzt oder ein Bypass montiert werden.
Vorzugsweise ist auch die Steuerung für den Primärkreislauf und/oder den Sekundärkreislauf auf dem Paneel angeordnet.
Durch das vorgefertigte Paneel lassen sich Nach- und Umrüstarbeiten vor Ort sehr verkürzen aber auch beim Neubau von Heizungsanlagen spart das vorgefertigte Paneel viel Zeit und Arbeit, so dass sich auch hier die Installation schneller und kostengünstiger verwirklichen lässt.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Die Figur zeigt ein Paneel 1 mit darauf angeordnetem zweiten Wärmetauscher 2. Der zweite Wärmetauscher 2 weist einen Primärkreislauf 3 sowie einen Sekundärkreislauf 4 auf. Im Primärkreislauf 3 sind auf dem Paneel 1 diverse Bauteile 5 wie Ventile, Temperatursensoren, eine Drossel sowie eine Pumpe angeordnet. Über Anschlüsse 6 am Paneel 1 ist ein Sonnenkollektor 7 in den Primärkreislauf 3 eingebunden. Der Sekundärkreislauf 4 des zweiten Wärmetauschers 2 ist an den Rücklauf 8 eines nicht dargestellten Heizungssystems über Anschlüsse 9 des Paneels 1 gekoppelt. Über Anschlüsse 10 des Paneels 1 ist ein nicht dargestellter Heizkessel in den Sekundärkreislauf 4 eingebunden. Dabei ist der Sekundärkreislauf 4 ist mit dem Rücklauf 11 des Heizkessels verbunden. Über weitere Anschlüsse 12 des Paneels 1 ist ein nicht dargestellter Warmwasser- Speicher in den Sekundärkreislauf 4 eingebunden. Über Ventile 13 und 14, die auch durch einen Mischer ersetzt werden können, lässt sich die Durchflussmengenverteilung des im zweiten Wärmetauschers 2 erwärmten Wärmeträgermediums regeln. Bei geschlossenem Ventil 14 und geöffnetem Ventil 13 wird die ganze Wärmemenge des zweiten Wärmetauschers 2 in den Rücklauf 11 fließen. Je weiter das Ventil 13 geschlossen und das Ventil 14 gleichzeitig geöffnet wird desto größere Mengen des Wärmeträgermediums fließen über den nicht dargestellten Speicher zum Rücklauf 11. Eine Steuer- bzw. Regelschaltung 15 ist mit diversen Temperaturfühlern aus der Gruppe der Bauteile 5 sowie Temperaturfühlern 16 verbunden. Die Steuer- bzw. Regelschaltung 15 vermag auf die Ventile 13 und 14 steuernd einzuwirken.
Der Primärkreislauf 3 weist noch einen weiteren Anschluss 17 auf, über den Druckausgleichmittel mit dem Paneel 1 verbunden werden können.
Bezugszeichenliste

1: Paneel,
2: zweiter Wärmetauscher,
3: Primärkreislauf,
4: Sekundärkreislauf,
5: Bauteile,
6: Anschlüsse,
7: Sonnenkollektor,
8: Rücklauf,
9: Anschlüsse,
10: Anschlüsse,
11: Rücklauf,
12: Anschlüsse,
13: Ventil,
14: Ventil,
15: Steuer/Regelschaltung,
16: Temperaturfühler,
17: Anschluss,

Claims

Solaranlage mit einem Primärkreislauf (3) in dem ein Sonnenkollektor (7) als Wärmetauscher-Vorrichtung zum Umwandeln von Sonnenenergie in Wärme zum Heizen von Fluiden vorgesehen ist, sowie mit einem zweiten Wärmetauscher (2) zum Trennen des Primärkreislaufes (3) von einem Sekundärkreislauf (4) wobei die Solaranlage zur Heizungs- und Warmwasserversorgung herangezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass nur ein einziger Primärkreislauf (3) und nur ein zweiter Wärmetauscher (2) mit nur einem Sekundärkreislauf (4) vorgesehen sind, und dass der Sekundärkreislauf (4) in den Rücklauf (11) des Heizkessels einer bereits bestehenden Zentral- und Brauchwasserheizungsanlage eingebunden ist.
Solaranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Sekundärkreislauf (4) ein Speicher eingebunden ist.
Solaranlage nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch dass das Durchflussmengenverhältnis des zum Rücklauf (11) strömenden Wärmeträgermediums zu dem den Speicher durchströmenden Wärmeträgermedium einstellbar ist.
Solaranlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchflussmengenverhältnis beliebig zwischen 1:0 und 0:1 einstellbar ist.
Solaranlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchflussmengenverhältnis in Abhängigkeit der Differenz zwischen der Eingangstemperatur des zweiten Wärmetauschers (2) und der Ausgangstemperatur des zweiten Wärmetauschers im Sekundärkreislauf (4) einstellbar ist.
Solaranlage nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflussmengenverteilung in Abhängigkeit der Differenz zwischen der Eingangstemperatur des zweiten Wärmetauschers (2) zur Ausgangstemperatur des zweiten Wärmetauschers (2) im Primärkreis (3) einstellbar ist.
Solaranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Wärmetauscher (2), Pumpen, Drosseln, Temperaturfühler und Ventile des Primärkreislaufes (3) sowie Pumpen, Drosseln, Temperaturfühler und Ventile des Sekundärkreislaufes (4) auf einem Paneel (1) angeordnet sind, welches lediglich je ein Paar (Vor- und Rücklauf-)Anschlüsse (6, 9 10, 12) für den Heizkreislauf, den Kollektorkreislauf, den Heizkesselkreislauf sowie gegebenenfalls den Speicherkreislauf aufweist.
Solaranlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuer- bzw. Regelschaltung (15) zur Einstellung der Durchflussmengenverteilung auf dem Paneel (1) angeordnet ist.