DE19604356C2

DE19604356C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von thermischer Energie aus solarer Energie

Info

Publication number: DE19604356C2
Application number: DE19604356A
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-02-07
Filing date: 1996-02-07
Publication date: 1999-09-02
Anticipated expiration: 2016-02-08
Also published as: DE19604356A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von thermi scher Energie aus solarer Energie gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Gewinnung von thermischer Energie aus solarer Energie gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der JP 61-114 056 A bekannt.

Die Nutzbarmachung von solarer Energie gewinnt angesichts der abnehmenden natürlichen Ressourcen an fossilen Energieträgern zunehmend an Bedeutung.

Bei den am häufigsten vorkommenden aktiven Nutzungsarten wird die Sonneneinstrahlung entweder in Wärme oder in elektrische Energie umgewandelt.

Eine herkömmliche Vorrichtung zur Umwandlung von solarer Energie in thermische Energie ist die sogenannte Solarheizung, mit der aus der Sonnenenergie thermische Energie zur Raumheizung und Warmwasserbereitung gewonnen wird. Dabei wird die von der Sonne eingestrahlte Energie mit Hilfe von auf einem Gebäudedach angeordneten thermischen Absorbern, sogenannten Kollektoren, aufgefangen und über ein flüssiges oder gasförmiges Wärmeträger medium, zum Beispiel Wasser, flüssiges Natrium, Isobutan usw., einem Wärmespeicher zugeführt. Aus dem Speicher wird die Wärmeenergie bei Bedarf abgerufen und dem Verbraucher zugeführt.

Die dabei verwendeten Sonnenkollektoren, die die Sonnenstrahlung thermisch absorbieren und als wärme an das strömende Wärmeträger medium abgeben, sind in einer Reihe von verschiedenen Bauformen bekannt. Im Niedertemperaturbereich bis 200°C werden vorwiegend Flachkollektoren eingesetzt. Diese besitzen eine geschwärzte Absorberfläche, meist Aluminium- oder Kupferblech, die die Sonnenstrahlung absorbiert und die mit einem von dem Wärmeträger medium durchströmten Rohrsystem, d. h. einem Wärmetauscher, in thermischem Kontakt steht.

Eine Größe, die eine Aussage über die Güte solcher Kollektoren zuläßt, ist die maximale Stillstandstemperatur. Diese ist die Temperatur, die ein Kollektor ohne Umwälzung des Wärmeträger mediums bei einer definierten Sonneneinstrahlung erreichen kann. Mit der Stillstandstemperatur wird demnach die Güte der Ab sorption der eingestrahlten Solarenergie durch Angabe einer erzielbaren Maximaltemperatur angegeben. Nach derzeitigen Maßstäben erreichen gute Kollektoren durchweg Stillstands temperaturen deutlich oberhalb von 100°C. Entsprechende Sonneneinstrahlung vorausgesetzt, werden beim üblichen Betrieb der Kollektoren für die Brauchwassererwärmung Betriebs temperaturen von ca. 60° bis 70°C erreicht, beim Betrieb zur Schwimmhallenbeheizung werden Betriebstemperaturen von 30° bis 45°C erreicht.

Die erforderliche unterste Betriebstemperatur ergibt sich aus der Notwendigkeit, ein technisch verwertbares Temperaturniveau zu erreichen bzw. eine ausreichende Menge an solarthermisch erwärmtem Wärmeträgermedium dem Kollektor zu entnehmen.

Weiterhin ist es aus der US 4,771,763 und der US 4,566,430 bekannt, zum Transport des solarthermisch erwärmten Wärmeträger mediums bei leistungsfähigen Anlagen elektrisch betriebene Umwälzpumpen einzusetzen, um das Wärmeträgermedium vom Kollektor zur Wärmeentnahmestelle, d. h. dem Brauchwasserspeicher oder dem zu beheizenden Schwimmbecken, zu transportieren.

Hierzu ist bereits aus der zuvor genannten US 4,771,763 eine Anordnung bekannt, bei der die erforderliche elektrische Energie mittels photovoltaischer Elemente, sogenannten Solarzellen, gewonnen wird. Die Solarzellen werden als handelsübliches Modul ebenso wie der Kollektor der Sonneneinstrahlung ausgesetzt. Eine weitere Solarzellenanordnung, mit der sowohl elektrische als auch thermische Energie aus der Sonneneinstrahlung gewonnen werden kann, ist aus der DE 43 07 705 A1 bekannt.

Ferner ist aus der DE 41 36 364 A1 ein Solarkollektor bekannt, bei dem ein zweikomponentiger Wärmeträger in selbsttätigem Kreislauf in dem Kollektor umläuft.

Die herkömmlichen Vorrichtungen zur aktiven solarthermischen Nutzung haben den Nachteil, daß die Wärme des Kollektors bei einer hohen Temperatur auf das Wärmeträgermedium übertragen wird. Mit anderen Worten wird das Wärmeträgermedium im mit dem Kollektor in thermischem Kontakt stehenden Wärmetauscher bereits auf eine hohe Temperatur aufgeheizt, die in etwa der Temperatur des der Sonneneinstrahlung ausgesetzten Kollektors entspricht, die über der Umgebungstemperatur liegt. Der Kollektor für die aktive solarthermische Nutzung wird somit in einem Temperatur bereich betrieben, in dem eine technisch verwertbare Absorption von eingestrahlter Solarenergie zu einer Kollektortemperatur führt, die größer bzw. deutlich größer als die Umgebungs temperatur ist. Dies bedingt für einen akzeptablen Wirkungsgrad der solarthermischen Nutzung eine aufwendige Isolation des thermischen Absorbers und der Rohrleitungen zwischen dem Kollektor und der Wärmeentnahmestelle, in denen das Wärmeträger medium umgewälzt wird. Damit sind die bekannten Vorrichtungen aufgrund der erforderlichen Isolierungen sehr aufwendig. An die Isolierungen müssen sehr hohe Anforderungen gestellt werden, um die Wärmeverluste durch Abstrahlung an die Umgebungen des Kollektors und die Rohrleitungen so gering wie möglich zu halten. Ist die Isolierung nicht ausreichend, so ist der Wirkungsgrad der bekannten Anlagen deutlich reduziert.

Bei der aus der eingangs genannten JP 61-114 056 A bekannten Vorrichtung ist auf der Zuflußseite der Wärmeentnahmestelle ein Kompressor vorgesehen, um das Wärmeträgermedium vor der Wärmeentnahmestelle zu verdichten, während in der Verbindungs leitung zwischen der Wärmeentnahmestelle und dem thermischen Absorber auf der Zuflußseite des Absorbers in Strömungsrichtung unmittelbar hinter der Wärmeentnahmestelle ein Reduzierventil angeordnet ist, um den Druck des Wärmeträgermediums nach Durchströmen der Wärmeentnahmestelle wieder zu reduzieren. Der Nachteil dieser bekannten Anordnung besteht jedoch darin, daß der Druck des Wärmeträgermediums bereits unmittelbar nach dem Ausströmen des Wärmeträgermediums aus der Wärmeentnahmestelle reduziert wird, so daß das Wärmeträgermedium beim Entspannen zwar in der Temperatur erniedrigt wird, jedoch weit bevor es in den thermischen Absorber einströmt, so daß im thermischen Absorber eine Temperaturerhöhung des Wärmeträgermediums durch Wärmeaufnahme des solarerhitzten Absorbers auftritt. Dadurch ist der Wirkungsgrad der Vorrichtung erniedrigt, weil das Wärmeträgermedium bei einer höheren Temperatur aus dem Absorber ausströmt und daher Isolierungsmaßnahmen in der Verbindungs leitung zwischen dem Absorber und der Wärmeentnahmestelle notwendig sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Verfahren und die Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß ein niedrigeres Temperaturniveau im thermischen Absorber und in dem gesamten Rohrleitungssystem der Vorrichtung erreicht wird, um die Wärmeverluste auch ohne Isolierungsmaßnahmen zu minimieren, und somit den Wirkungsgrad der thermischen Energiegewinnung zu optimieren.

Hinsichtlich des eingangs genannten Verfahrens wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Entspannen des Wärmeträgermediums auf der Zuflußseite des thermischen Absorbers unmittelbar vor dem Einströmen des Wärmeträgermediums in den thermischen Absorber erfolgt, und daß das Wärmeträgermedium auf einer Abflußseite der Wärmeentnahmestelle auf einen dritten Druck entspannt wird, der höher als der erste Druck ist.

Hinsichtlich der eingangs genannten Vorrichtung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das erste Reduzierventil in Strömungsrichtung unmittelbar vor dem thermischen Absorber angeordnet ist, und daß auf einer Abflußseite der Wärmeentnahmestelle mindestens ein zweites Reduzierventil angeordnet ist.

Erfindungsgemäß wird bei dem Verfahren und bei der Vorrichtung ein gegenüber den bekannten Verfahren und den bekannten Vorrich tungen bedeutender Vorteil erzielt.

Anstatt die Wärme von dem thermischen Absorber auf das Wärme trägermedium derart zu übertragen, daß sich die Temperatur des Wärmeträgermediums beim Vorbeiströmen an den thermischen Absorber auf ein Niveau nahe bei dem stark aufgeheizten Absorber erhöht, wie dies bei den bekannten Vorrichtungen der Fall ist, wird nun auf vorteilhafte Weise ausgenutzt, daß beim Entspannen des Wärmeträgermediums auf der Zuflußseite des thermischen Absorbers auf einen Druck, bei dem das Wärmeträgermedium verdampft, das Wärmeträgermedium die Wärme von dem Absorber aufnimmt, ohne daß sich die Temperatur des Wärmeträgermediums dabei erhöht.

Denn es wird dabei der physikalische Effekt ausgenutzt, daß beim Verdampfen eines Stoffes die zum Verdampfen erforderliche Wärme der Umgebung entzogen wird. Die zum Verdampfen eines Stoffes erforderliche, sogenannte Verdampfungswärme ist eine latente Wärme, die zur Phasenumwandlung des Stoffes vom flüssigen in den gasförmigen Zustand benötigt wird, wobei während des Umwandlungsprozesses die Temperatur konstant bleibt. Die von dem Absorber aufgenommene Wärmeenergie wird latent in dem verdampften Wärmeträgermedium gespeichert.

Dadurch wird der erhebliche Vorteil erzielt, daß nicht das Wärmeträgermedium auf die Temperatur des Absorbers aufgeheizt wird, sondern umgekehrt der Absorber auf die Temperatur des Wärmeträgermediums abgekühlt wird. Bei geeigneter Wahl des Wärmeträgermediums und des ersten Druckes kann die Temperatur sogar unter der Umgebungstemperatur gehalten werden.

Außerdem ist die beim Verdampfen eines Stoffes aufgenommene Wärmemenge (spezifische Verdampfungswärme) stets größer als die Wärmemenge, die ein Stoff gemäß seiner spezifischen Wärme kapazität zur Erhöhung seiner Temperatur ohne eine Phasenum wandlung aufnehmen kann, so daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine große Wärmemenge von dem Absorber zur Wärmeentnahmestelle transportiert werden kann.

Die Erfindung hat somit den besonderen Vorteil, daß eine Isolierung des thermischen Absorbers gegen Wärmeverlust durch Abstrahlung an die Umgebung nicht erforderlich ist, ebenso wie eine Isolierung der Rohrleitung von dem thermischen Absorber zu der Wärmeentnahmestelle, da das Wärmeträgermedium bis zu der Zuflußseite der Wärmeentnahmestelle, wo es komprimiert wird, aufgrund des niedrigen Druckes die geringe Temperatur beibehält.

An der Wärmeentnahmestelle läuft der Prozeß dann umgekehrt ab, indem das Wärmeträgermedium derart auf einen zweiten Druck komprimiert wird, daß es wieder kondensiert, wobei die als Verdampfungswärme gespeicherte Wärme als Kondensationswärme frei wird und an die Umgebung, nämlich den Wärmetauscher der Wärmeentnahmestelle abgegeben wird, die dann zu einer Erwärmung von Brauchwasser auf eine gewünschte Temperatur genutzt werden kann.

Dadurch, daß das Wärmeträgermedium auf der Abflußseite der Wärmeentnahmestelle auf einen dritten Druck reduziert wird, der größer als der erste Druck ist, wird der Vorteil erzielt, daß über die Druckreduktion des Wärmeträgermediums in der ersten Rohrleitung, die als Zulauf des Wärmeträgermediums von dem zweiten Wärmetauscher der Wärmeentnahmestelle zu dem ersten Wärmetauscher des thermischen Absorbers dient, wiederum ein Temperaturniveau nahe der Umgebungstemperatur eingestellt werden kann. Somit wird der erhebliche Vorteil erzielt, daß auch eine Wärmeisolation der ersten Rohrleitung zurück zum thermischen Absorber nicht erforderlich ist. Damit benötigt die Gesamtvor richtung keine Isolierungsmaßnahmen, wie dies bei den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen der Fall ist. Dadurch, daß der dritte Druck größer ist als der erste Druck, kann der Druck vor dem Einströmen des Wärmeträgermediums in den thermischen Absorber nochmals so reduziert werden, daß die Verdampfung des Wärmeträgermediums erst im Absorber erfolgt, wodurch die aufgenommene Sonnenwärme beim Verdampfen des Wärmeträgermediums latent ohne eine Temperaturerhöhung im Absorber gespeichert werden kann, wobei sogar eine Temperatur erniedrigung im thermischen Absorber möglich ist.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfassen die Mittel zum Komprimieren und zum Umwälzen des Wärmeträgermediums eine Förderpumpe.

Durch diese Maßnahme wird der Vorteil erzielt, daß mit der Förderpumpe eine sichere Umwälzung des Wärmeträgermediums in dem Kreislauf gewährleistet wird, und daß diese Förderpumpe gleichzeitig dazu genutzt wird, den zum Komprimieren des Wärmeträgermediums erforderlichen hohen Druck zu bewirken. Die Förderpumpe übernimmt somit auf vorteilhafte Weise gleichzeitig zwei Funktionen, wodurch der Aufwand der erfindungsgemäßen Vorrichtung gering gehalten wird.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens werden mit dem thermischen Absorber thermisch in Kontakt stehende photo voltaische Elemente gekühlt.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind dazu bevorzugt auf der der Sonne zugewandten Seite des thermischen Absorbers photovoltaische Elemente angeordnet, die mit dem thermischen Absorber thermisch in Kontakt stehen.

Wie bereits erläutert, wird durch das erfindungsgemäße Verfahren bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung der thermische Absorber durch das Verdampfen des Wärmeträgermediums und die Übertragung der zum Verdampfen erforderlichen Wärme von dem thermischen Absorber auf das Wärmeträgermedium abgekühlt. Damit entzieht auch der thermische Absorber seiner Umgebung Wärme und kann äußerst vorteilhaft dazu verwendet werden, andere Komponenten der Vorrichtung zu kühlen.

Es hat sich gezeigt, daß sich der Wirkungsgrad von photovolta ischen Elementen umgekehrt proportional zu ihrer Betriebstemperatur verhält. Da die photovoltaischen Elemente naturgemäß ebenfalls der Sonneneinstrahlung ausgesetzt sind, heizen sich die Elemente stark auf, so daß die Energieausbeute bei der Erzeugung elektrischer Energie mit zunehmender Betriebstemperatur abnimmt.

Dadurch, daß erfindungsgemäß die photovoltaischen Elemente auf der der Sonne zugewandten Seite des thermischen Absorbers unter thermischem Kontakt mit diesen angeordnet sind, wird auf vorteilhafte Weise eine einfache Kühlung der photovoltaischen Elemente erzielt, indem der thermische Absorber, wie bereits erwähnt, durch die Entspannung des Wärmeträgermediums abkühlt und dabei seiner Umgebung Wärme entzieht. Dadurch entsteht der erhebliche Vorteil, daß die photovoltaischen Elemente bei einer optimalen niedrigen Betriebstemperatur betrieben werden können. Da der Wirkungsgrad der photovoltaischen Elemente durch die erfindungsgemäße Anordnung erheblich gesteigert wird, ist für die photovoltaische Erzeugung von elektrischer Energie eine um bis zu 50% kleinere Fläche als bei ungekühltem Betrieb der photovoltaischen Solarelemente erforderlich. Der gesamte Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Vorrichtung hinsichtlich der thermischen Nutzbarmachung als auch der elektrischen Nutzbarmachung der Solarenergie ist somit insgesamt gegenüber den bekannten Vorrichtungen wesentlich verbessert.

Während die Kühlung der photovoltaischen Elemente hier im Zusammenhang mit dem vorteilhaften erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben wird, bei dem das Wärmeträgermedium durch Entspannen und Verdichten auf einer Temperatur in der Nähe oder sogar unterhalb der Umgebungstemperatur gehalten wird, so können die photovoltaischen Elemente unabhängig davon durch eine separate Kühlung auf einer niedrigen Betriebstemperatur gehalten werden, um den Wirkungsgrad der photovoltaischen Elemente zu erhöhen.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wandeln die photovoltaischen Elemente die solare Energie in elektrische Energie zum Betreiben der Förderpumpe um.

Durch diese Maßnahme wird der Vorteil erzielt, daß die gesamte Vorrichtung ausschließlich mit solarer Energie betrieben wird, so daß keine weitere Energiezufuhr außer der eingestrahlten Sonnenenergie benötigt wird.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Differenz zwischen einer Temperatur des Wärmeträgermediums auf der Zuflußseite des thermischen Absorbers und einer Umgebungstemperatur in diesem Bereich erfaßt, und es wird in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz die Differenz zwischen dem zweiten Druck und dem dritten Druck derart eingestellt, daß die Temperatur des Wärmeträgermediums unter der Umgebungstemperatur gehalten wird.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dazu bevorzugt eine Meßvorrichtung zum Erfassen einer Differenz zwischen einer Temperatur der ersten Rohrleitung und deren Umgebungstemperatur und eine Regeleinrichtung für das zweite Reduzierventil vorgesehen.

Diese Maßnahme hat gegenüber einer festen Einstellung der Druckdifferenz an den Reduzierventilen den Vorteil, daß auch bei unterschiedlichen Umgebungstemperaturen ein optimierter Anlagenwirkungsgrad durch Einstellung einer um einige Kelvin negativen Differenztemperatur zwischen den Rohrleitungen und der Umgebung eingehalten wird, d. h., daß die Rohrleitungen eine Temperatur unter der Umgebungstemperatur aufweisen. Somit wird der Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Vorrichtung weiter optimiert, indem ein Wärmeübergang von den Leitungen auf die Umgebung völlig verhindert wird, da ohne zusätzliche Energie zufuhr Wärme stets nur von einem wärmeren auf einen kälteren Körper übergeht. Die eingesetzte Regeleinrichtung kann beliebig, zum Beispiel als elektrische Regelung, mechanische (Bimetall-) Regelung oder Kapillar-Regelung ausgebildet sein.

In einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Differenz zwischen einer Temperatur des Wärmeübertragungsmediums auf einer Abflußseite des thermischen Absorbers und einer Umgebungstemperatur in diesem Bereich erfaßt, und es wird in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz die Differenz zwischen dem dritten Druck und dem ersten Druck eingestellt.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dazu bevorzugt eine Meßvorrichtung zum Erfassen einer Differenz zwischen einer Temperatur der zweiten Rohrleitung und deren Umgebungstemperatur und eine Regeleinrichtung für das erste Reduzierventil vorgesehen.

Diese Maßnahmen haben den Vorteil, daß auch die Temperatur der zweiten Rohrleitung von dem thermischen Absorber zu der Wärme entnahmestelle durch geeignete Einstellung der Druckdifferenz zwischen dem zweiten und dem ersten Druck auf einem Niveau unterhalb der Umgebungstemperatur gehalten werden kann, wodurch auch ein Wärmeverlust dieser Rohrleitung vermieden wird.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Wärmeträgermedium auf der Zuflußseite und der Abflußseite des thermischen Absorbers auf der gleichen Temperatur gehalten.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dabei bevorzugt vorgesehen, daß die erste Rohrleitung und die zweite Rohrleitung miteinander in thermischem Kontakt stehen.

Diese Maßnahmen haben den wesentlichen Vorteil, daß das Verbindungsrohrsystem zwischen dem thermischen Absorber und der Wärmeentnahmestelle vereinfacht wird, und daß ein Ausgleich des Temperaturniveaus zwischen Zulauf und Rücklauf durch Direktübertragung automatisch erfolgt. Damit vereinfacht sich bei geregeltem Betrieb der Vorrichtung mittels eines Temperaturfühlers der Regelungsaufwand erheblich, so daß als Eingangsgröße des Regelkreises nur an einer Stelle der Vorrichtung eine Temperaturerfassung der Vorrichtungs-Ist- Temperatur erforderlich ist. Aus einem Vergleich der in der gemeinsamen Verbindungsrohrleitung gemessenen Temperatur mit der Umgebungstemperatur läßt sich durch Regelung des über das an der Abflußseite des Wärmetauschers der Wärmeentnahmestelle befindliche zweite Reduzierventil eine einfache Wirkungsgradoptimierung für die Gesamtvorrichtung über das sich bei einem bestimmten Druck in der Verbindungsrohrleitung einstellende Temperaturniveau realisieren.

Dadurch, daß die erste Rohrleitung und die zweite Rohrleitung thermisch in Kontakt stehen, wird der Temperaturausgleich zwischen beiden Leitungen auf einfache Weise erzielt, wodurch der bauliche Aufwand der Vorrichtung vorteilhaft gering gehalten wird.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung weisen die erste Rohrleitung und die zweite Rohrlei tung jeweils eine abgeflachte Seite auf und berühren sich mit den abgeflachten Seiten.

In einer bevorzugten Alternative ist die zweite Rohrleitung in der ersten Rohrleitung aufgenommen.

Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfin dungsgemäßen Vorrichtung ist die erste Rohrleitung in der zweiten Rohrleitung aufgenommen.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird die Temperatur des Wärmeträgermediums in der Wärmeentnahme stelle und die von den photovoltaischen Elementen erzeugte elektrische Leistung erfaßt, wobei in Abhängigkeit eines Vergleichs dieser Werte die pro Zeit umgewälzte Menge des Wärmeträgermediums eingestellt wird.

Bei der Vorrichtung ist dazu bevorzugt eine Meßeinrichtung zum Erfassen der Temperatur des Wärmeträgermediums in dem zweiten Wärmetauscher und eine Meßeinrichtung zum Erfassen der von den photovoltaischen Elementen erzeugte Leistung und eine Regelein richtung für die Förderpumpe vorgesehen.

Bei einer Wärmeabgabe des Wärmetauschers, bei der aufgrund des Wärmeverbrauches eine bestimmte Mindesttemperatur erforderlich ist, bietet diese Anordnung den Vorteil, daß solange im thermi schen Absorber solare Energie aufgenommen wird, eine Wärmeabgabe des Wärmetauschers über eine ausreichende Mindesttemperatur sichergestellt werden kann. Die Regelung der Gesamtvorrichtung erfolgt in dieser Konfiguration über die übetragene Wärmemenge.

Zweckmäßigerweise erfolgt die hierzu erforderliche Fördermengen regelung der Förderpumpe als elektrische Regelung.

Alternativ zu einer elektrischen Regelung der Pumpe als stetige oder unstetige Regelung über die Pumpengeschwindigkeit ist auch eine gemischte mechanisch-elektrische Regelung denkbar.

Die Regelung der Fördermenge kann zusätzlich zu der Regelung der Druckdifferenz an den Reduzierventilen vorgesehen sein, es ist aber auch vorteilhaft, diese allein zu verwenden, wenn ein einfacher Vorrichtungsaufbau erzielt werden soll. Werden alle zuvor erwähnten Regelungen realisiert, wird ein optimaler Wirkungsgrad der Vorrichtung erreicht.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der beigefügten Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische, perspektivische, teilweise aufge brochene Ansicht eines Teiles der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2, einen Querschnitt der Vorrichtung entlang der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 eine Prinzipdarstellung der gesamten Vorrichtung;

Fig. 4a bis 4c verschiedene Ausführungsbeispiele von Führungen des Rohrleitungssystems der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Teil einer insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichneten Vorrichtung zur Gewinnung von thermischer Energie aus solarer Energie dargestellt, mit der das erfindungsgemäße Verfahren zur Gewinnung von thermischer Energie aus solarer Energie durchgeführt werden kann.

Die Vorrichtung 10 umfaßt einen geschlossenen Kollektorkasten 12 mit einem Boden 14, Seitenwänden 16 und einer transparenten Abdeckplatte 18, die für mit den Pfeilen 20 angedeutete Sonnen strahlen durchlässig ist. Die Seitenwände 16 sind hier im Bereich unterhalb der Abdeckplatte ebenfalls als transparente Scheiben dargestellt, so daß auch seitlich einfallendes gestreutes Sonnen licht in das Innere des Kollektorkastens 12 gelangen kann.

Die Abdeckplatte 18 ist aus einem bruchsicheren Glas gefertigt, um die in dem Kollektorkasten 12 angeordneten Elemente gegen Beschädigung, zum Beispiel durch Hagel, zu schützen.

In dem Kollektorkasten 12 ist ein thermischer Absorber 22 angeordnet, der aus einem geschwärzten Aluminium- oder Kupfer blech besteht und zur Umwandlung von der eingestrahlten solaren Energie in thermische Energie, d. h. Wärme, dient. Der thermische Absorber 22 ist hier als Flachkollektor ausgebildet. Die einfallenden Sonnenstrahlen 20 werden von dem Absorber 22 thermisch absorbiert, wobei die solare Energie in Wärme umge wandelt wird, wodurch sich die Temperatur des Absorbers erhöht.

Weiterhin ist in Fig. 1 anhand der aufgebrochenen Darstellung des thermischen Absorbers 22 zu erkennen, daß unterhalb dieses, d. h. auf der der Sonne abgewandten Seite des thermischen Absorbers, ein erster Wärmetauscher 24 angeordnet ist, der mit dem thermischen Absorber 22 in thermischem Kontakt steht. Dies bedeutet, daß ein Wärmeübergang von dem sich durch die Sonnen einstrahlung aufheizenden thermischen Absorber 22 auf den ersten Wärmetauscher 24 ermöglicht wird.

Der erste Wärmetauscher 24 weist eine Rohrschlange 26 auf, die über den gesamten Bereich des thermischen Absorbers 22 unterhalb desselben schlangenlinienförmig verläuft.

Auf einer Zuflußseite des thermischen Absorbers 22 ist die Rohrschlange 26 mit einer ersten Rohrleitung 28 verbunden. Auf einer Abflußseite des thermischen Absorbers 22 ist die Rohr schlange 26 mit einer zweiten Rohrleitung 30 verbunden.

In der ersten Rohrleitung 28, der Rohrschlange 26 und der zweiten Rohrleitung 30 wird ein Wärmeträgermedium geführt. Das Wärme trägermedium strömt über die erste Rohrleitung 28 gemäß einem Pfeil 32 in die Rohrschlange 26 ein, durchläuft die gesamte Rohrschlange 26 und verläßt die Rohrschlange 26 wieder über die zweite Rohrleitung 30 gemäß einem Pfeil 34.

Als Wärmeträgermedium kann sowohl eine Flüssigkeit als auch ein Gas verwendet werden. Für das erfindungsgemäße Verfahren sind besonders Medien geeignet, die bei Normaldruck einen Siedepunkt besitzen, der unter dem von Wasser liegt, wobei jedoch auch Wasser oder andere Stoffe als Wärmeträgermedium verwendet werden können.

In die erste Rohrleitung 28 ist ein Reduzierventil 36 geschaltet, mit dem ein in dem Wärmeträgermedium herrschender Druck beim Durchströmen des Reduzierventils 36 vermindert werden kann. Dabei kann die Druckreduktion am Reduzierventil 36 eingestellt werden.

Auf der der Sonne zugewandten Seite des thermischen Absorbers 22 sind photovoltaische Elemente 38 angeordnet, die die einge strahlte Sonnenenergie in elektrische Energie umwandeln. Die photovoltaischen Elemente 38 überdecken dabei einen Teilbereich des thermischen Absorbers 22, so daß sowohl die photovoltaischen Elemente 38 als auch der thermische Absorber 22 die Sonnenstrah len 20 absorbieren können. Die von den photovoltaischen Elementen erzeugte elektrische Spannung kann über elektrische Leitungen 40 und Anschlüsse 39 einem Verbraucher zugeführt werden.

Die photovoltaischen Elemente 38 stehen mit dem thermischen Absorber 22 in einem flächigen thermischen Kontakt, um zwischen beiden einen Wärmeübergang zuzulassen. Dadurch können die photovoltaischen Elemente 38, wie nachfolgend noch erläutert wird, durch den thermischen Absorber 22 gekühlt werden.

Auf den in Fig. 1 und 2 dargestellten Kollektorkasten 12, der den thermischen Absorber 22, die photovoltaischen Elemente 38 und den ersten Wärmetauscher 24 als Gehäuse umgibt, kann auch zugunsten eines kostengünstigen und einfachen Aufbaus der Vorrichtung 10 verzichtet werden. Es genügt, daß die vorstehend genannten Elemente durch eine widerstandsfähige Deckscheibe gegen äußere mechanische Einflüsse geschützt sind.

Eine Gesamtdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 und ihrer Funktionsweise wird nun anhand der Fig. 3 näher erläutert.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Elemente finden sich schematisiert in Fig. 3 wieder und wurden mit denselben Bezugs zeichen bezeichnet.

Pfeile 42 zeigen die Strömungsrichtung des Wärmeträgermediums an. In dieser Strömungsrichtung führt die zweite Rohrleitung 30 von dem ersten Wärmetauscher 24 zu einer Förderpumpe 44. Die zum Betreiben der Förderpumpe 44 erforderliche elektrische Energie wird mittels der photovoltaischen Elemente 38 gewonnen, die über die Anschlüsse 39 und elektrische Leitungen 41 mit der Förderpumpe 44 verbunden sind.

Die Förderpumpe 44 steht auf ihrer Abflußseite mit einer Rohrschlange 46 eines zweiten Wärmetauschers 48 in Verbindung, der zur Übertragung der von dem Wärmeträgermedium transportierten Wärme an einer Wärmeentnahmestelle 50 vorgesehen ist. Die an der Wärmeentnahmestelle 50 dem Wärmeträgermedium entnommene Wärme kann zum Beispiel dazu verwendet werden, dort gespeichert zu werden, oder um direkt Brauchwasser für die Hausversorgung oder für ein Schwimmbad auf eine gewünschte Temperatur zu erhitzen.

Der Wärmetauscher 48 ist auf seiner Abflußseite über die erste Rohrleitung 28 wiederum mit dem ersten Wärmetauscher 24 ver bunden. Durch die erste Rohrleitung 28 wird das Wärmeträgermedium dem ersten Wärmetauscher wieder zugeführt.

Insgesamt wird das Wärmeträgermedium somit in einem geschlossenen Kreislauf geführt und mittels der Förderpumpe 44 in einer Richtung gemäß den Pfeilen 42 umgewälzt.

Weiterhin ist in Fig. 3 ein zweites Reduzierventil 52 darge stellt, das auf der Abflußseite des zweiten Wärmetauschers 48 in die erste Rohrleitung 28 geschaltet ist.

Im folgenden werden nun die Funktionsweise der Vorrichtung 10 und das Verfahren zur Gewinnung von thermischer Energie aus solarer Energie beschrieben.

In dem ersten Reduzierventil 36 wird das Wärmeträgermedium auf einen ersten Druck p₁ entspannt, der so niedrig ist, daß das Wärmeträgermedium verdampft. Der dazu erforderliche Unterdruck hängt von dem verwendeten Wärmeträgermedium ab, d. h., genauer gesagt, von dessen Siedepunkt bei einem vorgegebenen Druck. Eine Flüssigkeit siedet nämlich dann, wenn bei vorgegebener Temperatur der Dampfdruck der Flüssigkeit bei dieser Temperatur dem Umgebungsdruck gleich oder größer als dieser ist. Bei einem Umgebungsdruck von ca. 20 mbar siedet z. B. Wasser bei einer Temperatur von ca. 20°C. Durch die Wahl eines geeigneten Wärmeträgermediums mit einem niedrigen Siedepunkt bei Normaldruck kann der erste Druck p₁ dementsprechend höher gewählt werden.

Das so verdampfte Wärmeträgermedium strömt in die Rohrschlange 26 des ersten Wärmetauschers 24 ein. Dem thermischen Absorber 22, der infolge der Sonneneinstrahlung durch Absorption aufge heizt ist, wird von dem Wärmeträgermedium die zum Verdampfen erforderliche Verdampfungswärme entzogen. Dabei kühlt sich der thermische Absorber 22 auf die Temperatur des Wärmeträgermediums ab.

Beim Verdampfungsvorgang bleibt die Temperatur des Wärmeträger mediums nahezu konstant. Bei geeigneter Wahl des Wärmeträger mediums und des ersten Druckes p₁ erfolgt die Übertragung der Wärme bei einer Temperatur des Wärmeträgermediums, die kleiner als die Umgebungstemperatur des Kollektorkastens 12 ist.

Den mit dem thermischen Absorber 22 thermisch in Kontakt stehenden photovoltaischen Elementen 38 wird dabei ebenfalls Wärme entzogen, so daß sie abgekühlt und auf einer für einen hohen Wirkungsgrad günstigen Betriebstemperatur gehalten werden.

Die von den photovoltaischen Elementen 38 erzeugte elektrische Energie wird der Förderpumpe 44 über die elektrischen Leitungen 40 zugeführt.

Unter der Saugwirkung der Förderpumpe 44 durchströmt das Wärmeträgermedium den ersten Wärmetauscher 24 und die zweite Rohrleitung 30 weiterhin bei dem ersten niedrigen Druck p₁ zur Förderpumpe 44. Das Temperaturniveau des Wärmeträgermediums in der zweiten Rohrleitung 30 liegt dabei auf einem Wert nahe der Umgebungstemperatur.

Die Förderpumpe 44 komprimiert das unter dem ersten Druck p₁ stehende Wärmeträgermedium auf der Zuflußseite des zweiten Wärmetauschers 48 der Wärmeentnahmestelle 50 auf einen hohen zweiten Druck p₂, bei dem das Wärmeträgermedium wieder konden siert. Dabei wird die in dem Wärmeträgermedium gespeicherte und transportierte Verdunstungswärme als Kondensationswärme frei, die dazu genutzt werden kann, an der Wärmeentnahmestelle einen Wärmespeicher oder Brauchwasser aufzuheizen oder einem anderen Verbraucher zugeführt zu werden.

Auf der Abflußseite des zweiten Wärmetauschers 48 wird dann über das zweite Reduzierventil 52 das Wärmeträgermedium von dem zweiten, hohen Druck p₂ auf einen dritten Druck p₃ entspannt, um in dem Wärmeträgermedium wieder ein Temperaturniveau nahe der Umgebungstemperatur einzustellen. Der dritte Druck P₃ ist dabei größer als der erste Druck p₁, und zwar noch ausreichend hoch, daß ein Verdampfen des Wärmeträgermediums nicht eintritt.

In Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur und des gewählten Wärmeträgermediums werden die Differenzen zwischen dem ersten Druck p₁ und dem zweiten Druck p₂, dem zweiten Druck p₂ und dem dritten Druck p₃, sowie dem dritten Druck p₃ und dem ersten Druck p₁ so eingestellt, daß im gesamten Kreislauf die Temperatur des Wärmeträgermediums nahe bei oder sogar unter der Um gebungstemperatur liegt.

Zur genauen Einstellung der Differenz zwischen dem dritten Druck p₃ und dem ersten Druck p₁ an dem Reduzierventil 36 ist eine Regeleinrichtung 60 sowie eine Meßvorrichtung zum Erfassen der Temperatur der zweiten Rohrleitung 30 und deren Umgebung vorgesehen. Zum Messen der Temperatur der zweiten Rohrleitung 30 ist ein Meßfühler 62, und für das Messen der Umgebungs temperatur der zweiten Rohrleitung 30 ist ein Meßfühler 64 vorgesehen. Die gemessenen Werte werden von der Regeleinrichtung 60 erfaßt, die dann in Abhängigkeit von der erfaßten Temperatur differenz das Reduzierventil 36 so einstellt, daß die Differenz zwischen dem dritten Druck p₃ und dem ersten Druck p₁ derart ist, daß die Temperatur des Wärmeträgermediums in der zweiten Rohrleitung 30 unterhalb der Umgebungstemperatur liegt.

Ebenso ist zur Einstellung der Differenz zwischen dem zweiten Druck p₂ und dem dritten Druck p₃ an dem zweiten Reduzierventil 52 eine Regeleinrichtung 70 vorgesehen, mit der diese Druck differenz so eingestellt werden kann, daß die Temperatur des Wärmeträgermediums in der ersten Rohrleitung 28 unterhalb deren Umgebungstemperatur liegt. Dazu umfaßt die Meßvorrichtung einen Meßfühler 72 zum Messen der Temperatur der ersten Rohrleitung 28 und einen Meßfühler 74 zum Messen der Umgebungstemperatur der ersten Rohrleitung 28.

Zusätzlich zu den Regeleinrichtungen 60 und 70 oder alternativ zu diesen ist eine Regeleinrichtung 80 vorgesehen, mit der die Fördermenge und die Differenz zwischen dem ersten Druck p₁ und dem zweiten Druck p₂ an der Förderpumpe 44 eingestellt werden kann. Die Regelung der gesamten Vorrichtung 10 erfolgt in dieser Konfiguration über die übertragene Wärmemenge. Dazu wird über eine Meßvorrichtung 82 die von den photovoltaischen Elementen 38 erzeugte elektrische Leistung und über einen Meßfühler 84 die Temperatur des zweiten Wärmetauschers 48 an der Wärmeentnah mestelle 50 gemessen. Aus einem Vergleich der beiden Werte wird die Fördermenge der Förderpumpe 44 geregelt.

Die Regeleinrichtung 80 kann dabei in Form einer elektrischen Regelung als stetige oder unstetige Regelung über die Pumpen geschwindigkeit realisiert sein, es ist jedoch auch eine gemischte mechanisch-elektrische Regelung denkbar, bei der als eine Führungsgröße die elektrische Leistung der photovoltaischen Elemente 38 gemessen wird und die Fördermenge der Förderpumpe 44 mechanisch über einen Bimetall- oder Kapillar-Regler als Funktion der Temperatur des zweiten Wärmetauschers 48 eingestellt wird. Bei entsprechender Pumpenbauweise kann damit eine sehr kostengünstige Regelung der gesamten Vorrichtung geschaffen werden.

In Fig. 4a-4c sind weitere Ausführungsbeispiele dargestellt, wie die erste Rohrleitung 28 und die zweite Rohrleitung 30 alternativ zu der in Fig. 3 dargestellten Weise geführt werden können. In Fig. 4a weisen die erste Rohrleitung 28 und die zweite Rohrleitung 30 jeweils eine abgeflachte Seite 90 bzw. 92 auf, über die die erste Rohrleitung 28 mit der zweiten Rohrleitung 30 in thermischem Kontakt steht. In der ersten Rohrleitung 28 und der zweiten Rohrleitung 30 bildet sich somit ein gleiches Temperaturniveau des Wärmeträgermediums aus.

In Fig. 4b ist alternativ dazu dargestellt, daß die zweite Rohrleitung 30 in der ersten Rohrleitung 28 aufgenommen ist. Hier findet ein Wärmeübergang zwischen dem Wärmeträgermedium der ersten Rohrleitung 28 und dem Wärmeträgermedium in der zweiten Rohrleitung 30 über die Oberfläche der zweiten Rohrlei tung 30 statt. In Fig. 4c ist der umgekehrte Fall dargestellt, bei dem die erste Rohrleitung 28 in der zweiten Rohrleitung 30 aufgenommen ist.

Wird eine Führung der ersten Rohrleitung 28 und der zweiten Rohrleitung 30 gemäß den Ausführungsbeispielen der Fig. 4a bis 4c gewählt, so wird anstelle der Regeleinrichtungen 60 und 70 nur eine der beiden Regeleinrichtungen benötigt, da sich in der ersten Rohrleitung 28 und in der zweiten Rohrleitung 30 ein gemeinsames Temperaturniveau ausbildet, die mittels eines einzigen Meßfühlers gemessen werden kann.

Claims

1. Verfahren zur Gewinnung von thermischer Energie aus solarer Energie, mit den Verfahrensschritten:

a) Absorbieren der solaren Energie in einem thermischen Absorber (22) und Übertragen der absorbierten Energie in Form von Wärme auf ein flüssiges oder gasförmiges Wärmeträgermedium;
b) Entnehmen der Wärme von dem Wärmeträgermedium an einer Wärmeentnahmestelle zur Nutzung der Wärme;
c) Umwälzen des Wärmeträgermediums in einem geschlossenen Kreislauf von dem thermischen Absorber (22) zu der Wärmeentnahmestelle (50) und von dort wieder zu dem thermischen Absorber (22);
d) Entspannen des Wärmeträgermediums auf einer Zufluß seite des thermischen Absorbers (22) auf einen ersten Druck (p₁), der so niedrig ist, daß das Wärmeträger medium verdampft;
e) Komprimieren des Wärmeträgermediums auf einer Zufluß seite der Wärmeentnahmestelle (50) auf einen zweiten Druck (p₂), der so hoch ist, daß das Wärmeträgermedium wieder kondensiert.

dadurch gekennzeichnet, daß das Entspannen des Wärmeträger mediums auf den ersten Druck (p₁) auf der Zuflußseite des thermischen Absorbers (22) unmittelbar vor dem Einströmen des Wärmeträgermediums in den thermischen Absorber (22) erfolgt und daß das Wärmeträgermedium auf einer Abflußseite der Wärmeentnahmestelle (50) auf einen dritten Druck (p₃) entspannt wird, der höher als der erste Druck (p₁)ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem thermischen Absorber (22) thermisch in Kontakt stehende photovoltaische Elemente (38) gekühlt werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Differenz zwischen einer Temperatur des Wärmeträgermediums auf der Zuflußseite des thermischen Absorbers (22) und einer Umgebungstemperatur in diesem Bereich erfaßt wird, und wobei in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz die Differenz zwischen dem zweiten Druck (p₂) und dem dritten Druck (p₃) derart eingestellt wird, daß die Temperatur des Wärmeträgermediums unter der Umgebungstemperatur gehalten wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Differenz zwischen einer Temperatur des Wärmeübertragungsmediums auf einer Abfluß seite des thermischen Absorbers (22) und einer Umgebungs temperatur in diesem Bereich erfaßt wird, und wobei in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz die Differenz zwischen dem dritten Druck (p₃) und dem ersten Druck (p₁) derart eingestellt wird, daß die Temperatur des Wärmeträger mediums unter der Umgebungstemperatur gehalten wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeträgermedium auf der Zufluß seite und der Abflußseite des thermischen Absorbers (22) auf der gleichen Temperaturgehalten wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis S. dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Wärmeträgermediums an der Wärmeentnahmestelle (50) und die von den photo voltaischen Elementen (38) erzeugte elektrische Leistung erfaßt wird, und wobei in Abhängigkeit eines Vergleichs dieser Werte die pro Zeit umgewälzte Menge des Wärmeträger mediums eingestellt wird.

7. Vorrichtung zur Gewinnung von thermischer Energie aus solarer Energie, mit:

a) einem thermischen Absorber (22);
b) einem ersten Wärmetauscher (24) zum Übertragen der absorbierten solaren Energie in Form von Wärme auf ein flüssiges oder gasförmiges Wärmeträgermedium;
c) einem zweiten Wärmetauscher (48) zum Entnehmen der Wärme von dem Wärmeträgermedium an einer Wärmeent nahmestelle (50);
d) Mitteln zum Umwälzen des Wärmeträgermediums in einem geschlossenen Kreislauf von dem thermischen Absorber (22) zu der Wärmeentnahmestelle (50) und von dort wieder zu dem thermischen Absorber (22);
e) einer ersten Rohrleitung (28) als Zulauf des Wärme trägermediums von dem zweiten Wärmetauscher (48) zu dem ersten Wärmetauscher (24) und einer zweiten Rohrleitung (30) als Rücklauf des Wärmeträgermediums von dem ersten Wärmetauscher (24) zu dem zweiten Wärmetauscher (48);
f) einem ersten Reduzierventil (36) zum Entspannen des Wärmeträgermediums auf einer Zuflußseite des thermischen Absorbers (22);
g) Mitteln zum Komprimieren des Wärmeträgermediums auf einer Zuflußseite der Wärmeentnahmestelle (50),

dadurch gekennzeichnet, daß das erste Reduzierventil (36) in Strömungsrichtung unmittelbar vor dem thermischen Absorber (22) angeordnet ist, und daß auf einer Abflußseite der Wärmeentnahmestelle (50) mindestens ein zweites Reduzierventil (52) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Komprimieren und zum Umwälzen des Wärme trägermediums eine Förderpumpe (44) umfassen.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf der der Sonne zugewandten Seite des thermischen Absorbers (22) photovoltaische Elemente (38) angeordnet sind, die mit dem thermischen Absorber (22) thermisch in Kontakt stehen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die photovoltaischen Elemente (38) die solare Energie in elektrische Energie zum Betreiben der Förderpumpe (44) umwandeln.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßvorrichtung zum Erfassen einer Differenz zwischen einer Temperatur der ersten Rohrleitung (28) und deren Umgebungstemperatur und eine Regeleinrichtung für das zweite Reduzierventil (52) vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßvorrichtung zum Erfassen einer Differenz zwischen einer Temperatur der zweiten Rohrleitung (30) und deren Umgebungstemperatur und eine Regeleinrichtung für das Reduzierventil (36) vorgesehen ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Rohrleitung (28) und die zweite Rohrleitung (30) miteinander thermisch in Kontakt stehen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Rohrleitung (28) und die zweite Rohrleitung (30) jeweils eine abgeflachte Seite (90, 92) aufweisen und sich mit den abgeflachten Seiten (90, 92) berühren.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Rohrleitung (30) in der ersten Rohrleitung (28) auf genommen ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Rohrleitung (28) in der zweiten Rohrleitung (30) aufgenommen ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßeinrichtung zum Erfassen der Temperatur des Wärmeträgermediums in dem zweiten Wärme tauscher (48) und eine Meßeinrichtung zum Erfassen der von den photovoltaischen Elementen (38) erzeugten elektrischen Leistung und eine Regeleinrichtung für die Förderpumpe (44) vorgesehen ist.