阅读说明：本技术 用于运行混合收集器-太阳能设备的方法 (Method for operating a hybrid collector-solar system ) 是由 D.拉玛尼 于 2018-06-01 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于运行混合收集器?太阳能设备(11)的方法，在其中在缓冲存储器(21)中存在的传热介质(25)经由泵(23)到达到用于加热传热介质(25)的混合收集器的太阳能集热器(17)中，其中，泵(23)被连结到供应管路(19)中，该供应管路(19)连接缓冲存储器(21)与太阳能集热器(17)。太阳能设备(11)部分被填充以传热介质(25)，从而太阳能设备(11)的部分未被填充且传热介质(25)取决于其温度在太阳能集热器(17)与缓冲存储器(21)之间经由供应管路(19)来回移动，由此实现往复式运行方式。(The invention relates to a method for operating a hybrid collector-solar system (11), in which a heat transfer medium (25) present in a buffer store (21) is passed via a pump (23) into a solar collector (17) of a hybrid collector for heating the heat transfer medium (25), wherein the pump (23) is connected into a supply line (19), which supply line (19) connects the buffer store (21) with the solar collector (17). The solar installation (11) is partially filled with a heat transfer medium (25), so that the solar installation (11) is partially unfilled and the heat transfer medium (25) is moved back and forth between the solar collector (17) and the buffer store (21) via the supply line (19) as a function of its temperature, as a result of which a reciprocating mode of operation is achieved.)

用于运行混合收集器-太阳能设备的方法

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于运行混合收集器-太阳能设备(Hybridkollektor-Solaranlage)的方法和一种根据权利要求11的前序部分的用于执行该方法的混合收集器-太阳能设备。

背景技术

由现有技术已知混合收集器，其相比单独的光电模块(Photovoltaikmodul)或太阳能集热器(thermisch Solarkollektor)(也称作太阳能收集器或平板收集器)更高效地利用太阳光。在光电模块(PV模块)的情形中通常适用如下，即，其功率随着上升的温度下降。因此尝试将PV模块的温度保持尽可能低。在混合收集器的情形中的协同效应此时在于如下，即，在这些收集器的情形中设置有换热器，其冷却PV模块。经由传热体被排出的热量可例如被用于热水目的(Warmwasserzwecke)、暖气支持(Heizungsunterstützung)或热泵支持。混合收集器的总效率相应地高于单独的PV模块或太阳能收集器的效率。

混合收集器以如下方式被集成到加热循环(Heizkreislauf)中，即，传热介质(Wärmeträgermedium)持续循环。此外，缓冲存储器(Pufferspeicher)和泵被连结到加热循环中。该加热循环被完全填充以传热介质。传热介质通过循环被持续加热。在该封闭循环中然而可构建直至6bar的压力。因此，太阳能设备须相应地来设计且定义尺寸，以便于可经受住这些压力。这必然引起高的投资成本。同样地其总是再次产生泄漏和与此相联系的增加的维护耗费。此外，在太阳能集热器中由于以传热介质的持续穿流可能形成死区。这也就是说在太阳能集热器内的确定位置处传热介质不被更换。这降低了太阳能设备的效率且甚至可能引起热点(Hotspot)。

发明内容

由所描述的现有技术的缺点而产生引发本发明的任务，即，如此地改善一种用于运行混合收集器-太阳能设备的这种类型的方法，即，太阳能设备的投资成本和维护成本被降低且其效率在运行中被同时改善。

所提出的任务的解决方案在一种根据权利要求1的前序部分的用于运行混合收集器-太阳能设备的方法的情形中通过如下方式实现，即，太阳能设备部分被填充以传热介质，从而太阳能设备的部分未被填充且传热介质取决于其温度在太阳能集热器与缓冲存储器之间经由供应管路(Zuleitung)来回移动，由此实现往复式运行方式。

通过使太阳能设备仅部分被填充以传热介质，保留足够的空间空着，从而使得传热介质在加热的情形中可自由膨胀，而不在太阳能设备中构建压力。这特别在混合收集器的情形中是有利的，因为这些混合收集器可能具有压敏的玻璃板。

通过使太阳能设备被部分填充，在太阳能设备中存在空间，以便可在缓冲存储器与太阳能集热器之间来回移动传热介质。该往复式运行方式引起出奇高的效率，因为传递到传热介质上的太阳能热量相比在被连续地在循环中引导的传热介质的情形中总的来说几乎相同大小。此外，泵的能量需求相比循环运行方式降低，因为泵仅在定义的时间间隔中将传热介质由缓冲存储器泵送到太阳能集热器中且其余运行时间停止。

本发明优选通过如下方式出众，即，传热介质在第一运行状态中大致处在缓冲存储器中且在第二运行状态中大致处在太阳能集热器中。两个运行状态使得如下成为可能，即，所有传热介质要么在太阳能收集器中被加热要么由其在缓冲存储器中被抽走热量。往复式运行方式尤其在与混合收集器的组合中非常高效，因为太阳能集热器的任务中的其中一个是冷却PV模块。因为在第二运行状态中被良好冷却的传热介质与PV模块处在接触中，所以推动的(treibende)温降特别高。

在本发明的一种特别优选的实施形式中，传热介质以泵经由供应管路由第一运行状态被泵送到第二运行状态中。泵由此可非常节省能量地被使用，因为其在太阳能设备运行期间的其余时间可停止。与此相反，泵在太阳能设备的循环运行方式的情形中连续运转。

在本发明的另一优选的实施形式中，传热介质通过排空太阳能集热器经由供应管路由第二运行状态被转移到第一运行状态中。因此排空不需要额外的能量。自动排空可通过如下方式来实现，即，供应管路布置在太阳能集热器的最低点处且缓冲存储器的最高点低于太阳能收集器的最低点布置。

如下证实是有用的，当传热介质取决于其温度经由供应管路被泵送到太阳能集热器中或经由供应管路被转移到缓冲存储器中时。供应管路可通过该运行方式被用于供应和导出传热介质。因此可取消额外的管路。

适宜地，泵独立于第一和第二运行状态与传热介质处在接触中。由此防止如下，即，泵干式地运转。该维护技术要求能够以如下方式简单地来实现，即，泵相比处在缓冲存储器中的传热介质的最高点更低地布置。

如下证实是有用的，当传热介质经由绕过泵的旁通管路由太阳能集热器被转移到缓冲存储器中时。由此，通过阀的简单的打开太阳能收集器可被排空。泵对于排空而言不被需要。

本发明同样优选通过如下方式出众，即，该方法以如下方式不带有传热介质的循环运动，即，传热介质经由供应管路在太阳能集热器与缓冲存储器之间被来回往复引导。因此，该设备可无压力地来运行。死区的形成被可靠地防止，因为太阳能收集器在变换到第一运行状态上的情形中被完全排空。

适宜地，混合收集器-太阳能设备被无压力地运行，这如已进一步在上面已实施的那样特别对于混合收集器而言带来大的优点。

如下是有利的，当在第二运行状态中传热介质的剩余体积残留在缓冲存储器中。由此，泵不带有干式运转的危险地运转。在缓冲存储器中的剩余体积同样可通过溢流(Überlauf，有时称为溢出)构成，其当传热介质在太阳能收集器中膨胀时形成。

本发明的另一方面同样涉及一种用于执行上述方法的混合收集器-太阳能设备。如下是特别优选的，当对于传热介质而言的太阳能设备的体积容量(Fassungsvolumen，有时称为框架体积)与被填入的传热介质的体积至少双倍一样大时。太阳能设备的该尺寸定义引起如下，即，可实现往复式运行方式。传热介质几乎完全要么处在太阳能集热器中要么处在缓冲存储器中。因此，加热阶段和取热阶段彼此分开且连续地实现。

适宜地，不带有传热介质的太阳能设备的体积被填充以空气。由此，传热介质可在太阳能收集器中膨胀，而在太阳能设备中不构建压力。

在本发明的一种优选的实施形式中，缓冲存储器的填充体积至少具有被加热的传热介质的体积。由此，在第一运行状态中传热介质可完全被容纳在缓冲存储器中，在其处由所有传热介质抽走热量。

在本发明的另一优选的实施形式中，太阳能集热器的填充体积最高具有经冷却的传热介质的体积。由此确保如下，即，太阳能收集器在第二运行状态中完全被填充以传热介质且所有传热介质被加热。

适宜地，太阳能集热器通过供应管路和溢流管路与缓冲存储器相连接。溢流管路用于将在第二运行状态期间膨胀的在太阳能收集器中未找到空间的传热介质引回到缓冲存储器中。传热介质在结束第二运行状态之后的引回自动地经由供应管路实现。

在本发明的另一特别优选的实施形式中，太阳能集热器是自动排空的(selbstentleerend)。完全排空太阳能收集器且填充缓冲存储器不需要额外的能量。

附图说明

另外的优点和特征在参照示意性图示的情形下由本发明的实施例的随后的描述得出。其中：

图1以非比例正确的图示显示了在第一运行状态中的混合收集器-太阳能设备；

图2以非比例正确的图示显示了在第二运行状态中的太阳能设备，且

图3以非比例正确的图示显示了在传热介质返回到第一运行状态中之后的太阳能设备。

具体实施方式

在图1至3中显示了混合收集器-太阳能设备，其总地被标以附图标记11。太阳能设备的核心部件是混合收集器13。混合收集器13包括光电模块(PV模块)15，其布置在太阳能集热器17上。优选地，PV模块15包括多个太阳能电池，其被保持在两个玻璃板之间。太阳能集热器17优选通过如下方式来构成，即，在PV模块15与板之间的密封件被压缩且该密封件将板与PV模块15间隔开。板以夹子、夹钳或螺钉被保持在PV模块15处。混合收集器13经由供应管路19与缓冲存储器21导流地相连接。泵23被集成到供应管路19中，该泵可将传热介质25由缓冲存储器21泵送到太阳能集热器17中。

太阳能设备11不完全被填充以传热介质25，而是太阳能设备的部分未被填充。传热介质25的填充体积至少与太阳能集热器17的体积一样大。由此确保如下，即，太阳能集热器17可完全被填充以传热介质25且可将尽可能多的热量传递到传热介质上。

在图1中显示了第一运行状态，在其中传热介质25处在缓冲存储器21中。容纳在太阳能收集器17中的热量由传热介质25在缓冲存储器21中被抽走，例如通过集成到缓冲存储器21中的换热器。缓冲存储器21的填充体积如此来测定，即，经加热的传热介质25当其不具有其最大膨胀时在缓冲存储器中找到空间。通过使传热介质25完全被容纳在缓冲存储器21中，可由在缓冲存储器21中的所有传热介质25抽走热量。额外地，供应管路19直至泵23须被填充以传热介质25，从而泵23不干式地运转且可拉动传热介质25。适宜地，泵23布置在如下水平上，该水平处在第一运行状态中的传热介质25的液位下方。由此，传热介质25被强制挤压直至泵23。

在缓冲存储器21中的传热介质25被抽走热量之后，其以泵23经由供应管路19被泵送到太阳能集热器17中。在太阳能收集器17中残留传热介质25，直至达到定义的温度或定义的时间间隔。在该第二运行状态(图2)中，太阳能集热器17被完全填充以传热介质。优选地，小量的传热介质25残留在缓冲存储器21中，以便具有储备。所有传热介质25在太阳能集热器17中通过太阳辐射被加热，直至对于太阳能设备11的运行而言必要的温度被达到。

太阳能设备11可无压力地来运行，因为该太阳能设备不被完全填充以传热介质25。太阳能设备11的剩余体积不带有传热介质25且因此被填充以空气。由此，传热介质25在加热期间可无阻力地膨胀。这在混合收集器-太阳能设备11的情形中是特别有利的，因为光电模块15可能包括至少一个压敏的玻璃板。

泵23不如在循环运行方式的情形中那样(在其中传热介质25持续地在循环中被泵送)持续在运行中。而是泵23仅当由第一运行状态被变换到第二运行状态中且泵23将传热介质25由缓冲存储器21泵送到太阳能集热器17中时才被接通。由此，在本方法的情形中泵23可特别节省能量地来运行，由此太阳能设备11的总效率被改善。

在下一步骤中，绕过泵23的旁通管路27被打开。通过使太阳能收集器17高于缓冲存储器21且倾斜地布置，太阳能收集器17自动且完全排空。对于太阳能收集器17的排空而言，泵23因此无须被置于运行中。缓冲存储器21通过重力被自动填充以经加热的传热介质25。在缓冲存储器21的填充之后，可由传热介质25抽走热量。

额外地，太阳能集热器17与缓冲存储器21以溢流管路29相连接。由此，在加热期间在太阳能集热器中膨胀的传热介质25可经由溢流管路29流回到缓冲存储器中。溢流管路使得如下成为可能，即，传热介质25可膨胀，而不在太阳能设备11中构建压力。

该用于运行混合收集器-太阳能设备11的方法使得如下成为可能，即，传热介质25在太阳能集热器17与缓冲存储器21之间来回往复。以惊人的方式发明者发现如下，即，该运行方式引起总效率相比循环运行方式的提高。为了可实现往复式运行方式，太阳能集热器17的填充体积如此来定义尺寸，即，其最高与经冷却的传热介质25的体积相符。由此，太阳能集热器17总是可完全填充以传热介质25。通过太阳能集热器17在结束第二运行状态的情形中的完全排空可防止死区的形成，这些死区在循环运行方式的情形中在太阳能收集器中经常形成。

缓冲存储器21的填充体积如此来定义尺寸，即，其至少与被加热的传热介质25的体积相符。由此，所有经加热的传热介质25可容纳在缓冲存储器21中且可在该处发出其热量。

附图标记列表

11 混合收集器-太阳能设备

13 混合收集器

15 光电模块

17 太阳能集热器

19 供应管路

21 缓冲存储器

23 泵

25 传热介质

27 旁通管路

29 溢流管路。