专利名称：热太阳能系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有收集器的热太阳能系统，该收集器通过包含载热介质的太阳 能回路与热沉连接。
背景技术：
如下的太阳能系统被称为热太阳能系统，所述太阳能系统使来自太阳辐射的热量 能够被人们利用(太阳热能)。该热量特别可用于建筑工程学或者用于发电的热太阳能发 电站。相对地，将太阳光直接转换为电流被称作光电效应，相应的系统为光电系统。在热量获取时，热收集器的吸收器通过太阳能得以加热。载热介质流动穿过收集 器。泵将载热介质输送入到太阳能回路中，通过该太阳能回路将热量从收集器送至热沉，特 别是太阳能蓄热器；该太阳能蓄热器吸收热量并将热量储存。收集器是太阳能系统中的如下部件，该部件吸收太阳热量并将所吸收的热量尽可 能无损失地传递至太阳能回路中的载热介质。收集器中的最重要结构区别是平板式收集器和管式收集器。技术上来讲，平板式 收集器与管式收集器的区别在于对吸收器的隔热。在真空管式收集器中，通过玻璃管中的 真空实现隔热作用，从而所述真空完全禁止通过对流进行的热量传输。平板式收集器使用常规的隔热材料，例如矿棉或聚氨酯泡沫。常规隔热材料的隔 热效果不如真空，因此需要较大的收集器面积，用以达到相当的功率值。目前的高效平板式 收集器使用铜质吸收器工作。然而，由于平板式收集器明显更为廉价并且一般比真空管式 收集器更为经济，因此在建筑设备工程技术中主要使用这种结构类型。太阳能蓄热器与常规的蓄水箱(Brauchwassertank)的区别首先在于非常强的隔热、 高且细长的储水容器结构形式(这种储水容器结构形式允许产生不同的温度层(上部为热水， 下部为冷水))以及安置得很深的、大面积的用于传递来自太阳能回路的热量的换热器。一旦收集器中的温度比太阳能换热器处的温度高出一定的温度差时，则通过控制 装置启动泵并将热量运输至太阳能蓄热器中；一旦收集器与蓄热器之间的温度差低于极限 值，则所述系统停工。市面上的收集器可以将打到收集器表面的太阳能的60%至70%转化为可利用的 热量。在该收集器中大多使用水-丙二醇_混合物(比例60 40)作为载热介质。通 过添加40%的丙二醇可以获得直至_23°C的防冻保护，在_23°C以下结冰但不会发生冻裂 (Frostsprengung)，并且熔点根据压强可以为150°C或更高。在更高的温度下，许多收集器 进入停止工作状态并不再给送能量。在供热采暖季节之外，热太阳能系统仅反复用于对热水加热。这导致了该系统较 低的总效率。在该系统的停止工作状态下存在过热的危险并且进而损坏热太阳能系统。
发明内容
因此，从现有技术出发，本发明基于如下任务，即，完成一种热太阳能系统，其中，过热的危险得以降低并太阳能系统的效率、特别是在供热采暖季节之外的效率得到改善。该任务的解决方案基于如下设想，S卩，热太阳能系统以如下方式与热电发电器连 接，即，收集器的未被利用的热量可以被用于在热发电器中，特别是在收集器空转时产生能量。详细来讲，该任务通过开头所提及类型的热太阳能系统以如下方式来解决该太 阳能回路能够借助阀控制件与至少一个换热器暂时连接，该换热器置在热发电器的接收流 入热流的热侧上，并且阻热机构在热太阳能系统的收集器与换热器之间减少热能交换。为了将过量的热量与太阳能回路断开，太阳能回路可以通过阀控制件特别是在热 太阳能系统的空转阶段与换热器暂时连接，该换热器置于热电偶(Thermoelement)的热 侧。收集器与换热器之间的阻热机构很大程度上阻止了在工作阶段，也就是当最大热流应 输送给热沉，特别是输送给蓄热器时，从所述收集器带走热量并输出至热发电器。在本发明中，阻热机构应被理解为是用于抑制热太阳能系统的收集器向与热发电 器连接的换热器散发热能的手段。在本发明中，收集器这一概念包括由一个或多个太阳能收集器(例如，平板式收 集器和管式收集器)组成的系统，所述太阳能收集器可以相互串接和/或相互并接。这种收集器通过太阳能回路与热沉连接。作为热沉特别考虑蓄热器，以便可以不 依赖于当前太阳辐射而利用由收集器吸收的热量。但也可以考虑的是，由收集器吸收的热 量通过太阳能回路直接输送至作为热沉的起作用的消耗器。当带有热发电器的板状换热器平面式地布置在收集器的非工作的(passiv)背侧 上时，在收集器与换热器之间存在由隔热材料、特别是由发泡塑料或矿棉形成的阻热中间 层来作为阻热机构。只要空间状况允许，板状换热器可以与热发电器实施为单独于收集器的结构单元 运行。在这种情况下，收集器与板状换热器之间的间距确保了在收集器的工作阶段中几乎 没有热量通过对流传输至换热器并且因此降低热太阳能系统的总效率。此外，作为单独的 结构单元的实施方案的优点在于，在热发电器的热侧上可以布置有吸收器，用于接收进入 的太阳辐射的能量，该吸收器将额外的能量引入太阳能系统，该额外的能量要么被完全利 用以产生电流要么被部分用到太阳能回路中，用以加热蓄热器。对于后面提到的混合运行方案(Hybridbetrieb)需要的是，阀控制件具有连续阀 (Stetigventil)，该连续阀允许调整太阳能回路以及换热器中载热介质的体积流。在热太阳能系统的简单的构造方案中，收集器可以借助至少一个多通阀选择性地 与热发电器的蓄热器或换热器连接。当前流线路(Vorlauf)和回流线路中接入各至少一个三通阀/ 二通阀时，热发电 器的换热器可以与太阳能回路完全断开。对从收集器向热发电器的通流路径的开放特别在空转时，也就是在蓄热器得到充 分加热时进行，以防止太阳能系统过热并且进而损坏热太阳能系统。在空转时，总热流从收 集器导向换热器，并且在所联入的热发电器中部分地转换为电能。在蓄热器的加热过程中， 没有热能被引导至热发电器。阀控制件的多个或一个阀可由手来操作。然而，优选为电操作的多通阀或连续阀， 所述阀由太阳能系统中已有的控制件来操作，该控制件基于其探测器识别出热太阳能系统的空转，在识别后，对于每个阀触发切换指令。对于较为复杂的混合运行模式，在考虑到来 自蓄热器的热输出以及收集器处的太阳辐射强度和持续时间的情况下，控制件通过至少一 个连续阀适于需要地将载热介质一方面分配至蓄热器，另一方面分配至热发电器。作为热发电器运行的热电偶根据塞贝克效应产生电压。大量的热偶对 (Thermopaar)接在一起形成热电偶。热发电器可以包括一个或多个热电偶，所述热电偶串 接地和/或并接地电接入。用在热电偶中的热电势依赖于温度并且在几微伏的范围内变 动。一些合金由于其在确定温度下的性能可被做成热偶对，并且在_270°C至2600°C的温度 范围内形成一系列(Palette)的热电材料组合物(热偶对)。所述系列包括在标准中并且 得以限定。目前对于热电偶可用的国际标准为IEC 584-1，在德语地区对应内容为DIN EN 60584的第1部分。该标准按照热电材料组合物的性能限定了 10种不同的热电材料组合 物。
权利要求
具有收集器的热太阳能系统，所述收集器通过包含载热介质的太阳能回路与热沉连接，特别是与蓄热器连接，其特征在于，所述太阳能回路(4)能够借助阀控制件(17、18)暂时与至少一个换热器(19)连接，所述换热器(19)布置在热发电器(20)的接收流入的热流的热侧上，并且在所述热太阳能系统(1)的所述收集器(2)与所述换热器(19)之间，阻热机构(22)减少热能交换。
2.根据权利要求1所述的热太阳能系统，其特征在于，所述热发电器(20)具有至少一 个薄层热电偶。
3.根据权利要求1或2所述的热太阳能系统，其特征在于，所述板状的换热器(19)和 所述热发电器(20)平面式地布置在所述收集器(2)的非工作的背侧(21)上，并且阻热的 中间层(22)位于所述收集器(2)与所述换热器(19)之间。
4.根据权利要求1或2所述的热太阳能系统，其特征在于，所述板状的换热器(19)和 所述热发电器(20)实施为单独于所述收集器(2)的结构单元(26)。
5.根据权利要求4所述的热太阳能系统，其特征在于，所述结构单元(26)与所述收集 器(2)相距地布置。
6.根据权利要求1至4任一项所述的热太阳能系统，其特征在于，所述换热器(19)为 板式换热器或管式换热器。
7.根据权利要求1至6任一项所述的热太阳能系统，其特征在于，在所述热发电器 (20)的冷侧上布置有冷却体(23)。
8.根据权利要求5至7任一项所述的热太阳能系统，其特征在于，在所述热发电器 (20)的所述热侧上布置有吸收器(27)，用于接收入射的太阳辐射的能量。
9.根据权利要求1至8任一项所述的热太阳能系统，其特征在于，所述阀控制件包括至 少一个多通阀(17、18、28、29)。
10.根据权利要求1至9任一项所述的热太阳能系统，其特征在于，在所述至少一个多 通阀(28、17)的至少一个切换位置，所述收集器(2)能够暂时与所述换热器(19)连接。
11.根据权利要求1至9任一项所述的热太阳能系统，其特征在于，所述太阳能回路 (4)在所述收集器(2)与所述蓄热器(5)之间具有前流线路(7)和回流线路(6)，并且至 少一个连续阀接入所述前流线路(7)中，所述连续阀允许对所述载热介质的从所述收集器 ⑵至所述太阳能回路⑷以及至所述换热器(19)的体积流进行调整。
12.根据权利要求10或11的热太阳能系统，其特征在于，每个多通阀或连续阀是能电 操作的，并且与所述太阳能系统的控制件相连。
全文摘要
本发明涉及一种具有收集器的热太阳能系统，该收集器通过包含载热介质的太阳能回路与热沉连接，特别是与蓄热器连接。为了降低系统在空转期间过热的危险和改善太阳能系统的效率，提出太阳能回路能够借助阀控制件与至少一个换热器暂时连接，该换热器布置在热发电器的接收流入的热流的热侧上，并且阻热机构在热太阳能系统的收集器与换热器之间减少了热能交换。
文档编号F24J2/00GK101960231SQ200980106879
公开日2011年1月26日 申请日期2009年2月4日 优先权日2008年2月29日
发明者米夏埃尔·比斯格斯 申请人:欧-弗莱克斯科技有限公司