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Die Erfindung betrifft eine thermische Solaranlage mit einem in einer Solarkreisverrohrung eingebundenen thermischen Sonnenkollektor, einem Wärmetauscher, einer Solarkreispumpe und einem auf dem Flügelradprinzip basierenden Volumenstrommesser zur Messung eines Medium-Volumenstroms durch die Solarkeisverrohrung.
Stand der Technik In thermischen Solaranlagen ist es für den Betrieb der Anlage im Allgemeinen notwendig, den Volumenstrom einer Flüssigkeit in der Solarkreisverrohrung zu kennen. Dazu werden beispielsweise rein mechanische Volumenstrommesser eingesetzt, an welchen der Volumenstrom abgelesen werden kann.
Um eine elektrische Einbindung des Volumenstrommessers zu ermöglichen, werden auch Volumenstrommesser eingesetzt, bei welchen ein an einem Flügelrad angebrachter Magnet ein Reedrelais betätigt. Das Reedrelais dient als "Schalter" in einem elektrischen Kreis.
Derart aufgebaute Volumenstrommesser stellen für das in der Solarkreisverrohrung strömende Medium auf Grund der für das Reedrelais notwendigen Betätigungsenergie und der Energie für die Bewegung des Flügelrades ein nicht zu vernachlässigendes Strömungshindernis dar. Da sich die Strömungsstörung durch
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das Flügelrad und das Messprinzip insbesondere bei kleinen Durchflüssen bemerkbar macht, ist die Impulswertigkeit (Impulsrate pro Liter) begrenzt. Im Allgemeinen l sst sich keine höhere technisch sinnvolle Impulswertigkeit als ein Impuls pro Liter erreichen.
Dies gründet auch darin, dass bei kleinen Durchflüssen die Rückwirkung des Volumenstrommessers auf das strömende Medium einen immer grösser werdenden Messfehler verursacht. Dies ist insbesondere problematisch für die W rmemengenermittlung bei Systemen mit einem geringen Volumenstrom, weil der bei kleinen Flüssen grösser werdende Messfehler als Faktor die Wärmemengenermittelung verfälscht.
Aufgabe und Vorteile der Erfindung : Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine thermische Solaranlage mit einem Volumenstrommesser bereit zu stellen, der sich insbesondere für Solaranlagen mit geringen Volumenströme eignet.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einer thermischen Solaranlage der einleitend bezeichneten Art dadurch gelöst, dass Korrekturmittel vorgesehen sind, mit welchen eine Fehlerkorrektur bei der Messung des Volumenstroms durchführbar ist. Die Erfindung macht sich dabei auf elegante Art die Erkenntnis zu Nutze, dass der absolute Messfehler eines auf dem Flügelradprinzip basierenden Volumenstrommessers nicht zufällig ist, sondern vom jeweiligen Volumenstrom abhängt. Beispielsweise kann durch eine Referenzmessung der Fehler zwischen tatsächlichem Volumenstrom und vom Volumenstrommesser gemessenen Volumenstrom bestimmt werden. Eine hieraus bestimmbare Messkurve kann Grundlage des Korrekturmittels darstellen.
Das heisst durch die Messkurve kann auf den tatsächlichen Volumenstrom aus dem durch den Volumenstrommesser gemessenen
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Volumenstrom eindeutig geschlossen werden. Auf diese Weise ist es möglich auch mit einem vergleichsweise ungenauen Messprinzip z. B. auf der Basis eines Flügelrads mit Reedrelais bei geringen Volumenströme noch eine ausreichende Messgenauigkeit zu erzielen, die z. B. eine sinnvoll auswertbare Wärmenmengenermittlung zulässt.
Vorzugsweise ist der Volumenstrommesser derart ausgestaltet, dass er eine Impulswertigkeit von > 2 Impulsen pro Liter zulässt. Durch diese Massnahme wird es möglich, eine exaktere Überwachung der Solaranlage insbesondere für Abläufe durchzuführen, die mit einer volumenstromänderung im Zusammenhang stehen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Volumenstrommesser eine Einrichtung, bei welcher die Messwerterzeugung auf elektronischem kontaktlosem Wege erfolgt. Hierdurch wird der Umstand ausgenützt, dass im Gegensatz zu bspw. einem Reedrelais, das eine magnetisch mechanische Messwerterzeugung mit entsprechend starker Rückwirkung auf das zu messende strömende Medium aufweist, eine elektronische Messwerterzeugung mit einem Messimpuls aus kommt, der das strömende Medium nur unwesentlich beeinflusst.
Dies kann dadurch erreicht werden, dass ein Messimpulssignal mit geringer Leistung generiert und nachfolgend elektronisch verstärkt wird. Damit wird bei der Volumenstromerfassung das in der Solarkreisverrohrung strömende Medium im Wesentlichen nur durch das Flügelrad gestört, wogegen die Energie für den Messimpuls das Medium kaum belastet. Auf diese Weise wird es möglich die Häufigkeit von Messimpulsen bis in die Grössenordnung von > 2 Impulsen pro Liter zu erhöhen, ohne eine zu grosse Beeinträchtigung des strömenden Mediums in Kauf nehmen zu müssen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Volumenstrommesser ein Flügelrad mit induktivem Impulsgeber. vorzugsweise erfolgt die Fehlerkorrektur der Messwerte durch einen unmittelbar am Volumenstrommesser angeordneten Mikroprozessor. Auf diese Weise wird eine kompakte vielseitig einsetzbare Baueinheit geschaffen.
Um den Verdrahtungsaufwand für den Volumenstrommesser gering zu halten, wird im Weiteren vorgeschlagen, dass der Volumenstrommesser derart ausgestaltet ist, dass die Datenübertragung und die Stromversorgung über gemeinsame Leitungen erfolgt. Durch diese Massnahme sind insgesamt nur zwei Leitungen für den Volumenstrommesser erforderlich.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Kontrollereinrichtung vorgesehen, die bei Abweichungen des vom Volumenstrommesser ermittelten Volumenstroms von einem vordefinierten Wertebereich eine Fehlermeldung ausgibt. In diesem Zusammenhang ist es ebenfalls vorteilhaft, wenn die Kontrollereinrichtung den vom Volumenstrommesser ermittelten Volumenstrom mit einem vorgegebenen Minimalwert vergleicht und bei Unterschreitung des Wertes die Solarkreispumpe abschaltet. Durch diese Massnahme kann verhindert werden, dass die Solarkreispumpe trockenl uft, wenn das Medium aus der Solarkeisverrohrung entwichen ist. Dabei wird die Überwachung der Solarkeispumpe um so genauer, je grösser die Impulswertigkeit der Volumenstrommessung pro Liter ist, da in diesem Fall die Zeitabstände von Impuls zu Impuls kleiner werden.
Zeichnung : Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und unter Angabe weiterer Einzelheiten und
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Vorteile näher erläutert.
Die Figur zeigt eine thermische Solaranlage in schematischer Darstellung.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels : Die in der Figur dargestellte Solaranlage 1 umfasst einen thermischen Kollektor 2, der an eine Vorlaufleitung 3 und eine Rücklaufleitung 4 angeschlossen ist. In der Rücklaufleitung 4, die das abgekühlte Medium zum Kollektor transportiert ist eine Solarkreispumpe 5 und ein Volumenstrommesser 6 eingebunden. In der Solarkreisverrohrung sind darüber hinaus zwei Wärmetauscher 7,8 vorgesehen, die innerhalb eines Wärmespeicher 9 angeordnet sind. In Abhängigkeit von der Kollektortemperatur, die mit einem Fühler 10 gemessen wird und einer unteren und oberen Wärmespeichertemperatur, die jeweils mit einem Fühler 11,12, gemessen wird, schaltet ein Dreiwegeventil 13 entweder beide Wärmetauscher 7,8, oder nur den unteren Wärmetauscher 8 in den Solarkreislauf.
Neben den Fühlern 10,11, 12 ist ein weiterer Fühler 14 für die Temperaturbestimmung in der Rücklaufleitung 4 und ein Fühler 15 für die Temperaturbestimmung in der Vorlaufleitung 3 vorhanden. Im Speicher 9 ist zusätzlich eine Nachheizung 16 vorgesehen. Die Fühler 10,11, 12,14 und 15, die Pumpe 5, das Dreiwegeventil 13 sowie der Volumenstrommesser 6 sind mit einem nicht dargestellten Solarkontroller verbunden.
Dieser bestimmt beispielsweise über den mit dem Volumenstrommesser 6 bestimmten Volumenstrom in ausreichend exakter Weise die Wärmemenge, unter zusätzlicher Zuhilfenahme der Fühler 14 und 15.
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Detektiert der Volumenstrommesser einen zu kleinen Volumenstrom kann der Kontroller dazu ausgelegt sein, die Pumpe 5 abzuschalten, um diese vor einem Trockenlaufen zu schützen.
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Bezugszeichenliste :
1 Solaranlage
2 thermischer Kollektor
3 Vorlaufleitung
4 Rücklaufleitung
5 Solarkreispumpe
6 Volumenstrommesser
7 Wärmetauscher
8 Wärmetauscher
9 Wärmespeicher
10 Temperaturfühler
11 Temperaturfühler
12 Temperaturfühler
13 Dreiwegeventil
14 Temperaturfühler
15 Temperaturfühler
16 Nachheizung