DD233634A1 - Steuerung von sonnenkollektoranlagen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung von Sonnenkollektoranlagen zur Waermespeicherung. Dieses Ziel wird erfindungsgemaess dadurch erreicht, indem die elektronische Temperaturdifferenzsteuerung ihre Messwerte jeweils von zwei parallel geschalteten Messfuehlern erhaelt. Die Messfuehlerpaare sind so angeordnet, dass sie bei Stillstand der Anlage die Temperaturdifferenz zwischen Sonnenkollektor und Speicher messen und das Signal fuer den Anlauf der Anlage geben. Nach Anlauf der Anlage erfolgt ein selbsttaetiger stufenloser Uebergang auf die Temperaturdifferenzmessung des Messfuehlerpaares zwischen Sonnenkollektorein- und -austritt, waehrend die oben genannte Temperaturdifferenz selbsttaetig unwirksam wird. Ein moegliches Anwendungsgebiet ist die Steuerung der Aufheizung von Waermespeichern zur Objektbeheizung oder Warmwasserbereitung.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die erfindungsgemäße Lösung ist insbesondere geeignet für Wärmeversorgungsanlagen, deren Wärmespeicher die Energie über ein Wärmeübertragungsmedium zugeführt bekommt, welchem die Energie durch eine Wärmequelle wechselnder Temperatur, vorzugsweise durch eine Sonnenkollektoranlage, zugeführt wird. Das'Anwendungsgebiet betrifft alle Objekte, für die eine Objektbeheizung bzw. eine Warmwasserbereitung realisiert werden soll.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die Patentschrift WP2412610163 setzt sich mit den speziellen Problemen der Steuerung von Sonnenkollektoren auseinander, die derart sind, daß sich bei Stillstand der Anlage andere Temperaturen ergeben, als bei laufender Umwälzpumpe. Zum Einschalten der Umwälzpumpe wird eine Temperaturdifferenz zwischen einer Strahlungsmeßstelle am Sonnenkollektor und einer Warmwassertemperaturmeßstelle im unteren Bereich des Speichers benutzt. Da die Strahlungsmeßstelle weitestgehend eine augenblickliche Leerlauftemperatur am Kollektor darstellt, ist nach der Inbetriebnahme ein Absinken zu erwarten. Mit einer einstellbaren Zeitverzögerung wird jedoch dieser Einschalt-Impuls eine begrenzte Zeit anstehen. Während des Anlaufs der Kollektoranlage beginnen sich stationäre Temperaturverhältnisse einzustellen und positive Differenz zwischen den Vor- und Rücklauftemperaturen charakterisieren z. B. eine Wärmeaufnahme durch den Warmwasserspeicher. Diese Temperaturdifferenz wird ebenfalls über eine elektronische Schaltung verglichen und solange die Differenz positiv ist, bleibt die Umwälzpumpe im Betrieb. Diese Steuerung realisiert zwar den zusätzlichen Wärmegewinn für die Sonnenkollektoranlage, aber es müssen zur Erreichung dieses Effektes zusätzlich eine elektronische Leiterplatte und ein elektronisches Zeitrelais installiert werden.

Ziel der Erfindung

Die Anwendung der erfindungsgemäßen Steuerung verlängert den Umfang der notwendigen elektronischen Bauteile. Weiterhin wird das Zusammenwirken der Temperaturdifferenzmessung für den Anlauf der Sonnenkollektoranlage und für den laufenden Betrieb kontinuierlich gestaltet und die Betriebssicherheit der Steuerung erhöht.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung gestattet, daß die Temperaturdifferenzmessung für die Inbetriebnahme der Sonnenkollektoranlage und Temperaturdifferenzmessung für den laufenden Betrieb mit einer elektronischen Schaltung durchgeführt werden kann und weiterhin das Zusammenwirken der beiden Temperaturdifferenzmessungen kontinuierlich ohne Schaltschwelle eines elektronischen Schalters erfolgt. Die wesentlichsten Merkmale der Erfindung bestehen darin, daß jeweils parallel zu dem Meßfühler in der Primärvorlaufleitung und der Primärrücklaufleitung ein weiterer Meßfühler geschaltet wird, deren Temperaturdifferenz im Zusammenwirken mit dem Steuergerät den Anlauf gewährleistet. Der parallele Meßfühler zur Meßstelle in der Pirmärvorlaufleitung wird unmittelbar am Eintrittsstutzen des Sonnenkollektors und der parallele Meßfühler zur Meßstelle in der Primärrücklaufleitung wird am Austrittsstutzen der Heizschlange aus dem Wärmetauscher bzw. Wärmespeicher angebracht. Der Meßfühler am Eintrittsstutzen des Sonnenkollektors und am Äustrittsstutzen der Heizschlange sind so angebracht, daß sie bei Stillstand der Anlage die örtliche Sonnenkollektortemperatur bzw. die Wärmespeichertemperatur messen und bei Betrieb der Umwälzpumpe im Primärkreislauf jeweils die Temperatur des Wärmeträgermediums in der Primärrücklaufleitung mit hinreichender Genauigkeit messen.

Ausführungsbeispiel

Die in Figur 1 dargestellte Sonnenkollektoranlage mit dem Wärmespeicher 2 nutzt die Sonnenstrahlung 8 über dem Sonnenkollektor 1. Oberhalb des Sonnenkollektors 1 ist die Primärrücklaufleitung 6 angeschlossen, welche in den oberen Anschluß der Heizschlange 7 des Wärmespeichers 2 mündet. Der Kaltwassereintritt 11 wird in den unteren Teil als Warmwasseraustritt 10 herausgeführt. Die Primärrücklaufleitung 9 führt von Austrittsstutzen der Heizschlange 7 zum Eintrittsstutzen des Sonnenkollektors 1. Darin eingebunden ist die Umwälzpumpe 3 mit dem Motor 4. Der Meßfühler 12 ist zur Ermittlung der Temperatur des Sonnenkollektors 1 bei Stillstand der Anlage am Eintrittsstutzen der Primärrücklaufleitung 9 in dem Sonnenkollektor 1 angebracht. Analog erfolgt der Einsatz des Meßfühlers 15 jedoch am Austrittsstutzen der Heizschlange 7 aus dem Wärmespeicher 2. Der Einbauort beider Meßfühler ist so zu konzipieren, daß sie während des Stillstandes der Sonnenkollektoranlage die örtliche Temperatur im Sonnenkollektor 1 bzw. im Speicher 2 messen. Bei Betrieb der Anlage sollen beide Meßstellen die Temperatur des Wärmeträgers in der Primärrücklaufleitung 9 messen und gleiche Temperaturen registrieren. Die Meßstellen 13 und 14 sind jeweils in der Primärrücklaufleitung 9 bzw. in der Primärvorlaufleitung 6 eingebaut. Sie sind so eingebaut, daß sie bei Stillstand der Anlage nicht durch eine Sonnenkollektorerwärmung beeinflußt werden und der gleichen Umgebungstemperatur ausgesetzt sind. Das elektronische Steuergerät 5 schaltet bei positiver Temperaturdifferenz zwischen den warmen Meßfühlern 12/14 und den kalten Meßfühlern 13/15 den Motor4der Umwälzpumpe 3 ein. Bei Stillstand der Anlage haben die Meßfühler 13 und 14 gleiche Temperatur und eine positive Temperatur kann nur durch Erwärmung des Sonnenkollektors 1 oder Abkühlung des Speichers 2 ausgelöst werden. Nach Anlauf der Umwälzpumpe 3 erfolgt ein Temperaturausgleich an den Meßfühlern 12 und 15 und die Meßfühler nehmen die Temperatur des Wärmeträgers im Primärkreislaufan. Solange die Temperaturdifferenz zwischen den den Meßfühlern 14 und 13 positiv ist, ist der untere Wärmekreislauf, die Wiederaufnahme von Wärmestrahlung durch den Sonnenkollektor, die Wärmeübertragung und

Claims (2)

Erfindungsahspruch:

1. Steuerung von Sonnenkollektoranlagen mit Wärmespeicher (2) und Steuergerät (5), das die Umwälzpumpe (3) in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz zwischen Sonnenkollektor (1) und Speicher (2) ein- bzw. ausschaltet, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler (12) und der Meßfühler (14) sowie der Meßfühler (13) und der Meßfühler (15) parallel geschaltet sind und die so summarisch gemessene Temperaturdifferenz zur Erzeugung des Ein- bzw. Ausschaltimpulses für die Umwälzpumpe (3) über das Steuergerät (5) verarbeitet wird.

2. Steuerung von Sonnenkollektoranlagen nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler 12 in unmittelbarer Nähe des Eintrittsstutzens des Sonnenkollektors 1 und der Meßfühler 15 in unmittelbarer Nähe des Austrittsstutzens der Heizschlange 7 so angebracht sind, daß sie bei Betrieb der Umwälzpumpe (3) die Temperatur des Wärmeträgers im Primärkreislauf und bei Stillstand jeweils die örtliche Temperatur des Speichers (2) bzw. des Sonnenkollektors (1) messen.

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die erfindungsgemäße Lösung ist insbesondere geeignet für Wärmeversorgungsanlagen, deren Wärmespeicher die Energie über ein Wärmeübertragungsmedium zugeführt bekommt, welchem die Energie durch eine Wärmequelle wechselnder Temperatur, vorzugsweise durch eine Sonnenkollektoranlage, zugeführt wird. Das'Anwendungsgebiet betrifft alle Objekte, für die eine Objektbeheizung bzw. eine Warmwasserbereitung realisiert werden soll.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die Patentschrift WP2412610163 setzt sich mit den speziellen Problemen der Steuerung von Sonnenkollektoren auseinander, die derart sind, daß sich bei Stillstand der Anlage andere Temperaturen ergeben, als bei laufender Umwälzpumpe. Zum Einschalten der Umwälzpumpe wird eine Temperaturdifferenz zwischen einer Strahlungsmeßstelle am Sonnenkollektor und einer Warmwassertemperaturmeßstelle im unteren Bereich des Speichers benutzt. Da die Strahlungsmeßstelle weitestgehend eine augenblickliche Leerlauftemperatur am Kollektor darstellt, ist nach der Inbetriebnahme ein Absinken zu erwarten. Mit einer einstellbaren Zeitverzögerung wird jedoch dieser Einschalt-Impuls eine begrenzte Zeit anstehen. Während des Anlaufs der Kollektoranlage beginnen sich stationäre Temperaturverhältnisse einzustellen und positive Differenz zwischen den Vor- und Rücklauftemperaturen charakterisieren z. B. eine Wärmeaufnahme durch den Warmwasserspeicher. Diese Temperaturdifferenz wird ebenfalls über eine elektronische Schaltung verglichen und solange die Differenz positiv ist, bleibt die Umwälzpumpe im Betrieb. Diese Steuerung realisiert zwar den zusätzlichen Wärmegewinn für die Sonnenkollektoranlage, aber es müssen zur Erreichung dieses Effektes zusätzlich eine elektronische Leiterplatte und ein elektronisches Zeitrelais installiert werden.

Ziel der Erfindung

Die Anwendung der erfindungsgemäßen Steuerung verlängert den Umfang der notwendigen elektronischen Bauteile. Weiterhin wird das Zusammenwirken der Temperaturdifferenzmessung für den Anlauf der Sonnenkollektoranlage und für den laufenden Betrieb kontinuierlich gestaltet und die Betriebssicherheit der Steuerung erhöht.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung gestattet, daß die Temperaturdifferenzmessung für die Inbetriebnahme der Sonnenkollektoranlage und Temperaturdifferenzmessung für den laufenden Betrieb mit einer elektronischen Schaltung durchgeführt werden kann und weiterhin das Zusammenwirken der beiden Temperaturdifferenzmessungen kontinuierlich ohne Schaltschwelle eines elektronischen Schalters erfolgt. Die wesentlichsten Merkmale der Erfindung bestehen darin, daß jeweils parallel zu dem Meßfühler in der Primärvorlaufleitung und der Primärrücklaufleitung ein weiterer Meßfühler geschaltet wird, deren Temperaturdifferenz im Zusammenwirken mit dem Steuergerät den Anlauf gewährleistet. Der parallele Meßfühler zur Meßstelle in der Pirmärvorlaufleitung wird unmittelbar am Eintrittsstutzen des Sonnenkollektors und der parallele Meßfühler zur Meßstelle in der Primärrücklaufleitung wird am Austrittsstutzen der Heizschlange aus dem Wärmetauscher bzw. Wärmespeicher angebracht. Der Meßfühler am Eintrittsstutzen des Sonnenkollektors und am Äustrittsstutzen der Heizschlange sind so angebracht, daß sie bei Stillstand der Anlage die örtliche Sonnenkollektortemperatur bzw. die Wärmespeichertemperatur messen und bei Betrieb der Umwälzpumpe im Primärkreislauf jeweils die Temperatur des Wärmeträgermediums in der Primärrücklaufleitung mit hinreichender Genauigkeit messen.

Ausführungsbeispiel

Die in Figur 1 dargestellte Sonnenkollektoranlage mit dem Wärmespeicher 2 nutzt die Sonnenstrahlung 8 über dem Sonnenkollektor 1. Oberhalb des Sonnenkollektors 1 ist die Primärrücklaufleitung 6 angeschlossen, welche in den oberen Anschluß der Heizschlange 7 des Wärmespeichers 2 mündet. Der Kaltwassereintritt 11 wird in den unteren Teil als Warmwasseraustritt 10 herausgeführt. Die Primärrücklaufleitung 9 führt vorn Austrittsstutzen der Heizschlange 7 zum Eintrittsstutzen des Sonnenkollektors 1. Darin eingebunden ist die Umwälzpumpe 3 mit dem Motor 4. Der Meßfühler 12 ist zur Ermittlung der Temperatur des Sonnenkollektors 1 bei Stillstand der Anlage am Eintrittsstutzen der Primärrücklauf leitung 9 in dem Sonnenkollektor 1 angebracht. Analog erfolgt der Einsatz des Meßfühlers 15 jedoch am Austrittsstutzen der Heizschlange 7 aus dem Wärmespeicher 2. Der Einbauort beider Meßfühler ist so zu konzipieren, daß sie während des Stillstandes der Sonnenkollektoranlage die örtliche Temperatur im Sonnenkollektor 1 bzw. im Speicher 2 messen. Bei Betrieb der Anlage sollen beide Meßstellen die Temperatur des Wärmeträgers in der Primärrücklaufleitung 9 messen und gleiche Temperaturen registrieren. Die Meßstellen 13 und 14 sind jeweils in der Primärrücklaufleitung 9 bzw. in der Primärvorlaufleitung 6 eingebaut. Sie sind so eingebaut, daß sie bei Stillstand der Anlage nicht durch eine Sonnenkollektorerwärmung beeinflußt werden und der gleichen Umgebungstemperatur ausgesetzt sind. Das elektronische Steuergerät 5 schaltet bei positiver Temperaturdifferenz zwischen den warmen Meßfühlern 12/14 und den kalten Meßfühlern 13/15 den Motor4 der Umwälzpumpe 3 ein. Bei Stillstand der Anlage haben die Meßfühler 13 und 14 gleiche Temperatur und eine positive Temperatur kann nur durch Erwärmung des Sonnenkollektors 1 oder Abkühlung des Speichers 2 ausgelöst werden. Nach Anlauf der Umwälzpumpe 3 erfolgt ein Temperaturausgleich an den Meßfühlern 12 und 15 und die Meßfühler nehmen die Temperatur des Wärmeträgers im Primärkreislauf an. Solange die Temperaturdifferenz zwischen den den Meßfühlern 14 und 13 positiv ist, ist der untere Wärmekreislauf, die Wiederaufnahme von Wärmestrahlung durch den Sonnenkollektor, die Wärmeübertragung und