DE102014000671B4

DE102014000671B4 - Solar system and method for operating such

Info

Publication number: DE102014000671B4
Application number: DE102014000671.9A
Authority: DE
Inventors: Rolf Meissner
Original assignee: Ritter XL Solar GmbH
Current assignee: Ritter Energie und Umwelttechnik GmbH and Co KG
Priority date: 2013-01-29
Filing date: 2014-01-22
Publication date: 2015-07-09
Anticipated expiration: 2034-01-23
Also published as: DE102014000671A1

Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Solaranlage (1), die mindestens zwei thermische Kollektoren (2A, 2B, 2C) und einen damit zusammenwirkenden Wärmeabnehmer (5) aufweist, der über einen von einem flüssigen Wärmeträger durchströmten Solarkreislauf thermisch an die einzelnen Kollektoren (2A, 2B, 2C) koppelbar ist, wobei zunächst mindestens zwei Kollektoren (2A, 2B, 2C) von dem Wärmeträger durchströmt werden, um diese thermisch an den Wärmeabnehmer (5) zu koppeln, wobei eine Betriebszustandsgröße erfasst wird, die von der Differenz der dem Solarkreislauf pro Zeiteinheit zugeführten Wärmeenergie und der dem Solarkreislauf pro Zeiteinheit entnommenen Wärmeenergie abhängig ist, und wobei in Abhängigkeit von der Betriebszustandsgröße die Anzahl der von dem Wärmeträger durchströmten Kollektoren (2A, 2B, 2C) auf einen Wert, der größer oder gleich 1 ist, reduziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebszustandsgröße derart erfasst wird, dass ein Stagnations-Betriebszustand detektierbar ist, bei dem der die Kollektoren (2A, 2B, 2C) durchströmende Wärmeträger in mindestens einem Kollektor (2A, 2B, 2C) verdampft und/oder die Gefahr eines Verdampfens des Wärmeträgers in mindestens einem von dem Wärmeträger durchströmten Kollektor (2A, 2B, 2C) gegeben ist, und wobei die Anzahl der von dem Wärmeträger durchströmten Kollektoren (2A, 2B, 2C) reduziert wird, wenn der Stagnations-Betriebszustand detektiert wird.Method for operating a solar system (1) which has at least two thermal collectors (2A, 2B, 2C) and a heat collector (5) cooperating therewith, which is thermally connected to the individual collectors (2A, 2B, 2) via a solar circuit through which a liquid heat transfer medium flows. 2C) can be coupled, wherein first at least two collectors (2A, 2B, 2C) are flowed through by the heat carrier to thermally couple them to the heat consumer (5), wherein an operating state variable is detected, which is the difference of the solar circuit per unit time supplied heat energy and the solar circuit per unit time removed heat energy is dependent, and wherein depending on the operating state quantity, the number of flowed through by the heat carrier collectors (2A, 2B, 2C) is reduced to a value that is greater than or equal to 1, characterized characterized in that the operating state quantity is detected such that a stagnation Betriebsz can be detected, in which the heat transfer medium flowing through the collectors (2A, 2B, 2C) evaporates in at least one collector (2A, 2B, 2C) and / or the risk of evaporation of the heat transfer medium in at least one collector (2A, 2A) flows through the heat carrier. 2B, 2C), and the number of collectors (2A, 2B, 2C) through which the heat transfer medium flows is reduced when the stagnation operating state is detected.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Solaranlage, die mindestens zwei thermische Kollektoren und einen damit zusammenwirkenden Wärmeabnehmer aufweist, der über einen von einem flüssigen Wärmeträger durchströmten Solarkreislauf thermisch an die einzelnen Kollektoren koppelbar ist, wobei zunächst mindestens zwei Kollektoren von dem Wärmeträger durchströmt werden, um diese thermisch an den Wärmeabnehmer zu koppeln, wobei eine Betriebszustandsgröße erfasst wird, die von der Differenz der dem Solarkreislauf pro Zeiteinheit zugeführten Wärmeenergie und der dem Solarkreislauf pro Zeiteinheit entnommenen Wärmeenergie abhängig ist, und wobei in Abhängigkeit von der Betriebszustandsgröße die Anzahl der von dem Wärmeträger durchströmten Kollektoren auf einen Wert, der größer oder gleich 1 ist, reduziert wird. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf eine Solaranlage, die mindestens zwei thermische Kollektoren und einen damit zusammenwirkenden Wärmeabnehmer aufweist, der über einen Solarkreislauf, thermisch an die einzelnen Kollektoren koppelbar ist, wobei in dem Solarkreislauf zum Umwälzen eines flüssigen Wärmeträgers mindestens eine Pumpe angeordnet ist, wobei für den Solarkreislauf eine Stelleinrichtung vorgesehen ist, mittels der die Anzahl der von dem Wärmeträger durchströmten Kollektoren veränderbar ist, und wobei die Solaranlage eine Betriebszustands-Erfassungseinrichtung aufweist, die mit der Stelleinrichtung in Steuerverbindung steht.The invention relates to a method for operating a solar system, which has at least two thermal collectors and a cooperating heat consumer, which is coupled via a flowed through by a liquid heat transfer medium solar circuit to the individual collectors, initially at least two collectors are flowed through by the heat carrier, to couple them thermally to the heat consumer, wherein an operating state quantity is detected, which is dependent on the difference of the solar energy supplied to the solar circuit per unit time thermal energy and the solar circuit per unit time extracted heat energy, and wherein depending on the operating state quantity, the number of the heat carrier flowed through collectors to a value that is greater than or equal to 1, is reduced. In addition, the invention relates to a solar system having at least two thermal collectors and a cooperating heat consumer, which is coupled via a solar circuit, thermally to the individual collectors, wherein in the solar circuit for circulating a liquid heat carrier at least one pump is arranged for the solar circuit an adjusting device is provided, by means of which the number of heat flow through the collector is variable, and wherein the solar system has an operating state detection device which is in control connection with the adjusting device.

Ein derartiges Verfahren und eine derartige Solaranlage sind aus DE 10 2009 047 204 A1 bekannt. Die Solaranlage ist als solarthermisches Kraftwerk ausgestaltet, mittels dem aus einem flüssigen Wärmeträgermedium durch Solarstrahlung Dampf erzeugt wird. Die Solaranlage hat eine Verdampfereinrichtung mit mehreren, in einem Solarkreislauf parallel zueinander geschalteten Verdampfersträngen, in denen jeweils mehrere Solar-Kollektoren in Reihe geschaltet sind. Mit Hilfe einer Betriebszustands-Erfassungseinrichtung wird der Betriebszustand der Solaranlage überwacht. Bei einem Einstrahlungsrückgang wird die die Verdampfereinrichtung in inaktive und aktive Verdampferstränge aufgeteilt wird, wobei an einem aktiven Verdampferstrang ein Mindestmassenstrom an flüssigem Wärmeträger aufrechterhalten wird, der die Betriebsbereitschaft der Verdampfereinrichtung erhält. In einem inaktiven Verdampferstrang wird der Massenstrom des Wärmeträgers auf Null oder ein Wert eingestellt, welcher höchstens 20% des Mindestmassenstroms ist.Such a method and such a solar system are out DE 10 2009 047 204 A1 known. The solar system is designed as a solar thermal power plant, by means of which from a liquid heat transfer medium by solar radiation steam is generated. The solar system has an evaporator device with several, in a solar circuit parallel to each other connected evaporator strands, in each of which several solar panels are connected in series. With the aid of an operating state detection device, the operating state of the solar system is monitored. In a Einstrahlungsrückgang the evaporator device is divided into inactive and active evaporator strands, wherein an active evaporator strand, a minimum mass flow of liquid heat carrier is maintained, which maintains the operational readiness of the evaporator device. In an inactive evaporator line, the mass flow of the heat carrier is set to zero or a value which is at most 20% of the minimum mass flow.

Der Einstrahlungsrückgang entspricht einem plötzlichen Solarwärmemangel. Das Problem, das hier vermieden werden soll, kann insbesondere bei Verdampfereinrichtungen auftreten, die mit weniger Flüssigkeit arbeiten, als sämtliche Verdampferstränge aufnehmen könnten. Bei einem Einstrahlungsrückgang werden mindestens so viele Verdampferstränge außer Betrieb gesetzt (deaktiviert), dass die verbleibenden aktiven Stränge sich mit kondensierter Flüssigkeit füllen können. Beim Anfahren des Solarkraftwerks und wenn die Einstrahlung ausreicht, werden die inaktiven Verdampferstränge sukzessive (wieder) aktiviert.The reduction in radiation corresponds to a sudden solar heat shortage. The problem to be avoided here can be found in particular in evaporator devices that operate with less fluid than could accommodate all evaporator strands. In the case of an irradiation decrease, at least as many evaporator strands are deactivated (deactivated) that the remaining active strands can fill with condensed liquid. When starting the solar power plant and when the radiation is sufficient, the inactive evaporator strands are successively (re) activated.

Ein Solarwärmeüberschuss stellt für solarthermische Kraftwerke, die Dampf erzeugen, kein Problem dar, wenn sie mit Strahlungskonzentratoren arbeiten, die bei einem Solarwärmeüberschuss mit Hilfe einer mechanischen Nachführung aus der Sonne geschwenkt werden können.A solar heat surplus poses no problem for solar thermal power plants that generate steam when working with radiation concentrators, which can be swung out of the sun with a solar heat surplus by means of a mechanical tracking.

Solaranlagen der eingangs genannten Art, insbesondere solarthermische Großanlagen, bei denen die Kollektoren unveränderlich der Sonnenstrahlung ausgesetzt sind und die ihre Wärme nicht in ausreichendem Maße an den Wärmeabnehmer abgeben können, werden jedoch immer heißer. Wenn die Temperatur des Wärmeträgers im Kollektor den Siedepunkt erreicht, verdampft der Wärmeträger. Um wärmeempfindliche Baugruppen, wie zum Beispiel eine im Solarkreis angeordnete Solar-Pumpe und/oder den Wärmeabnehmer vor Überhitzung zu schützen, wird die Solaranlage dann abgeschaltet.However, solar systems of the type mentioned, in particular large solar thermal systems in which the collectors are invariably exposed to solar radiation and can not give their heat to a sufficient extent to the heat consumer, but are getting hotter. When the temperature of the heat transfer medium in the collector reaches the boiling point, the heat transfer medium evaporates. In order to protect heat-sensitive assemblies, such as a arranged in the solar circuit solar pump and / or the heat consumer from overheating, the solar system is then turned off.

Bevor die Solaranlage wieder eingeschaltet werden kann, muss sie zunächst abkühlen. Das ist erst viele Stunden später der Fall, i. d. R. erst am nächsten Tag. Wenn im Verhältnis zur Solarleistung keine große Speicherkapazität vorhanden ist, kann also eine kurze Wärmebedarfsunterbrechung oder -verringerung die Solaranlage für den Rest des Tages abschalten.Before the solar system can be switched on again, it must first cool down. This is only the case many hours later, i. d. R. only the next day. If there is no large storage capacity relative to the solar power, a brief heat demand interruption or reduction may shut off the solar system for the rest of the day.

Da insbesondere bei großen und leistungsfähigen Solaranlagen beim Verdampfen des Wärmeträgers ein darin enthaltenes Frostschutzmittel zerstört werden kann, weil zerstörtes Frostschutzmittel die Kollektoren beschädigen kann, weil Dampfschläge vermieden werden sollen oder weil die Ausdehnung bei Dampfbildung zu Wärmeflüssigkeitsverlusten mit nachfolgenden Betriebsstörungen führen kann, wird in DE 10 2009 030 638 A1 vorgeschlagen, überschüssige Energie aus der Solaranlage an einen Kühler abzuführen, um ein Verdampfen des Wärmeträgers im Solarkreislauf zu vermeiden. Der Kühler erfordert jedoch relativ große Abmessungen und ist entsprechend aufwändig und teuer.Since especially in large and powerful solar systems during evaporation of the heat carrier contained therein antifreeze can be destroyed because destroyed antifreeze can damage the collectors, because steam shocks are to be avoided or because the expansion in vapor formation can lead to Wärmeflüssigkeitsverlusten with subsequent malfunction, is in DE 10 2009 030 638 A1 proposed to dissipate excess energy from the solar system to a cooler to prevent evaporation of the heat carrier in the solar circuit. However, the cooler requires relatively large dimensions and is correspondingly complex and expensive.

Aus DE 10 2010 016 178 A1 ist ferner ein Verfahren zum Betreiben einer Solaranlage bekannt, die einen Solarkreislauf aufweist, in dem ein Übertragungsmedium mittels einer Solarkreispumpe umgewälzt wird, welches mehrere thermische Kollektoren und einen Wärmetauscher durchströmt. Das Übertragungsmedium wird witterungsbedingt oder jahreszeitlich bedingt gegen ein anderes Übertragungsmedium ausgetauscht, wobei das eine Übertragungsmedium für einen Betrieb bei hohen Temperaturen und das andere Übertragungsmedium für den Betrieb bei niedrigen Temperaturen ausgelegt ist.Out DE 10 2010 016 178 A1 Furthermore, a method for operating a solar system is known, which has a solar circuit in which a transmission medium is circulated by means of a solar circuit pump, which flows through a plurality of thermal collectors and a heat exchanger. The transmission medium is weather-related or seasonal exchanged for another transmission medium, wherein the one transmission medium is designed for operation at high temperatures and the other transmission medium for operation at low temperatures.

Aus der Aus DE 10 2010 016 178 A1 ist weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bekannt, bei welcher der Solarkreislauf ein Ventil aufweist und in Strömungsrichtung des Übertragungsmediums vor dem Ventil ein Entleerungsstrang und hinter dem Ventil ein Befüllungsstrang an den Solarkreislauf angekoppelt ist. Der Befüllungsstrang und der Entleerungsstrang sind jeweils mittels eines Ventils vom Solarkreislauf trennbar.Off the off DE 10 2010 016 178 A1 Furthermore, a device for carrying out the method is known, in which the solar circuit has a valve and in the flow direction of the transfer medium in front of the valve, a discharge line and behind the valve, a filling line is coupled to the solar circuit. The filling strand and the discharge line can each be separated from the solar circuit by means of a valve.

Es besteht deshalb die Aufgabe, ein Verfahren und eine Solaranlage der eingangs genannten Art zu schaffen, das bzw. die es auf einfache Weise ermöglicht, auch nach dem Auftreten eines längeren Solarwärmeüberschusses den Wärmeabnehmer mit Solarenergie zu versorgen.It is therefore an object to provide a method and a solar system of the type mentioned, or which makes it possible in a simple way, even after the occurrence of a prolonged solar heat surplus to provide the heat consumer with solar energy.

Bezüglich des Verfahrens wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Diese sehen vor, dass die Betriebszustandsgröße derart erfasst wird, dass ein Stagnations-Betriebszustand detektierbar ist, bei dem der die Kollektoren durchströmende Wärmeträger in mindestens einem Kollektor verdampft und/oder die Gefahr eines Verdampfens des Wärmeträgers in mindestens einem von dem Wärmeträger durchströmten Kollektor gegeben ist, und wobei die Anzahl der von dem Wärmeträger durchströmten Kollektoren reduziert wird, wenn der Stagnations-Betriebszustand detektiert wird.With regard to the method, this object is achieved with the features of claim 1. These provide that the operating state variable is detected in such a way that a stagnation operating state can be detected in which the heat transfer medium flowing through the collectors evaporates in at least one collector and / or there is the risk of evaporation of the heat transfer medium in at least one collector through which the heat transfer medium flows and wherein the number of collectors through which the heat transfer medium flows is reduced when the stagnation operating state is detected.

Bezüglich der Solaranlage wird die vorstehend genannte Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Diese sehen vor, dass die Betriebszustands-Erfassungseinrichtung derart ausgestaltet ist, dass ein Stagnations-Betriebszustand der Solaranlage detektierbar ist, bei dem der die Kollektoren durchströmende Wärmeträger in mindestens einem Kollektor verdampft und/oder die Gefahr eines Verdampfens des Wärmeträgers in mindestens einem von dem Wärmeträger durchströmten Kollektor gegeben ist, dass für die mindestens eine Pumpe wenigstens ein Rückflussverhinderer im Solarkreislauf angeordnet ist, und dass die Betriebszustands-Erfassungseinrichtung derart mit der Stelleinrichtung in Steuerverbindung steht, dass die Anzahl der von dem Wärmeträger durchströmten Kollektoren auf einen Wert, der größer oder gleich 1 ist, reduziert wird, wenn der Stagnations-Betriebszustand detektiert wird. Dabei wird unter einem Kollektor auch eine Gruppe von mehreren Kollektoreinheiten verstanden, die z. B. in Reihe und/oder parallel zueinander geschaltet sind.With regard to the solar system, the above-mentioned object with the features of claim 10 is achieved. These provide that the operating state detection device is designed such that a stagnation operating state of the solar system can be detected, in which the heat transfer medium flowing through the collectors evaporates in at least one collector and / or the risk of evaporation of the heat carrier in at least one of the heat carrier is passed through the collector, that at least one return valve in the solar circuit is arranged for the at least one pump, and that the operating state detection device is so in control connection with the adjusting device, that the number of flowed through by the heat carrier collectors to a value that is greater than or equal 1, is reduced when the stagnant operating condition is detected. It is understood by a collector and a group of several collector units, the z. B. in series and / or parallel to each other.

Erfindungsgemäß wird also die Solaranlage beim Auftreten eines Solarwärmeüberschusses, der zu einem Verdampfen des Wärmeträgers im Kollektor führt oder bei dessen Fortdauern ein Verdampfen des Wärmeträger im Kollektor bevorstehen würde, in Teilsolaranlagen unterteilt, um einen Teil der Solaranlage abzuschalten und mit dem verbleibenden Teil der Solaranlage den Wärmeabnehmer weiterhin Solarwärme zu versorgen. Der abgeschaltete Teil der Solaranlage kann dann kontrolliert in die Stagnation gehen, bis der Leistungsbedarf des Wärmeverbrauchers wieder mit der Solarleistung der Solaranlage übereinstimmt.According to the invention, therefore, the solar system is the occurrence of a solar heat surplus, which leads to evaporation of the heat carrier in the collector or its continuation would impede vaporization of the heat carrier in the collector, divided into partial solar systems to switch off a portion of the solar system and the remaining part of the solar system Heat consumers continue to provide solar heat. The disconnected part of the solar system can then go into controlled stagnation, until the power consumption of the heat consumer again coincides with the solar power of the solar system.

Die Solaranlage kann somit auf den sommerlichen Spitzenleistungsbedarf ausgelegt werden, ohne dass sie aufgrund vieler Stagnationsstunden zu wenig Ertrag bringt. Die Erfindung ist anwendbar auf solarthermische Großanlagen, bei welchen die thermische Stagnation ein zulässiger Betriebszustand ist, und setzt insofern eine stagnationssichere Technologie voraus. Die Erfindung gestattet es, große Solaranlagen trotz relativ kleiner Speicher auf hohe solare Deckungsgrade hin auszulegen.The solar system can thus be designed for the summer peak power demand, without it brings too little yield due to many stagnation hours. The invention is applicable to large-scale solar thermal systems in which the thermal stagnation is an acceptable operating condition, and thus requires a stagnation-proof technology. The invention makes it possible to design large solar systems despite relatively small memory to high solar coverages out.

Bei Solaranlagen für Prozesswärme bestehen häufig große Bedarfsunterschiede zwischen Arbeitstagen (Prozesstagen) und dem Wochenende, zwischen Früh- und Spätschicht und zwischen den Jahreszeiten (z. B. bei Brauereien). Die Erfindung ermöglicht es, ohne teure und große Wärmespeicher Prozesswärmeanlagen auf vergleichsweise hohe solare Deckungsgrade zu dimensionieren und dennoch die Solaranlage auch an Tagen zu nutzen, an denen bei einer herkömmlichen Solaranlage wegen eines Solarüberschusses abgeschaltet werden müssen. Es ist auch sinnvoll, im Sommer, wenn kein Heizbedarf besteht, nur den Teil einer solaren Großanlage zu betreiben, mit dem die Warmwasserbereitung noch weiter erfolgen kann, und den Rest immer in Stagnation zu lassen.In solar plants for process heat, there are often large differences in demand between working days (process days) and the weekend, between early and late shift and between seasons (eg at breweries). The invention makes it possible to dimension process heat systems to relatively high solar coverages without expensive and large heat storage and still use the solar system on days when it must be switched off in a conventional solar system because of a solar surplus. It also makes sense in the summer when there is no need for heating to operate only the part of a large-scale solar plant, with which the hot water can be made even further, and always leave the rest in stagnation.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird zum Detektieren des Stagnations-Betriebszustands für mindestens eine im Solarkreislauf angeordnete Messstelle ein Temperaturmesssignal für den Wärmeträger erfasst. Die Betriebszustands-Erfassungseinrichtung kann zu diesem Zweck mindestens einen Temperatursensor aufweisen, mittels dem die Temperatur des Wärmeträgers messbar ist. Dabei können die Temperatur-Messstellen sich in den heißen Solarvorläufen, insbesondere am Kollektorauslass und/oder am Einlass des Wärmeabnehmers, und/oder im Solarrücklauf, insbesondere am Auslass des Wärmeabnehmers befinden.In an advantageous embodiment of the invention, a temperature measurement signal for the heat transfer medium is detected for detecting the stagnation operating state for at least one measuring point arranged in the solar circuit. The operating state detection device may for this purpose have at least one temperature sensor, by means of which the temperature of the heat carrier can be measured. In this case, the temperature measuring points can be located in the hot solar feeders, in particular at the collector outlet and / or at the inlet of the heat consumer, and / or in the solar return, in particular at the outlet of the heat consumer.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das Temperaturmesssignal mit einem vorbestimmten Grenzwert verglichen, und der Stagnations-Betriebszustand wird in Abhängigkeit von dem Ergebnis dieses Vergleichs detektiert. Dabei wird davon ausgegangen, dass der Stagnations-Betriebszustand vorliegt, wenn das Temperaturmesssignal den Grenzwert überschreitet. Wenn für unterschiedliche Messstellen Temperaturmesssignale erfasst werden, können die Grenzwerte für die einzelnen Temperaturmesssignale unterschiedlich gewählt werden.In a preferred embodiment of the invention, the temperature measurement signal is compared with a predetermined limit value, and the stagnation operating state is dependent on detected the result of this comparison. It is assumed that the stagnation operating state is present when the temperature measurement signal exceeds the limit. If temperature measuring signals are detected for different measuring points, the limit values for the individual temperature measuring signals can be selected differently.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Temperaturmesssignal mit einem vorbestimmten Grenzwert verglichen, wobei die Zeitdauer, während der das Temperaturmesssignal den Grenzwert ohne Unterbrechung überschreitet, ermittelt wird, wobei die Zeitdauer mit einem vorbestimmten Referenzwert verglichen wird, und wobei der Stagnations-Betriebszustand in Abhängigkeit von dem Ergebnis dieses Vergleichs detektiert wird. Wenn für unterschiedliche Messstellen Temperaturmesssignale erfasst werden, können die Referenzwerte für die einzelnen Temperaturmesssignale unterschiedlich gewählt werden.In another advantageous embodiment of the invention, the temperature measurement signal is compared with a predetermined limit, wherein the time duration during which the temperature measurement signal exceeds the limit without interruption, wherein the time period is compared with a predetermined reference value, and wherein the stagnation operating state in Depending on the result of this comparison is detected. If temperature measuring signals are recorded for different measuring points, the reference values for the individual temperature measuring signals can be selected differently.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung wird nachdem das Temperaturmesssignal den vorbestimmten Grenzwert oder die Zeitdauer den mit einem vorbestimmten Referenzwert überschritten hat, zunächst eine Verzögerungszeit abgewartet und nach Ablauf der Verzögerungszeit wird der Stagnations-Betriebszustand detektiert. Wenn für unterschiedliche Messstellen Temperaturmesssignale erfasst werden, können die Verzögerungszeiten für die einzelnen Temperaturmesssignale unterschiedlich gewählt werden.In a further development of the invention, after the temperature measurement signal has exceeded the predetermined limit value or the time duration which has exceeded a predetermined reference value, first a delay time is waited, and after the delay time has elapsed, the stagnation operating state is detected. If temperature measuring signals are detected for different measuring points, the delay times for the individual temperature measuring signals can be selected differently.

Bei Bedarf kann die Verzögerungszeit in Abhängigkeit von der Zeitdauer, dem Betrag, um den das Temperaturmesssignal den Grenzwert überschreitet, und/oder der Anstiegsgeschwindigkeit des Temperaturmesssignals gewählt werden. Wenn für unterschiedliche Messstellen Temperaturmesssignale erfasst werden, können die Zeitdauern für die einzelnen Messstellen unterschiedlich gewählt werden. Ferner besteht die Möglichkeit, die Beträge, um die das Temperaturmesssignal den Grenzwert überschreitet, und/oder die Anstiegsgeschwindigkeiten für die einzelnen Temperaturmesssignale unterschiedlich stark zu gewichten.If necessary, the delay time can be selected as a function of the time duration, the amount by which the temperature measurement signal exceeds the limit value, and / or the rate of rise of the temperature measurement signal. If temperature measuring signals are recorded for different measuring points, the time periods for the individual measuring points can be selected differently. It is also possible to weight the amounts by which the temperature measuring signal exceeds the limit value and / or the rising speeds for the individual temperature measuring signals to different degrees.

Vorteilhaft ist, wenn die Kollektoren unterschiedliche Nennleistungen haben. Die Größe der Kollektoren kann bei bekanntem Wärmeverbrauchsprofil individuell und vorteilhaft unterteilt sein in eine die Grundlast deckenden Kollektor (z. B. mit einer Nennleistung von 50% der Gesamtnennleistung der Solaranlage) und ein oder mehrere Spitzenlast-Kollektoren, deren Nennleistung kleiner ist als die des Kollektors für die Grundlast. Die Nennleistungen der Spitzenlast-Kollektoren können z. B. 15% und 30% der Gesamtnennleistung der Solaranlage betragen.It is advantageous if the collectors have different power ratings. The size of the collectors can be individually and advantageously divided into a base load covering collector (eg with a rated output of 50% of the total rated output of the solar system) and one or more peak load collectors whose rated power is less than that of the known heat consumption profile Collector for the base load. The rated power of the peak load collectors can z. B. 15% and 30% of the total rated power of the solar system.

Bei erstmaliger oder fortgesetzter Feststellung eines Solarwärmeüberschusses kann der nächst kleinste noch nicht abgeschaltete Kollektor abgeschaltet werden.When the solar heat surplus is first or continuously detected, the next smallest collector that has not yet been switched off can be switched off.

Anhand der Zeitdauer, während der das Temperaturmesssignal den Grenzwert ohne Unterbrechung überschreitet, dem Betrag, um den das Temperaturmesssignal den Grenzwert überschreitet und/oder der Anstiegsgeschwindigkeit des Temperaturmesssignals kann beim Detektieren des Stagnations-Betriebszustands auch eine größere als die nächst kleinste noch in Betrieb befindliche Teilsolaranlage und/oder es können mehrere Teilsolaranlagen zugleich abgeschaltet werden.Based on the length of time during which the temperature measurement signal exceeds the limit value without interruption, the amount by which the temperature measurement signal exceeds the limit value and / or the rate of rise of the temperature measurement signal can also detect a greater than the next smallest still operating partial solar system when detecting the stagnation operating state and / or several partial solar systems can be switched off at the same time.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Solarkreislauf mindestens zwei parallel zueinander geschaltete Zweige auf, in denen jeweils ein Kollektor, eine Pumpe und ein Rückflussverhinderer in Reihe geschaltet sind, wobei die Betriebszustands-Erfassungseinrichtung zum Unterbrechen des Wärmeträgerflusses in mindestens einem dieser Zweige mit der Pumpe dieses mindestens einen Zweigs in Steuerverbindung steht. Zum Abschalten eines Kollektors wird dann beim Auftreten des Stagnations-Betriebszustands die dem betreffenden Kollektor zugeordneten Solar-Pumpe abgeschaltet.In an advantageous embodiment of the invention, the solar circuit at least two parallel connected branches, in each of which a collector, a pump and a backflow preventer are connected in series, wherein the operating state detecting means for interrupting the heat transfer flow in at least one of these branches with the pump this at least one branch is in control connection. To switch off a collector, the solar collector assigned to the relevant collector is then switched off when the stagnation operating state occurs.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Solarkreislauf mindestens zwei parallel zueinander geschaltete Zweige auf, wobei in einem ersten Zweig ein erster Kollektor und in mindestens einem zweiten Zweig ein zweiter Kollektor und ein Absperrventil angeordnet sind, und wobei die Betriebszustands-Erfassungseinrichtung zum Unterbrechen des Wärmeträgerflusses in dem mindestens einen zweiten Zweig mit dem mindestens einen Absperrventil in Steuerverbindung steht. In diesem Fall können die einzelnen Kollektoren über eine gemeinsame Pumpe mit dem Wärmeträger durchströmt werden.In another advantageous embodiment of the invention, the solar circuit at least two parallel connected branches, wherein in a first branch, a first collector and at least a second branch, a second collector and a shut-off valve are arranged, and wherein the operating state detecting means for interrupting Heat transfer flow in the at least one second branch is in control connection with the at least one shut-off valve. In this case, the individual collectors can be flowed through by a common pump with the heat transfer medium.

Bei dem Wärmeträger handelt es sich bevorzugt um Wasser. Bei den Kollektoren kann es sich um Vakuumkollektoren, wie z. B. Dewar- oder Sydney-Vakuumröhrenkollektoren mit CPC-Spiegeln handeln.The heat transfer medium is preferably water. The collectors may be vacuum collectors such. Dewar or Sydney vacuum tube collectors with CPC mirrors.

Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigtEmbodiments of the invention are explained in more detail below. It shows

1 ein Ersatzschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiel der Solaranlage, die drei Kollektoren aufweist, von denen zwei abschaltbar sind, 1 an equivalent circuit diagram of a first embodiment of the solar system, which has three collectors, two of which are switched off,

2 ein Ersatzschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiel der Solaranlage, die drei Kollektoren hat, denen jeweils eine eigene Solar-Pumpe zugeordnet ist, und 2 an equivalent circuit diagram of a second embodiment of the solar system, which has three collectors, each associated with its own solar pump, and

3 ein Ersatzschaltbild ähnlich 2, wobei jedoch zusätzlich für jeden Kollektor ein Bypass vorgesehen ist, der mittels eines 3/2-Wegeventils in eine Durchlass- und eine Sperrstellung verstellbar ist. 3 an equivalent circuit similar 2 , wherein, however, a bypass is additionally provided for each collector, which is adjustable by means of a 3/2-way valve in a passage and a blocking position.

Eine in 1 im Ganzen mit 1 bezeichnete Solaranlage weist drei thermische Kollektoren 2A, 2B, 2C mit jeweils einem Kollektoreinlass 3A, 3B, 3C und jeweils einem Kollektorauslass 4A, 4B, 4C für einen flüssigen Wärmeträger, wie z. B. Wasser auf. Der Kollektoreinlass 3A, 3B, 3C ist jeweils an einer tieferen Stelle des betreffenden Kollektors 2A, 2B, 2C angeordnet als der Kollektorauslass 4A, 4B, 4C dieses Kollektors 2A, 2B, 2C.An in 1 in the whole with 1 designated solar system has three thermal collectors 2A . 2 B . 2C each with a collector inlet 3A . 3B . 3C and one collector outlet each 4A . 4B . 4C for a liquid heat carrier, such. For example, water. The collector inlet 3A . 3B . 3C is in each case at a lower point of the relevant collector 2A . 2 B . 2C arranged as the collector outlet 4A . 4B . 4C this collector 2A . 2 B . 2C ,

Die Solaranlage 1 hat außerdem einen in der Zeichnung nur schematisch dargestellten Wärmeabnehmer 5 oder Wärmeverbraucher, der eine Einlassöffnung 6 und einer Auslassöffnung 7 für den Wärmeträger hat.The solar system 1 also has a heat pickup shown only schematically in the drawing 5 or heat consumer, having an inlet opening 6 and an outlet opening 7 for the heat carrier has.

Ein erster Kollektor 2A hat einen Anteil von 15% an der Gesamtwärmeleistung der Solaranlage 1, ein zweiter Kollektor 2B einen Anteil von 30% an der Gesamtwärmeleistung und ein dritter Kollektor 2C hat einen Anteil von 55% an der Gesamtwärmeleistung. Der zuletzt genannte Kollektor dient zur Grundlastversorgung des Wärmeabnehmers 5 und die beiden zuerst genannten Kollektoren sollen Spitzenlasten bedienen.A first collector 2A has a share of 15% in the total heat output of the solar system 1 , a second collector 2 B a share of 30% of the total heat output and a third collector 2C has a share of 55% of the total heat output. The latter collector is used for the base load of the heat consumer 5 and the first two collectors to serve peak loads.

Die Kollektorauslässe 4A, 4B, 4C der einzelnen Kollektoren 2A, 2B, 2C sind zur Bildung eines Solarkreislaufs über einen Solarvorlauf 8 mit der Einlassöffnung 6 und die Auslassöffnung 7 ist über einen Solarrücklauf 9 mit den Kollektoreinlässen 3A, 3B, 3C der einzelnen Kollektoren 2A, 2B, 2C verbunden.The collector outlets 4A . 4B . 4C the individual collectors 2A . 2 B . 2C are to form a solar cycle via a solar advance 8th with the inlet opening 6 and the outlet opening 7 is via a solar return 9 with the collector inlets 3A . 3B . 3C the individual collectors 2A . 2 B . 2C connected.

Der Kollektorauslass 4A eines ersten Kollektors 2A ist über einen erste Vorlaufleitung mit einem ersten Anschluss eines ersten Sammlers 10A und der Kollektorauslass 4B eines zweiten Kollektors 2B ist über eine zweite Vorlaufleitung mit einem zweiten Anschluss des ersten Sammlers 10A verbunden.The collector outlet 4A a first collector 2A is via a first flow line with a first connection of a first collector 10A and the collector outlet 4B a second collector 2 B is via a second flow line to a second port of the first collector 10A connected.

Ein dritter Anschluss des ersten Sammlers 10A ist über eine dritte Vorlaufleitung mit einem ersten Anschluss eines zweiten Sammlers 10B verbunden. Der Kollektorauslass 4C eines dritten Kollektors 2C ist über eine vierte Vorlaufleitung mit einem zweiten Anschluss des zweiten Sammlers 10B verbunden.A third connection of the first collector 10A is via a third supply line with a first connection of a second collector 10B connected. The collector outlet 4C a third collector 2C is via a fourth supply line to a second terminal of the second collector 10B connected.

Ein dritter Anschluss des zweiten Sammlers 10B ist über eine fünfte Vorlaufleitung mit einem ersten Anschluss einer Verzweigungselements 11 verbunden. An einem zweiten Anschluss des Verzweigungselements 11 ist eine Ausdehnungs- und Druckhalteeinrichtung 12 angeschlossen. Ein dritter Anschluss des Verzweigungselements 11 ist über eine sechste Vorlaufleitung mit der Einlassöffnung 6 des Wärmeabnehmers 5 verbunden.A third connection of the second collector 10B is via a fifth supply line to a first terminal of a branching element 11 connected. At a second connection of the branching element 11 is an expansion and pressure retaining device 12 connected. A third connection of the branching element 11 is via a sixth supply line to the inlet opening 6 of the heat consumer 5 connected.

Der Kollektoreinlass 3A des ersten Kollektors 2A ist über einen erste Rücklaufleitung mit einem ersten Anschluss eines ersten Verteilers 13A und der Kollektoreinlass 3B des zweiten Kollektors 2B ist über eine zweite Rücklaufleitung mit einem zweiten Anschluss des ersten Verteilers 13A verbunden.The collector inlet 3A of the first collector 2A is via a first return line to a first terminal of a first distributor 13A and the collector inlet 3B of the second collector 2 B is via a second return line to a second terminal of the first distributor 13A connected.

Ein dritter Anschluss des ersten Verteilers 13A ist über eine dritte Rücklaufleitung mit einem ersten Anschluss eines zweiten Verteilers 13B verbunden. Der Kollektoreinlass 3C des dritten Kollektors 2C ist über eine vierte Rücklaufleitung mit einem zweiten Anschluss des zweiten Verteilers 13B verbunden.A third connection of the first distributor 13A is via a third return line with a first connection of a second distributor 13B connected. The collector inlet 3C of the third collector 2C is via a fourth return line with a second connection of the second distributor 13B connected.

Ein dritter Anschluss des zweiten Verteilers 13B ist über eine fünfte Rücklaufleitung mit der Auslassöffnung 7 des Wärmeabnehmers 5 verbunden. Zum Umwälzen des Wärmeträgers in dem Solarkreislauf ist in der fünften Rücklaufleitung eine Pumpe 14 angeordnet. In einem Abschnitt des Solarrücklaufs, der sich von der Pumpe 14 in Förderrichtung 16 der Pumpe 14 zum zweiten Verteiler 13B erstreckt, ist ein Rückflussverhinderer 15 im Solarkreislauf vorgesehen, der in Förderrichtung 16 für den Wärmeträger durchlässig ist und einen Wärmeträgerfluss entgegen der Förderrichtung 16 sperrt.A third connection of the second distributor 13B is via a fifth return line with the outlet opening 7 of the heat consumer 5 connected. For circulating the heat carrier in the solar circuit is in the fifth return line, a pump 14 arranged. In a section of the solar return, different from the pump 14 in the conveying direction 16 the pump 14 to the second distributor 13B extends, is a backflow preventer 15 provided in the solar circuit, in the conveying direction 16 is permeable to the heat carrier and a heat transfer flow against the conveying direction 16 locks.

Die Solaranlage 1 weist eine Stelleinrichtung auf, mittels der die Anzahl der von dem Wärmeträger durchströmten Kollektoren 2A, 2B, 2C veränderbar ist. Die Stelleinrichtung hat ein in der ersten Rücklaufleitung angeordnetes erstes Absperrventil 17A und ein in der zweiten Rücklaufleitung angeordnetes zweites Absperrventil 17B. Die Absperrventile 17A, 17B sind jeweils zum Zu- bzw. Abschalten des ihnen zugeordneten Kollektors 2A, 2B in eine Offen- und eine Sperrstellung verstellbar. Die Absperrventile 17A, 17B stehen über Steuerleitungen mit einem Steuer- bzw. Regelgerät 18 einer Betriebszustands-Erfassungseinrichtung in Steuerverbindung. Das Steuer- bzw. Regelgerät 18 steht außerdem zum Einstellen des Volumenstroms des Wärmeträgers mit der Pumpe 14 in Steuerverbindung.The solar system 1 has an adjusting device, by means of which the number of flowed through by the heat carrier collectors 2A . 2 B . 2C is changeable. The adjusting device has a first shut-off valve arranged in the first return line 17A and a second shut-off valve disposed in the second return line 17B , The shut-off valves 17A . 17B are each to connect or disconnect their associated collector 2A . 2 B adjustable in an open and a locked position. The shut-off valves 17A . 17B are via control lines with a control or regulating device 18 an operating condition detecting means in control connection. The control unit 18 also stands for adjusting the volume flow of the heat carrier with the pump 14 in control connection.

Mittels der Betriebszustands-Erfassungseinrichtung ist ein Stagnations-Betriebszustand der Solaranlage 1 detektierbar, bei dem der Wärmeträger in mindestens einem der von dem Wärmeträger durchströmten Kollektoren 2A, 2B, 2C verdampft und/oder die Gefahr eines Verdampfens des Wärmeträgers in mindestens einem von dem Wärmeträger durchströmten Kollektor 2A, 2B, 2C gegeben ist.By means of the operating state detection device is a stagnation operating state of the solar system 1 detectable, in which the heat carrier in at least one of the heat flow through the collector 2A . 2 B . 2C evaporates and / or the risk of evaporation of the heat carrier in at least one of the heat transfer medium flowed through the collector 2A . 2 B . 2C given is.

Das Steuer- bzw. Regelgerät 18 der Betriebszustands-Erfassungseinrichtung ist über in der Zeichnung nur schematisch angedeutete elektrische Leitungen mit Temperatursensoren 19A, 19B, 19C, 19D, 19E verbunden sind, mittels denen die Temperatur des Wärmeträgers an unterschiedlichen Messstellen des Solarkreislaufs, nämlich an den Kollektorauslässen 2A, 2B, 2C der einzelnen Kollektoren 2A, 2B, 2C, an der Einlassöffnung 6 des Wärmeabnehmers 5 und im Solarrücklauf 9 messbar ist.The control unit 18 the operating state detecting device is over in the drawing only schematically indicated electrical lines with temperature sensors 19A . 19B . 19C . 19D . 19E are connected, by means of which the temperature of the heat carrier at different measuring points of the solar circuit, namely at the collector outlets 2A . 2 B . 2C the individual collectors 2A . 2 B . 2C , at the inlet opening 6 of the heat consumer 5 and in solar return 9 is measurable.

Im Steuer- bzw. Regelgerät 18 werden die mit Hilfe der Temperatursensoren 19A, 19B, 19C, 19D, 19E erfassten Temperaturmesssignale jeweils mit einem dem betreffenden Temperatursensor 19A, 19B, 19C, 19D, 19E zugeordneten, vorbestimmten Grenzwert verglichen. Wenn das Temperaturmesssignal mindestens eines Temperatursensors 19A, 19B, 19C, 19D, 19E den ihm zugeordneten Grenzwert für eine vorbestimmte Zeitdauer ohne Unterbrechung überschreitet, wird der Stagnations-Betriebszustand detektiert. Bei der Detektion des Stagnations-Betriebszustands bleiben eventuelle Temperaturmesssignale von Kollektoren 2A, 2B, die nicht vom Wärmeträger durchströmt werden außer Betracht, d. h. es werden nur die Temperaturmesssignale der in Betrieb befindlichen Kollektoren 2A, 2B, 2C und die Temperaturmesssignale der Temperatursensoren 19D, 19E ausgewertet.In the control unit 18 will be using the temperature sensors 19A . 19B . 19C . 19D . 19E detected temperature measuring signals each with a respective temperature sensor 19A . 19B . 19C . 19D . 19E assigned, predetermined limit value compared. If the temperature measurement signal of at least one temperature sensor 19A . 19B . 19C . 19D . 19E exceeds its associated limit for a predetermined period of time without interruption, the stagnation operating state is detected. When detecting the stagnation operating state, any temperature measurement signals will remain from collectors 2A . 2 B , which are not flowed through by the heat transfer medium out of consideration, ie it will only the temperature measurement signals of the operating collectors 2A . 2 B . 2C and the temperature measurement signals of the temperature sensors 19D . 19E evaluated.

Nachfolgend wird die Betriebsweise der Solaranlage 1 erläutert. Die Solaranlage 1 wird mit allen Kollektoren 2A, 2B, 2C in Betrieb genommen, wenn die Temperaturmesssignale der einzelnen Temperatursensoren 19A, 19B, 19C, 19D, 19E jeweils in einem für die Inbetriebnahme der Solaranlage 1 zulässigen Bereich liegen. Unmittelbar nach der Inbetriebnahme befinden sich die Absperrventile 17A, 17B jeweils in der Offenstellung und der Wärmeträger wird mittels der Pumpe über alle Kollektoren 2A, 2B, 2C und den Wärmeabnehmer 6 in Förderrichtung der Pumpe 14 im Solarkreislauf umgewälzt. Beim Durchströmen der Kollektoren 2A, 2B, 2C erwärmt sich der Wärmeträger durch Sonneneinstrahlung und beim Durchströmen des Wärmeabnehmers 6 gibt er Solarwärme an diesen ab.The following is the operation of the solar system 1 explained. The solar system 1 comes with all collectors 2A . 2 B . 2C put into operation when the temperature measuring signals of the individual temperature sensors 19A . 19B . 19C . 19D . 19E each in one for the commissioning of the solar system 1 permissible range. Immediately after commissioning, the shut-off valves are located 17A . 17B each in the open position and the heat transfer medium is by means of the pump on all collectors 2A . 2 B . 2C and the heat consumer 6 in the conveying direction of the pump 14 circulated in the solar circuit. When flowing through the collectors 2A . 2 B . 2C the heat carrier heats up due to solar radiation and when flowing through the heat consumer 6 he gives solar heat to these.

Wenn die dem Wärmeträger zugeführte Solarleistung größer ist als die vom Wärmeabnehmer 6 abgenommene Wärmeleistung, nimmt die mittlere Temperatur des Wärmeträgers im Solarkreislauf zu. Wenn dieser Zustand längere Zeit andauert, wird das Temperaturmesssignal mindestens eines Temperatursensors 19A, 19B, 19C, 19D, 19E den ihm zugeordneten Grenzwert für die vorbestimmte Zeitdauer überschreiten und im Steuer- bzw. Regelgerät 18 wird der Stagnations-Betriebszustand detektiert.If the solar power supplied to the heat carrier is greater than that of the heat consumer 6 decreased heat output, the average temperature of the heat carrier in the solar circuit increases. If this condition continues for a long time, the temperature measurement signal of at least one temperature sensor 19A . 19B . 19C . 19D . 19E exceed its associated limit for the predetermined period of time and in the control or regulating device 18 the stagnation operating state is detected.

Damit die Solaranlage 1 dennoch weiter für die Produktion von Solarwärme genutzt werden kann, sendet das Steuer- bzw. Regelgerät 18 ein Steuersignal an das Absperrventil 17A für den ersten Kollektor 2A, um das Absperrventil 17A zu schließen und den Wärmeträgerfluss im ersten Kollektor 2A zu unterbrechen. Der Wärmeträger durchströmt dann nur noch den zweiten Kollektor 2B, den dritten Kollektor 2C und den Wärmeabnehmer 5. Damit der Wärmeträgerfluss in den zuletzt genannten Kollektoren 2B, 2C durch das Schließen des Absperrventils 17A des ersten Kollektors 2A nicht oder nur unwesentlich beeinflusst wird, wird beim Schließen des Absperrventils 17A die Forderleistung der Pumpe 14 entsprechend reduziert.So that the solar system 1 Nevertheless, the control unit can still be used for the production of solar heat 18 a control signal to the shut-off valve 17A for the first collector 2A to the shut-off valve 17A close and the heat transfer flow in the first collector 2A to interrupt. The heat transfer medium then flows through only the second collector 2 B , the third collector 2C and the heat consumer 5 , So that the heat transfer flow in the latter collectors 2 B . 2C by closing the shut-off valve 17A of the first collector 2A is not or only insignificantly affected when closing the shut-off valve 17A the capacity of the pump 14 reduced accordingly.

Durch das Abschalten des ersten Kollektors 2A erhitzt sich der darin befindliche Wärmeträger bis über seinen Siedepunkt und verdampft. Durch den dabei entstehenden Dampfdruck wird flüssiger Wärmeträger in die Ausdehnungs- und Druckhalteeinrichtung 12 verdrängt.By switching off the first collector 2A the heat carrier inside it heats up to above its boiling point and evaporates. The resulting vapor pressure liquid heat transfer medium in the expansion and pressure maintaining device 12 repressed.

Sollte nach dem Abschalten des ersten Kollektors 2A die Temperatur des Wärmeträgers weiterhin zu stark zunehmen, wird in entsprechender Weise erneut der Stagnations-Betriebszustand detektiert. Damit die Solaranlage 1 auch in diesem Fall noch weiter für die Produktion von Solarwärme genutzt werden kann, wird der zweite Kollektor 2B abgeschaltet. Die Steuer- bzw. Regelgerät 18 sendet zu diesem Zweck ein Steuersignal an das Absperrventil 17B für den zweiten Kollektor 2B, um dieses zu schließen und den Wärmeträgerfluss im zweiten Kollektor 2B zu unterbrechen. Außerdem wird die Forderleistung der Pumpe 14 erneut reduziert.Should after switching off the first collector 2A the temperature of the heat carrier continue to increase too strong, the stagnation operating state is detected in a corresponding manner again. So that the solar system 1 even in this case can be used even further for the production of solar heat, becomes the second collector 2 B off. The control unit 18 sends a control signal to the shut-off valve for this purpose 17B for the second collector 2 B to close this and the heat transfer flow in the second collector 2 B to interrupt. In addition, the Forderleistung the pump 14 again reduced.

Durch das Abschalten des zweiten Kollektors 2B erhitzt sich der darin befindliche Wärmeträger bis über seinen Siedepunkt und verdampft. Durch den dabei entstehenden Dampfdruck wird flüssiger Wärmeträger in die Ausdehnungs- und Druckhalteeinrichtung 12 verdrängt.By switching off the second collector 2 B the heat carrier inside it heats up to above its boiling point and evaporates. The resulting vapor pressure liquid heat transfer medium in the expansion and pressure maintaining device 12 repressed.

Der Wärmeträger wird jetzt nur noch über den dritten Kollektor 2C, den Wärmeabnehmer 5, die Pumpe und das Rückschlagventil umgewälzt.The heat carrier is now only on the third collector 2C , the heat consumer 5 , the pump and the check valve circulated.

Sollte nach dem Abschalten des ersten Kollektors 2A und des zweiten Kollektors 2B die Temperatur des Wärmeträgers weiterhin zu stark zunehmen, wird die Pumpe 14 abgeschaltet, so dass sich dann die gesamte Solaranlage 1 in Stagnation befindet und die Solarwärmeproduktion unterbrochen ist.Should after switching off the first collector 2A and the second collector 2 B the temperature of the heat carrier continues to increase too much, the pump 14 shut down, so that then the entire solar system 1 is in stagnation and the solar heat production is interrupted.

Nachdem die Kollektoren 2A, 2B, 2C abgekühlt sind, was in der Regel nachts der Fall ist, wird die Pumpe 14 wieder eingeschaltet und die Absperrventile 17A, 17B werden geöffnet. Wenn die Solaranlage 1 nur teilweise abgeschaltet wurde, wird der abgeschaltete Kollektor 2A bzw. werden die abgeschalteten Kollektoren 2A, 2B wieder in Betrieb genommen, sobald der betreffende Kollektor bzw. der darin befindliche Wärmeträger auf einen vorbestimmten Temperaturwert abgekühlt ist. Zur Inbetriebnahme eines Kollektors 2A, 2B wird das diesem zugeordnete Absperrventil 17A, 17B geöffnet.After the collectors 2A . 2 B . 2C are cooled, which is usually the case at night, the pump 14 switched back on and the shut-off valves 17A . 17B will be opened. If the solar system 1 only partially turned off, the collector is turned off 2A or become the disconnected collectors 2A . 2 B put back into operation as soon as the collector in question or the heat transfer medium therein is cooled to a predetermined temperature value. For commissioning a collector 2A . 2 B becomes the shutoff valve assigned to this 17A . 17B open.

Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der Solaranlage 1 ist jedem Kollektor 2A, 2B, 2C jeweils eine eigene Pumpe 14A, 14B, 14C und ein eigener Rückflussverhinderer 15A, 15B, 15C zugeordnet. Die Pumpe 14A für den ersten Kollektor 2A ist in der ersten Rücklaufleitung, die Pumpe 14A für den zweiten Kollektor 2B in der zweiten Rücklaufleitung und die Pumpe 14A für den dritten Kollektor 2C in der vierten Rücklaufleitung angeordnet. Der Rückflussverhinderer 15A für den ersten Kollektor 2A ist in Förderrichtung 16 zwischen der Pumpe 14A und dem Kollektoreinlass 3A angeordnet. Der Rückflussverhinderer 15B für den zweiten Kollektor 2B ist in Förderrichtung 16 zwischen der Pumpe 14B und dem Kollektoreinlass 3B vorgesehen. Der Rückflussverhinderer 15C für den dritten Kollektor 2C ist in Förderrichtung 16 zwischen der Pumpe 14C und dem Kollektoreinlass 3C angeordnet. Die einzelnen Pumpen 14A, 14B, 14C stehen jeweils mit dem Steuer- und Regelgerät 18 in Steuerverbindung.At the in 2 shown embodiment of the solar system 1 is every collector 2A . 2 B . 2C each with its own pump 14A . 14B . 14C and its own backflow preventer 15A . 15B . 15C assigned. The pump 14A for the first collector 2A is in the first return line, the pump 14A for the second collector 2 B in the second return line and the pump 14A for the third collector 2C arranged in the fourth return line. The backflow preventer 15A for the first collector 2A is in the conveying direction 16 between the pump 14A and the collector inlet 3A arranged. The backflow preventer 15B for the second collector 2 B is in the conveying direction 16 between the pump 14B and the collector inlet 3B intended. The backflow preventer 15C for the third collector 2C is in the conveying direction 16 between the pump 14C and the collector inlet 3C arranged. The individual pumps 14A . 14B . 14C each stand with the control and regulating device 18 in control connection.

In der fünften Rücklaufleitung, welche die Auslassöffnung 7 mit dem zweiten Verteiler 13B verbindet, ist keine Pumpe und kein Rückflussverhinderer angeordnet.In the fifth return line, which is the outlet opening 7 with the second distributor 13B connects, no pump and no backflow preventer is arranged.

Zum Abschalten eines Kollektors 2A, 2B, 2C wird die diesem zugeordnete Pumpe 14A, 14B, 14C abgeschaltet. Eine Anpassung der Förderleistung der verbleibenden Pumpen 14A, 14B, 14C ist in diesem Fall nicht erforderlich. Der Rückflussverhinderer 15A, 15B, 15C des abgeschalteten Kollektors 2A, 2B, 2C verhindert, dass die nach dem Abschalten der diesem Kollektor 2A, 2B, 2C noch in Betrieb befindlichen Pumpen 14A, 14B, 14C Wärmeträger durch den abgeschalteten Kollektor 2A, 2B, 2C fördern können. Im Übrigen entspricht das in 2 gezeigte Ausführungsbeispiel dem in 1.To switch off a collector 2A . 2 B . 2C becomes the associated pump 14A . 14B . 14C off. An adjustment of the capacity of the remaining pumps 14A . 14B . 14C is not required in this case. The backflow preventer 15A . 15B . 15C of the disconnected collector 2A . 2 B . 2C prevents that after switching off this collector 2A . 2 B . 2C still in operation pumps 14A . 14B . 14C Heat carrier through the disconnected collector 2A . 2 B . 2C can promote. Otherwise, this corresponds to 2 embodiment shown in the 1 ,

Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Kollektoreinlässe 3A, 3B, 3C und die Kollektorauslässe 4A, 4B, 4C der einzelnen Kollektoren 2A, 2B, 2C jeweils durch einen Bypass 20A, 20B, 20C überbrückbar. In dem Bypass 20A, 20B, 20C ist jeweils ein mit flüssigem Wärmeträger befülltes Kondensationsgefäß 21A, 21B, 21C angeordnet.At the in 3 embodiment shown are the collector inlets 3A . 3B . 3C and the collector outlets 4A . 4B . 4C the individual collectors 2A . 2 B . 2C each by a bypass 20A . 20B . 20C bridged. In the bypass 20A . 20B . 20C is in each case a filled with liquid heat transfer condenser 21A . 21B . 21C arranged.

Das eine Ende jedes Bypasses 15 ist jeweils über eine Verzweigungsstelle am Solarrücklauf 9 des betreffenden Kollektors 2A, 2B, 2C und das andere Ende über ein 3/2-Wegeventil 22A, 22B, 22C am Solarvorlauf 8 des betreffenden Kollektors 2A, 2B, 2C angeschlossen. Wenn die Pumpe 14A, 14B, 14C des betreffenden Kollektors 2A, 2B, 2C abgeschaltet ist, verbindet das dem Kollektor 2A, 2B, 2C zugeordnete 3/2-Wegeventil 22A, 22B, 22C den Kollektoreinlass 3A, 3B, 3C über den Bypass 20A, 20B, 20C mit dem Kollektorauslass des 4A, 4B, 4C des betreffenden Kollektors. Der mit dem Kollektorauslass 4A, 4B, 4C verbundene Anschluss des 3/2-Wegeventils 22A, 22B, 22C ist in diesem Fall gesperrt.The one end of each bypass 15 is in each case via a branch point on the solar return 9 of the collector concerned 2A . 2 B . 2C and the other end via a 3/2-way valve 22A . 22B . 22C at the solar forerun 8th of the collector concerned 2A . 2 B . 2C connected. When the pump 14A . 14B . 14C of the collector concerned 2A . 2 B . 2C is disconnected, that connects the collector 2A . 2 B . 2C assigned 3/2-way valve 22A . 22B . 22C the collector inlet 3A . 3B . 3C over the bypass 20A . 20B . 20C with the collector outlet of the 4A . 4B . 4C of the collector concerned. The with the collector outlet 4A . 4B . 4C connected connection of the 3/2-way valve 22A . 22B . 22C is locked in this case.

Wenn die Pumpe 14A, 14B, 14C des betreffenden Kollektors 2A, 2B, 2C eingeschaltet ist, verbindet das dem Kollektor 2A, 2B, 2C zugeordnete 3/2-Wegeventil 22A, 22B, 22C den Kollektorauslass 4A, 4B, 4C mit dem erster Sammler 10A bzw. mit dem zweiter Sammler 10B bzw. der Einlassöffnung 6. Der Bypass 20A, 20B, 20C ist in diesem Fall gesperrt. Beim Verdampfen des Wärmeträgers in einem Kollektor 2A, 2B, 2C wird der noch im Kollektor befindliche flüssige Wärmeträger über den Kollektoreinlass 3A, 3B, 3C und den dem betreffenden Kollektor 2A, 2B, 2C zugeordneten Bypass 20A, 20B, 20C zur Ausdehnungs- und Druckhalteeinrichtung 12 hin verdrängt.When the pump 14A . 14B . 14C of the collector concerned 2A . 2 B . 2C is turned on, that connects the collector 2A . 2 B . 2C assigned 3/2-way valve 22A . 22B . 22C the collector outlet 4A . 4B . 4C with the first collector 10A or with the second collector 10B or the inlet opening 6 , The bypass 20A . 20B . 20C is locked in this case. When evaporating the heat carrier in a collector 2A . 2 B . 2C is the still in the collector located liquid heat transfer medium via the collector inlet 3A . 3B . 3C and the collector in question 2A . 2 B . 2C associated bypass 20A . 20B . 20C to the expansion and pressure retaining device 12 pushed out.

Die Erfindung besteht darin, die Solaranlage in Einzelanlagen zu unterteilen, um bei Solarwärmeüberschuss immer nur einzelne Teilsolaranlagen auszuschalten und kontrolliert in die Stagnation gehen zu lassen, bis der verringerte Leistungsbedarf wieder mit der Restsolarleistung übereinstimmt. Dann kann die gesamte Solaranlage auf den sommerlichen Spitzenleistungsbedarf ausgelegt werden, ohne dass sie aufgrund vieler Stagnationsstunden zu wenig Ertrag bringt. Sie ist anwendbar auf solarthermische Großanlagen, bei welchen die thermische Stagnation ein normaler Betriebszustand ist, und setzt insofern eine neue, stagnationssichere Technologie voraus. Die Erfindung gestattet es, große Solaranlagen trotz relativ kleiner Speicher auf hohe solare Deckungsgrade hin auszulegen. Bei Solaranlagen für Prozesswärme bestehen z. B. große Bedarfsunterschiede zwischen Arbeitstagen (Prozesstagen) und dem Wochenende, zwischen Früh- und Spätschicht und zwischen den Jahreszeiten (z. B. bei Brauereien). Ohne teure große Speicher können Prozesswärmeanlagen nur auf kleine solare Deckungsgrade dimensioniert werden, sonst stünden die gesamten Anlagen viel zu oft in Stagnation. Auch im Nah- und Fernwärmebedarf sind hohe solare Jahresdeckungsgrade nur entweder mit sehr großen Solarspeichern möglich oder wenn nur Teile von thermischen Solaranlagen kaskadierend abgeschaltet werden können. Es ist auch sinnvoll, im Sommer, wenn kein Heizbedarf besteht, nur den Teil einer solaren Großanlage zu betreiben, mit dem die Warmwasserbereitung noch weiter erfolgen kann, und den Rest immer in Stagnation zu lassen.The invention consists in subdividing the solar system into individual systems in order to always switch off only individual partial solar systems in the case of solar heat surplus and to allow it to go into stagnation until the reduced power requirement again coincides with the residual solar power. Then the entire solar system can be designed for the summer peak power demand, without bringing too little yield due to many stagnation hours. It is applicable to large-scale solar thermal plants, where the thermal stagnation is a normal operating state, and thus requires a new, stagnation-proof technology. The invention makes it possible to design large solar systems despite relatively small memory to high solar coverages out. In solar plants for process heat exist z. B. large differences in demand between working days (process days) and the weekend, between early and late shift and between the seasons (eg at breweries). Without expensive large storage systems, process heat plants can only be dimensioned for small solar coverages, otherwise the entire systems would be stagnated far too often. Even in short-distance and district heating demand, high solar annual coverages are only possible with very large solar storage tanks or if only parts of solar thermal systems can be switched off cascading. It also makes sense in the summer when there is no need for heating to operate only the part of a large-scale solar plant, with which the hot water can be made even further, and always leave the rest in stagnation.

Die 2 zeigt beispielsweise 3 Teilkollektorfelder mit separaten Solarpumpen und Rückflussverhinderern einer solarthermischen Großanlage, die gemeinsame Hauptrohre und einen gemeinsamen Solarwärmespeicher, eine gemeinsame hydraulische Weiche oder einen gemeinsamen Wärmetauseher nutzen. Ein Verfahren zur Betriebsweise einer flüssigkeitsführenden thermischen Solaranlage ist dadurch gekennzeichnet, dass bei Solarwärmeüberschuss nicht die gesamte Solaranlage abschaltet, sondern immer nur einzelne Teile des Kollektorfeldes, bis der Leistungsbedarf wieder mit der verbleibenden Solarleistung übereinstimmt oder größer ist. Bei der Flüssigkeit in der Solaranlage kann es sich um Wasser handeln. Bei den Kollektoren der Solaranlage kann es sich um Vakuumkollektoren handeln. Die Kollektorflüssigkeit der Solaranlage, auf die das Verfahren angewandt wird, können ohne Wärmeaustauscher von der Heizanlage getrennt sein (1-Kreis-System) und/oder über einen Wärmeaustauscher von der Speicherflüssigkeit getrennt sein (2-Kreis-System). Das Verfahren kann auf solarthermische Großanlagen mit mindestens 100 m2 Bruttokollektorfläche angewendet werden.The 2 shows, for example, 3 partial collector fields with separate solar pumps and non-return valves of a large-scale solar thermal system, which use common main pipes and a common solar heat storage, a common hydraulic switch or a common heat exchanger. A method for operating a liquid-conducting solar thermal system is characterized in that with solar heat surplus does not switch off the entire solar system, but always only individual parts of the collector field until the power requirement again coincides with the remaining solar power or greater. The liquid in the solar system can be water. The collectors of the solar system can be vacuum collectors. The collector liquid of the solar system, to which the method is applied, can be separated from the heating system without a heat exchanger (1-circuit system) and / or be separated from the storage liquid via a heat exchanger (2-circuit system). The process can be applied to solar thermal plants with at least 100 m2 gross collector area.

Claims

Method for operating a solar system ( 1 ) containing at least two thermal collectors ( 2A . 2 B . 2C ) and a cooperating heat consumer ( 5 ), which is thermally connected to the individual collectors via a solar circuit through which a liquid heat transfer medium flows ( 2A . 2 B . 2C ), wherein at least two collectors ( 2A . 2 B . 2C ) are flowed through by the heat transfer medium in order to heat them to the heat consumer ( 5 ), wherein an operating state variable is detected, which is dependent on the difference between the thermal energy supplied to the solar circuit per unit time and the heat energy extracted per solar unit per unit time, and depending on the operating state variable, the number of the heat flow through the collector ( 2A . 2 B . 2C ) is reduced to a value greater than or equal to 1, characterized in that the operating state variable is detected such that a stagnation operating state is detectable, in which the collectors ( 2A . 2 B . 2C ) flowing through heat transfer medium in at least one collector ( 2A . 2 B . 2C ) evaporates and / or the risk of evaporation of the heat carrier in at least one of the heat transfer medium flows through the collector ( 2A . 2 B . 2C ) is given, and wherein the number of flowed through by the heat carrier collectors ( 2A . 2 B . 2C ) is reduced when the stagnation operating condition is detected.

A method according to claim 1, characterized in that for detecting the stagnation operating state for at least one arranged in the solar circuit measuring point a temperature measurement signal for the heat transfer medium is detected.

A method according to claim 2, characterized in that the temperature measuring signal is compared with a predetermined limit value, and that the stagnation operating state is detected in dependence on the result of this comparison.

Method according to claim 2, characterized in that the temperature measurement signal is compared with a predetermined limit value, that the time duration during which the temperature measurement signal exceeds the limit value without interruption is determined, that the time duration is compared with a predetermined reference value, and that the stagnation Operating state is detected in dependence on the result of this comparison.

Method according to one of claims 2 to 4, characterized in that after the temperature measurement signal has exceeded the predetermined limit value or the time duration which has exceeded a predetermined reference value, first a delay time is detected and only after the delay time has elapsed, the stagnation operating state.

A method according to claim 5, characterized in that the delay time in dependence on the time duration, the amount by which the temperature measurement signal exceeds the limit value, and / or the rate of rise of the temperature measurement signal is selected.

Method according to claims 1 to 6, characterized in that the collectors ( 2A . 2 B . 2C ) have different nominal powers.

Method according to Claim 7, characterized in that, when the stagnation operating state is detected, the collector through which the heat transfer medium flows ( 2A . 2 B . 2C ) is switched off with the lowest nominal power.

A method according to claim 7, characterized in that when detecting the stagnation operating condition in dependence on the time duration during which the temperature measurement signal exceeds the limit without interruption, the amount by which the temperature measurement signal exceeds the limit and / or the rate of rise of the temperature measurement signal a setpoint for the collector output to be switched off and that the collector (s) to be switched off ( 2A . 2 B . 2C ) are selected such that the power of the disconnected collectors ( 2A . 2 B . 2C ) is adjusted to the setpoint.

Solar system ( 1 ) containing at least two thermal collectors ( 2A . 2 B . 2C ) and a cooperating heat consumer ( 5 ), which via a solar circuit, thermally to the individual collectors ( 2A . 2 B . 2C ) can be coupled, wherein in the solar circuit for circulating a liquid heat carrier at least one pump ( 14 . 14A . 14B . 14C ), wherein an adjusting device is provided for the solar circuit, by means of which the number of flowed through by the heat carrier collectors ( 2A . 2 B . 2C ) is variable, and wherein the solar system ( 1 ) has an operating state detecting device, which is in control connection with the actuating device, characterized in that the operating state detecting device is designed such that a stagnation operating state of the solar system ( 1 ) is detectable, in which the the collectors ( 2A . 2 B . 2C ) flowing through heat transfer medium in at least one collector ( 2A . 2 B . 2C ) evaporates and / or the risk of evaporation of the heat carrier in at least one of the heat transfer medium flows through the collector ( 2A . 2 B . 2C ) is given that for the at least one pump ( 14 . 14A . 14B . 14C ) at least one backflow preventer ( 15 . 15A . 15B . 15C ) is arranged in the solar circuit, and that the operating state detection device is so in control connection with the adjusting device, that the number of flowed through by the heat carrier collectors ( 2A . 2 B . 2C ) is reduced to a value greater than or equal to 1 when the stagnant operating condition is detected.

Solar system ( 1 ) according to claim 10, characterized in that the operating state detection device at least one temperature sensor ( 19A . 19B . 19C . 19D . 19E ), by means of which the temperature of the heat carrier is measurable.

Solar system ( 1 ) according to claim 10 or 11, characterized in that the solar circuit has at least two branches connected in parallel to each other, in each of which a collector ( 2A . 2 B . 2C ), a pump ( 14A . 14B . 14C ) and a backflow preventer ( 15A . 15B . 15C ) are connected in series, and that the operating state detecting means for interrupting the heat transfer flow in at least one of these branches with the pump ( 14A . 14B . 14C ) This at least one branch is in control connection.

Solar system ( 1 ) according to claim 10 or 11, characterized in that the solar circuit has at least two branches connected in parallel to each other that in a first branch, a first collector ( 15A ) and in at least a second branch a second collector ( 15B ) and a shut-off valve ( 17A . 17B ), and in that the operating state detection device for interrupting the heat transfer flow in the at least one second branch with the at least one shut-off valve (US Pat. 17A . 17B ) is in control connection.