DE102019006054A1

DE102019006054A1 - Solar system and a method for operating the solar system

Info

Publication number: DE102019006054A1
Application number: DE102019006054.7A
Authority: DE
Inventors: Rolf Meissner
Original assignee: Ritter Energie und Umwelttechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Ritter Energie und Umwelttechnik GmbH and Co KG
Priority date: 2019-08-28
Filing date: 2019-08-28
Publication date: 2021-03-04

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Solaranlage (100) und ein Verfahren zum Betreiben einer Solaranlage (100), die mindestens einen Solarkreislauf aufweist, in dem mindestens einen Kollektorfeld (1), eine Solarpumpe (2), die den Wärmeträger in dem Solarkreislauf der Solaranlage (100) umwälzt und ein Wärmeverbraucher (6) angeordnet ist. Das Verfahren weist die Schritte: Erfassen der Temperatur des Wärmeträgers in dem mindestens einen Kollektorfeld (1) der Solaranlage (100), Auswerten und Weiterverarbeiten der erfassten Temperatur, Abschalten der Solarpumpe (2) und Öffnen einer Absperreinrichtung (7) nach Maßgabe der erfassten Temperatur und Entleeren des Wärmeträgers aus dem mindestens einen Kollektorfeld (1) auf. Zur Vermeidung von Überhitzungsschäden der thermischen Solaranlage und zur Vermeidung mechanischer und thermischer Belastungen der Solaranlage, insbesondere des Kollektorfeldes, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das mindestens eine Kollektorfeld (1) nach ganzem oder teilweisem Entleeren solange von dem Solarkreislauf abgesperrt wird, bis ein vorbestimmter Temperaturgrenzwert (T) in dem Kollektorfeld (1) unterschritten wird.The invention relates to a solar system (100) and a method for operating a solar system (100) which has at least one solar circuit in which at least one collector field (1), a solar pump (2), which transports the heat transfer medium in the solar circuit of the solar system (100 ) circulates and a heat consumer (6) is arranged. The method has the following steps: recording the temperature of the heat transfer medium in the at least one collector field (1) of the solar system (100), evaluating and processing the recorded temperature, switching off the solar pump (2) and opening a shut-off device (7) in accordance with the recorded temperature and emptying the heat transfer medium from the at least one collector array (1). In order to avoid overheating damage to the solar thermal system and to avoid mechanical and thermal loads on the solar system, in particular the collector field, it is proposed according to the invention that the at least one collector field (1) is shut off from the solar circuit after being completely or partially emptied until a predetermined temperature limit value ( T) in the collector field (1) is not reached.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Solaranlage, die mindestens einen Solarkreislauf aufweist, in dem mindestens ein Kollektorfeld, eine Solarpumpe, die den Wärmeträger in dem Solarkreislauf der Solaranlage umwälzt und ein Wärmeverbraucher angeordnet ist, aufweisend folgende Schritte: Erfassen der Temperatur des Wärmeträgers in dem mindestens einen Kollektorfeld der Solaranlage, Auswerten und Weiterverarbeiten der erfassten Temperatur, Abschalten der Solarpumpe und Öffnen einer Absperreinrichtung nach Maßgabe der erfassten Temperatur und Entleeren des Wärmeträgers aus dem mindestens einen Kollektorfeld.The invention relates to a method for operating a solar system that has at least one solar circuit in which at least one collector field, a solar pump that circulates the heat transfer medium in the solar circuit of the solar system and a heat consumer is arranged, having the following steps: Detecting the temperature of the heat transfer medium in the at least one collector field of the solar system, evaluation and further processing of the recorded temperature, switching off the solar pump and opening a shut-off device according to the recorded temperature and emptying the heat transfer medium from the at least one collector field.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Solaranlage zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens.The invention also relates to a solar system for carrying out the aforementioned method.

Flüssigkeitsführende thermische Solaranlagen sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt und weisen wenigstens ein Kollektorfeld auf, das von einem Wärmeträger durchströmt wird. Der Wärmeträger heizt sich durch Sonneneinstrahlung im Kollektorfeld auf und zirkuliert in einem Solarkreislauf der Solaranlage. So gelangt die Wärme von dem Kollektorfeld zu einem Wärmeverbraucher oder wird an ein geeignetes Wärmespeichermedium abgegeben. Eine Solarpumpe, die in dem Rücklauf des Solarkreislaufs angeordnet ist, wälzt den Wärmeträger um und hält die Zirkulation aufrecht.Liquid-carrying thermal solar systems are well known from the prior art and have at least one collector field through which a heat transfer medium flows. The heat transfer medium heats up through solar radiation in the collector field and circulates in a solar circuit of the solar system. The heat from the collector field reaches a heat consumer or is transferred to a suitable heat storage medium. A solar pump, which is arranged in the return of the solar circuit, circulates the heat transfer medium and maintains the circulation.

Eine Herausforderung bei thermischen Solaranlagen ohne mechanische Nachführung des Kollektorfeldes ergibt sich, wenn die Wärme nicht abgegeben werden kann. Dies kann unter anderem dann auftreten, wenn die Solarpumpe abgeschaltet ist. Meistens wird die Solarpumpe abgeschaltet, wenn so hohe Temperaturen auftreten, dass die Komponenten der Solaranlage wie Dichtungen, Isolierungen oder Ventile beschädigt würden. Bisweilen wird die Solarpumpe auch abgeschaltet, wenn eine Störung vorliegt oder wenn der Betreiber in Urlaub oder aus anderen Gründen längere Zeit abwesend ist.A challenge with thermal solar systems without mechanical tracking of the collector field arises when the heat cannot be given off. This can occur, among other things, when the solar pump is switched off. The solar pump is usually switched off when temperatures are so high that the components of the solar system such as seals, insulation or valves would be damaged. Sometimes the solar pump is also switched off if there is a fault or if the operator is away on vacation or for other reasons for a longer period of time.

Wenn solarthermische Anlagen mit einem flüssigen Wärmeträger ihre Wärme nicht an einen Verbraucher abgeben können, weil die Pumpe für den Wärmeträger trotz Sonneneinstrahlung ausgeschaltet ist, benötigen sie entweder eine Zwangskühlung oder sie müssen dem Verdampfungsdruck bei der sog. Stagnationstemperatur aushalten oder sie müssen entleert werden. Die Stagnationstemperatur stellt sich im Gleichgewicht zwischen Wärmegewinnung und Wärmeverlust eines Solarkollektors bei der maximal möglichen Einstrahlung ein. Diese liegt als Summe von direkter und diffuser Strahlung überall auf der Erde bei ca. 1200 W/m². Flachkollektoren mit hohen Verlusten erreichen Stagnationstemperaturen von weit unter 200°C und können deshalb mit Sicherheitsarmaturen für Maximaldrücke bis ca. 10 bar gegen Dampfbildung abgesichert werden. Flachkollektoren mit geringeren Verlusten erreichen Stagnationstemperaturen bis ca. 230 °C und Vakuumkollektoren bis weit über 300 °C. Dann sind die Siededrücke so hoch, dass diese Kollektoren entleert werden müssen, wenn ihre Wärme nicht abgeführt wird. Diese Entleerung des flüssigen Wärmeträgers findet entweder vorsorglich im sog. Drain-back-Verfahren vor dem Sieden des Wärmeträgers statt (z. B. DE 30 21 422 A1 ) oder erst beim Sieden.If solar thermal systems with a liquid heat carrier cannot transfer their heat to a consumer because the pump for the heat carrier is switched off despite solar radiation, they either need forced cooling or they have to withstand the evaporation pressure at the so-called stagnation temperature or they have to be drained. The stagnation temperature is the equilibrium between heat generation and heat loss of a solar collector at the maximum possible irradiation. As the sum of direct and diffuse radiation, this is around 1200 W / m ² all over the world. Flat-plate collectors with high losses reach stagnation temperatures of well below 200 ° C and can therefore be protected against steam formation with safety fittings for maximum pressures of up to approx. 10 bar. Flat-plate collectors with lower losses reach stagnation temperatures of up to approx. 230 ° C and vacuum collectors up to well over 300 ° C. Then the boiling pressures are so high that these collectors have to be emptied if their heat is not dissipated. This emptying of the liquid heat transfer medium takes place either as a precaution in the so-called drain-back process before the heat transfer medium boils (e.g. DE 30 21 422 A1 ) or when simmering.

Ein Kollektorfeld besteht aus der hydraulischen Verschaltung vieler Kollektoren. Bei der sog. Stagnation eines Kollektors (= thermischer Stillstand, wenn die Wärme nicht abgenommen wird), verdampft dessen flüssiger Wärmeträgerinhalt. Dabei vergrößert sich das verdampfte Wärmeträgervolumen um bis zu drei Größenordnungen und strömt entweder über Sicherheitsventile ins Freie oder in einen atmosphärisch offenen Sammelbehälter oder in eine Druckhaltevorrichtung, z. B. einem mit Vordruck versehenen Membranausdehnungsgefäß oder einer Pumpendruckhaltung mit drucklosem Membranausdehnungsgefäß, wobei der in den Rohren des Kollektorfeldes nicht verdampfte Wärmeträger vor dem Dampf hergetrieben wird und in dieselbe Richtung strömt. Dieses Leersieden und Strömen von Nassdampf und Flüssigkeit wird von einer starken Volumenausdehnung begleitet und kann heftig erfolgen. Jede Druckhaltevorrichtung wäre jedoch überfordert, wenn der Dampf vor Erreichen der Druckhaltevorrichtung nicht abgeblasen oder wieder kondensiert und damit auf sein Flüssigkeitsvolumen reduziert würde.A collector field consists of the hydraulic interconnection of many collectors. When a collector stagnates (= thermal standstill if the heat is not removed), its liquid heat transfer medium evaporates. The evaporated heat transfer volume increases by up to three orders of magnitude and flows either into the open air via safety valves or into an atmospherically open collecting container or into a pressure maintenance device, e.g. B. a pre-pressurized membrane expansion tank or a pump pressure maintenance with a pressureless membrane expansion tank, the heat transfer medium not evaporated in the tubes of the collector array is driven before the steam and flows in the same direction. This boil-off and the flow of wet steam and liquid is accompanied by a strong expansion in volume and can be violent. However, any pressure maintenance device would be overwhelmed if the vapor were not blown off or condensed again before reaching the pressure maintenance device and thus reduced to its liquid volume.

Aus der DE 10 2014 000 672 A1 ist eine Solaranlage bekannt, die es ermöglicht, bei Auftreten eines Stagnations-Betriebszustands die Menge des im Kollektorfeld verdunstenden Wärmeträgers auf einfache Weise zu begrenzen. Sobald ein Stagnations-Betriebszustand von einer Betriebszustands-Erfassungseinrichtung detektiert wird, wird der Solarrücklauf über einen zwischen einer Durchlass- und einer Sperrstellung verstellbaren Bypass mit dem Solarvorlauf verbunden. Über den Bypass wird der flüssige Wärmeträger aus dem Kollektorfeld zu einer Ausdehnungs- und Druckhalteeinrichtung hin verdrängt, da ein Rückflussverhinderer vor der Solarpumpe angeordnet ist. Durch diese Anordnung wird das Leersieden des Kollektorfeldes beruhigt und beschleunigt.From the DE 10 2014 000 672 A1 a solar system is known which enables the amount of heat transfer medium evaporating in the collector field to be limited in a simple manner when a stagnation operating state occurs. As soon as a stagnation operating state is detected by an operating state detection device, the solar return is connected to the solar flow via a bypass that can be adjusted between an open position and a blocking position. The liquid heat transfer medium is displaced from the collector field to an expansion and pressure holding device via the bypass, since a backflow preventer is arranged in front of the solar pump. This arrangement calms and accelerates the boiling of the collector field.

Einen ähnlichen Zweck erfüllt die DE 10 2016 010 396 B4 . Die Druckschrift offenbart eine Solaranlage, bei der der Betriebsdruck des Wärmeträgers im Kollektorfeld abgesenkt wird, sobald die Möglichkeit eines Verdampfens des Wärmeträgers gegeben ist bzw. sobald der Stagnations-Betriebszustand eintritt. Der Betriebsdruck wird so lange abgesenkt, bis der Inhalt des Kollektorfeldes wieder unter den Siedepunkt des Wärmeträgers abgekühlt und der Wärmeträger vollständig kondensiert ist. Dadurch beschleunigt sich das Sieden des Wärmeträgers im Kollektorfeld oder es beginnt überhaupt erst und beschleunigt sich danach, weil die Siedetemperatur sinkt.The DE 10 2016 010 396 B4 . The document discloses a solar system in which the operating pressure of the heat transfer medium in the collector field is lowered as soon as there is the possibility of the heat transfer medium evaporating or as soon as the stagnation operating state occurs. The operating pressure is reduced until the contents of the collector field cool down again below the boiling point of the heat transfer medium and the heat carrier is completely condensed. This accelerates the boiling of the heat transfer medium in the collector field or it begins in the first place and then accelerates because the boiling temperature drops.

Am Ende des Verdampfungsvorganges befindet sich in den Kollektoren nur noch Dampf, der mit steigender Temperatur immer trockener wird. In den Rohren befindet sich dann teilweise noch Wasser, vor allem aber Nassdampf, der mit der nachfolgenden Abkühlung der Rohre wieder kondensiert. Dabei sinkt der Druck und nach dem Stand der Technik füllt sich nun das Kollektorfeld wieder allmählich mit flüssigem Wärmeträger. Zuerst füllt der Wärmeträger langsam wieder die Rohre, während die Kollektoren mit heißem Dampf gefüllt bleiben. Dabei kann unbeabsichtigt sowohl Dampf aus den Kollektoren in die kälteren Rohre gedrückt werden als auch umgekehrt rückströmender flüssiger Wärmeträger in die noch überhitzten Kollektoren und es kann sogar zu Dampfschlägen kommen, besonders dann, wenn sich die Kollektoren auf unterschiedlichen Höhen befinden und über ihre Anschlussrohre über die Schwerkraft miteinander kommunizieren. Geräusche oder technische Störungen, die durch Dampfschläge im Solarkreislauf entstehen können, gilt es zu vermeiden.At the end of the evaporation process there is only steam in the collectors, which becomes drier as the temperature rises. Some of the pipes still contain water, but above all wet steam, which condenses again when the pipes are subsequently cooled. The pressure drops and, according to the state of the art, the collector field gradually fills up again with liquid heat transfer medium. First, the heat transfer medium slowly fills the pipes again while the collectors remain filled with hot steam. This can unintentionally press both steam out of the collectors into the colder pipes and vice versa, liquid heat transfer medium flowing back into the collectors that are still overheated, and steam hammer can even occur, especially if the collectors are at different heights and via their connecting pipes via the Communicate with each other by gravity. Noises or technical malfunctions that can arise from steam hammer in the solar circuit must be avoided.

Aus der Druckschrift DE 103 20 292 B3 ist eine Solaranlage bekannt, bei der eine Überhitzung der Anlage vermieden werden soll. Hierzu wird an dem Solarkollektor die Kollektortemperatur überwacht und die Anlage bei Überschreiten eines vorgegebenen Kollektortemperaturgrenzwertes abgeschaltet, um Schäden an Komponenten der Anlage durch Auftreten von zu hohen Temperaturen zu verhindern. Damit die durch die anschließende weitere Erhitzung des Wärmeträgerfluids erzeugte Dampfbildung innerhalb des Fluidkreislaufs möglichst lange herausgezögert wird, schlägt diese Patentschrift vor, die Umwälzpumpe getaktet und/oder mit einer sehr geringen Fördermenge zu betreiben, bis der vorgegebene Temperaturgrenzwert wieder erreicht ist oder unterschritten wird, wonach wieder der Normalbetrieb der Solaranlage einsetzt.From the pamphlet DE 103 20 292 B3 a solar system is known in which overheating of the system is to be avoided. For this purpose, the collector temperature is monitored on the solar collector and the system is switched off when a specified collector temperature limit value is exceeded in order to prevent damage to components of the system due to the occurrence of excessively high temperatures. So that the steam formation within the fluid circuit generated by the subsequent further heating of the heat transfer fluid is delayed as long as possible, this patent specification suggests that the circulating pump be clocked and / or operated with a very low flow rate until the specified temperature limit is reached again or is below it, after which normal operation of the solar system resumes.

Die Druckschrift AT 410 988 B schlägt eine Regelung einer thermischen Solaranlage vor, bei der zusätzlich zur Temperatur der momentane Druck innerhalb des Fluidkreislaufs gemessen wird. Diese Regelung macht sich den Effekt zu Nutze, dass sich das Wärmeträgerfluid als Folge der Bestrahlung erwärmt, ausdehnt und somit für einen Druckanstieg in dem Fluidkreislauf sorgt. Eine derartige Druckerfassung hat den Vorteil, dass ein Zustand der thermischen Solaranlage erfasst wird, der nicht vom jeweiligen Ort der Temperaturmessung abhängig ist, an dem die Temperatur des Wärmeträgerfluids abgegriffen wird. Die Patentschrift AT 410 988 B lehrt die Erfassung des momentanen Drucks in dem Fluidkreislauf der thermischen Solaranlage, um diese und insbesondere die Umwälzpumpe ab einer bestimmten Bestrahlungsstärke des Solarkollektors einzuschalten, damit die dem Solarkollektor zugeführte Wärme abgeführt und zur Erwärmung eines Wärmespeichermediums verwendet werden kann. Die Umwälzpumpe wird also bei Überschreiten eines vorgegebenen Druckwertes eingeschaltet.The pamphlet AT 410 988 B proposes a control of a solar thermal system in which the current pressure within the fluid circuit is measured in addition to the temperature. This regulation makes use of the effect that the heat transfer fluid heats up as a result of the irradiation, expands and thus ensures an increase in pressure in the fluid circuit. Such a pressure detection has the advantage that a state of the solar thermal system is detected which does not depend on the respective location of the temperature measurement at which the temperature of the heat transfer fluid is tapped. The patent specification AT 410 988 B teaches the detection of the current pressure in the fluid circuit of the solar thermal system in order to switch on this and in particular the circulation pump from a certain irradiance of the solar collector so that the heat supplied to the solar collector can be dissipated and used to heat a heat storage medium. The circulation pump is switched on when a predetermined pressure value is exceeded.

Mit ähnlicher Problematik beschäftigt sich die DE 10 2008 038 733 A1 . Mit dem Verfahren gemäß dieser Druckschrift sollen Schäden durch Dampfschläge oder dergleichen vermieden werden. Gemäß der technischen Lehre wird die Umwälzpumpe solange gegen Wiedereinschalten gesperrt, wie sich Dampf im Fluidkreislauf befindet. Nach einem Stillstand wird die Umwälzpumpe erst dann wieder eingeschaltet, wenn sich kein Dampf mehr im Kreislauf befindet, so dass Schäden durch Dampfschläge ausgeschlossen werden. Mit Hilfe eines Drucksensors wird der Fluidkreislauf auf das Vorhandensein von Dampf überwacht. Solange Überdruck detektiert wird, bleibt die Umwälzpumpe ausgeschaltet. Erst wenn wieder atmosphärischer Druck im System herrscht, wird davon ausgegangen, dass kein Dampf mehr im Fluidkreislauf vorhanden ist und der Dampf vollständig kondensiert ist.The DE 10 2008 038 733 A1 . The method according to this publication is intended to avoid damage caused by steam hammer or the like. According to the technical teaching, the circulation pump is blocked against being switched on again as long as there is steam in the fluid circuit. After a standstill, the circulation pump is only switched on again when there is no more steam in the circuit, so that damage from steam hammer is excluded. The fluid circuit is monitored for the presence of steam with the aid of a pressure sensor. As long as overpressure is detected, the circulation pump remains switched off. Only when atmospheric pressure prevails in the system again, it is assumed that there is no more steam in the fluid circuit and the steam has completely condensed.

Nachteilig bei dem beschriebenen Verfahren ist, dass lediglich Überhitzungsschäden an der thermischen Solaranlage vermieden werden, welche das Einschalten der Solarpumpe verursachen könnten, wenn sie den Umlauf des Wärmeträgers startet während sich noch Dampf in dem Kollektorfeld befindet. Dies geschieht durch Überwachung des Fluidkreislaufs mit Hilfe des Drucksensors und kann nicht verhindern, dass es auch zu Dampfschlägen und damit verbundenen thermischen und mechanischen Belastungen der Anlage kommen kann, wenn sich diese durch Kondensation von selbst wieder füllt.The disadvantage of the method described is that only overheating damage to the solar thermal system is avoided, which could cause the solar pump to switch on if it starts the circulation of the heat transfer medium while there is still steam in the collector field. This is done by monitoring the fluid circuit with the help of the pressure sensor and cannot prevent steam hammer and the associated thermal and mechanical loads on the system from occurring if the system fills up again by itself due to condensation.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei dem Überhitzungsschäden sowie mechanische und thermische Belastungen der Solaranlage, insbesondere des Kollektorfeldes, vermieden werden. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Solaranlage, die zur Durchführung des Verfahrens geeignet ist, bereitzustellen.The invention is based on the object of providing a method of the type mentioned at the outset, in which overheating damage and mechanical and thermal loads on the solar system, in particular the collector array, are avoided. The invention is also based on the object of providing a solar system which is suitable for carrying out the method.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Kollektorfeld nach ganzem oder teilweisem Entleeren solange von dem Solarkreislauf abgesperrt wird, bis ein vorbestimmter Temperaturgrenzwert in dem Kollektorfeld unterschritten wird.This object is achieved by the method according to claim 1. This method is characterized in that the at least one collector array is shut off from the solar circuit after it has been completely or partially emptied until the temperature in the collector array falls below a predetermined limit value.

NormalbetriebNormal operation

Unter dem Begriff Normalbetrieb wird der Betrieb der Solaranlage verstanden, wenn die Solaranlage nicht im Stagnationsbetrieb ist. Dazu gehört das Warten auf Sonneneinstrahlung und der Betrieb der Nutzung der Sonneneinstrahlung bei dem die Sonneneinstrahlung den Wärmeträger in dem Solarkreislauf der Solaranlage erhitzt und diese thermische Energie durch Umwälzen des Wärmeträgers mittels einer Solarpumpe einem Verbraucher zugeführt wird.The term normal operation is understood to mean the operation of the solar system when the solar system is not in stagnation mode. This includes waiting for solar radiation and operating the use of solar radiation in which the solar radiation heats the heat carrier in the solar circuit of the solar system and this thermal energy is fed to a consumer by circulating the heat carrier using a solar pump.

Staq nationsbetriebStaq nation operation

Stagnation entspricht einem Anlagenstillstand. Als Stagnationsbetrieb werden hierbei alle Systemzustände bezeichnet, bei denen der Wärmeträger nicht umgewälzt wird, obwohl die solare Bestrahlungsstärke gleichzeitig so hoch ist, dass eine Verdampfung von Teilen der Wärmeträgerflüssigkeit in dem Kollektorfeld wahrscheinlich ist. Befindet sich die Solaranlage im Stagnationsbetrieb, so verdampft der Wärmeträger, oder Teile davon, im Kollektorfeld, wobei der noch im Kollektorfeld und in den Rohren nicht verdampfte Wärmeträger von dem Dampf verdrängt wird und in dieselbe Richtung strömt. Dieses Leersieden und Strömen von Nassdampf und Flüssigkeit wird von einer starken Volumenausdehnung des Wärmeträgers begleitet.Stagnation corresponds to a system downtime. All system states in which the heat transfer medium is not circulated, although the solar irradiance is so high at the same time that an evaporation of parts of the heat transfer fluid in the collector field is probable, are referred to as stagnation operation. If the solar system is in stagnation mode, the heat transfer medium, or parts of it, evaporate in the collector field, with the heat transfer medium not evaporated in the collector field and in the pipes being displaced by the steam and flowing in the same direction. This boiling and flowing of wet steam and liquid is accompanied by a strong volume expansion of the heat carrier.

BefüllpumpeFilling pump

Die Begrifflichkeit Befüllpumpe wird in diesem Zusammenhang derart verwendet, dass es sich um eine Pumpe in dem Solarkreislauf handelt, die den Zweck erfüllt, das Kollektorfeld nach einer Entleerung erneut mit dem Wärmeträger zu befüllen. Der Wärmeträger kann dabei aus einem Wärmeträgervorratsbehälter entnommen werden oder aus einer Nachfüllvorrichtung kommen.The term filling pump is used in this context in such a way that it is a pump in the solar circuit that fulfills the purpose of refilling the collector field with the heat transfer medium after it has been emptied. The heat transfer medium can be taken from a heat transfer medium storage tank or come from a refilling device.

DruckhaltepumpePressure maintenance pump

Die Druckhaltepumpe ist in der Druckhaltevorrichtung in dem Solarkreislauf der Solaranlage angeordnet, um bei Bedarf zur Druckkonstanthaltung im Solarkreislauf den Wärmeträger aus dem Wärmeträgervorratsbehälter in den Solarkreislauf zu pumpen.The pressure-maintaining pump is arranged in the pressure-maintaining device in the solar circuit of the solar system in order to pump the heat transfer medium from the heat transfer medium storage tank into the solar circuit if necessary to keep the pressure constant in the solar circuit.

DruckhalteventilPressure holding valve

Das Druckhalteventil ist in der Druckhaltevorrichtung in dem Solarkreislauf der Solaranlage angeordnet, um bei Bedarf zur Druckkonstanthaltung den Wärmeträger aus dem Solarkreislauf in den Wärmeträgervorratsbehälter zu entlassen.The pressure holding valve is arranged in the pressure holding device in the solar circuit of the solar system in order to release the heat carrier from the solar circuit into the heat carrier storage tank if necessary to keep the pressure constant.

Dass gemäß Anspruch 1 das Kollektorfeld nach ganzem oder teilweisem Entleeren solange von dem Solarkreislauf abgesperrt wird, bis ein vorbestimmter Temperaturgrenzwert in dem Kollektorfeld unterschritten wird, hat den Vorteil, dass in dem Kollektorfeld ein Unterdruck entsteht. Dieser Unterdruck entspricht dem Dampfdruck der Kondensationstemperatur in den vom Kollektorfeld entfernten abgekühlten Rohre. Vorteilhafterweise herrscht nach Ablassen des Wärmeträgers und Absperren des Kollektorfeldes ein Unterdruck in der Anlage, der der Stagnation die Dynamik nimmt, weil kein Wärmeträger zurück in die Rohre strömen kann. Wird das Kollektorfeld wieder mit flüssigem Wärmeträger befüllt, geschieht dies im Unterdruck. Die Befüllung erfolgt erst nach völliger Abkühlung des Kollektorfeldes unter eine bestimmte Temperatur ohne Dampfgeräusche bei minimaler thermischer und mechanischer Belastung.The fact that according to claim 1 the collector array is shut off from the solar circuit after complete or partial emptying until the temperature falls below a predetermined limit value in the collector array has the advantage that a negative pressure is created in the collector array. This negative pressure corresponds to the vapor pressure of the condensation temperature in the cooled pipes away from the collector field. Advantageously, after the heat transfer medium has been drained and the collector field has been shut off, there is a negative pressure in the system, which takes the dynamism of the stagnation because no heat transfer medium can flow back into the pipes. If the collector field is refilled with liquid heat transfer medium, this takes place under negative pressure. Filling takes place only after the collector field has completely cooled down below a certain temperature without steam noise and with minimal thermal and mechanical stress.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Wiederbefüllung des Kollektorfeldes bis zu ca. zehn Metern Höhenunterschied ohne zusätzliche Pumpe erfolgen kann, da nach Öffnen der Absperreinrichtung der Luftdruck den Wärmeträger zurück ins Kollektorfeld drückt, bis dieses wieder vollständig gefüllt ist.Another advantage is that the collector field can be refilled up to a height difference of approx. Ten meters without an additional pump, because after opening the shut-off device, the air pressure pushes the heat transfer medium back into the collector field until it is completely filled again.

Vorteilhafterweise wird das Kollektorfeld druckdicht gegen eine Druckhaltevorrichtung, die in dem Solarkreislauf angeordnet ist, abgesperrt, nachdem sich das Kollektorfeld siedend ganz oder teilweise entleert hat. Die druckdichte Absperrung verhindert, dass sich der Druck, der in der Druckhaltevorrichtung herrscht, in der gesamten Anlage ausbreitet. Somit ist gewährleistet, dass kein Wärmeträger zurück in die Rohre strömen kann.The collector array is advantageously shut off in a pressure-tight manner against a pressure holding device which is arranged in the solar circuit after the collector array has been completely or partially emptied while boiling. The pressure-tight shut-off prevents the pressure in the pressure holding device from spreading throughout the entire system. This ensures that no heat transfer medium can flow back into the pipes.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn das Kollektorfeld druckdicht gegen weitere Komponenten, insbesondere Verbraucher oder Solarpumpe, die in dem Solarkreislauf angeordnet sind, abgesperrt wird, da diese druckdichte Absperrung des Kollektorfeldes einen Aufbau von Unterdruck in dem Kollektorfeld ermöglicht.Another advantage arises when the collector array is shut off in a pressure-tight manner against other components, in particular consumers or solar pumps, which are arranged in the solar circuit, since this pressure-tight shutoff of the collector array enables negative pressure to build up in the collector array.

Zweckmäßig ist der vorbestimmte Temperaturgrenzwert kleiner als 100 °C, insbesondere kleiner als 90 °C und beträgt bevorzugt zwischen 60 °C und 80 °C. Da ab diesem Temperaturgrenzwert die Absperrung des Kollektorfeldes wieder aufgehoben wird, ist der Temperaturgrenzwert nicht zu niedrig zu wählen, um die Zeit der Wiederbefüllung nicht unnötig zu verzögern. Vorteilhafterweise erfolgt im gesamten Kollektorfeld eine Abkühlung unter die Siedetemperatur des Wärmeträgers bei Normaldruck, so dass nach der Befüllung auf Normaldruck oder darüber, Sieden an keiner Stelle mehr möglich ist.The predetermined temperature limit value is expediently smaller than 100.degree. C., in particular smaller than 90.degree. C., and is preferably between 60.degree. C. and 80.degree. As the collector field is unlocked again from this temperature limit, the temperature limit should not be selected too low in order not to unnecessarily delay the refilling time. Advantageously, the entire collector field is cooled below the boiling point of the heat transfer medium at normal pressure, so that after filling to normal pressure or above, boiling is no longer possible at any point.

Vorteilhafterweise wird der Wärmeträger ganz oder teilweise aus dem mindestens einen Kollektorfeld in einen Wärmeträgervorratsbehälter der Druckhaltevorrichtung entleert. Somit ist die Wiederverwendung des Wärmeträgers gegeben und Umweltaspekte werden berücksichtigt. Weiterhin kann die Anlage kostengünstig betrieben werden.The heat transfer medium is advantageously completely or partially emptied from the at least one collector array into a heat transfer medium storage container of the pressure holding device. This means that the heat transfer medium can be reused Environmental aspects are taken into account. Furthermore, the system can be operated inexpensively.

Vorteilhaft ist weiterhin vorgesehen, dass der Wärmeträger aus dem mindestens einen Kollektorfeld über eine Rücklaufleitung des Solarkreislaufs entleert wird. Da die Temperatur im Kollektorfeld von der Rücklaufleitung zu der Vorlaufleitung ansteigt, siedet der Wärmeträger am Vorlauf zuerst, so dass beim Zurückdrängen des flüssigen Wärmeträgers über die Rücklaufleitung infolge der Dampfbildung am Vorlauf die Entleerung des Kollektorfeldes unter Bildung einer viel geringeren Dampfmenge geschieht, als wenn über die Vorlaufleitung entleert würde. Somit ergibt sich eine geringere thermische und mechanische Belastung.It is also advantageously provided that the heat transfer medium is emptied from the at least one collector array via a return line of the solar circuit. Since the temperature in the collector field rises from the return line to the flow line, the heat carrier at the flow line boils first, so that when the liquid heat carrier is pushed back via the return line due to the formation of steam on the flow line, the collector field is emptied with the formation of a much smaller amount of steam than when above the flow line would be emptied. This results in a lower thermal and mechanical load.

Vorteilhaft ist weiterhin vorgesehen, dass der Wärmeträger aus dem mindestens einen Kollektorfeld über die Rücklaufleitung und über die Vorlaufleitung des Solarkreislaufs entleert wird. Dadurch, dass der Wärmeträger über zwei Leitungen strömt, erfolgt die Entleerung noch ruhiger und rascher.It is also advantageously provided that the heat transfer medium is emptied from the at least one collector array via the return line and via the feed line of the solar circuit. The fact that the heat transfer medium flows through two lines means that emptying is even quieter and faster.

Vorteilhafterweise wird der Wärmeträger aus dem mindestens einen Kollektorfeld über ein Kondensationsgefäß in den Wärmeträgervorratsbehälter der Druckhaltevorrichtung entleert. Damit ergibt sich der Vorteil, dass der Dampf bei Entleerung des Kollektorfeldes kondensiert und nur flüssiger Wärmeträger in den Wärmeträgervorratsbehälter der Druckhaltevorrichtung gelangt. Damit kann das Volumen des Wärmeträgervorratsbehälters für das Volumen des flüssigen Wärmeträgers ausgelegt werden und muss nicht auf eine Volumenvergrößerung von zwei bis drei Größenordnungen angepasst werden, die bei Verdampfung des Wärmeträgers entsteht.The heat transfer medium is advantageously emptied from the at least one collector array via a condensation vessel into the heat transfer medium storage container of the pressure holding device. This has the advantage that the vapor condenses when the collector array is emptied and only liquid heat transfer medium reaches the heat transfer medium storage tank of the pressure maintaining device. In this way, the volume of the heat carrier reservoir can be designed for the volume of the liquid heat carrier and does not have to be adapted to a volume increase of two to three orders of magnitude that occurs when the heat carrier evaporates.

Vorteilhafterweise wird der Wärmeträger aus dem mindestens einen Kollektorfeld über einen Dampfabscheider insbesondere über einen Dampfabscheider mit Sammelgefäß und Nachfüllvorrichtung, entleert. Damit ergibt sich der Vorteil, dass der Dampf bei Entleerung des Kollektorfeldes abgeschieden wird und nur flüssiger Wärmeträger in das Sammelgefäß gelangt. Damit kann das Volumen des Sammelgefäßes für das Volumen des flüssigen Wärmeträgers ausgelegt werden und muss nicht auf eine Volumenvergrößerung von zwei bis drei Größenordnungen angepasst werden, die bei Verdampfung des Wärmeträgers entsteht. Geschieht die Entleerung des Kollektorfeldes über einen Dampfabscheider in ein Sammelgefäß, so entfallen vorteilhafterweise die Kosten für ein Kondensationsgefäß, das den dampfförmigen Wärmeträger wieder verflüssigt, damit der flüssige Wärmeträger in den Wärmeträgervorratsbehälter gespeichert werden kann. Vorteilhafterweise kann so ein Dampfabscheider und ein Sammelgefäß sehr viel kleiner und kostengünstiger ausgelegt werden als ein Kondensationsgefäß, wenn zusätzlich ein Überlauf und eine Nachfüllvorrichtung vorgesehen sind. Vorteilhafterweise ist ein Dampfabscheider mit Sammelgefäß, Überlauf und Nachfüllvorrichtung einem Kondensationsgefäß vorzuziehen, wenn nur selten, d.h. beispielsweise höchstens einmal jährlich mit Stagnation zu rechnen ist.The heat transfer medium is advantageously emptied from the at least one collector field via a steam separator, in particular via a steam separator with a collecting vessel and a refilling device. This has the advantage that the vapor is separated when the collector field is emptied and only liquid heat transfer medium reaches the collecting vessel. In this way, the volume of the collecting vessel can be designed for the volume of the liquid heat transfer medium and does not have to be adapted to a volume increase of two to three orders of magnitude that occurs when the heat transfer medium evaporates. If the collector array is emptied via a vapor separator into a collecting vessel, the costs for a condensation vessel that liquefies the vaporous heat carrier again, so that the liquid heat carrier can be stored in the heat carrier reservoir, are advantageously eliminated. Advantageously, such a vapor separator and a collecting vessel can be designed to be much smaller and more cost-effective than a condensation vessel if an overflow and a refilling device are also provided. Advantageously, a steam separator with a collecting vessel, overflow and refilling device is preferable to a condensation vessel if stagnation is to be expected only rarely, i.e. for example at most once a year.

Zweckmäßig wird das mindestens eine Kollektorfeld mittels einer Befüllpumpe oder einer Druckhaltepumpe mit dem Wärmeträger befüllt. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass das Kollektorfeld auch mehr als zehn Meter über dem Wärmeträgervorratsbehälter der Druckhaltevorrichtung liegen kann.The at least one collector array is expediently filled with the heat transfer medium by means of a filling pump or a pressure maintenance pump. This has the advantage that the collector field can also be more than ten meters above the heat transfer medium storage tank of the pressure holding device.

Die oben genannte Aufgabe wird bezüglich der Solaranlage mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.The above-mentioned object is achieved with respect to the solar system with the features of claim 10.

Die Vorteile Solaranlage entsprechen den oben, mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren, genannten Vorteilen.The advantages of the solar system correspond to the advantages mentioned above with reference to the method according to the invention.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele einer Solaranlage unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.Further details, features and advantages of the present invention emerge from the following description of the exemplary embodiments of a solar system with reference to the drawings.

Es zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels,
2 die Solaranlage mit einer Befüllpumpe,
3 die Solaranlage mit weiterem Absperrelement,
4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Solaranlage mit Dampfabscheider und
5 die Solaranlage ähnlich 4.

It shows:

1 a schematic representation of a first embodiment,
2 the solar system with a filling pump,
3rd the solar system with another shut-off element,
4th Another embodiment of the solar system with vapor separator and
5 the solar system is similar 4th .

Die in 1 dargestellte Solaranlage ist in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 100 bezeichnet und weist ein Kollektorfeld 1 und einen damit verbundenen Solarkreislauf mit einer Vorlaufleitung 1b und einer Rücklaufleitung 1a auf. Die Rücklaufleitung 1a ist in Förderrichtung 11 des Wärmeträgers vor und die Vorlaufleitung 1b nach dem Kollektorfeld 1 angeschlossen. In dem Solarkreislauf sind weiterhin ein Wärmeverbraucher 6 und eine Solarpumpe 2 angeordnet. Die Solarpumpe 2 fördert den Wärmeträger durch den Solarkreislauf. Der Wärmeträger durchströmt ausgehend von dem Kollektorfeld 1 die Vorlaufleitung 1b, den Wärmeverbraucher 6, in dem seine Wärme abgegeben wird, und anschließend fördert die Solarpumpe 2 den abgekühlten Wärmeträger durch die Rücklaufleitung 1a in das Kollektorfeld 1 zurück, in dem sich der Wärmeträger erneut erwärmt.In the 1 The solar system shown is denoted in its entirety by the reference number 100 denotes and has a collector field 1 and an associated solar circuit with a supply line 1b and a return line 1a on. The return line 1a is in the conveying direction 11 of the heat transfer medium upstream and the flow line 1b after the collector field 1 connected. There are still heat consumers in the solar circuit 6th and a solar pump 2 arranged. The solar pump 2 promotes the heat transfer medium through the solar circuit. The heat transfer medium flows through starting from the collector field 1 the supply line 1b , the heat consumer 6th in which its heat is given off, and then the solar pump delivers 2 the cooled heat transfer medium through the return line 1a in the collector field 1 back, in which the heat transfer medium heats up again.

Weiterhin ist in dem Solarkreislauf über eine Verbindungsleitung eine Druckhalteeinrichtung 5 angeschlossen. Die Verbindungsleitung ist an einem Abschnitt zwischen der Auslassleitung des Wärmeverbrauchers 6 und dem Einlass der Solarpumpe 2 angeschlossen. Die Druckhalteeinrichtung 5 hat mindestens einen geschlossenen Wärmeträgervorratsbehälter 5a, der mit dem Wärmeträger befüllbar ist. Zwischen Solarkreislauf und Wärmeträgervorratsbehälter 5a sind parallel zueinander eine Druckhaltepumpe 5b und ein Druckhalteventil 5c geschaltet. Die Förderrichtung der Druckhaltepumpe 5b verläuft von dem Wärmeträgervorratsbehälter 5a zum Solarkreislauf hin. Bei Bedarf wird mit der Druckhaltepumpe 5b der Wärmeträger zur Druckkonstanthaltung in der Solaranlage in den Solarkreislauf gefördert. Parallel zu der Druckhaltepumpe 5b ist als Absperreinrichtung ein Druckhalteventil 5c geschaltet. Bei Bedarf wird mit dem Druckhalteventil 5c zur Druckkonstanthaltung in der Solaranlage der Wärmeträger aus dem Solarkreislauf in den Wärmeträgervorratsbehälter 5a entlassen.Furthermore, a pressure holding device is in the solar circuit via a connecting line 5 connected. The connection line is at a section between the outlet line of the heat consumer 6th and the inlet of the solar pump 2 connected. The pressure holding device 5 has at least one closed heat transfer tank 5a , which can be filled with the heat transfer medium. Between the solar circuit and the heat transfer tank 5a are parallel to each other a pressure maintenance pump 5b and a pressure holding valve 5c switched. The direction of flow of the pressure maintenance pump 5b runs from the heat transfer tank 5a towards the solar cycle. If necessary, with the pressure maintenance pump 5b the heat transfer medium is fed into the solar circuit to keep the pressure constant in the solar system. In parallel with the pressure maintenance pump 5b is a pressure control valve as a shut-off device 5c switched. If necessary, with the pressure control valve 5c to keep the pressure constant in the solar system, the heat transfer medium from the solar circuit into the heat transfer medium storage tank 5a dismiss.

Für die Steuerung der Solaranlage 100 ist eine Steuereinrichtung 3 vorgesehen. Diese Steuereinrichtung 3 ist über Signalleitungen jeweils mit einem Sensor 4a, der sich im Bereich der Vorlaufleitung 1b des Kollektors 1 befindet und jeweils mit einem Sensor 4d, der sich im Bereich der Rücklaufleitung 1a befindet, verbunden. Weiterhin ist die Steuereinrichtung 3 über Signalleitungen mit weiteren Sensoren 4b, 4c, 4e, 4f und 4g verbunden, die sich im Solarkreislauf im Bereich des Wärmeverbrauchers 6, der Solarpumpe 2 und in der Entleerleitung zum Kondensationsgefäß 9 bzw. zum Dampfabscheider 10 befinden. Die schematisch dargestellten Sensoren 4a bis 4g sind in allen Ausführungsbeispielen beispielhaft jeweils mit einem Gehäuse und einer Signalleitung ausgeführt. Die Sensoren 4a bis 4g erfassen die Temperatur, den Druck und/oder den Volumenstrom und können in einem Gehäuse und mit einer Signalleitung, aber auch als separat ausgeführte Bauteile für die Erfassung der Temperatur, des Drucks und/oder des Volumenstroms mit jeweils eigener Signalleitung ausgebildet sein. Auf diese Darstellung wurde wegen der Übersichtlichkeit der Ausführungsbeispiele verzichtet. Die Steuereinrichtung 3 generiert Steuersignale sowohl für die Solarpumpe 2 und die Druckhaltevorrichtung 5 als auch für eine Absperreinrichtung 7.For controlling the solar system 100 is a control device 3rd intended. This control device 3rd is connected to a sensor via signal lines 4a located in the area of the supply line 1b of the collector 1 and each with a sensor 4d in the area of the return line 1a located, connected. Furthermore, the control device 3rd via signal lines with other sensors 4b , 4c , 4e , 4f and 4g connected, which are in the solar circuit in the area of the heat consumer 6th , the solar pump 2 and in the drain line to the condensation vessel 9 or to the steam separator 10 are located. The sensors shown schematically 4a to 4g are implemented in all exemplary embodiments, for example, each with a housing and a signal line. The sensors 4a to 4g detect the temperature, the pressure and / or the volume flow and can be designed in a housing and with a signal line, but also as separately executed components for the detection of the temperature, the pressure and / or the volume flow, each with its own signal line. This illustration has been omitted for the sake of clarity in the exemplary embodiments. The control device 3rd generates control signals for both the solar pump 2 and the pressure holding device 5 as well as for a shut-off device 7th .

Weiterhin wertet die Steuereinrichtung 3 die erfassten Temperaturwerte aus. Dafür werden in der Steuereinrichtung 3 die Temperaturwerte des Kollektorfeldes 1, die von den Sensoren 4a und 4d erfasst werden, derart verarbeitet, dass diese Temperaturwerte mit einem vorgegebenen Temperaturgrenzwert T verglichen werden. Die Absperrung des Kollektorfeldes 1 wird erst wieder aufgehoben, wenn ein vorbestimmter Temperaturgrenzwert T im Kollektorfeld 1 unterschritten wird. Dafür steuert die Steuereinrichtung 3 eine Absperreinrichtung 7 an.The control device also evaluates 3rd the recorded temperature values. This is done in the control device 3rd the temperature values of the collector field 1 by the sensors 4a and 4d are detected, processed in such a way that these temperature values with a predetermined temperature limit value T be compared. The blocking of the collector field 1 is only canceled again when a predetermined temperature limit value T in the collector field 1 is fallen below. The control device controls this 3rd a shut-off device 7th at.

Die Absperreinrichtung 7 weist mehrere Absperrelemente 7a, 7b, 7c, 7d und 7e auf, die einzeln ansteuerbar sind, je nach Anwendungsfall. Das Absperrelement 7b sperrt das Kollektorfeld 1 gegenüber dem Verbraucher gegen Zu- und Ablauf des Wärmeträgers in flüssiger oder verdampfter Form in der Vorlaufleitung 1b ab. Ein Absperrelement 7d dichtet das Kollektorfeld 1 gegenüber einer Druckhaltevorrichtung 5 ab und ein weiteres Absperrelement 7a ist in Förderrichtung 11 des Wärmeträgers hinter der Solarpumpe 2 angeordnet und sperrt das Kollektorfeld 1 gegen die Solarpumpe 2 ab. Alle Absperrelemente 7a, 7b, 7c, 7d und 7e stehen mit der Steuereinrichtung 3 in Steuerverbindung. Dies kann über Signalleitungen oder drahtlos erfolgen. Die Absperrelemente 7a bis 7e sind derart ausgeführt, dass sie in eine Offen- und eine Schließstellung verstellbar sind.The shut-off device 7th has several shut-off elements 7a , 7b , 7c , 7d and 7e that can be individually controlled, depending on the application. The shut-off element 7b blocks the collector field 1 towards the consumer against inflow and outflow of the heat transfer medium in liquid or vaporized form in the flow line 1b from. A shut-off element 7d seals the collector field 1 compared to a pressure holding device 5 off and another shut-off element 7a is in the conveying direction 11 of the heat transfer medium behind the solar pump 2 arranged and blocks the collector field 1 against the solar pump 2 from. All shut-off elements 7a , 7b , 7c , 7d and 7e stand with the control device 3rd in control connection. This can be done via signal lines or wirelessly. The shut-off elements 7a to 7e are designed in such a way that they can be adjusted into an open and a closed position.

Im Normalbetrieb der Solaranlage 100 wird der Wärmeträger im Kollektorfeld 1 erwärmt und von der Solarpumpe 2 durch den Solarkreislauf umgewälzt, so dass der Wärmeträger im Wärmeverbraucher 6 seine Wärme abgibt. In dieser Betriebsart sind die Absperrelemente 7b und 7a in Offenstellung geschaltet. Offenstellung des Absperrelementes 7b heißt in dieser Betriebsart, dass der Wärmeträger von dem Kollektorfeld 1 über die Vorlaufleitung 1b in Richtung des Wärmeverbrauchers 6 gefördert wird. Nach Abnahme der Wärme durch den Wärmeverbraucher 6, fördert die Solarpumpe 2 den abgekühlten Wärmeträger wieder in das Kollektorfeld 1. Das Absperrelement 7d ist in Schließstellung, so dass kein Wärmeträger aus dem Solarkreislauf über diesen Weg in den Wärmeträgervorratsbehälter 5a strömen kann. Das Druckhalteventil 5c wird zur Betriebsdruckhaltung bedarfsweise von der Steuereinrichtung 3 angesteuert.During normal operation of the solar system 100 becomes the heat transfer medium in the collector field 1 heated and by the solar pump 2 circulated through the solar circuit, so that the heat transfer medium in the heat consumer 6th gives off its heat. The shut-off elements are in this operating mode 7b and 7a switched to open position. Open position of the shut-off element 7b In this operating mode means that the heat transfer medium from the collector field 1 via the flow line 1b in the direction of the heat consumer 6th is promoted. After the heat has been consumed by the heat consumer 6th , promotes the solar pump 2 the cooled heat transfer medium back into the collector field 1 . The shut-off element 7d is in the closed position, so that no heat transfer medium from the solar circuit via this route into the heat transfer medium storage tank 5a can flow. The pressure holding valve 5c is required by the control device to maintain the operating pressure 3rd controlled.

Der Wärmeträgervorratsbehälter 5a nimmt den Wärmeträger aus dem Solarkreislauf auf, der durch unterschiedliche Temperaturen bedingten Volumenänderungen unterliegt.The heat transfer tank 5a absorbs the heat transfer medium from the solar circuit, which is subject to volume changes due to different temperatures.

Wird die Wärme vom Wärmeverbraucher 6 nicht mehr abgenommen, dann handelt es sich um einen thermischen Stillstand der Solaranlage 100, der sogenannten Stagnation des Kollektorfeldes 1. Befindet sich die Solaranlage 1 in diesem Stagnationsbetrieb, so nimmt das Kollektorfeld 1 weiterhin Strahlungswärme auf und der Wärmeträger erhitzt sich weiter, obwohl die Wärme nicht mehr abgeführt bzw. abgegeben werden kann. Dadurch kommt es zu einer Verdampfung und somit zu einer thermischen Ausdehnung des Wärmeträgers im Kollektorfeld 1. Der noch flüssige Wärmeträger wird durch erste Dampfbildung verdrängt. Der in den Rohren des Kollektors 1 nicht verdampfte Wärmeträger wird von dem Dampf verdrängt und strömt in dieselbe Richtung. Das Kollektorfeld 1 wird dadurch siedend ganz oder teilweise entleert. Diese Entleerung kann über die Rücklaufleitung 1a erfolgen, wenn das Absperrelement 7d in Offenstellung und die Absperrelemente 7a und 7b in Sperrstellung geschaltet sind.Is the heat from the heat consumer 6th no longer removed, then it is a thermal standstill of the solar system 100 , the so-called stagnation of the collector field 1 . Is the solar system 1 in this stagnation mode, the collector field increases 1 radiation heat continues and the heat transfer medium continues to heat up, although the heat can no longer be dissipated or given off. This leads to evaporation and thus to thermal expansion of the heat transfer medium in the collector field 1 . The still liquid heat transfer medium is displaced by the initial formation of steam. The one in the pipes of the collector 1 non-evaporated heat transfer medium is displaced by the steam and flows in the same direction. The collector field 1 is thereby completely or partially emptied at the boiling point. This emptying can be done via the Return line 1a take place when the shut-off element 7d in the open position and the shut-off elements 7a and 7b are switched to the locked position.

Gemäß eines anderen Ausführungsbeispiels kann die Entleerung auch über die Vorlaufleitung 1b erfolgen, wenn das Absperrelement 7e in Offenstellung und die Absperrelemente 7a, 7b und 7d der Absperreinrichtung 7 gesperrt werden. Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels kann die Entleerung des Kollektorfeldes 1 ebenfalls über die Rücklaufleitung 1a und die Vorlaufleitung 1b gleichzeitig erfolgen. Dann werden die Absperrelemente 7a und 7b in Sperrstellung und die Absperrelemente 7d und 7e in Offenstellung geschaltet, was in den folgenden Ausführungsbeispielen näher erläutert wird. Das verdampfte Wärmeträgervolumen vergrößert sich dabei um drei Größenordnungen.According to another exemplary embodiment, emptying can also take place via the flow line 1b take place when the shut-off element 7e in the open position and the shut-off elements 7a , 7b and 7d the shut-off device 7th be blocked. According to a further exemplary embodiment, the collector field can be emptied 1 also via the return line 1a and the supply line 1b take place at the same time. Then the shut-off elements 7a and 7b in the locked position and the shut-off elements 7d and 7e switched to the open position, which is explained in more detail in the following exemplary embodiments. The evaporated heat transfer volume increases by three orders of magnitude.

Die Absperrelemente 7a und 7b der Absperreinrichtung 7 sind in dieser Betriebsart dieses Ausführungsbeispiels gesperrt. Sobald die Temperatur in dem Solarkreislauf zu hoch für die Komponenten der Solaranlage 100, wie Solarpumpe 2 oder weitere Bauteile ist, wird die Solarpumpe 2 von der Steuereinrichtung 3 derart angesteuert, dass sie abschaltet und die Absperrelemente 7a und 7b in Sperrstellung geschaltet werden. Das Absperrelement 7d wurde von der Steuereinrichtung 3 derart angesteuert, dass es sich in Offenstellung befindet. Offenstellung bedeutet, dass das Kollektorfeld 1 strömungsmäßig mit der Druckhalteeinrichtung 5 über ein Kondensationsgefäß 9 verbunden ist. Dadurch, dass die Absperrelemente 7a und 7b gesperrt sind, wird der flüssige Anteil des Wärmeträgers von dem verdampften Anteil des Wärmeträgers durch den Kollektoreinlass, der sich an der Rücklaufleitung 1a befindet, hindurch aus dem Kollektorfeld 1 über die Rücklaufleitung 1a und über das Kondensationsgefäß 9 zu der Druckhalteeinrichtung 5 in den Wärmeträgervorratsbehälter 5a hin verdrängt. Bevor der siedend heiße Wärmeträger den Wärmeträgervorratsbehälter 5a erreicht, wird der Dampf über das vorgeschaltete Kondensationsgefäß 9 abgeschieden, so dass sich sein Volumen stark vermindert. Somit braucht das Volumen des Wärmeträgervorratsbehälter 5a der Druckhalteeinrichtung 5 nur für das Volumen des flüssigen Wärmeträgers ausgelegt sein. Ansonsten müsste der Behälter zwei bis drei Größenordnungen größer sein, um den Dampf des Wärmeträgers aufnehmen zu können. Der Wärmeträgervorratsbehälter 5a kann beispielsweise als ein mit Vordruck versehenes Membranausdehnungsgefäß oder als eine Pumpendruckhaltung mit drucklosem Membranausdehnungsgefäß ausgebildet sein.The shut-off elements 7a and 7b the shut-off device 7th are blocked in this operating mode of this exemplary embodiment. As soon as the temperature in the solar circuit is too high for the components of the solar system 100 , like solar pump 2 or other components is the solar pump 2 from the control device 3rd controlled in such a way that it switches off and the shut-off elements 7a and 7b be switched to the locked position. The shut-off element 7d was from the control device 3rd controlled in such a way that it is in the open position. Open position means that the collector field 1 in terms of flow with the pressure holding device 5 via a condensation vessel 9 connected is. In that the shut-off elements 7a and 7b are blocked, the liquid part of the heat transfer medium is separated from the evaporated part of the heat transfer medium through the collector inlet, which is located on the return line 1a is located, through from the collector field 1 via the return line 1a and via the condensation vessel 9 to the pressure holding device 5 in the heat transfer tank 5a displaced towards. Before the boiling hot heat transfer medium, the heat transfer medium storage tank 5a reached, the steam is via the upstream condensation vessel 9 deposited, so that its volume is greatly reduced. Thus, the volume of the heat transfer tank needs 5a the pressure holding device 5 only be designed for the volume of the liquid heat transfer medium. Otherwise, the container would have to be two to three orders of magnitude larger in order to be able to accommodate the steam from the heat transfer medium. The heat transfer tank 5a can be designed, for example, as a diaphragm expansion vessel provided with pre-pressure or as a pump pressure maintenance device with a non-pressurized diaphragm expansion vessel.

Nachdem sich das Kollektorfeld 1 ganz oder teilweise siedend über das Absperrelement 7d entleert hat, wird das Absperrelement 7d in Schließstellung geschaltet. In dieser Schließstellung ist das Kollektorfeld 1 druckdicht gegen die Druckhaltevorrichtung 5 abgedichtet. Da sich auch die Absperrelemente 7a und 7b in Schließstellung befinden, entsteht im Kollektorfeld 1 und auch in den Rohren des Solarkreislaufs ein Unterdruck.After the collector field 1 fully or partially boiling over the shut-off element 7d has emptied, the shut-off element 7d switched to closed position. The collector array is in this closed position 1 pressure-tight against the pressure holding device 5 sealed. Since the shut-off elements 7a and 7b are in the closed position, arises in the collector field 1 and also a negative pressure in the pipes of the solar circuit.

Die Solaranlage 100 verharrt in dem Zustand des Unterdrucks. Die Wärmeeinstrahlung erfolgt weiterhin und der verbliebene Dampf wird mit steigender Temperatur immer trockener. In den Rohren befindet sich teilweise noch flüssiger Wärmeträger, vor allem aber Nassdampf, der mit der nachfolgenden Abkühlung der Rohre wieder kondensiert. Befinden sich die Kollektoren des Kollektorfeldes 1 auf unterschiedlicher Höhe und kommunizieren ihre Anschlussrohre über die Schwerkraft miteinander, kann es nicht zu Dampfschlägen durch rückströmenden Wärmeträger kommen, da das Kollektorfeld 1 von den Absperrelementen 7a, 7b und 7d abgesperrt ist. Es erfolgt kein siedendes Entleeren des Kollektorfeldes 1 mehr und die Komponenten der Solaranlage 100 werden weder thermisch noch mechanisch belastet.The solar system 100 remains in the state of negative pressure. The heat radiation continues and the remaining steam becomes drier as the temperature rises. Some of the pipes still contain liquid heat transfer medium, but above all wet steam, which condenses again when the pipes are subsequently cooled. Are the collectors of the collector field 1 at different heights and their connection pipes communicate with each other via gravity, there can be no steam hammer from backflowing heat transfer media, because the collector field 1 of the shut-off elements 7a , 7b and 7d is locked. There is no boiling emptying of the collector field 1 more and the components of the solar system 100 are neither thermally nor mechanically stressed.

Die Absperrung des Kollektorfeldes 1 wird erst wieder aufgehoben, wenn der Wärmeträger im Kollektorfeld 1 soweit abgekühlt ist, dass ein vorbestimmter Temperaturgrenzwert T unterschritten wird. Die Auswertung der durch die Sensoren erfassten Temperaturwerte erfolgt mittels Steuereinrichtung 3. Nach Auswertung der Temperaturwerte und Vergleich mit dem vorbestimmten Temperaturgrenzwert T werden die Absperrelemente der Absperreinrichtung 7 in Offenstellung geschaltet. Dieser vorbestimmte Temperaturgrenzwert T wird deutlich unter 100 °C, insbesondere zwischen 60 °C und 80 °C, so gewählt, dass eine Wiederbefüllung so bald wie möglich ohne Sieden möglich ist, so dass darin Dampf nur noch bei Unterdruck bestehen kann. Der Temperaturgrenzwert T wird spätestens bei Nachtabkühlung unterschritten und das Kollektorfeld 1 kann mit flüssigem Wärmeträger befüllt werden, damit die Solaranlage 100 ihren Normalbetrieb wieder aufnimmt. Hierfür wird in diesem Ausführungsbeispiel das Absperrventil 7d der Absperreinrichtung 7 von der Steuereinrichtung 3 angesteuert und in Offenstellung gebracht und aufgrund des Unterdrucks füllt sich das Kollektorfeld 1 mit dem flüssigen Wärmeträger aus dem Wärmeträgervorratsbehälter 5a der Druckhaltevorrichtung 5. Dieser Befüllvorgang erfolgt geräuschlos ohne Dampfgeräusche bei minimaler thermischer und mechanischer Belastung für die betroffenen Komponenten der Solaranlage 100, da sich die Anlage im Zustand des Unterdrucks befindet.The blocking of the collector field 1 is only canceled again when the heat transfer medium is in the collector field 1 has cooled to the extent that a predetermined temperature limit value T is fallen below. The evaluation of the temperature values recorded by the sensors is carried out by means of a control device 3rd . After evaluating the temperature values and comparing them with the predetermined temperature limit value T the shut-off elements of the shut-off device 7th switched to open position. This predetermined temperature limit T is selected well below 100 ° C, in particular between 60 ° C and 80 ° C, so that refilling is possible as soon as possible without boiling, so that steam can only exist in it at negative pressure. The temperature limit T is not reached by night cooling at the latest and the collector field 1 can be filled with liquid heat transfer medium so that the solar system 100 resumes normal operation. The shut-off valve is used for this in this exemplary embodiment 7d the shut-off device 7th from the control device 3rd controlled and brought into the open position and due to the negative pressure, the collector field fills 1 with the liquid heat transfer medium from the heat transfer medium storage tank 5a the pressure holding device 5 . This filling process takes place silently without steam noises with minimal thermal and mechanical stress on the affected components of the solar system 100 , since the system is in the state of negative pressure.

Auf Solaranlagen, bei denen eine automatische Wiederbefüllung des Kollektors bzw. des Kollektorfeldes nach einer Entleerung bei Stagnation gar nicht vorgesehen oder technisch unmöglich ist, weil sie sich z. B. beim Abkühlen mit Luft füllen, ist die Erfindung nicht anwendbar.On solar systems in which an automatic refilling of the collector or the collector field after emptying in stagnation is not provided or is technically impossible because it is z. B. fill with air when cooling, the invention is not applicable.

Die in 2 dargestellte Solaranlage 100 weist zusätzlich zu der in 1 dargestellten Solaranlage 100 eine Befüllpumpe 8 auf. Die Befüllpumpe 8 ist parallel zu dem Absperrelement 7d der Absperreinrichtung 7 angeordnet. Damit auch bei diesem Ausführungsbeispiel das Kollektorfeld 1 druckdicht abgesperrt werden kann, kann sich vor der Befüllpumpe 8 noch ein Motorventil, beispielsweise ein Motor-Kugelventil befinden. Somit kann die Befüllpumpe 8 gegenüber dem Kollektorfeld 1 druckdicht abgesperrt werden. Da 2 nur eine schematische Darstellung des Ausführungsbeispiels zeigt, sind diese Komponenten hier nicht dargestellt. Auch die anderen Ausführungsbeispiele in den 3, 4 und 5 entsprechen diesen Ausführungen zur Befüllpumpe 8. Wenn das Kollektorfeld 1 soweit abgekühlt ist, dass ein vorbestimmter Temperaturgrenzwert T unterschritten wird, wird die Absperreinrichtung 7 von der Steuereinrichtung 3 zum Öffnen der entsprechenden Absperrelemente angesteuert. Dann erfolgt die Befüllung des Kollektorfeldes 1 mit dieser separaten Befüllpumpe 8, bevor die Druckhaltevorrichtung 5 die Druckhaltung wieder übernimmt. Die Befüllpumpe 8 fördert immer dann den Wärmeträger in das Kollektorfeld 1, wenn das Kollektorfeld 1 mehr als 10 m über dem Wärmeträgervorratsbehälter 5a der Druckhaltevorrichtung 5 liegt, da der herrschende Unterdruck für die alleinige Befüllung des Kollektorfeldes 1 nicht ausreichend ist. Der Befüllvorgang über die Befüllpumpe 8 erfolgt solange, bis der Druck im Solarkreislauf wieder ausgeglichen ist und durch Öffnen der Absperrelemente 7a und 7b der Normalbetrieb der Solaranlage 100 wieder erfolgen kann.In the 2 illustrated solar system 100 in addition to the in 1 illustrated solar system 100 a filling pump 8th on. The filling pump 8th is parallel to the shut-off element 7d the shut-off device 7th arranged. Thus the collector field in this embodiment as well 1 can be shut off pressure-tight, can be in front of the filling pump 8th a motorized valve, for example a motorized ball valve. Thus the filling pump can 8th opposite the collector field 1 shut off pressure-tight. There 2 shows only a schematic representation of the embodiment, these components are not shown here. The other exemplary embodiments in FIGS 3rd , 4th and 5 correspond to these versions of the filling pump 8th . If the collector field 1 has cooled to the extent that a predetermined temperature limit value T is not reached, the shut-off device 7th from the control device 3rd controlled to open the corresponding shut-off elements. Then the collector field is filled 1 with this separate filling pump 8th before the pressure holding device 5 takes over the pressure maintenance again. The filling pump 8th always promotes the heat transfer medium in the collector field 1 when the collector array 1 more than 10 m above the heat transfer tank 5a the pressure holding device 5 is because the prevailing negative pressure for the sole filling of the collector field 1 is not sufficient. The filling process via the filling pump 8th takes place until the pressure in the solar circuit is balanced again and by opening the shut-off elements 7a and 7b normal operation of the solar system 100 can be done again.

Ebenfalls kann die Druckhaltepumpe 5b der Druckhaltevorrichtung 5 zur Wiederbefüllung des Kollektorfeldes 1 nach Aufhebung der Abdichtung durch die Absperreinrichtung 7 eingesetzt werden. Allerdings erfolgt die Befüllung des Kollektorfeldes 1 mit der Druckhaltepumpe 5b nicht so einfach und effektiv wie mit der zusätzlichen Befüllpumpe 8, da in der gesamten Anlage gleichzeitig der Arbeitsdruck aufrecht erhalten werden muss. Bei einer Befüllung mit der Befüllpumpe 8 hingegen, sind die Absperrelemente 7a und 7b solange abgesperrt, bis der Druck im Kollektorfeld 1 ausgeglichen ist und erst dann werden die Absperrelemente 7a und 7b in Offenstellung gebracht, um die Solaranlage 100 im Normalbetrieb zu betreiben.The pressure maintenance pump can also 5b the pressure holding device 5 for refilling the collector field 1 after the seal has been lifted by the shut-off device 7th can be used. However, the collector field is filled 1 with the pressure maintenance pump 5b not as simple and effective as with the additional filling pump 8th , since the working pressure must be maintained in the entire system at the same time. When filling with the filling pump 8th on the other hand, are the shut-off elements 7a and 7b shut off until the pressure in the collector field 1 is balanced and only then are the shut-off elements 7a and 7b brought into open position to the solar system 100 to operate in normal operation.

3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Solaranlage mit einem Absperrelement 7e der Absperreinrichtung 7. Das Absperrelement 7e ist zwischen der Vorlaufleitung 1b und dem Kondensationsgefäß 9 angeordnet. Im Normalbetrieb der Solaranlage 100 befindet sich das Absperrelement 7e in Schließstellung und der Wärmeträger kann wie vorgesehen vom Kollektorfeld 1 über die Vorlaufleitung 1b mit dem Absperrelement 7b in Offenstellung, über den Verbraucher 6, gefördert durch die Solarpumpe 2, wieder über die Rücklaufleitung 1a, mit dem Absperrelement 7a in Offenstellung, in das Kollektorfeld 1 strömen. Das Absperrelement 7e wird von der Steuereinrichtung 3 erst in Offenstellung geschaltet, wenn sich das Kollektorfeld siedend ganz oder teilweise entleert und diese Entleerung über die Vorlaufleitung 1b und die Rücklaufleitung 1a des Solarkreislaufs erfolgen soll oder ausschließlich über die Vorlaufleitung 1b. Die Absperrelemente 7a und 7b befinden sich in Schließstellung, damit die empfindlichen Komponenten der Solaranlage, wie Solarpumpe 2, vor Hitzeeinwirkung geschützt werden. Sind die Absperrelemente 7d und 7e geöffnet, dann erfolgt die Entleerung des Kollektorfeldes 1 über die Rücklaufleitung 1a und die Vorlaufleitung 1b. Die zeitgleiche Entleerung über die kältere Rücklaufleitung 1a und über die heißere Vorlaufleitung 1b ermöglicht eine Erhöhung der Geschwindigkeit und somit wird die thermische und mechanische Belastung der Solaranlage 100, insbesondere des Kollektorfeldes 1, im Stagnationsbetrieb minimiert. Ebenfalls wird die Menge an verdampften Wärmeträger minimiert. Im Vergleich zu einer Entleerung, die nur über die Vorlaufleitung 1b mit offenem Absperrelement 7e und geschlossenem Absperrelement 7d erfolgt, findet bei zeitgleicher Entleerung des Wärmeträgers aus dem Kollektorfeld 1 über beide Leitungen 1a und 1b eine wesentlich ruhigere und raschere Entleerung statt. 3rd shows a further embodiment of the solar system according to the invention with a shut-off element 7e the shut-off device 7th . The shut-off element 7e is between the flow line 1b and the condensation vessel 9 arranged. During normal operation of the solar system 100 the shut-off element is located 7e in the closed position and the heat transfer medium can, as intended, from the collector field 1 via the flow line 1b with the shut-off element 7b in open position, via the consumer 6th , funded by the solar pump 2 , again via the return line 1a , with the shut-off element 7a in the open position, in the collector field 1 stream. The shut-off element 7e is controlled by the control device 3rd Only switched to the open position when the collector array is completely or partially emptied and this emptying via the flow line 1b and the return line 1a of the solar circuit is to take place or exclusively via the flow line 1b . The shut-off elements 7a and 7b are in the closed position so that the sensitive components of the solar system, such as the solar pump 2 , be protected from the effects of heat. Are the shut-off elements 7d and 7e open, then the collector field is emptied 1 via the return line 1a and the supply line 1b . Simultaneous emptying via the colder return line 1a and via the hotter supply line 1b enables an increase in the speed and thus the thermal and mechanical load on the solar system 100 , especially of the collector field 1 , minimized in stagnation operation. The amount of evaporated heat transfer medium is also minimized. Compared to emptying that only takes place via the supply line 1b with open shut-off element 7e and closed shut-off element 7d takes place when the heat transfer medium is emptied from the collector field at the same time 1 over both lines 1a and 1b a much quieter and faster emptying takes place.

4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Solaranlage 100. Bei diesem Ausführungsbeispiel arbeitet ein Sammelgefäß 10a als Dampfabscheider 10, das über einen Rückflussverhinderer 12a oberhalb eines Überlaufs 10b mit dem Solarkreislauf verbunden ist. Weiterhin ist eine Nachfüllvorrichtung 10c angeschlossen. Wird nach Maßgabe der erfassten Temperatur das Absperrelement 7d geöffnet, damit sich der Wärmeträger aus dem Kollektorfeld 1 über die Rücklaufleitung 1a entleeren kann, strömt der Dampf bzw. das Dampf-/Wassergemisch des Wärmeträgers ohne Kondensation in den Dampfabscheider 10. Anschließend wird das Absperrelement 7d von der Steuereinrichtung 3 in Sperrstellung geschaltet und das Kollektorfeld 1 druckdicht abgesperrt, da auch die Absperrelemente 7b und 7a in Sperrstellung geschaltet sind. 4th shows another embodiment of the solar system according to the invention 100 . In this embodiment, a collecting vessel operates 10a as a vapor separator 10 that has a backflow preventer 12a above an overflow 10b is connected to the solar circuit. There is also a refill device 10c connected. Depending on the recorded temperature, the shut-off element 7d opened so that the heat transfer medium from the collector field 1 via the return line 1a can empty, the steam or the steam / water mixture of the heat transfer medium flows into the steam separator without condensation 10 . Then the shut-off element 7d from the control device 3rd switched to the locked position and the collector field 1 shut off pressure-tight, as are the shut-off elements 7b and 7a are switched to the locked position.

Die Wiederbefüllung erfolgt, wie in 4 dargestellt, über einen zusätzlichen Rückflussverhinderer 12b ganz unten im Sammelgefäß 10a. Weil keine Kondensation stattfindet, geht dem Kollektorfeld 1 der verdampfte Wärmeträger verloren. Das Sammelgefäß 10a kann auch beliebig kleiner sein als der Kollektorfeldinhalt, weil überschüssiger Wärmeträger über den Überlauf 10b ablaufen kann. Deshalb ist Ausführung zu 4 ergänzend mit einer Nachfüllvorrichtung 10c ausgestattet, welche den Verlust kompensiert.Refilling takes place as in 4th shown, via an additional backflow preventer 12b at the very bottom of the collecting vessel 10a . Because there is no condensation, the collector field goes 1 the evaporated heat transfer medium is lost. The collecting vessel 10a can also be any smaller than the collector field content, because excess heat transfer medium via the overflow 10b can expire. Therefore execution is closed 4th in addition with a refill device 10c equipped, which compensates for the loss.

Das Ausführungsbeispiel gemäß 4 hat den Vorteil, dass ein Sammelgefäß 10a als Dampfabscheider 10 mit Überlauf 10b und Nachfüllvorrichtung 10c viel weniger Platz beansprucht und viel kostengünstiger ist als ein Kondensationsgefäß 9. Es wird am vorteilhaftesten zum Einsatz kommen, wenn nur so selten mit Stagnation zu rechnen ist, dass der Verlust von Wärmeträger über den Überlauf 10b und die Nachfüllung über 10c dafür gerechtfertigt sind.The embodiment according to 4th has the advantage of being a collecting vessel 10a as a vapor separator 10 with overflow 10b and refill device 10c takes up much less space and is much cheaper than a condensation vessel 9 . It will be used most advantageously when stagnation is to be expected only so rarely that the loss of heat transfer medium via the overflow 10b and the refill over 10c are justified for it.

Anstelle des Dampfabscheiders 10 oder des Kondensationsgefäßes 9 können in hier nicht dargestellten Ausführungsformen andere Vorrichtungen zum Speichern und Aufbereiten des Wärmeträgers eingesetzt werden.Instead of the steam separator 10 or the condensation vessel 9 In embodiments not shown here, other devices for storing and processing the heat transfer medium can be used.

In Ergänzung zu dem Ausführungsbeispiel der Solaranlage 100 nach 4 wird in 5 ein Absperrelement 7c in einer Verbindungsleitung von der Vorlaufleitung 1b zu dem Dampfabscheider 10 angeordnet. Weiterhin ist in dieser Verbindungsleitung ein weiterer Rückflussverhinderer 12c vor dem Dampfabscheider 10 angeordnet. Das Absperrelement 7c wird, wie auch die anderen Absperrelemente 7a, 7b, 7d und 7e, von der Steuereinrichtung 3 angesteuert und kann zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung geschaltet werden. Durch diese Verbindungsleitung ist eine Entleerung des Kollektorfeldes über die Vorlaufleitung 1b in den Dampfabscheider 10 möglich. Wie auch bei 3 beschrieben, kann die Entleerung über die Rücklaufleitung 1a und über die Vorlaufleitung 1b erfolgen, oder nur über die Vorlaufleitung 1b.In addition to the exemplary embodiment of the solar system 100 to 4th is in 5 a shut-off element 7c in a connection line from the flow line 1b to the steam separator 10 arranged. There is also another non-return valve in this connection line 12c in front of the steam separator 10 arranged. The shut-off element 7c like the other shut-off elements 7a , 7b , 7d and 7e , from the control device 3rd controlled and can be switched between a closed position and an open position. This connecting line allows the collector field to be emptied via the flow line 1b in the steam separator 10 possible. As with 3rd can be emptied via the return line 1a and via the supply line 1b or only via the flow line 1b .

Das Absperrelement 7c wird von der Steuereinrichtung 3 erst in Offenstellung geschaltet, wenn sich das Kollektorfeld 1 siedend ganz oder teilweise entleert und diese Entleerung über die Vorlaufleitung 1b und die Rücklaufleitung 1a des Solarkreislaufs erfolgen soll oder ausschließlich über die Vorlaufleitung 1b. Die Absperrelemente 7a und 7b befinden sich in Schließstellung, damit die empfindlichen Komponenten der Solaranlage, wie Solarpumpe 2, vor Hitzeeinwirkung geschützt werden und der Wärmeträger gezielt einen direkten Weg zum Sammelgefäß 10a nimmt. Sind die Absperrelemente 7d und 7c geöffnet, dann erfolgt die Entleerung des Kollektorfeldes 1 über die Rücklaufleitung 1a und die Vorlaufleitung 1b. Die zeitgleiche Entleerung über die kältere Rücklaufleitung 1a und über die heißere Vorlaufleitung 1b ermöglicht eine Erhöhung der Geschwindigkeit und somit wird die thermische und mechanische Belastung der Solaranlage 100, insbesondere des Kollektorfeldes 1, sowie die Menge an verdampften Wärmeträger im Stagnationsbetrieb minimiert. Im Vergleich zu einer Entleerung, die nur über die Vorlaufleitung 1b mit offenem Absperrelement 7c und geschlossenem Absperrelement 7d erfolgt, findet bei zeitgleicher Entleerung des Wärmeträgers aus dem Kollektorfeld 1 über beide Leitungen 1a und 1b eine wesentlich ruhigere und raschere Entleerung statt.The shut-off element 7c is controlled by the control device 3rd only switched to the open position when the collector field 1 boiling completely or partially emptied and this emptying via the flow line 1b and the return line 1a of the solar circuit is to take place or exclusively via the flow line 1b . The shut-off elements 7a and 7b are in the closed position so that the sensitive components of the solar system, such as the solar pump 2 , are protected from the effects of heat and the heat transfer medium has a direct route to the collecting vessel 10a takes. Are the shut-off elements 7d and 7c open, then the collector field is emptied 1 via the return line 1a and the supply line 1b . Simultaneous emptying via the colder return line 1a and via the hotter supply line 1b enables an increase in the speed and thus the thermal and mechanical load on the solar system 100 , especially of the collector field 1 , as well as the amount of evaporated heat transfer medium in stagnation mode is minimized. Compared to emptying that only takes place via the supply line 1b with open shut-off element 7c and closed shut-off element 7d takes place when the heat transfer medium is emptied from the collector field at the same time 1 over both lines 1a and 1b a much quieter and faster emptying takes place.

Als Absperrelemente 7a bis 7e können Stelleinrichtungen wie Ventile, insbesondere 2-Wege-Ventile, verwendet werden.As shut-off elements 7a to 7e control devices such as valves, in particular 2-way valves, can be used.

Als Wärmeträger können Thermoöle, Glykol-Wasser-Gemische oder Wasser eingesetzt werden. Die Erfindung ist besonders nützlich und wirksam bei der Verwendung von Wasser als Wärmeträger.Thermal oils, glycol-water mixtures or water can be used as heat transfer media. The invention is particularly useful and effective when using water as a heat carrier.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

100100: Solaranlage Solar system
11: KollektorfeldCollector field
1a1a: RücklaufleitungReturn line
1b1b: VorlaufleitungSupply line
22: SolarpumpeSolar pump
33: SteuereinrichtungControl device
4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4g4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4g: Sensoren (Temperatur und/oder Druck und/oder Volumenstrom)Sensors (temperature and / or pressure and / or volume flow)
55: DruckhaltevorrichtungPressure holding device
5a5a: WärmeträgervorratsbehälterHeat transfer tank
5b5b: DruckhaltepumpePressure maintenance pump
5c5c: DruckhalteventilPressure holding valve
66th: WärmeverbraucherHeat consumer
77th: AbsperreinrichtungShut-off device
7a, 7b, 7c, 7d, 7e7a, 7b, 7c, 7d, 7e: AbsperrelementeShut-off elements
88th: BefüllpumpeFilling pump
99: KondensationsgefäßCondensation vessel
1010: DampfabscheiderSteam separator
10a10a: SammelgefäßCollection vessel
10b10b: ÜberlaufOverflow
10c10c: Nachfüllvorrichtung Refill device
1111: Förderrichtung Conveying direction
12a, 12b, 12c12a, 12b, 12c: Rückflussverhinderer Backflow preventer
TT: TemperaturgrenzwertTemperature limit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

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DE 102014000672 A1 [0007]
DE 102016010396 B4 [0008]
DE 10320292 B3 [0010]
AT 410988 B [0011]
DE 102008038733 A1 [0012]

Claims

A method for operating a solar system (100) which has at least one solar circuit in which at least one collector field (1), a solar pump (2) that circulates the heat transfer medium in the solar circuit of the solar system (100) and a heat consumer (6) is arranged , comprising the following steps: - Detecting the temperature of the heat transfer medium in the at least one collector field (1) of the solar system (100); - Evaluation and further processing of the recorded temperature; - Switching off the solar pump (2) and opening a shut-off device (7) in accordance with the detected temperature and - emptying the heat transfer medium from the at least one collector array (1), characterized in that the at least one collector array (1) after being completely or partially emptied as long as is shut off from the solar circuit until a predetermined temperature limit value (T) in the collector field (1) is undershot.

Procedure according to Claim 1 , characterized in that the collector field (1) is shut off in a pressure-tight manner against a pressure holding device (5) which is arranged in the solar circuit.

Procedure according to Claim 1 , characterized in that the collector field (1) is shut off in a pressure-tight manner against further components, in particular consumers (6) or solar pumps (2), which are arranged in the solar circuit.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the predetermined temperature limit value (T) is less than 100 ° C, in particular less than 90 ° C and is preferably between 60 ° C and 80 ° C.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the heat transfer medium is emptied from the at least one collector array (1) via a return line (1a) and / or via a feed line (1b) of the solar circuit.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the heat transfer medium is emptied from the at least one collector array (1) via a condensation vessel (9) into the heat transfer medium storage container (5a) of the pressure holding device (5).

Method according to one of the Claims 1 - 5 , characterized in that the heat transfer medium is emptied from the at least one collector field (1) via a steam separator (10), in particular via a steam separator (10) with collecting vessel (10a) and refilling device (10c).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one collector array (1) is filled with the heat transfer medium by means of a filling pump (8) or a pressure maintenance pump (5b).

Solar system (100) which has at least one solar circuit, comprising: at least one collector field (1); Sensors (4a, 4d) for detecting the temperature of a heat transfer medium in the at least one collector field (1); a control device (3) for evaluating and further processing the detected temperature; a solar pump (2) for circulating the heat transfer medium in the solar circuit and a shut-off device (7) in control connection with the control device (3), characterized in that the at least one collector array (1) after complete or partial emptying by means of a shut-off device in control connection (7) is shut off from the solar circuit until a predetermined temperature limit value (T) in the collector field (1) is undershot.