DE102020006412A1

DE102020006412A1 - Solaranlage für ein Wärmenetz, ein Verfahren zu deren Betrieb und ein Wärmeversorgungssystem

Info

Publication number: DE102020006412A1
Application number: DE102020006412.4A
Authority: DE
Inventors: Paul Gaspar; Alexander Jandrey; Bram Lernout; Rolf Meissner; Jan Neyrinck
Original assignee: Ritter Energie und Umwelttechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Ritter Energie und Umwelttechnik GmbH and Co KG
Priority date: 2020-10-19
Filing date: 2020-10-19
Publication date: 2022-04-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Solaranlage (100) für ein Wärmenetz, ein Verfahren zum Betreiben der Solaranlage (100) und ein Wärmeversorgungssystem mit der Solaranlage (100) und dem Wärmenetz. Die Solaranlage (100) weist ein Kollektorfeld (1), eine erste und zweit Verbindungsleitung, mindestens eine Solarpumpe (3a), Sensoren (17) und eine Steuereinrichtung (16) auf. Zum Verwenden desselben Wärmeträgers in der Solaranlage (100) und in einem Wärmeverbraucher (18), der einen höheren Druck des Wärmeträgers als das Kollektorfeld (1) aufweist, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass eine erste Solarpumpe (3a) zum Fördern des Wärmeträgers aus der Kollektorfeld-Vorlaufleitung (1b) in die Verbraucher-Vorlaufleitung (18b) in der ersten Verbindungsleitung angeordnet ist und der ersten Solarpumpe (3a) in einer Förderrichtung (F) des Wärmeträgers mindestens ein erster Rückflussverhinderer (4a) nachgeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Solaranlage, die mindestens ein Kollektorfeld, das einen Druck eines Wärmeträgers aufweist, wobei der Druck zwischen einem minimalen Betriebsdruck und einem maximalen Betriebsdruck liegt, mit einer Kollektorfeld-Vorlaufleitung und einer Kollektorfeld-Rücklaufleitung, eine erste Verbindungsleitung zum Verbinden der Kollektorfeld-Vorlaufleitung mit einer Verbraucher-Vorlaufleitung des Wärmenetzes, in dem ein höherer Druck herrscht als in dem Kollektorfeld, und eine zweiten Verbindungsleitung zum Verbinden der Kollektorfeld-Rücklaufleitung mit einer Verbraucher-Rücklaufleitung des Wärmenetzes, mindestens eine Solarpumpe zum Fördern eines Wärmeträgers in einer Förderrichtung in einem Solarkreislauf, in dem eine Druckhaltevorrichtung, das mindestens eine Kollektorfeld und die mindestens eine Solarpumpe angeordnet sind, mindestens einen Sensor zum Erfassen der Temperatur- und/oder der Druckdaten des Wärmeträgers und eine Steuereinrichtung zum Auswerten und Weiterverarbeiten der von dem mindestens einen Sensor erfassten Temperatur- und/oder Druckdaten und zum Ansteuern der mindestens einen Solarpumpe umfasst.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben der vorgenannten Solaranlage für ein Wärmenetz, aufweisend folgende Schritte:

- Fördern eines Wärmeträgers von einem Kollektorfeld zu einem Wärmeverbraucher in eine Förderrichtung mit Hilfe mindestens einer Solarpumpe, wobei der Wärmeträger in dem Kollektorfeld einen niedrigeren Druck aufweist als der Wärmeträger in dem Wärmeverbraucher;
- Erfassen von Temperatur- und/oder Druckdaten des Wärmeträgers und
- Auswerten der erfassten Temperatur- und/oder Druckdaten und steuern der mindestens einen Solarpumpe nach Maßgabe der erfassten Temperatur- und/oder Druckdaten.

Außerdem betrifft die Erfindung ein Wärmeversorgungssystem umfassend ein Wärmenetz und eine Solaranlage, wobei die Solaranlage an das Wärmenetz anschließbar ist und der Wärmeträger Wasser ist.
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 vom Kollektorfeld zu einem Wärmeverbraucher. Mindestens eine Solarpumpe wälzt dazu den Wärmeträger um und hält die Zirkulation aufrecht. Wegen der hydraulischen Vorteile ist die Solarpumpe im kälteren Solarrücklauf angeordnet, so z. B. ergeben sich Vorteile bei der Druckhaltung, beim Schutz der Pumpe vor zu hohen Temperaturen und Dampf sowie vor Kavitation. Weil der Wärmeträger mit der Temperatur sein Volumen ändert, nehmen eine Vorrichtung zur Haltung und Regelung des Druckes bzw. ein Sammelbehälter bei Erwärmung überschüssigen Wärmeträger auf und führen bei Abkühlung fehlenden Wärmeträger zurück. Der Wärmeträger im Kollektorfeld ist entweder ein Frostschutzmittel oder Wasser.
Wird ein Frostschutzmittel verwendet, wie in der Offenlegungsschrift US 2012/090597 A1 beschrieben, dann ist ein Wärmetauscher notwendig, um die verschiedenen Fluide von Solaranlage und Wärmeverbraucher zu trennen. Das Frostschutzmittel der Solaranlage vermischt sich somit nicht mit dem Wasser des Wärmeverbrauchers.
Ist der Wärmeträger dasselbe Wasser, das auch im Wärmeverbraucher fließt, kann auf einen Wärmetauscher verzichten werden, wenn sich die Druckverhältnisse in dem Kollektorfeld und dem Verbraucher entsprechen.
Bei Wärmenetzen, insbesondere Fernwärmenetzen, unterscheiden sich allerdings die Druckverhältnisse von denen, die in dem Kollektorfeld einer Solaranlage herrschen. Die tatsächlich herrschenden und die zulässigen Drücke in einem Kollektorfeld sind viel niedriger als die in den Fernwärmenetzen, die als Wärmeverbraucher angeschlossen werden. Fernwärmenetze arbeiten oft bei Drücken bis 16 bar oder sogar bis 25 bar, während Kollektorfelder i. d. R. nur bis 10 bar zugelassen sind. Aus diesem Grund wird zwischen dem Wärmenetz als Wärmeverbraucher und der Solaranlage als Wärmeerzeuger ein Wärmetauscher geschaltet. Somit sind die Anlagen drucktechnisch voneinander getrennt.
Nachteilig bei dem Stand der Technik ist, dass aufgrund der Druckunterschiede ein Wärmetauscher eingesetzt wird und somit nicht dasselbe Fluid, nämlich Wasser, sowohl in der Solaranlage als auch in dem Wärmeverbraucher einen einzigen Wärmetransportkreislauf bilden kann, sondern zwei durch den Wärmetauscher hydraulisch getrennte Kreisläufe nötig sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Solaranlage der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei der auf einfache Weise in dem gesamten Kreislauf, einschließlich dem Verbraucher, derselbe Wärmeträger verwendbar ist. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Wärmeversorgungssystem und ein Verfahren, das zum Betreiben der Solaranlage geeignet ist, bereitzustellen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Solaranlage gemäß Anspruch 1 und durch ein Verfahren nach Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.
Diese Solaranlage ist dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Solarpumpe zum Fördern des Wärmeträgers aus der Kollektorfeld-Vorlaufleitung in die Verbraucher-Vorlaufleitung in der ersten Verbindungsleitung angeordnet ist und der ersten Solarpumpe in Förderrichtung mindestens ein erster Rückflussverhinderer nachgeordnet ist.
Das Verfahren zum Betreiben einer Solaranlage ist gekennzeichnet durch Überwinden des Druckunterschieds zwischen dem Kollektorfeld und dem Wärmeverbraucher durch Fördern des Wärmeträgers von einer Kollektorfeld-Vorlaufleitung in eine Verbraucher-Vorlaufleitung mit Hilfe einer ersten Solarpumpe, die in einer ersten Verbindungsleitung angeordnet wird, die die Kollektorfeld-Vorlaufleitung und die Verbraucher-Vorlaufleitung verbindet und durch Anordnen eines ersten Rückflussverhinderers in Förderrichtung hinter der mindestens einen ersten Solarpumpe in der ersten Verbindungsleitung.
Normalbetrieb:
Unter dem Begriff Normalbetrieb wird der Betrieb verstanden, 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. Dazu gehört auch das Warten auf Sonneneinstrahlung.
Frostschutzbetrieb:
Unter dem Begriff Frostschutzbetrieb wird der Betrieb der Solaranlage verstanden, bei dem die Solaranlage aufgrund ungenügender Einstrahlung keine thermische Energie mehr erzeugen kann, die Temperatur zugleich unterhalb eines bestimmten Wertes, beispielsweise 6 °C liegt und Frostgefahr aufgrund der geringen Außentemperaturen besteht. Die Anlage wird mit einem minimalen Volumenstrom des Wärmeträgers betrieben, der das Einfrieren der Anlage verhindert. Dieser Volumenstrom kann durch eine Frostschutzpumpe erzeugt werden oder durch Entnahme des Wärmeträgers aus der Verbraucher-Rücklaufleitung bzw. der Verbraucher-Vorlaufleitung erfolgen.
Frostschutzpumpe:
In der Betriebsart Frostschutzbetrieb kann anstelle der Solarpumpe eine Frostschutzpumpe zum Umwälzen des Wärmeträgers in dem Solarkreislauf betrieben werden. Die Frostschutzpumpe ist mit ihren Leistungsdaten geringer ausgelegt als die Solarpumpe, da sie einen geringeren Volumenstrom des Wärmeträgers umwälzt. Die Leistung der Frostschutzpumpe liegt zwischen 1/200 und 1/3, vorzugsweise zwischen 1/200 und 1/5, der maximalen Leistung der Solarpumpe. Die Größe des umzuwälzenden Volumenstroms ist abhängig von der Temperatur. Wenn die Außentemperatur niedrig ist und die Temperatur sich in der Solaranlage an irgendeiner Messstelle dem Gefrierpunkt nähert, wälzt die Frostschutzpumpe gerade so viel Volumen des Wärmeträgers um, dass an keiner Messstelle in der Solaranlage der Gefrierpunkt erreicht werden kann. Je niedriger die Temperatur, desto größer muss der Volumenstrom des Wärmeträgers sein, der umgewälzt wird, damit das Kollektorfeld und die Rohre der Solaranlage nicht einfrieren. Steigt die Temperatur an, aber die Gefahr des Einfrierens besteht weiterhin, ist es ausreichend, wenn die Frostschutzpumpe einen geringeren Volumenstrom fördert. Die Frostschutzpumpe sorgt gerade für so viel Umlauf des Wärmeträgers, dass an keiner Stelle in der Solaranlage der Gefrierpunkt erreicht werden kann.
Stagnationsbetrieb
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.
Dass gemäß Anspruch 1 eine erste Solarpumpe, zum Fördern des Wärmeträgers aus der Kollektorfeld-Vorlaufleitung in die Verbraucher-Vorlaufleitung in der ersten Verbindungsleitung angeordnet ist, ergibt sich der Vorteil, dass die Druckbarriere zwischen Kollektorfeld und Wärmeverbraucher bzw. Wärmenetz überwunden wird, ohne dass dabei der Druck im Kollektorfeld ansteigt. Diese Solarpumpe fördert nicht nur den erwärmten Wärmeträger in die Verbraucher-Vorlaufleitung des Wärmenetzes, sondern sorgt auch für einen Druckausgleich im Kollektorfeld, falls sich dieser einem kritischen Maximaldruck nähern sollte, in dem sie entsprechend in das Wärmenetz entspannt. Vorteilhafterweise werden mit der einen Solarpumpe zwei Funktionen erfüllt.
Erfindungsgemäß ist der ersten Solarpumpe in Förderrichtung mindestens ein erster Rückflussverhinderer nachgeordnet. Der Rückflussverhinderer, der beispielsweise als Rückschlagklappe ausgebildet sein kann, verhindert ein Zurückfließen des Wärmeträgers von Wärmeverbraucher in Richtung Kollektorfeld (entgegen der Förderrichtung) und somit einen Druckausgleich zwischen Wärmenetz und Kollektorfeld. Damit besteht keine Gefahr, dass ein unzulässig hoher Überdruck im Kollektorfeld entsteht. Vorteilhafterweise sperrt der erste Rückflussverhinderer das Kollektorfeld mit seinen Leitungen gegen den höheren Druck des Wärmeträgers aus dem Wärmenetz ab. Als Sicherheit gegen ein eventuelles Versagen dieses Rückflussverhinderers kann dieser zwei- oder mehrfach redundant ausgeführt werden.
Ein weiterer Vorteil ist, dass zwischen dem Kollektorfeld, das den Wärmeträger erwärmt und dem Wärmenetz kein Wärmetauscher angeordnet sein muss. Somit wird ein kostenintensiver Wärmetauscher eingespart und der Wirkungsgrad der Solaranlage erhöht.
Vorteilhafterweise ist ein Druckreduzierventil zum Bereitstellen eines vorbestimmten Drucks des Wärmeträgers in der zweiten Verbindungsleitung angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass ein, unter bestimmten Umständen auftretender, höherer Druck des Wärmeträgers aus dem Wärmeverbraucher begrenzt werden kann. Zwischen den zwei drucktechnisch unterschiedlichen Systemen, nämlich Kollektorfeld und Wärmeverbraucher, insbesondere dem Wärmenetz, erfolgt eine Trennung der Druckverhältnisse. Der vorbestimmte Druck wird so gewählt, dass der Druck des Wärmeträgers nicht zerstörend auf das Kollektorfeld wirkt.
Durch die Trennung der Druckverhältnisse zwischen dem Kollektorfeld mit seinen Leitungen und dem Wärmenetz mittels Druckreduzierventil und Solarpumpe mit Rückflussverhinderer, ergibt sich eine Trennung der unterschiedlichen Druckverhältnisse. Vorteilhafterweise schützen das Druckreduzierventil und der Rückflussverhinderer die Solaranlage vor Überdruck aus dem Wärmenetz.
Vorteilhafterweise stellt das Druckreduzierventil den vorbestimmten Druck des Wärmeträgers aus der Verbraucher-Rücklaufleitung zur Verfügung. Somit ist der Druck stets mindestens so hoch, dass er an keinem Punkt der Solaranlage, d.h. weder in der Kollektorfeld-Rücklaufleitung, noch in dem Kollektorfeld, noch in der Kollektorfeld-Vorlaufleitung den Siedepunkt des sich darin befindlichen Wärmeträgers unterschreitet. Dies gilt sowohl für einen Stillstand der Solarpumpe als auch für den Pumpbetrieb. Damit beim Betrieb der Pumpe auf der Saugseite das sogenannte Unterdrucksieden, auch in Form von Kavitation am Laufrad der Solarpumpe selbst, ausgeschlossen werden kann, steht ein vorbestimmter Druck in der Kollektorfeld-Rücklaufleitung zur Verfügung.
Vorteilhafterweise stellt das Druckreduzierventil den minimalen Betriebsdruck des Wärmeträgers im Kollektorfeld aus der Verbraucher-Rücklaufleitung zur Verfügung, so dass sowohl in den Leitungen als auch im Kollektorfeld ein konstanter Druck zur Verfügung steht. Dieser Druck ist unabhängig von den Druckschwankungen im Wärmenetz. Damit werden die mechanischen Belastungen der Solaranlage minimiert und ein zerstörender Überdruck verhindert.
Vorteilhafterweise ist das Druckreduzierventil in einem Abschnitt der zweiten Verbindungsleitung angeordnet, der sich im Wesentlichen unmittelbar an die Verbraucher-Rücklaufleitung anschließt. Dadurch, dass das in der zweiten Verbindungsleitung angeordnete Druckreduzierventil in der räumlichen Nähe des Wärmeverbrauchers angeordnet ist, ergibt sich der Vorteil, dass der höhere Druck, der im Wärmeverbraucher herrscht, auf diesen beschränkt bzw. begrenzt wird. Dieser, das Kollektorfeld zerstörende Druck, wird in dem Kollektorfeld-Leitungssystem nicht zugelassen und somit führt der hohe Druck auch nicht zu mechanischen Belastungen, für die das System nicht ausgelegt ist.
Weiterhin ergibt sich vorteilhafterweise, dass der Solarkreislauf eine Absperreinrichtung mit mindestens einem Absperrelement aufweist, das in eine Durchlass- und eine Sperrstellung verstellbar ist und mit der Steuereinrichtung in Steuerverbindung steht. Somit kann die Solaranlage für die verschiedenen Betriebsarten, wie Stagnationsbetrieb oder Frostschutzbetrieb, durch Ansteuern der Absperrelemente so gesteuert werden, dass der Wärmeträger entsprechend fließen kann. Beispielsweise können die Absperrelemente so geschaltet werden, dass der Wärmeträger, angetrieben durch den höheren Druck in der Verbraucher-Vorlaufleitung, in die Kollektorfeld-Rücklaufleitung fließt. Vorteilhafterweise wird dies in Notsituationen wie Frostgefahr bei gleichzeitigem Strom- oder Pumpenausfall genutzt.
Vorteilhaft ist weiterhin vorgesehen, dass eine zweite Solarpumpe mit mindestens einem zweiten Rückflussverhinderer in einem Leitungsabschnitt zwischen der Kollektorfeld-Vorlaufleitung und der Verbraucher-Rücklaufleitung angeordnet ist. Da in der kälteren Verbraucher-Rücklaufleitung ein geringerer Druck als in der Verbraucher-Vorlaufleitung herrscht, muss diese zweite Solarpumpe eine geringere Druckbarriere überwinden als die erste Solarpumpe, die den Wärmeträger in die Verbraucher-Vorlaufleitung einspeist. Somit kann die zweite Solarpumpe in ihrer Leistung kleiner ausgelegt werden und es wird Energie eingespart. Vorteilhafterweise kann die Förderung des Wärmeträgers in den Temperatur-Übergangsbereichen, in denen im Kollektorfeld eine nicht so hohe Temperatur herrscht, aufrechterhalten werden. Beispiele hierfür sind eine noch kalte und in der Aufwärmung befindliche Solaranlage oder die Nutzung von Restwärme nach Sonnenuntergang sowie eine sehr geringe Sonnenstrahlung.
Vorteilhafterweise ist eine Frostschutzpumpe parallel zu der zweiten Solarpumpe angeordnet, so dass während des Frostschutzbetriebs mit einer geringen Leistung die Förderung des Wärmeträgers aufrechterhalten bleiben kann. Durch eine geeignete Bypassschaltung zum Wärmeverbraucher erfolgt die Zirkulation des Wärmeträgers nicht durch den Wärmeverbraucher.
Dadurch, dass eine dritte Solarpumpe in der Kollektorfeld-Rücklaufleitung angeordnet ist ergibt sich der Vorteil, dass der Druck des Wärmeträgers, der zu dem Kollektorfeld gefördert wird, angehoben werden und so Kavitation verhindert werden kann. Weiterhin ist es möglich, mit dieser dritten Solarpumpe Druckverluste in der Solaranlage auszugleichen.
Vorteilhafterweise wird das mindestens eine Kollektorfeld nach ganzem oder teilweisem Entleeren mittels einer in Steuerverbindung stehenden Absperreinrichtung von dem Solarkreislauf druckdicht abgesperrt. Die thermischen und mechanischen Belastungen im Kollektorfeld werden so minimiert.
Ein weiterer Vorteil ist, dass der Wärmeträger Wasser ist und der Wärmeverbraucher im Wärmenetz angeordnet ist. Somit kann dieselbe Flüssigkeit in der Solaranlage und in dem Wärmeverbraucher verwendet werden, wodurch kein aufwendiger bzw. kostenintensiver Wärmetauscher benötigt wird.
Die Vorteile des Verfahrens entsprechen den oben, mit Bezug auf die erfindungsgemäße Solaranlage, genannten Vorteilen.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines besonderen Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
Es zeigt:

1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Solaranlage,
2 ein Ausführungsbeispiel der Solaranlage,
3 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Solaranlage für weitere Betriebsarten,
4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Solaranlage und
5 die Solaranlage mit einer weiteren Solarpumpe.

Die Solaranlage kann zur Durchführung des Verfahrens verwendet werden.
Die in 1 dargestellte flüssigkeitsführende thermische Solaranlage ist in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 100 bezeichnet und weist ein Kollektorfeld 1 und einen damit verbundenen Solarkreislauf mit einer Kollektorfeld-Vorlaufleitung 1b, in der das vom Kollektorfeld 1 erwärmte Wasser fließt, und eine Kollektorfeld-Rücklaufleitung 1a auf. Die Kollektorfeld-Rücklaufleitung 1a ist in Förderrichtung F des Wärmeträgers vor und die Kollektorfeld-Vorlaufleitung 1b nach dem Kollektorfeld 1 angeordnet. Die Solaranlage 100, insbesondere das Kollektorfeld 1, ist für einen bestimmten Druckbereich des Wärmeträgers ausgelegt, der zwischen einem minimalen Betriebsdruck pmin und einem maximalen Betriebsdruck pmax liegt.
In dem Solarkreislauf sind weiterhin mindestens ein Wärmeverbraucher 18 und in einer ersten Verbindungsleitung, die an die Kollektorfeld-Vorlaufleitung 1b anschließt, mindestens eine erste Solarpumpe 3a angeordnet. In Förderrichtung F des Wärmeträgers ist hinter der ersten Solarpumpe 3a mindestens ein erster Rückflussverhinderer 4a, beispielsweise als Rückschlagklappe ausgebildet, geschaltet. Von einer ersten Verbindungsleitung, der die Kollektorfeld-Vorlaufleitung 1b mit der Verbraucher-Vorlaufleitung 18b verbindet, kann eine Bypassleitung zu der Kollektorfeld-Rücklaufleitung 1a abgehen, in dem ein Absperrelement 6f angeordnet ist. Der Wärmeverbraucher 18 ist schematisch mit einer Verbraucher-Vorlaufleitung 18b und einer Verbraucher-Rücklaufleitung 18a dargestellt. In die Verbraucher-Vorlaufleitung 18b wird der durch das Kollektorfeld 1 erwärmte Wärmeträger, insbesondere Wasser, eingebracht. Nach erfolgter Wärmeabnahme durch den Wärmeverbraucher 18 fließt das kalte, bzw. kältere Wasser durch die Verbraucher-Rücklaufleitung 18a durch eine zweite Verbindungsleitung zurück in die Kollektorfeld-Rücklaufleitung 1a zu dem Kollektorfeld 1, in dem sich der Wärmeträger bzw. das Wasser durch Sonneneinstrahlung erneut erwärmt. Aufgrund dieser Zirkulation gelangt die Wärme von dem Kollektorfeld 1 zu dem Wärmeverbraucher 18. Die erste Solarpumpe 3a, die in der ersten Verbindungsleitung angeordnet ist, fördert den Wärmeträger von der Kollektorfeld-Vorlaufleitung 1b in die Verbraucher-Vorlaufleitung 18b des Wärmeverbrauchers 18. Der Wärmeverbraucher 18 befindet sich in einem Wärmenetz bzw. Fernwärmenetz. Fernwärmenetze arbeiten beispielsweise oft bei Drücken bis 16 bar oder bis 25 bar, während Kollektorfelder 1 in der Regel nur bis zu einem Druck von 10 bar zugelassen sind. Wärmenetze verbrauchen Wärme und mechanische (Pump-) Arbeit, indem der Wärmeträger aus der Verbraucher-Vorlaufleitung 18b durch mindestens einen, üblicherweise mehrere, Wärmeverbraucher 18 hindurch in die Verbraucher-Rücklaufleitung 18a fließt. Deshalb ist die Verbraucher-Rücklaufleitung 18a eines Wärmeverbrauchers 18 kälter als die Verbraucher-Vorlaufleitung 18b und hat einen niedrigeren Druck als diese. Je nach Wärmeverbrauch bzw. Arbeit schwanken sowohl die Druckdifferenz zwischen Verbraucher-Vorlauf- 18b und Verbraucher-Rücklaufleitung 18a als auch der Druck in beiden. Im Kollektorfeld 1 sind die herrschenden und zulässigen Drücke niedriger als die Drücke in der Verbraucher-Vorlaufleitung 18b des Wärmenetzes. Die erste Solarpumpe 3a ist entgegen dem Stand der Technik nicht in der Kollektorfeld-Rücklaufleitung 1a angeordnet ist, sondern erfindungsgemäß in der ersten Verbindungsleitung zwischen der Kollektorfeld-Vorlaufleitung 1 b und der Verbraucher-Vorlaufleitung 18b. Die erste Solarpumpe 3a ist so ausgelegt, dass sie auf ihrer Saugseite den Wärmeträger durch das Kollektorfeld fördert, um ihn anschließend zu dem Wärmeverbraucher zu pumpen. Der dafür notwendige hohe Druck herrscht somit nicht im Kollektorfeld 1, da die erste Solarpumpe 3a erfindungsgemäß hinter dem Kollektorfeld 1 angeordnet ist.
In der zweiten Verbindungsleitung kann zwischen der Verbraucher-Rücklaufleitung 18a und der Kollektorfeld-Rücklaufleitung 1a in Förderrichtung F hinter dem Absperrelement 6e ein Druckreduzierventil 2 angeordnet werden, siehe 2. Diese Ausführung ist erforderlich, falls in der Verbraucher-Rücklaufleitung 18a des Wärmenetzes 18 Druckspitzen auftreten oder falls der Druck des Wärmeträgers in der Verbraucher-Rücklaufleitung 18a stets größer ist, als es der minimale Betriebsdruck (pmin) des Wärmeträgers im Kollektorfeld (1) sein soll. Dieses Druckreduzierventil 2 sorgt dafür, dass trotz unterschiedlicher und höherer Drücke auf der Eingangsseite, also auf Seite des Wärmenetzes in der Verbraucher-Rücklaufleitung 18a, auf der Ausgangsseite, der Kollektorfeld-Rücklaufleitung 1a, höchstens ein festgelegter, bzw. vorbestimmter Ausgangsdruck herrscht. Sobald ein Volumenstrom fließt, weil die erste Solarpumpe 3a fördert, fällt der Druck auf der Ausgangsseite des Druckreduzierventils 2, jedoch nicht unter einen vorbestimmten Druck, insbesondere einen minimal zulässigen Betriebsdruck pmin in der Kollektorfeld-Rücklaufleitung 1a. Dieser minimal zulässige Betriebsdruck pmin vor der Kollektorfeld-Rücklaufleitung 1a ist größer als der Dampfdruck bei der maximalen Rücklauftemperatur des Wärmenetzes 18. Zur Minimierung dieses Druckabfalls ist in dem Solarkreislauf eine Druckhalteeinrichtung 5 angeschlossen, beispielsweise in Form eines Membranausdehnungs- oder Steuergefäßes zur Druckhaltung.
In der Solaranlage 100 gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 1 und nach 2 ist zur Vermeidung von Überhitzungsschäden sowie zur Vermeidung mechanischer und thermischer Belastungen der Solaranlage 100, insbesondere des Kollektorfeldes 1, eine Entleerung des Wärmeträgers aus dem Kollektorfeld 1 in einen Sammelbehälter 10 vorgesehen. Der Wärmeträger wird über einen Dampfabscheider 9 oder, falls das Absperrelement 6h versagt, über ein Sicherheitsventil 11 in den Sammelbehälter 10 geführt.
Zum Ansteuern der Solaranlage 100 ist eine Steuereinrichtung 16 vorgesehen. Diese Steuereinrichtung 16 ist über Signalleitungen, die schematisch gestrichelt in der 1 und auch in den nachfolgenden Figuren dargestellt sind, jeweils mit den Sensoren 17, mit Absperrelementen 6a bis 6i einer Absperreinrichtung 6 und mit der mindestens einen ersten Solarpumpe 3a verbunden. Die schematisch dargestellten Sensoren 17a bis 17g sind in allen Ausführungsbeispielen beispielhaft jeweils mit einem Gehäuse und einer Signalleitung ausgeführt, können aber auch als separat ausgeführte Bauteile für die Erfassung der Temperatur und/oder des Drucks mit jeweils eigener Signalleitung ausgebildet sein. Auf diese Darstellung wurde wegen der Übersichtlichkeit in den Figuren verzichtet. Die Steuereinrichtung 16 wertet die Signale der Sensoren 17 aus und verarbeitet die erfassten Daten, insbesondere die Temperatur- und Druckdaten. Die Steuereinrichtung 16 generiert Steuersignale sowohl für die mindestens eine erste Solarpumpe 3a, als auch für die Absperrelemente 6a bis 6i. Dies kann über drahtgebundene Signalübertragung oder drahtlos erfolgen.
Je nach Anwendungsfall sind die Absperrelemente einzeln ansteuerbar. Die Absperrelemente 6a, 6b und 6h können das Kollektorfeld 1 druckdicht gegenüber der restlichen Solaranlage 100 absperren. Dies ist im Anwendungsfall einer Überhitzung der Solaranlage 100 wichtig, wie weiter unten noch erläutert wird. Weitere Absperrelemente 6c bis 6g und 6i sind in dem Solarkreislauf der Solaranlage 100 angeordnet, auf die sich in den folgenden Figuren bezogen wird. Alle Absperrelemente sind, je nach Anwendungsfall, in eine entsprechende Offen- oder in eine Schließstellung bzw. in eine Durchlass- oder in eine Sperrstellung verstellbar.
Der übliche Anwendungsfall ist der Normalbetrieb. Im Normalbetrieb der Solaranlage 100 wird der Wärmeträger im Kollektorfeld 1 erwärmt, fließt durch die Kollektorfeld-Vorlaufleitung 1b und wird von der ersten Solarpumpe 3a, die in der ersten Verbindungsleitung angeordnet ist, in die Verbraucher-Vorlaufleitung 18b gefördert, so dass der Wärmeträger seine Wärme an dem mindestens einen Wärmeverbraucher 18 im Wärmenetz abgibt. In dieser Betriebsart sind die Absperrelemente 6a, 6b, 6e und 6c in Offenstellung und 6f und 6h sind in Schließstellung geschaltet. Dabei überwindet die erste Solarpumpe 3a die Druckdifferenz zum Wärmenetz, also zwischen der Verbraucher-Vorlaufleitung18b und der Kollektorfeld-Vorlaufleitung 1 b, während im Kollektorfeld 1 ein viel niedrigerer Druck herrscht. Der mindestens eine erste Rückflussverhinderer 4a, der in Förderrichtung F nach der ersten Solarpumpe 3a in der ersten Verbindungsleitung angeordnet ist, bildet eine Druckbarriere zwischen der ersten Solarpumpe 3a und dem Wärmenetz. Zum Einspeisen von Solarwärme in die Verbraucher-Vorlaufleitung 18b muss die erste Solarpumpe 3a erst den ersten Rückflussverhinderer 4a öffnen und dazu die Druckbarriere überwinden, der in entgegengesetzter Richtung die Solaranlage 100 vor Überdruck aus dem Wärmenetz schützt.
Die Steuereinrichtung 16 steuert die Solaranlage 100 derart, dass sie zwischen dem minimalen Betriebsdruck pmin in der Kollektorfeld-Rücklaufleitung 1a und einem maximal zulässigen Druck pmax im Kollektorfeld 1 betrieben wird. Wenn der Druck in der Solaranlage 100 ansteigt, weil sich beispielsweise der Wärmeträger bei seiner Erwärmung ausdehnt, dann kann das Membranausdehnungs- oder Steuergefäß 5, auch MAG genannt, den Wärmeträger zur Druckhaltung in einem beschränkten Bereich aufnehmen. Der maximal zulässige Höchstdruck pmax des Kollektorfeldes 1 mit seinen Komponenten bestimmt die Obergrenze des Bereichs.
Ab einem bestimmten Druck erfolgt eine Entspannung ins Wärmenetz, indem durch Anfahren der ersten oder zweiten Solarpumpe 3a oder 3b, siehe auch 3, der Druck abgebaut wird.
Ein weiterer Betriebszustand ist der Stagnationsbetrieb. Gerade für diese Betriebsart ist es wesentlich, dass Überhitzungsschäden sowie mechanische und thermische Überlastungen der Solaranlage 100 vermieden werden. Wird die Wärme vom Wärmeverbraucher 18 nicht mehr abgenommen, dann spricht man vom thermischen Stillstand der Solaranlage 100, weil alle Solarpumpen stehen bleiben, oder der sogenannten Stagnation. Wenn dieser Betriebszustand nur unter selten auftretenden Bedingungen erwartet wird, wie beispielsweise nur bei plötzlich notwendigen Reparaturarbeiten am Wärmenetz, dann empfiehlt sich die Ausführung nach 1, 2, 3 oder 5. Das Kollektorfeld 1 nimmt auch bei Stagnation weiterhin Strahlungswärme auf und der Wärmeträger wird weiter erhitzt. Dadurch kommt es zur Verdampfung und somit zu einer großen thermischen Ausdehnung des Wärmeträgers im Kollektorfeld 1. Zum Schutz der Solaranlage 100 erfolgt zuerst eine Trennung des Kollektorfeldes 1 vom Rest der Solaranlage 100 durch Schließen der Absperrelemente 6a und 6b und Öffnen von 6h. Der in den Leitungsrohren des Kollektors 1 nicht verdampfte Wärmeträger wird von dem Dampf verdrängt und strömt in den Dampfabscheider 9. Das Kollektorfeld 1 wird dadurch siedend ganz oder teilweise entleert. Diese Entleerung kann aus der Kollektorfeld-Rücklaufleitung 1a erfolgen, zusätzlich aber auch aus der Kollektorfeld-Vorlaufleitung 1b. Somit fließt der Wärmeträger ins Freie bzw. in den Sammelbehälter 10. Dabei wird das Kollektorfeld 1 über ein Überströmventil 8 auf fast atmosphärischen Druck entspannt, wodurch die Temperatur des Dampfes nur wenig über 100 °C ansteigt. Durch anschließende Schaltung des Absperrelements 6h in Schließstellung ist das mindestens eine Kollektorfeld 1 nach vollständiger Entleerung in der kontrollierten Stagnation. Nachdem die Rohre des Kollektorfeldes 1 abkühlen, stellt sich darin ein Unterdruck ein. Die Absperrung des Kollektorfeldes 1 kann beliebig lange dauern. In diesem Unterdruckdampfzustand kann das Kollektorfeld 1 naturgemäß auch nicht einfrieren. Ebenfalls spielt die Temperatur des einzelnen Kollektors keine Rolle mehr, weil es in diesem Zustand so gut wie keinen Wärmetransport mehr heraus aus dem einzelnen Kollektor gibt. Dieses Vorgehen im Stagnationsbetrieb dient zur Vermeidung von Überhitzungsschäden, aber auch von Frostschäden, und mechanischen oder thermischen Belastungen.
In 3 ist die erfindungsgemäße Solaranlage 100 mit allen Komponenten dargestellt, die in der Ansicht nach 1 und 2 der Übersichtlichkeit halber weggelassen wurden. In einem Leitungsabschnitt, der die Kollektorfeld-Vorlaufleitung 1b und die Verbraucher-Rücklaufleitung 18a verbindet, ist eine zweite Solarpumpe 3b mit einem zweiten Rückflussverhinderer 4b angeordnet. Ebenfalls ist in diesem Leitungsabschnitt ein weiteres Absperrelement 6d in Förderrichtung F nach der zweiten Solarpumpe 3b und dem zweiten Rückflussverhinderer 4b angeordnet. Parallel zu der zweiten Solarpumpe 3b kann eine sogenannte Frostschutzpumpe 3d, als weitere Solarpumpe, geschaltet werden. Dieser Frostschutzpumpe 3d ist ebenfalls, wie auch den anderen Solarpumpen 3a und 3b, in Förderrichtung F des Wärmeträgers ein dritter Rückflussverhinderer 4d nachgeschaltet. Von dem Leitungsabschnitt, in dem die Solarpumpe 3b liegt, geht eine Abzweigung zu der Kollektorfeld-Rücklaufleitung 1a ab. In diesem Abzweig ist ein weiteres Absperrelement 6g angeordnet.
Wie bereits in der Figurenbeschreibung zu 1 erwähnt, dient der jeweilige Rückflussverhinderer der Trennung von Anlagenabschnitten, in denen unterschiedliche Druckverhältnisse herrschen.
Durch den Leitungsabschnitt, in dem die zweite Solarpumpe 3b angeordnet ist, kann der Wärmeträger aus der Kollektorfeld-Vorlaufleitung 1b in die Verbraucher-Rücklaufleitung 18a gefördert werden. Unter bestimmten Bedingungen steuert die Steuereinrichtung 16 die entsprechenden Komponenten. Eine geringe Sonnenstrahlung, ein noch kaltes und in Aufwärmung befindliches Kollektorfeld 1 oder die Nutzung von Restwärme nach Sonnenuntergang könnten beispielsweise solche Bedingungen sein, unter denen die Einspeisung in die Verbraucher-Rücklaufleitung 18a des Wärmenetzes erfolgen soll. Dies ist vorteilhaft, da die zweite Solarpumpe 3b eine viel geringere Druckbarriere zu überwinden hat, als die erste Solarpumpe 3a zum Einspeisen in die Verbraucher-Vorlaufleitung 18b.
Weiterhin ist es sinnvoll, dass entweder die zweite Solarpumpe 3b oder eine separate Frostschutzpumpe 3d, die parallel zu der zweiten Solarpumpe 3b angeordnet sein kann, zum Frostschutz im Kollektorfeld 1 zirkulierendes und dabei abkühlendes Wasser in die Verbraucher-Rücklaufleitung 18a des Wärmenetzes pumpt. Dadurch, dass die Frostschutzpumpe 3d in ihrer Leistung kleiner ausgelegt ist, wird Energie gespart. Damit der Wärmeträger durch das Kollektorfeld 1 fließt, kann alternativ auch das mit der Steuereinrichtung 16 in Steuerverbindung stehende Absperrelement 6g in Offenstellung geschaltet werden. Über das öffnende Absperrelement 6g, als Bypass zur Verbraucher-Rücklaufleitung 18a, zirkuliert der Wärmeträger durch das Kollektorfeld 1 sowie die angeschlossenen Leitungen und nur bei Bedarf wird aus der Verbraucher-Rücklaufleitung 18a Wasser beigemischt, indem das Absperrelement 6g bei laufender zweiter Solarpumpe 3b und/oder laufender Frostschutzpumpe 3d für diese Zeitdauer schließt.
In einer Notsituation wie z. B. bei Pumpen- und/oder Stromausfall bei gleichzeitiger Frostgefahr ist es vorteilhaft, wenn die Absperreinrichtung 6 über die öffnenden Absperrelemente 6c und 6f heißes Wasser aus der Verbraucher-Vorlaufleitung 18b, angetrieben durch den Druck in der Vorlaufleitung des Wärmenetzes, in die Kollektorfeld-Rücklaufleitung 1a und durch das Kollektorfeld 1, entweder über das Sicherheitsventil 11 in den Sammelbehälter 10 oder durch die Solarpumpe 3b und/oder die Frostschutzpumpe 3d hindurch direkt in die Rücklaufleitung des Wärmenetzes 18a fließen lässt.
Gemäß eines anderen Ausführungsbeispiels kann die Solaranlage 100 für einen Stagnationsbetrieb, der häufiger zu erwarten ist, mit einem Kondensationsbehälter 13 erweitert werden, siehe 3. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Kollektorfeld-Rücklaufleitung 1a über einen Leitungsabschnitt mit der Kollektorfeld-Vorlaufleitung 1b verbunden. In diesem Leitungsabschnitt sind neben einem Absperrelement 6i, ein Druckreduzierventil 15, ein Kondensationsbehälter 13 und die Druckhalteeinrichtung 5 angeordnet.
Wenn das Kollektorfeld 1 siedet, weil keine Wärme abgenommen wird, wird es wie bei den anderen Ausführungsbeispielen beschrieben, zuerst über die Absperrelemente 6a und 6b vom Rest der Solaranlage 100 getrennt, wonach es sich über das öffnende Absperrelement 6h entspannt. Bei den vorangegangenen Ausführungsbeispielen wird der Wärmeträger in einen Sammelbehälter 10 abgeführt. Dies ist ökologisch und wirtschaftlich nicht weiter beachtenswert, wenn die Stagnation selten auftritt. Im Ausführungsbeispiel nach 4 wird der Wärmeträger durch einen Kondensationsbehälter 13 hindurch von der ersten Solarpumpe 3a und/oder von der zweiten Solarpumpe 3b in das Wärmenetz 18 gepumpt. Somit verbleibt der Wärmeträger im Solarkreislauf. Gleichzeitig wird dem Kondensationsbehälter 13 über eine öffnende Sperrvorrichtung 6i und ein Druckreduzierventil 15 bei nur knapp über atmosphärischem Druck so viel Wasser aus der Verbraucher-Rücklaufleitung 18a zur Kühlung beigemischt, dass sich im Kondensationsbehälter 13 kein Dampf aufhalten kann.
Optional kann eine dritte Solarpumpe 3c in der Kollektorfeld-Rücklaufleitung 1a vorgesehen sein, wie in dem Ausführungsbeispiel gemäß 5 dargestellt ist. Durch Anhebung des vor der mindestens einen Solarpumpe 3a, 3b herrschenden Druckes um mindestens den Druckverlust im gesamten Kollektorfeld 1 mit Kollektorfeld-Rücklaufleitung 1a und Kollektorfeld-Vorlaufleitung 1b mit einer dritten Solarpumpe 3c in der Kollektorfeld-Rücklaufleitung 1a kann eine Vorbeugung gegen Kavitation geleistet und der mögliche Einsatzbereich der erfindungsgemäßen Solaranlage hin zu niedrigeren minimalen Drücken in der Verbraucher-Rücklaufleitung 18a erweitert werden.
Bezugszeichenliste

100: Solaranlage
1: Kollektorfeld
1a: Kollektorfeld-Rücklaufleitung
1b: Kollektorfeld-Vorlaufleitung
2, 15: Druckreduzierventil
3a, 3b, 3c: erste, zweite und dritte Solarpumpe
3d: Frostschutzpumpe
4a, 4b, 4d: erster, zweiter und dritter Rückflussverhinderer
5: Druckhalteeinrichtung
6: Absperreinrichtung
6a bis 6i: Absperrelemente
7: Volumenstrommessgerät
8: Überströmventil
9: Dampfabscheider
10: Sammelbehälter
11: Sicherheitsventil
13: Kondensationsbehälter
16: Steuereinrichtung
17a bis 17g: Sensor
18: Wärmeverbraucher
18a: Verbraucher-Rücklaufleitung
18b: Verbraucher-Vorlaufleitung
T: Temperatur
p: Druck
pmin: minimaler Betriebsdruck
pmax: maximaler Betriebsdruck
F: Förderrichtung/ Strömungsrichtung des Wärmeträgers

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2012/090597 A1 [0005]

Claims

Solaranlage (100) für ein Wärmenetz, aufweisend: - mindestens ein Kollektorfeld (1), das einen Druck (p) eines Wärmeträgers aufweist, wobei der Druck (p) zwischen einem minimalen Betriebsdruck (pmin) und einem maximalen Betriebsdruck (pmax) liegt, mit einer Kollektorfeld-Vorlaufleitung (1b) und einer Kollektorfeld-Rücklaufleitung (1a); - eine erste Verbindungsleitung zum Verbinden der Kollektorfeld-Vorlaufleitung (1b) mit einer Verbraucher-Vorlaufleitung (18b) des Wärmenetzes, in dem ein höherer Druck (p) herrscht als in dem Kollektorfeld (1), und eine zweite Verbindungsleitung zum Verbinden der Kollektorfeld-Rücklaufleitung (1a) mit einer Verbraucher-Rücklaufleitung (18a) des Wärmenetzes; - mindestens eine Solarpumpe (3a, 3b, 3c, 3d) zum Fördern des Wärmeträgers in einer Förderrichtung (F) in einem Solarkreislauf, in dem eine Druckhaltevorrichtung (5), das mindestens eine Kollektorfeld (1) und die mindestens eine Solarpumpe (3a, 3b, 3c, 3d) angeordnet sind; - mindestens einen Sensor (17, 17a, 17b, 17c) zum Erfassen der Temperatur- und/oder der Druckdaten (T, p) des Wärmeträgers und - eine Steuereinrichtung (16) zum Auswerten und Weiterverarbeiten der von dem mindestens einen Sensor (17, 17a, 17b, 17c) erfassten Temperatur- und/oder Druckdaten (T, p) und zum Ansteuern der mindestens einen Solarpumpe (3a, 3b, 3c, 3d), dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Solarpumpe (3a) zum Fördern des Wärmeträgers aus der Kollektorfeld-Vorlaufleitung (1b) in die Verbraucher-Vorlaufleitung (18b) in der ersten Verbindungsleitung angeordnet ist und der ersten Solarpumpe (3a) in der Förderrichtung (F) mindestens ein erster Rückflussverhinderer (4a) nachgeordnet ist.
Solaranlage (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckreduzierventil (2) zum Bereitstellen eines vorbestimmten Drucks (p) des Wärmeträgers in der zweiten Verbindungsleitung angeordnet ist.
Solaranlage (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckreduzierventil (2) den vorbestimmten Druck (p) des Wärmeträgers aus der Verbraucher-Rücklaufleitung (18a) zur Verfügung stellt.
Solaranlage (100) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Druck (p) des Wärmeträgers der mindestens minimale Betriebsdruck (pmin) des Wärmeträgers im Kollektorfeld (1) ist.
Solaranlage (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckreduzierventil (2) in einem Abschnitt der zweiten Verbindungsleitung angeordnet ist, der sich im Wesentlichen unmittelbar an die Verbraucher-Rücklaufleitung (18a) anschließt.
Solaranlage (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Solarkreislauf eine Absperreinrichtung (6) mit mindestens einem Absperrelement aufweist, das in eine Durchlass- und eine Sperrstellung verstellbar ist und mit der Steuereinrichtung (16) in Steuerverbindung steht.
Solaranlage (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Solarpumpe (3b) mit mindestens einem zweiten Rückflussverhinderer (4b) in einem Leitungsabschnitt zwischen der Kollektorfeld-Vorlaufleitung (1b) und der Verbraucher-Rücklaufleitung (18a) angeordnet ist.
Solaranlage (100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Frostschutzpumpe (3d) parallel zu der zweiten Solarpumpe (3b) angeordnet ist.
Solaranlage (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Solarpumpe (3c) in der Kollektorfeld-Rücklaufleitung (1a) angeordnet ist.
Solaranlage (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Kollektorfeld (1) nach ganzem oder teilweisem Entleeren mittels der in Steuerverbindung stehenden Absperreinrichtung (6) mit dem mindestens einen Absperrelement von dem Solarkreislauf druckdicht abgesperrt wird.
Verfahren zum Betreiben einer Solaranlage (100) für ein Wärmenetz, aufweisend folgende Schritte: - Fördern eines Wärmeträgers von einem Kollektorfeld (1) zu einem Wärmeverbraucher (18) in eine Förderrichtung (F) mit Hilfe mindestens einer Solarpumpe (3a, 3b, 3c, 3d), wobei der Wärmeträger in dem Kollektorfeld (1) einen niedrigeren Druck (p) aufweist als der Wärmeträger in dem Wärmeverbraucher (18) und wobei der Druck (p) des Wärmeträgers in dem Kollektorfeld (1) zwischen einem minimalen Betriebsdruck (pmin) und einem maximalen Betriebsdruck (pmax) liegt; - Erfassen von Temperatur- und/oder Druckdaten (T, p) des Wärmeträgers und - Auswerten der erfassten Temperatur- und/oder Druckdaten (T, p) und steuern der mindestens einen Solarpumpe (3a, 3b, 3c, 3d) nach Maßgabe der erfassten Temperatur- und/oder Druckdaten (T, p), gekennzeichnet durch - Überwinden des Druckunterschieds zwischen dem Kollektorfeld (1) und dem Wärmeverbraucher (18) durch Fördern des Wärmeträgers von einer Kollektorfeld-Vorlaufleitung (1b) in eine Verbraucher-Vorlaufleitung (18b) mit Hilfe einer ersten Solarpumpe (3a), die in einer ersten Verbindungsleitung angeordnet wird, die die Kollektorfeld-Vorlaufleitung (1b) und die Verbraucher-Vorlaufleitung (18b) verbindet und - Anordnen eines ersten Rückflussverhinderers (4a) in Förderrichtung (F) hinter der mindestens einen ersten Solarpumpe (3a) in der ersten Verbindungsleitung;
Verfahren zum Betreiben einer Solaranlage (100) für ein Wärmenetz nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch - Anordnen eines Druckreduzierventils (2) in einer zweiten Verbindungsleitung, die die Verbraucher-Rücklaufleitung (18a) und die Kollektorfeld-Rücklaufleitung (1a) verbindet und - Einstellen eines vorbestimmten Drucks (p) des Wärmeträgers aus dem Wärmeverbraucher (18) für das Kollektorfeld (1) mit Hilfe des Druckreduzierventils (2).
Verfahren zum Betreiben einer Solaranlage (100) für ein Wärmenetz nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass als vorbestimmter Druck (p) der minimale Betriebsdruck (pmin) des Wärmeträgers gewählt wird.
Verfahren zum Betreiben einer Solaranlage (100) für ein Wärmenetz nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein mit einer Steuereinrichtung (16) in Steuerverbindung stehende Absperreinrichtung (6) mit mindestens einem Absperrelement derart angesteuert wird, dass das mindestens eine Absperrelement nach Maßgabe der erfassten Temperatur- und oder Druckdaten (T, p) gesperrt oder geöffnet wird.
Verfahren zum Betreiben einer Solaranlage (100) für ein Wärmenetz nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Absperrelemente (6c, 6f) geöffnet werden, so dass der Wärmeträger aus der Verbraucher-Vorlaufleitung (18b) in die Kollektorfeld-Rücklaufleitung (1a) strömt.
Wärmeversorgungssystem umfassend: - ein Wärmenetz (18); - eine Solaranlage (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Solaranlage (100) an das Wärmenetz (18) anschließbar ist und der Wärmeträger Wasser ist.