DE10320292B3 - Verfahren zum Regeln einer Solaranlage - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln einer Solaranlage für Warmwasserbereitung und/oder Heizungsunterstützung, bestehend aus mindestens einem Sonnenkollektor, einem Regelgerät, mindestens einem Warmwasserspeicher mit einem integrierten Wärmetauscher für den Solarkreislauf, einer Pumpe im Solarkreislauf sowie einem Temperaturfühler zur Erfassung der Temperatur des Wärmeträgermediums am Vorlauf des mindestens einen Sonnenkollektors. Dabei wird die Pumpe im Solarkreislauf bei Temperaturen über etwa 120 DEG C am Vorlauf des Sonnenkollektors als Überhitzungsschutz für die Anlage aus dem Normalbetrieb der Regelung herausgenommen und/oder läuft nicht mehr an. DOLLAR A Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Regeln einer Solaranlage für Warmwasserbereitung und/oder Heizungsunterstützung zu schaffen, bei dem trotz eines sicheren Überhitzungsschutzes der Wirkungsgrad einer Solaranlage optimiert werden kann. DOLLAR A Gekennzeichnet ist das Verfahren dadurch, dass die Pumpe nach dem Erreichen und Überschreiten eines als Überhitzungsschutz vorgesehenen Temperaturwertes (TK) am Vorlauf des mindestens einen Sonnenkollektors so lange getaktet und/oder mit einer sehr geringen Fördermenge betrieben wird, bis der als Überhitzungsschutz vorgesehene Temperaturwert (SÜ) wieder erreicht oder unterschritten ist und der Normalbetrieb eintritt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln einer Solaranlage für Warmwasserberei tung und/oder Heizungsunterstützung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • Solaranlagen für die Erwärmung von Trink- oder Brauchwasser sowie die Heizungsunterstützung bestehen im Wesentlichen aus mindestens einem Sonnenkollektor, einem Solarkreislauf mit einer Pumpe zur Förderung eines Wärmeträgermediums, einem Regelgerät und einem Warmwasserspeicher mit einem integrierten Wärmetauscher zur Übertragung der Wärme aus dem Solarkreislauf an den Wasserinhalt.
  • Mit einem Temperaturfühler wird die Temperatur des Wärmeträgermediums am Vorlauf des mindestens einen Sonnenkollektors erfasst. Dabei ist es allgemein üblich geworden, dass die Pumpe im Solarkreislauf bei Temperaturen über etwa 120 °C am Vorlauf des Sonnenkollektors nicht mehr anläuft und/oder aus dem Normalbetrieb der Regelung herausgenommen wird. Dies dient als Überhitzungsschutz für die Anlage, zum Beispiel um zu hohe Temperaturen im Warmwasserspeicher, die möglicherweise eine verstärkte Kalkbildung nach sich ziehen, zu vermeiden.
  • Solche Abschaltungen der Solaranlage durch Überhitzungen können beispielsweise verursacht werden, wenn in den Warmwasserspeicher wegen zu hoher Temperaturen keine Solarwärme mehr eingebracht werden kann, und sich in den Sonnenkollektoren Dampf bildet. Die Pumpe im Solarkreislauf bleibt gesperrt, weil es zu schädlichen Dampfschlägen im Bereich der Sonnenkollektoren und Rohrleitungen kommen würde, wenn mit normaler Fördermenge der Pumpenbetrieb aus einem derartigen Überhitzungszustand wieder anlaufen würde. Allerdings ist an dieser Verfahrensweise bisher nachteilig, dass die Pumpe im Solarkreislauf selbst dann gesperrt bleibt, wenn nur noch der Temperaturfühler für die Temperatur des Wärmeträgermediums am Vorlauf der Sonnenkollektors eine Überhitzung detektiert, obwohl parallel dazu zum Beispiel durch eine Warmwasserentnahme die Speichertemperatur abgefallen ist. Statt die prinzipiell ausreichende Solarwärme dann einzu schichten, wird nach dem bisher bekannten Verfahren in einer solchen Situation mit einem Heizkessel in einer sogenannten Nachladung der Warmwasserspeicher aufgeheizt, weil die Wassertemperatur den Sollwert unterschritten hat. Dies spricht natürlich gegen einen günstigen Wirkungsgrad der Solaranlage, denn dafür ist es generell wichtig, dass vorrangig das solare Wärmeangebot zum Aufheizen des Warmwasserspeichers bzw. der angeschlossenen Verbraucher dient, und eine Nachladung oder Zusatzheizung durch den Heizkessel nach Möglichkeit nur in wenigen Fällen erfolgt.
    •
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Regeln einer Solaranlage für Warmwasserbereitung und/oder Heizungsunterstützung zu schaffen, bei dem trotz eines sicheren Überhitzungsschutzes der Wirkungsgrad einer Solaranlage optimiert werden kann.
  • Erfindungsgemäß wird dies mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Das Verfahren zum Regeln einer Solaranlage für Warmwasserbereitung und/oder Heizungsunterstützung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe nach dem Erreichen und Überschreiten eines als Überhitzungsschutz vorgesehenen Temperaturwertes am Vorlauf des mindestens einen Sonnenkollektors so lange getaktet und/oder mit einer sehr geringen Fördermenge betrieben wird, bis der als Überhitzungsschutz vorgesehene Temperaturwert wieder erreicht oder unterschritten ist und der Normalbetrieb, beispielsweise mit längeren Pumpenlaufzeiten, eintritt.
  • Der taktende Betrieb der Pumpe nach dem Erreichen und Überschreiten eines als Überhitzungsschutz vorgesehenen Temperaturwertes ist variabel gestaltet, so dass vorzugsweise die Laufzeit in jeweils einem Takt über einen Zeitraum zunimmt und die Pausenzeit in jeweils einem Takt abnimmt. Damit wird die anfangs möglicherweise sehr hohe Temperatur ohne Dampfschläge im System allmählich abgebaut, indem sich die Durchströmung der Sonnenkollektoren bei fallenden Temperaturen erhöht.
  • Zur Durchführung des Verfahrens sind vorzugsweise die Laufzeit sowie die Pausenzeit in jeweils einem Takt vorgegeben. Zum Beispiel ist dafür ein durch Versuche ermittelter Zyklus für eine gleiche oder ähnliche Anlagenkonfiguration im Regelgerät hinterlegt. Alternativ oder ergänzend dazu können die Laufzeit sowie die Pausenzeit in jeweils einem Takt auch von den aktuell gemessenen Temperaturwerten am Vorlauf des mindestens einen Sonnenkollektors abhängig sein. Dann sind entsprechende Einstellwerte in Bezug auf die aktuellen Messwerte im Regelgerät hinterlegt.
  • Ausgelöst wird das Takten oder der Betrieb der Pumpe im Solarkreislauf mit einer sehr geringen Fördermenge zusätzlich oder ergänzend durch einen Temperaturfühler für die Wassertemperatur im Warmwasserspeicher. Sobald nach dem Erreichen und Überschreiten eines als Überhitzungsschutz vorgesehenen Temperaturwertes am Vorlauf des mindestens einen Sonnenkollektors gleichzeitig ein unter dem Sollwert liegender Wert für die Wassertemperatur im Warmwasserspeicher detektiert wird. Dafür kann auch ein maximal zulässiger Wert für die Wassertemperatur gelten, so dass sich der Warmwasserspeicher in diesem Fall auch über den Sollwert für die Wassertemperatur aufladen lässt, um möglichst viel solare Energie einzubringen.
  • Mit der Erfindung steht ein einfaches Verfahren zur Verfügung, mit dem der Wirkungsgrad einer Solaranlage für Warmwasserbereitung und/oder Heizungsunterstützung optimiert wird. Gleichzeitig erhöht sich damit auch der solare Deckungsanteil bei einer Gesamtbetrachtung der Heizungsanlage.
    •
  • Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar und zeigt in einer einzigen Figur in einer schematischen Darstellung für eine Solaranlage den Verlauf der Temperatur am Vorlauf eines Sonnenkollektors und den Betrieb der Pumpe im Solarkreislauf über der Zeitachse.
  • Im Beispiel nimmt im Normalbetrieb die Temperatur TK des Wärmeträgermediums am Vorlauf des mindestens einen Sonnenkollektors immer weiter zu, bis ein Schwellwert SÜ als Überhitzungsschutz für die Anlage erreicht ist. Dann wird die Pumpe im Solarkreislauf aus dem Normalbetrieb der Regelung herausgenommen und so lange getaktet und/oder mit einer sehr geringen Fördermenge betrieben, bis die Temperatur TK den Temperaturwert SÜ wieder erreicht oder unterschritten ist. Dabei nimmt vorzugsweise die Laufzeit in jeweils einem Takt über einen Zeitraum zu und die Pausenzeit in jeweils einem Takt ab, um ganz allmählich Dampf aus dem Bereich der Sonnenkollektoren auszutreiben. Anschließend läuft die Anlage – und besonders die Pumpe – wieder im Normalbetrieb.

Claims (5)

  1. Verfahren zum Regeln einer Solaranlage für Warmwasserbereitung und/oder Heizungsunterstützung, bestehend aus mindestens einem Sonnenkollektor, einem Regelgerät, mindestens einem Warmwasserspeicher mit einem integrierten Wärmetauscher für den Solarkreislauf, einer Pumpe im Solarkreislauf sowie einem Temperaturfühler zur Erfassung der Temperatur des Wärmeträgermediums am Vorlauf des mindestens einen Sonnenkollektors, wobei die Pumpe im Solarkreislauf bei Temperaturen über etwa 120 °C am Vorlauf des Sonnenkollektors als Überhitzungsschutz für die Anlage aus dem Normalbetrieb der Regelung herausgenommen wird und/oder nicht mehr anläuft, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe nach dem Erreichen und Überschreiten eines als Überhitzungsschutz vorgesehenen Temperaturwertes (TK) am Vorlauf des mindestens einen Sonnenkollektors so lange getaktet und/oder mit einer sehr geringen Fördermenge betrieben wird, bis der als Überhitzungsschutz vorgesehene Temperaturwert (SÜ) wieder erreicht oder unterschritten ist und der Normalbetrieb eintritt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der taktende Betrieb der Pumpe nach dem Erreichen und Überschreiten eines als Überhitzungsschutz vorgesehenen Temperaturwertes (SÜ) variabel gestaltet ist, wobei vorzugsweise die Laufzeit in jeweils einem Takt über einen Zeitraum zunimmt und die Pausenzeit in jeweils einem Takt abnimmt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der taktende Betrieb der Pumpe nach dem Erreichen und Überschreiten eines als Überhitzungsschutz vorgesehenen Temperaturwertes (SÜ) variabel gestaltet ist, wobei vorzugsweise die Laufzeit sowie die Pausenzeit in jeweils einem Takt vorgegeben ist, indem ein durch Versuche ermittelter Zyklus im Regelgerät hinterlegt ist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der taktende Betrieb der Pumpe nach dem Erreichen und Überschreiten eines als Überhitzungsschutz vorgesehenen Temperaturwertes (SÜ) variabel gestaltet ist, wobei vorzugsweise die Laufzeit sowie die Pausenzeit in jeweils einem Takt von den aktuell gemessenen Temperaturwerten (TK) am Vorlauf des mindestens einen Sonnenkollektors abhängig sind.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperaturfühler für die Wassertemperatur im Warmwasserspeicher in Verbindung mit der Regelung das Takten oder den Betrieb der Pumpe im Solarkreislauf mit einer sehr geringen Fördermenge auslöst, sobald nach dem Erreichen und Überschreiten eines als Überhitzungsschutz vorgesehenen Temperaturwertes (SÜ) am Vorlauf des mindestens einen Sonnenkollektors gleichzeitig ein unter dem Sollwert liegender Wert für die Wassertemperatur im Warmwasserspeicher detektiert wird.
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