DE19707164A1

DE19707164A1 - Circulation system for solar collectors and heating systems

Info

Publication number: DE19707164A1
Application number: DE19707164A
Authority: DE
Inventors: Helmut Gerling; Holger Horn
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Messer Griesheim GmbH
Priority date: 1997-02-22
Filing date: 1997-02-22
Publication date: 1998-08-27

Abstract

The circulation system includes a pump (26) for generating a fluid volume flow from a heater (10) to a heat pick-up (14). The pump operates in dependence on the fluid temperature difference between the heater and the pick-up. The pump has a dc motor (24). The rotation rate of the motor can be regulated continuously in dependence on the fluid temperature difference to adapt the flow volume to the heating power of the heater. Preferably, the motor is a brush free, electronic commutator dc motor. The pump and the motor may be magnetically coupled. The system may have a regulator (22) for adjusting the motor rotation rate in dependence on the fluid temperature difference from a characteristic curve. The regulator may also switch the motor on or off on reaching a first or a second temperature difference threshold.

Description

Die Erfindung betrifft ein Umwälzsystem für eine Heizungsanlage mit einer Pumpe zum Erzeugen eines Fluidvolumenstroms von einer Heizvorrichtung zu einem Wärmeabnehmer, welche abhängig von der Fluidtemperaturdifferenz zwischen der Heizvorrichtung und dem Wärmeabnehmer arbeitet. Ein solches Umwälzsystem oder Umwälzaggregat ist vorzugsweise auf dem Gebiet der thermischen Sonnenkollektoren oder allgemein im Heizungsbereich einsetzbar, beispielsweise in Verbindung mit einer neuen Brennertechnik mit modulierendem Brenner und Wasserströmungsregler.The invention relates to a circulation system for a heating system a pump for generating a fluid volume flow from a Heating device to a heat consumer, which depends on the Fluid temperature difference between the heater and the Heat consumer works. Such a circulation system or Circulation unit is preferably in the field of thermal Solar collectors or generally used in the heating area, for example in connection with a new burner technology modulating burner and water flow regulator.

Ein Sonnenkollektor ist eine Vorrichtung, welche solare Strahlungsenergie in thermische Energie, d. h. Wärme, umwandeln kann. Sonnenlicht trifft auf einen fluiddurchströmten Absorber oder Kollektor auf und erwärmt diesen. Diese Wärme wird über das Fluid von dem Absorber abgezogen und in einen Wärmeabnehmer, z. B. einen Speicher oder einen Heizkörper, geleitet. Die Temperatur des Fluids ist abhängig von der Sonneneinstrahlung, von den Wärmeverlusten des Absorbers sowie der Leitungen und vom Volumenstrom des Fluids.A solar panel is a device that is solar Radiant energy into thermal energy, d. H. Heat, convert can. Sunlight strikes a fluid-flow absorber or Collector and heats it up. This heat is transferred through the fluid from deducted the absorber and in a heat consumer, for. B. one Memory or a radiator. The temperature of the fluid is depending on the solar radiation, on the heat loss of the Absorber as well as the lines and the volume flow of the fluid.

In der Solartechnik werden heute in der Regel einfache Heizungspumpen mit Zweipunktregelung verwendet. Diese Technik ist im folgenden anhand eines Beispiels erläutert. Die Speichertemperatur des Wärmeabnehmers soll z. B. 60°C betragen. Die Einschalttemperaturdifferenz zwischen Wärmeabnehmer und Kollektor ist z. B. auf 7°C und die Ausschalttemperaturdifferenz ist auf 5°C eingestellt. Wenn am Kollektorausgang eine Temperatur von 67°C gemessen wird, schaltet daher die Steuerung die Pumpe ein. Das von der Sonnenenergie erwärmte Übertragungsfluid wird dem Speicher zugeführt, wobei die Pumpe mit einer voreingestellten Drehzahl läuft. In der Regel wird ein fester mittlerer Volumenstrom bezogen auf die Kollektorfläche vorgegeben. Sinkt die Temperaturdifferenz unter z. B. 5°C, schaltet die Pumpe ab.Today, solar technology is generally becoming simple Heating pumps with two-point control used. This technique is explained below using an example. The storage temperature the heat consumer should, for. B. 60 ° C. The Switch-on temperature difference between the heat consumer and the collector is z. B. to 7 ° C and the switch-off temperature difference is to 5 ° C set. If a temperature of 67 ° C at the collector output the control switches the pump on. That from The transmission fluid heated by solar energy is stored fed, with the pump running at a preset speed. In As a rule, a fixed average volume flow is based on the Collector area specified. If the temperature difference drops below z. B. 5 ° C, the pump switches off.

In der Solartechnik gibt es auch aufwendigere Regeleinrichtungen, z. B. über eine Bypassleitung, mit dem der Volumenstrom verändert werden kann. Der Bypass wird über ein thermisch-mechanisches Ventil geöffnet und geschlossen.In solar technology there are also more complex control devices, e.g. B. via a bypass line with which the volume flow can be changed can. The bypass is opened via a thermal-mechanical valve and closed.

Diese sowie die oben beschriebene Zweipunktregelung des Volumenstroms sind relativ ungenau. Bypassventile haben zusätzlich den Nachteil, daß sie sehr anfällig gegen die hohen Temperaturen (<100°C) sind, welche in dem Gesamtsystem auftreten können, z. B. wenn die Pumpe ausfällt oder die Wärme nicht abgenommen wird.This and the two-point control of the Volume flows are relatively inaccurate. Bypass valves have additional the disadvantage that they are very susceptible to the high temperatures (<100 ° C), which can occur in the overall system, e.g. B. if the pump fails or the heat is not removed.

Zur Vermeidung einer zu starken Überhitzung des Systems können ferner Sicherheitsorgane vorgesehen werden, welche dem Fachmann bekannt sind.To prevent the system from overheating too much further security organs are provided, which the expert are known.

Anstelle des genannten thermisch-mechanischen Bypassventils kann auch eine Steuerung für ein elektrisch oder pneumatisch betätigtes Regelventil vorgesehen werden, wobei solche Ventile den zusätzlichen Nachteil haben, daß ihre Herstellung teuer und ihre Handhabung relativ kompliziert ist. Instead of the thermal-mechanical bypass valve mentioned also a control for an electrically or pneumatically operated Control valve are provided, such valves the additional Disadvantages are that their manufacture is expensive and their handling is relative is complicated.

Ebenfalls von Bypassregelung spricht man, wenn ein in dem Wärmeabnehmer vorgesehener Wärmetauscher über ein Dreiwegeventil umgangen wird und das Wärmeübertragungsfluid in einen Kreislauf zu dem Sonnenkollektor zurückgeführt wird.Bypass control is also used when one in the Heat exchanger provided via a heat exchanger Three-way valve is bypassed and the heat transfer fluid in a circuit is returned to the solar panel.

Alle Arten der Bypassregelung benötigen eine höhere Motorleistung als die Erzeugung eines Volumenstroms von dem Sonnenkollektor zum Speicher mittels Zweipunktregelung, weil eine zusätzliche Strömung durch die Bypassleitung erzeugt werden muß.All types of bypass control require a higher engine output than the generation of a volume flow from the solar collector to Storage by means of two-point control because of an additional flow must be generated by the bypass line.

Entscheidend für die Wirtschaftlichkeit eines thermischen Sonnenkollektors ist ein hoher Wirkungsgrad der Gesamtanlage, nicht nur des Absorbers oder Kollektors selbst. Dieser wird erreicht, wenn insbesondere
The decisive factor for the profitability of a thermal solar collector is the high efficiency of the entire system, not just that of the absorber or collector itself. This is achieved, if in particular

- The absorption level of the absorber is high, d. H. the radiation is optimally absorbed;
- the emissivity of the absorber is low, d. H. the losses of Heat radiation in the IR range is small;
- The heat dissipation in the absorber is as loss-free as possible;
- The heat conduction and convection losses are small;
- the line, valve and storage losses are very small;
- The volume flow is adapted to the radiation conditions.

Es kann um so mehr Energie in den Speicher eingetragen werden, je geringer die Verluste sind. Bei gleichbleibenden Strahlungsverhältnissen ließe sich somit eine Anlage gemäß den obigen Kriterien optimal auslegen. Es besteht jedoch das Problem, daß bei einer Sonnenkollektoranlage das Strahlungsangebot stark schwankt. Die Einstrahlung ist nicht nur von der Witterung, sondern auch von der Jahreszeit und der Ausrichtung des Sonnenkollektors abhängig. Um einen optimalen Wirkungsgrad der Anlage zu erreichen, müßten somit z. B. der Kollektorneigungswinkel und der Kollektororientierungswinkel ständig angepaßt werden.The more energy can be entered into the memory, depending the losses are lower. With the same Radiation conditions could thus be a system according to the above Design criteria optimally. However, there is a problem in that the radiation supply of a solar collector system fluctuates greatly. The radiation is not only from the weather, but also from the Season and the orientation of the solar panel. Around To achieve an optimal efficiency of the system would have to e.g. B. the collector inclination angle and the collector orientation angle be constantly adjusted.

Primär ist der Energieeintrag also abhängig von der Sonneneinstrahlung und dem Kollektorwirkungsgrad. Unabhängig davon hängt der Energieeintrag auch von den Verlusten und sogar von der Speichertemperatur ab. Die Erfinder des vorliegenden Umwälzsystems haben beobachtet, daß Kollektoren, welche schon bei sehr geringen Einstrahlungen ihre Einschalttemperaturen erreichen, durch den starken Wärmeabfluß bei einem voreingestellten mittleren Volumenstrom schnell unter die Ausschalttemperatur kommen, so daß die Pumpe wieder abschaltet. Durch sprunghaftes Ein- und Ausschalten der Pumpe schwanken die Vor- und Rücklauftemperaturen des Kollektorsystems sehr stark, was wiederum zu erhöhten Verlusten führt und sogar so weit gehen kann, daß gar keine Energie eingefahren wird. Diese Gefahr besteht vor allem in den kälteren Jahreszeiten, weil in diesem Fall die Leitungsverluste durch die tieferen Außentemperaturen höher sind.The energy input is primarily dependent on the solar radiation and the collector efficiency. Regardless of that depends Energy input also from the losses and even from the Storage tank temperature. The inventors of the present circulation system have observed that collectors, which are already at very low Irradiations reach their switch-on temperatures due to the strong Heat flow at a preset mean volume flow quickly come below the switch-off temperature, so that the pump switches off again. By suddenly switching the pump on and off fluctuate the flow and return temperatures of the collector system very strong, which in turn leads to increased losses and even so far can go that no energy is retracted at all. This danger exists mainly in the colder seasons because in this case the Line losses are higher due to the lower outside temperatures.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Umwälzsystem für eine Heizungsanlage, insbesondere eine Sonnenkollektoranlage, anzugeben, mit dem Wärmeenergie von einer Heizvorrichtung, wie einem Sonnenkollektor, optimal zu einem Wärmeabnehmer übertragen werden kann. Die Erfindung soll insbesondere für Sonnenkollektoranlagen mit geschlossenem Kreislauf geeignet sein.It is therefore an object of the present invention to provide a Circulation system for a heating system, especially one Solar panel system, to indicate with the thermal energy of a heating device, such as a solar collector, optimally to one Heat consumers can be transferred. The invention is intended especially for closed loop solar collector systems be suitable.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Umwälzsystem vor, das eine Pumpe zum Erzeugen eines Fluid-Volumenstroms von einer Heizvorrichtung zu einem Wärmeabnehmer aufweist, welche abhängig von der Fluidtemperaturdifferenz zwischen der Heizvorrichtung und dem Wärmeabnehmer arbeitet, wobei die Pumpe einen Gleichstrommotor hat, dessen Drehzahl abhängig von der Fluidtemperaturdifferenz stufenlos regelbar ist, um den Volumenstrom an die Heizleistung der Heizvorrichtung anzupassen.To achieve this object, the invention proposes a circulation system before that a pump for generating a fluid volume flow of a heater to a heat consumer, which depending on the fluid temperature difference between the Heater and the heat collector works, the pump has a DC motor, the speed of which depends on the Fluid temperature difference is infinitely adjustable to the volume flow to adapt to the heating power of the heating device.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine Umwälzpumpe an sich bekannter Art mit einem bürstenlosen, elektronisch kommutierten Gleichstrommotor kombiniert. Die Pumpe und der Gleichstrommotor können magnetisch gekoppelt sein. Der Motor ist vorzugsweise mittels Photovoltaik betreibbar. Eine Regeleinrichtung regelt abhängig von der Temperaturdifferenz zwischen dem Kollektor und dem Speicher stufenlos die Drehzahl der Pumpe, wobei neben der stufenlosen Regelung Ein- und Ausschaltpunkte vorgesehen sind, damit das Ein- und Ausschalten der Pumpe bei fest einstellbaren Temperaturgrenzwerten möglich ist. Die Regelung der Drehzahl erfolgt gemäß einer Kennlinie, um den Volumenstrom des Wärmeübertragungsfluids stets optimal an die Wärmeeinstrahlung bzw. die Temperaturdifferenz zwischen Kollektor und Speicher anzupassen. Die Kennlinie selbst kann, beispielsweise über ein Einstellpotentiometer, einstellbar sein. Es kann auch vorgesehen sein, daß eine oder mehrere Kennlinien in einem elektronischen Speicher der Regeleinrichtung abgelegt sind. Die Ein- und Ausschalttemperaturdifferenzen liegen vorzugsweise in einem Schaltbereich von 2 bis 10 K, z. B. bei 5 K für die Einschalttemperatur und 8 K für die Ausschalttemperatur.In a preferred embodiment of the invention, a Circulation pump of a known type with a brushless, electronically commutated DC motor combined. The pump and the DC motor can be magnetically coupled. The engine is preferably operated by means of photovoltaics. A control device regulates depending on the temperature difference between the collector and the memory continuously the speed of the pump, whereby in addition to the stepless control switch on and switch off points are provided so switching the pump on and off at fixed adjustable Temperature limits is possible. The speed is regulated according to a characteristic curve to the volume flow of the Heat transfer fluids always optimal to the heat radiation or adjust the temperature difference between the collector and the storage tank. The characteristic curve itself can be, for example, via a Setting potentiometer, be adjustable. It can also be provided that one or more characteristics in an electronic memory Control device are filed. The inputs and Switch-off temperature differences are preferably in one Switching range from 2 to 10 K, e.g. B. at 5 K for the switch-on temperature and 8 K for the switch-off temperature.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgt die Regelung des Motors stufenlos innerhalb eines Bereiches von vorzugsweise 400 bis 7000 Umdrehungen. Es kann vorgesehen sein, daß die maximale Drehzahl und somit die Pumpenleistung einstellbar ist. Der Motor wird leistungsabhängig drehzahlgeregelt. Ferner ist es vorteilhaft, wenn alle Steuerelemente in einem gemeinsamen Gehäuse integriert sind, so daß die Steuerung und das Umwälzaggregat leicht in eine Sonnenkollektoranlage oder eine andere Heizungsanlage eingebaut werden können. Der Aufwand für Einbau und Inbetriebnahme ist dabei nicht höher als beispielsweise bei einem System mit Zweipunktregelung.In one embodiment of the invention, the Motor continuously within a range of preferably 400 to 7000 revolutions. It can be provided that the maximum Speed and thus the pump output is adjustable. The engine will speed-controlled depending on performance. It is also advantageous if all Controls are integrated in a common housing, so that the control and the circulation unit easily in one Solar collector system or another heating system installed can be. The effort for installation and commissioning is included not higher than, for example, a system with two-point control.

Durch die Leistungsanpassung und Drehzahlregelung des Pumpenmotors ist es möglich, die Pumpe auf den für die jeweilige Temperaturdifferenz optimalen Volumenstrom einzustellen. Es hat sich gezeigt, daß es bei geringer Sonneneinstrahlung und entsprechend geringer Erwärmung des Kollektors vorteilhaft ist, das Wärmemübertragungsfluid mit einem nur geringen Volumenstrom vom Kollektor abzuführen, so daß immer wenigstens eine minimale positive Temperaturdifferenz zwischen Kollektor und Wärmeabnehmer bestehen bleibt. Bei starker Sonneneinstrahlung und somit großer Temperaturdifferenz kann der Volumenstrom dagegen auch größer als der im Stand der Technik übliche "mittlere" Volumenstrom sein. Dadurch ergeben sich höhere Energiegewinne, weil die Strömungsraten und die damit verbundene Abführung von Wärme den Speicher- und Kollektortemperaturen angepaßt werden können. Ein Ziel ist dabei auch, die Temperaturdifferenz nicht zu groß werden zu lassen, beispielsweise nicht größer als 15 K, weil sich dadurch die Energieverluste nach außen erhöhen.Through the power adjustment and speed control of the Pump motor, it is possible to set the pump for the particular one Set the temperature difference to the optimal volume flow. It has shown that it is in low sunlight and accordingly low heating of the collector is advantageous Heat transfer fluid with a low volume flow from Dissipate collector, so that always at least a minimal positive There is a temperature difference between the collector and the heat consumer remains. When the sun is strong and therefore large Temperature difference, however, the volume flow can also be greater than be the "average" volume flow customary in the prior art. Thereby there are higher energy gains because of the flow rates and the associated heat dissipation and storage Collector temperatures can be adjusted. There is a goal also not to let the temperature difference get too big, for example, not larger than 15 K, because the Increase outside energy losses.

Das erfindungsgemäße Umwälzsystem hat den weiteren Vorteil, daß es ohne die komplizierteren Ventilanordnungen aus dem Stand der Technik auskommt und somit weitgehend wartungsfrei und verschleißarm ist. Ferner ist es temperaturbeständig bis wenigstens etwa 150°C. Es hat einen geringeren, angepaßten Stromverbrauch als beispielsweise die Sonnenkollektorsysteme mit Bypassregelung, wobei der Motor bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung mittels Photovoltaik betrieben wird. Die Verwendung eines bürstenlosen, elektronisch kommutierten Gleichstrommotors hat neben der weitgehenden Verschleißfreiheit den Vorteil, daß die elektronische Ansteuerung eines solchen Motors einfach realisierbar ist.The circulation system according to the invention has the further advantage that it without the more complicated prior art valve arrangements needs and is therefore largely maintenance-free and low-wear. It is also temperature resistant up to at least about 150 ° C. It has a lower, adapted power consumption than, for example, the Solar collector systems with bypass control, the motor at a particularly advantageous embodiment of the invention by means of Photovoltaic is operated. The use of a brushless, electronically commutated DC motor has in addition to the extensive freedom from wear the advantage that the electronic Control of such a motor is easy to implement.

Die Erfindung ist im folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert.The invention is based on a preferred Embodiment explained with reference to the drawing.

In den Figuren zeigen:The figures show:

Fig. 1 eine Kennlinie der Leerlaufdrehzahl des Pumpenmotors in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz und Fig. 1 is a characteristic curve of the idle speed of the pump motor as a function of the temperature difference and

Fig. 2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Umwälzsystems. Fig. 2 is a schematic representation of the circulation system according to the invention.

Für Pumpen der Bauart, wie sie in einem geschlossenen Kreislauf einer Sonnenkollektoranlage oder allgemein im Heizungsbereich eingesetzt werden, insbesondere Umwälzpumpen, gelten die Modellgesetze der Kreiselpumpen; d. h.:
The model laws of centrifugal pumps apply to pumps of the type used in a closed circuit of a solar collector system or in general in the heating sector, in particular circulation pumps; ie:

∼n, Δp∼n², P∼n³,
∼n, Δp∼n ² , P∼n ³ ,

wobei das Volumen pro Zeiteinheit oder der Volumenstrom ist, Δp ist die Druckdifferenz, P ist die elektrische Energie, und n ist die Drehzahl [U/min]. Durch eine stufenlose Regelung der Drehzahl des Pumpenmotors kann somit ein beachtlicher Teil der elektrischen Energie eingespart werden, wenn die Pumpe nicht stets mit einer maximalen oder einer mittleren Leistung, sondern mit ihrer optimalen, angepaßten Drehzahl läuft.where the volume per unit time or the volume flow is Δp is the pressure difference, P is the electrical energy, and n is the Speed [rpm]. By continuously regulating the speed of the Pump motor can thus be a significant part of the electrical Energy can be saved if the pump is not always with one maximum or medium power, but with their optimal, adjusted speed runs.

In Fig. 1 ist eine Kennlinie für die Regelung der Leerlaufdrehzahl des Pumpenmotors in Abhängigkeit von der erfaßten Temperaturdifferenz ΔT zwischen der Heizeinrichtung, beispielsweise dem Sonnenkollektor, und dem Wärmeabnehmer, beispielsweise einem Speicher oder einem Heizkörper, abgebildet. Bei der Kennlinie von Fig. 1 wird die Pumpe eingeschaltet, wenn die Temperaturdifferenz 8,5 Kelvin überschreitet, und sie wird ausgeschaltet, wenn die Temperaturdifferenz unter 5 Kelvin abfällt. Die Drehzahl der Pumpe nimmt bis zu einer Temperaturdifferenz DT von etwa 25 Kelvin ungefähr linear zu, und sie steigt steiler bis zu ihrem Maximum an, wenn die Temperaturdifferenz weiter zunimmt. Dieser Kennlinie liegt folgende Überlegung zugrunde: Solange die Temperaturdifferenz zwischen dem Sonnenkollektor und dem Speicher gering ist, wird von einer geringen Sonneneinstrahlung ausgegangen, bei der keine schnelle Erwärmung des Kollektors zu erwarten ist. Damit die Temperaturdifferenz nicht unter die Ausschaltgrenze von 5 Kelvin abfällt, darf dem Kollektor daher nicht zuviel Wärme entzogen werden, um ein wiederholtes Ein- und Ausschalten der Pumpe zu vermeiden. Durch häufiges Ein- und Ausschalten entstehen erhebliche Leitungsverluste, was den Wirkungsgrad des Gesamtsystems verschlechtert. Wenn die Temperaturdifferenz jedoch einen gewissen Wert, z. B. 25 K, überschreitet, kann von einer hohen Sonneneinstrahlung oder Heizleistung ausgegangen werden, so daß kontinuierlich ein großer bzw. maximaler Volumenstrom des Wärmeübertragungsfluids von dem Sonnenkollektor zum Wärmeabnehmer gefördert werden kann, ohne den Kollektor dadurch übermäßig abzukühlen.In Fig. 1 is a characteristic curve for controlling the idle speed of the pump motor in response to the sensed temperature difference AT between the heater, for example the solar collector and the heat consumers, such as a memory, or radiator shown. In the characteristic of Fig. 1, the pump is switched on when the temperature difference exceeds 8.5 Kelvin, and is turned off when the temperature difference falls below 5 Kelvin. The speed of the pump increases approximately linearly up to a temperature difference DT of approximately 25 Kelvin, and it rises more steeply to its maximum as the temperature difference increases further. This characteristic curve is based on the following consideration: As long as the temperature difference between the solar collector and the storage tank is low, it is assumed that the solar radiation is low and that the collector is not expected to heat up quickly. To ensure that the temperature difference does not drop below the switch-off limit of 5 Kelvin, too much heat must not be removed from the collector to avoid the pump being switched on and off repeatedly. Frequent switching on and off causes considerable line losses, which worsens the efficiency of the overall system. However, if the temperature difference has a certain value, e.g. B. 25 K, can be assumed from a high solar radiation or heating power, so that continuously a large or maximum volume flow of the heat transfer fluid can be conveyed from the solar panel to the heat consumer without cooling the collector excessively.

Man beachte, daß die obigen und die in der Zeichnung angegebenen Werte lediglich Beispiele zur Erläuterung der Erfindung sind. Insbesondere ist die Leerlaufdrehzahl von der Pumpenleistung und den Abmessungen des Gesamtsystems abhängig. Die Kennlinie kann auch sein oder einen anderen als den gezeigten Verlauf haben. Der Fachmann kann für die jeweilige zu regelnde Heizungsanlage die ideale Kennlinie einstellen; die Pumpe muß dann nur auf den maximalen Volumenstrom ausgelegt werden. Note that the above and those shown in the drawing Values are only examples to illustrate the invention. In particular, the idle speed is based on the pump power and the Dimensions of the overall system depend. The characteristic can also be or have a course other than the one shown. Of the A specialist can find the ideal one for the heating system to be controlled Set characteristic; the pump then only has to reach the maximum Volume flow can be designed.

Bei Überschreiten einer kritischen Temperatur ist vorgesehen, geeignete, dem Fachmann bekannte Sicherheitsorgane in Betrieb zu setzen.If a critical temperature is exceeded, suitable, known to the expert security organs in operation put.

Mit dem neuen Pumpenaggregat wird eine leistungsabhängige, stufenlose temperaturgeregelte Ansteuerung des Pumpenmotors erreicht. Durch die selbständige Anpassung zwischen Wärmeleistungsangebot und Wärmeleistungsbedarf kommt die Regelung ohne äußere Bedienelemente, wie Bypassventile und -leitungen, aus. Hohe Regelschwingungen, wie bei der Zweipunktregelung, d. h. häufige Ein- und Ausschaltvorgänge der Pumpe, werden auf ein Mindestmaß reduziert. Das Wärmeübertragungsfluid wird somit in weiten Grenzen kontinuierlich zum Wärmeabnehmer gefördert, wodurch der Wirkungsgrad der Gesamtanlage optimiert werden kann und eine gleichmäßigere Schichtung des Wärmeübertragungsfluids im Speicher erzielt wird. Im Ergebnis wird im Vergleich zum Stand der Technik ein besserer Gesamtwirkungsgrad der Sonnenkollektoranlage bei einem geringeren Energiebedarf erreicht. Während die Umwälzpumpen bei den bekannten Sonnenkollektoranlagen stets mit einer mittleren, auf den Kollektor abgestimmten Drehzahl arbeiten, wird die Pumpenleistung bei dem erfindungsgemäßen Umwälzsystem an den gerade erforderlichen Volumenstrom angepaßt, wobei sehr geringe, aber auch größere Volumenströme als beim Stand der Technik erzielbar sind.With the new pump set, a performance-based, stepless temperature-controlled control of the pump motor reached. By independently adjusting between The heat output range and heat output demand comes Control without external controls, such as bypass valves and -lines, from. High control vibrations, as with the Two-point control, d. H. frequent switching on and off of the Pump, are reduced to a minimum. The Heat transfer fluid thus becomes continuous within wide limits promoted to the heat consumer, thereby increasing the efficiency of the Overall system can be optimized and a more uniform Stratification of the heat transfer fluid is achieved in the memory. in the The result is better than that of the prior art Overall efficiency of the solar collector system with a lower one Energy demand reached. While the circulation pumps in the known Solar collector systems always with a middle one, on the collector tuned speed, the pump output at the Circulation system according to the invention to the just required Volume flow adjusted, being very small, but also larger Volume flows than can be achieved in the prior art.

Bei einer Weiterentwicklung des Umwälzsystems dieser Erfindung kann auch vorgesehen sein, das System in einer Startphase mit einer Standardkennlinie zu betreiben und diese Kennlinie in einem automatischen Optimierungsverfahren an das spezielle System anzupassen. A further development of the circulation system of this invention can also be provided to start the system with a system To operate standard characteristic and this characteristic in one automatic optimization process to the special system adapt.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Umwälzsystems, welches als Pumpenmotor einen kommutierenden Gleichstrommotor im Kleinspannungs-Niederspannungsbereich verwendet, um den Volumenstrom abhängig von der Temperaturdifferenz zwischen Kollektor (Heizeinrichtung) und Speicher (Wärmeabnehmer) kontinuierlich zu regeln. Fig. 2 shows an embodiment of the circulation system according to the invention, which uses a commutating direct current motor in the low-voltage low-voltage range as a pump motor in order to continuously regulate the volume flow depending on the temperature difference between the collector (heating device) and the storage tank (heat consumer).

In Fig. 2 ist schematisch ein Sonnenkollektor 10 dargestellt, welcher über ein geschlossenes Rohrleitungssystem 12 mit einem Speichertank 14 verbunden ist. Das Rohrleistungssystem 12 weist einen Wärmetauscher 16 auf, der im Inneren des Wärmespeichertanks 14 angeordnet ist. Das Rohrleitungssystem 12 wird in Richtung des Pfeiles S von einem Wärmeübertragungsfluid durchströmt, welches bei A in den Kollektor 10 eintritt und diesen bei B wieder verläßt und dann weiter zu dem Wärmetauscher 16 strömt.In FIG. 2, a solar collector 10 is shown schematically, which is connected via a closed pipe system 12 to a storage tank 14. The pipe power system 12 has a heat exchanger 16 which is arranged in the interior of the heat storage tank 14 . The piping system 12 is flowed through in the direction of arrow S by a heat transfer fluid which enters the collector 10 at A and leaves it again at B and then continues to flow to the heat exchanger 16 .

Das in Fig. 2 gezeigte Umwälzsystem enthält einen Kollektortemperatursensor (TI1) 18 am Ausgang des Sonnenkollektors 10 sowie einen Speichertemperatursensor (TI2) 20 zum Erfassen der Temperatur im Speichertank 14, insbesondere in der Nähe des Wärmetauschers 16. Die Ausgangssignale der beiden Temperatursensoren 18, 20 werden einer Regeleinrichtung 22 zur Drehzahlregelung eines Pumpenmotors 24 einer Umwälzpumpe 26 zugeführt. Die Umwälzpumpe 26 erzeugt eine abhängig von der Temperaturdifferenz zwischen TI1 und TI2 geregelte Strömung des Wärmeübertragungsfluids durch das Rohrleitungssystem 12, den Kollektor 10 und den Wärmetauscher 16. Die Regeleinrichtung 22 stellt die Motordrehzahl abhängig von einer gespeicherten Kennlinie, wie der in Fig. 1 gezeigten oder einer ähnlichen Kennlinie, ein. Diese Kennlinie kann in einem Speicher abgelegt sein oder analog, beispielsweise mittels eines Potentiometers, eingestellt werden. Vorzugsweise ist die Kennlinie veränderbar. The circulation system shown in FIG. 2 contains a collector temperature sensor (TI1) 18 at the outlet of the solar collector 10 and a storage tank temperature sensor (TI2) 20 for detecting the temperature in the storage tank 14 , in particular in the vicinity of the heat exchanger 16 . The output signals of the two temperature sensors 18 , 20 are fed to a control device 22 for speed control of a pump motor 24 of a circulating pump 26 . The circulation pump 26 generates a flow of the heat transfer fluid through the piping system 12 , the collector 10 and the heat exchanger 16 which is regulated as a function of the temperature difference between TI1 and TI2. The control device 22 adjusts the engine speed depending on a stored characteristic, such as that shown in FIG. 1 or a similar characteristic. This characteristic curve can be stored in a memory or set analogously, for example by means of a potentiometer. The characteristic curve can preferably be changed.

Der Betrieb des gezeigten Umwälzsystems gemäß der Erfindung ist im folgenden in tabellarischer Form dargestellt.The operation of the circulation system shown according to the invention is in following shown in tabular form.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Figuren und der Zeichnung dargestellten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen von Bedeutung sein.The in the above description, the figures and the drawing Features of the invention shown can be both individually and in any combination for realizing the invention in their various embodiments may be of importance.

Claims

1. circulating system for a heating installation, in particular a solar collector plant, which depends operates with a pump (26) for generating a fluid volume flow of a heating device (10) to a heat consumer (14) of the fluid temperature difference between the heater and the heat consumer, characterized characterized in that the pump ( 26 ) has a DC motor ( 24 ), the speed of which is infinitely variable depending on the fluid temperature difference in order to adapt the volume flow to the heating power of the heating device ( 10 ).

2. Circulation system according to claim 1, characterized in that the motor ( 24 ) is a brushless, electronically commutated DC motor.

3. Circulation system according to one of the preceding claims, characterized in that the pump ( 26 ) and the DC motor ( 24 ) are magnetically coupled.

4. Circulation system according to one of the preceding claims, characterized by a control device ( 22 ) for adjusting the speed of the DC motor ( 24 ) depending on the fluid temperature difference in accordance with a characteristic curve and for switching the DC motor on or off when a first or a second is reached Temperature difference threshold.

5. Circulation system according to claim 4, characterized in that the control device ( 22 ) has an electronic memory for storing the characteristic curve and the first and the second temperature difference threshold.

6. Circulation system according to claim 4 or 5, characterized, that the characteristic can be changed.

7. Circulation system according to one of claims 4 to 6, characterized, that the first temperature difference threshold is greater than that second temperature difference threshold.

8. Circulation system according to claim 7, characterized, that the first temperature difference threshold is about 3 K and the second temperature difference threshold is about 5 to 9 K.

9. Circulation system according to one of the preceding claims, characterized in that the DC motor ( 24 ) can be operated by means of photovoltaics.

10. Circulation system according to one of the preceding claims, characterized in that the heating device is a thermal solar collector ( 10 ) and the heat consumer is a heat storage tank ( 14 ).