DE19931787A1 - Verfahren zur Regelung einer Solaranlage - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer Solaranlage und dient zur Optimierung des Gesamtwirkungsgrades, insbesondere zur Verhinderung von Brennerstarts zur Nachladung des Warmwasserspeichers im Sommer. DOLLAR A Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung die Außentemperatur erfaßt und die Solaranlage oberhalb eines einzustellenden Grenzwertes für die Außentemperatur nach der Kollektortemperatur und unterhalb des Grenzwertes für die Außentemperatur nach der Temperaturdifferenz zwischen Kollektor und Speicher betrieben wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer Solaranlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Solaranlagen bestehen aus mindestens einem Sonnenkollektor, welcher in einen Wär­ meträgerkreislauf integriert ist. Mit einer Pumpe wird dabei das Wärmeträgermedium durch einen Wärmetauscher, der in der Regel im unteren Bereich eines Warmwasser­ speichers angeordnet ist, gefördert. Es gibt bivalente Speicher, d. h. mit einem weiteren Wärmetauscher, meistens im oberen Bereich, zur Nachladung durch einen Heizkessel und Schichtenspeicher mit speziellen Wasserleitelementen. Geregelt werden derartige Anlagen nach den Werten von Temperaturfühlern, beispielsweise für die Kollektor-, Au­ ßen- und Speichertemperatur.

Bekannt sind im wesentlichen drei Verfahren zur Regelung von Solaranlagen bzw. zur Ansteuerung der Pumpe: Zwei davon arbeiten nach der Temperaturdifferenz zwischen Sonnenkollektor und Warmwasserspeicher. Sie unterscheiden sich lediglich durch Tem­ peraturspreizung und Volumenstrom. Die dritte Variante arbeitet nur mit der Kollektortem­ peratur, welche gleich oder etwas größer als die Warmwasser-Solltemperatur gehalten wird. Dies ist vorteilhaft, weil die mittlere Kollektortemperatur während des gesamten La­ devorgangs niedrig gehalten wird und sich dadurch ein guter Kollektor-Wirkungsgrad er­ gibt. Allerdings ist hierbei der Kollektor-Wirkungsgrad im Winter, bei niedrigen Außentem­ peraturen, wesentlich kleiner als im Sommer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Solaranlage einen guten Gesamtwir­ kungsgrad zu erreichen und Brennerstarts zur Nachladung des Warmwasserspeichers im Sommer zu verhindern.

Erfindungsgemäß wurde dies mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteil­ hafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Das Verfahren zur Regelung einer Solaranlage ist gekennzeichnet durch ein Auswerten der Außentemperatur. Die Solaranlage wird oberhalb eines Grenzwertes für die Außen­ temperatur nach der Kollektortemperatur betrieben. Unterhalb dieses Grenzwertes ist die Temperaturdifferenz zwischen Kollektor und Speicher für die Regelung maßgebend. Der Grenzwert ist variabel und wird z. B. bei der Installation der Anlage eingestellt.

Da die Solaranlage in den meisten Fällen eine Heizungsanlage integriert ist, fließt vor­ zugsweise der am Außentemperaturfühler eines Heizkessels gemessene Temperaturwert in die Regelung ein. Außerdem kann der Temperaturwert für die Sommer-/Winter- Umschaltung einer Heizungsanlage, welcher ohnehin einzugeben ist, als Grenzwert für die Außentemperatur übernommen werden. Daher liegt der einzustellende Grenzwert für die Außentemperatur im Bereich von 10°C bis 25°C.

Um einen guten Gesamtwirkungsgrad zu erreichen und um Brennerstarts zur Nachladung des Warmwasserspeichers im Sommer, d. h. bei höheren Außentemperaturen, zu verhin­ dem, wird die Anlage dann nach der Kollektortemperatur betrieben. Weil die Heizungs­ anlage weitgehend ausgekühlt ist und zudem ein relativ hohes Temperaturniveau bereit­ gestellt werden muß, entstehen ansonsten bei jeder Nachladung Energieverluste. Im Winter, wenn die Heizungsanlage in Betrieb ist, sind die Einflüsse einer Nachladung grundsätzlich geringer, so daß die Betriebsart der Solaranlage stärker den Wetterbedin­ gungen angepaßt werden kann, um eine optimale Energieausbeute zu erreichen.

Allgemein hängt der Wirkungsgrad eines Kollektors sehr stark von der Außentemperatur ab. Deshalb muß diese auch von der Regelung berücksichtigt werden. Je größer die Dif­ ferenz zur Kollektortemperatur, desto schlechter ist der Wirkungsgrad. Erfahrungswerte zeigen, daß eine Temperaturdifferenz von 40°C günstig ist. Beispielsweise wäre im Sommer, bei 20°C Außentemperatur, eine Kollektor-Solltemperatur von 60°C leicht zu erreichen und es könnte ein guter Wärmetausch stattfinden. Dagegen läge im Winter, bei -10°C Außentemperatur, die Kollektor-Solltemperatur nur bei 30°C und mit der Wärme ließe sich nur der Speicher nur geringfügig vorwärmen.

Erfindungsgemäß wird jeweils das günstigste Verfahren zur Regelung der Solaranlage genutzt: Im Sommer ist die Kollektortemperatur bestimmend und im Winter die bisher standardmäßig bei Solaranlagen betrachtete Temperaturdifferenz zwischen Kollektor und Speicher.

Ziel ist es, die vorhandene Solarwärme mindestens zur Vorwärmung des Wassers einzu­ setzen. Besonders bei Schichtenspeichersystemen zeigt dies schon bei relativ niedrigen Temperaturen im solaren Kreislauf Wirkung, weil der Speicher von oben nach unten durchgeladen wird. Zudem kann die Pumpe beim solaren Aufheizbeginn mit einem gerin­ geren Volumenstrom arbeiten als z. B. bei starker Sonneneinstrahlung, um die notwendi­ ge Kollektortemperatur sicherzustellen.

Claims (4)

1. Verfahren zur Regelung einer Solaranlage, insbesondere mit einer Pumpe für ein Wärmeträgermedium in einem Wärmeträgerkreislauf durch einen Wärmetauscher in einem Warmwasserspeicher und mindestens einen Sonnenkollektor sowie Temperatur­ fühlern für die Kollektor, Außen- und Speichertemperatur, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung die Außentemperatur erfaßt und die So­ laranlage oberhalb eines einzustellenden Grenzwertes für die Außentemperatur nach der Kollektortemperatur und unterhalb des Grenzwertes für die Außentemperatur nach der Temperaturdifferenz zwischen Kollektor und Speicher betrieben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise der am Außentemperaturfühler eines Heiz­ kessels gemessene Temperaturwert in die Regelung einfließt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der einzustellende Grenzwert für die Außentemperatur im wesentlichen dem Temperaturwert für die Sommer-/Winter-Umschaltung einer Heizungs­ anlage entspricht.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der einzustellende Grenzwert für die Außentemperatur im Bereich von 10°C bis 25°C liegt.