DE202008005114U1

DE202008005114U1 - Prüfvorrichtung für solarthermische Anlagen und deren Bauteile

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Publication number: DE202008005114U1
Application number: DE202008005114U
Authority: DE
Original assignee: Steinbeis & Co KG fur Te GmbH; Steinbeis & Cokg fur Techonologietransfer GmbH
Current assignee: Steinbeis & Co KG fur Te GmbH; Steinbeis & Cokg fur Techonologietransfer GmbH
Priority date: 2007-04-14
Filing date: 2008-04-11
Publication date: 2008-07-24
Anticipated expiration: 2018-04-12
Also published as: DE102007018251A1

Abstract

Prüfvorrichtung für solarthermische Anlagen und deren Bauteile mit mindestens einem Prüfkreislauf (2) in welchem eine Mehrzahl von Messgeräten angeordnet ist, wobei der Prüfkreislauf (2) mindestens einen Durchflussmesser (15a, 15b, 15c, 15d, 18, 27a, 27b) und mindestens zwei Thermometer zur Messung einer Temperatur eines Mediums aufweist, wobei mindestens ein Sonnenkollektor und/oder eine solarthermische Anlage und/oder Abschnitt der zu prüfenden solarthermischen Anlage oder des Speichers als zu testende Elemente über Leitungen an den Prüfkreislauf (2) der Prüfvorrichtung (1) anschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfvorrichtung (1) mindestens zwei Pumpen (11, 24a, 24b, 26a, 26b) aufweist, die Prüfvorrichtung (1) mindestens zwei unterschiedliche Prüfstationen (10a, 10b, 10c, 10d) für sich unterscheidende Tests aufweist, an denen jeweils Anschlüsse (20a, 20b, 21a, 21b) für Anschlussleitungen zu den zu testenden Elementen vorgesehen sind, und an der Prüfvorrichtung (1) ausgehend von unterschiedlichen Anschlüssen der Prüfvorrichtung (1) für die zu testenden Elemente veränderbare Anschlussleitungen vorsehbar sind, wobei die Mehrzahl...

Description

Die Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung für solarthermische Anlagen und deren Bauteile mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Zum Prüfen von solarthermischen Anlagen, Sonnenkollektoren und Warmwasserspeicher für Solaranlagen sind verschiedene, unterschiedliche Prüfverfahren vorgesehen. So gibt es das sogenannte CSTG-Verfahren (Complete System Testing Group) gemäß ISO 9459-2 für Solaranlagen ohne Zusatzheizung und solare Vorwärmanlagen und das sogenannte DST-Verfahren (dynamischer System Test) gemäß ISO 9459-5 für Solaranlagen mit Zusatzheizung. Ferner sind Tests zur Leistungsprüfung von Warmwasserspeichern für Solaranlagen gemäß ENV 12977-3 oder Tests zur Prüfung von Sonnenkollektoren gemäß EN 12975-2 bekannt.
Das CSTG-Verfahren ist ein einfaches „Input/Output-Verfahren" und kann nur auf Anlagen angewendet werden, deren Speicher über keine Zusatzheizung verfügt. Gemäß dem CSTG-Verfahren kann ein geschlossener oder offener Prüfkreislauf vorgesehen sein, wie in den 7 und 8 dargestellt. Der geschlossene Prüfkreislauf zum Prüfen eines Sonnenkollektors 5' sieht eine Umwälzpumpe 10', die einen mittels eines Umgehungsventils 11' geregelten Bypass aufweist, ein Durchflussregelventil 12', ein Filter 13', ein Durchflussmessgerät 15', einen sekundären Temperaturregler 16', einen Temperaturfühler 18' zur Messung der Einströmtemperatur in den Sonnenkollektor 5', einen Temperaturfühler 2' zur Messung der Ausströmtemperatur aus dem Sonnenkollektor 5' und einen Heizer/Kühler 6' für eine primäre Temperaturregelung vor. Ferner sind ein Entlüftungsventil 3' im obersten Bereich des Prüfkreislaufs, ein Druckmessgerät 7' im Bereich vor der Pumpe 10', ein Sicherheitsventil 8' und ein Ausdehnungsgefäß 9' vorgesehen. Der in 8 dargestellte, offene Prüfkreislauf ist in Bezug auf die Messtechnik vergleichbar aufgebaut. Für jeden Test ist hierbei die gesamte Prüfvorrichtung individuell anzupassen und die Messtechnik vollständig zu überprüfen, was relativ aufwändig ist.
Das DST-Verfahren kann im Unterschied zum CSTG-Verfahren sowohl für Anlagen mit als auch ohne Zusatzheizung angewandt werden. Hierbei weist es einen andersartigen Prüfkreislauf auf, der schematisch in 9 dargestellt ist. Hierbei wird die komplette, vorgefertigte Anlage zur Trinkwassererwärmung, bestehend aus Kollektoren, Speicher, Regelung, Rohren, Pumpen- und Sicherheitsbaugruppen geprüft, um die thermische Leistungsfähigkeit der Solaranlage (z. B. den Jahresnutzungsgrad und Jahresdeckungsanteil) bei vorgegebenen Randbedingungen (Wetter, Last) zu ermitteln.
In Bezug auf die weiteren genannten Tests wird auf die entsprechende Norm verwiesen, in welcher der jeweilige Testaufbau bzw. die Rahmenbedingungen für die Testdurchführung festgelegt ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, den Aufwand für eine Prüfung von vorgefertigten solarthermischen Anlagen sowie deren Bauteilen, insbesondere auch von Sonnenkollektoren und/oder Speichern, zu verringern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Prüfvorrichtung für solarthermische Anlagen und deren Bauteile mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung für solarthermische Anlagen und deren Bauteile mit mindestens einem Prüfkreislauf in welchem eine Mehrzahl von Messgeräten angeordnet ist, wobei mindestens ein Sonnenkollektor und/oder eine solarthermische Anlage und/oder Abschnitt der zu prüfenden solarthernschen Anlage bzw. des Speichers über Leitungen an den Prüfkreislauf der Prüfvorrichtung anschließbar ist. Erfindungsgemäß ist hierbei die Prüfvorrichtung durch Veränderung der Anschlussleitungen zu den in die Prüfvorrichtung einzubindenden Elemente, die mit der Prüfvorrichtung zu testen sind, wie insbesondere von Sonnenkollektoren, Speichern oder Bereichen von Heizkreisläufen, sowohl zur Durchführung von Tests nach ISO 9459-2 (CSTG-Verfahren) und/oder nach EN 12975-2 als auch zur Durchführung von Tests nach ISO 9459-5 (DST-Verfahren) und/oder zur Durchführung von Tests nach ENV 12977-3 geeignet, wobei die Mehrzahl der für die Durchführung der Tests benötigten Messgeräte zur Ermittlung des Durchflusses und/oder der Temperatur des in den Kreisläufen strömenden Mediums bei den Tests in unveränderter Anordnung in der Prüfvorrichtung angeordnet sind. Auf Grund der Ähnlichkeit in Bezug auf den Testaufbau – es ist lediglich beim Testaufbau gemäß der ISO 9459-2 eine etwas stärkere Pumpe erforderlich – sind an Stelle der Tests nach der ISO 9459-2 auch Tests nach der EN 12975-2 möglich, weshalb die beiden Testverfahren in Bezug auf den Testaufbau als äquivalent, wenn nicht sogar als identisch zu beurteilen sind. Alternativ oder in Verbindung hiermit kann die Prüfvorrichtung auch für weitere Prüfverfahren geeignet ausgebildet sein, insbesondere bevorzugt für Tests gemäß ENV 12977-3 (Leistungsprüfung von Warmwasserspeichern für Solaranlagen). Soll eine Anlage gemäß unterschiedlicher Tests geprüft werden, so ist nach Abschluss der Durchführung des ersten Tests, bspw. gemäß ISO 9459-2, eine Veränderung der an die Anschlüsse der Prüfvorrichtung angeschlossenen Anschlussleitungen erforderlich, so dass der nächste Test, bspw. gemäß ISO 9459-5, durchgeführt werden kann.
Bei der vorliegenden, erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung ist eine Mehrzahl von Ventilen vorgesehen, welche unterschiedliche Strömungswege freigeben bzw. verschließen. Bei einer derartigen erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung ist die Mehrzahl der für die Durchführung der Tests benötigten Messgeräte, insbesondere der Messgeräte zur Ermittlung des Durchflusses und/oder der Temperatur des in den Kreisläufen strömenden Mediums, bei beiden Tests in unveränderter Anordnung in der Prüfvorrichtung angeordnet, d. h. es ist kein Umbau der Prüfvorrichtung in wesentlichen, zentralen Bereichen derselben erforderlich. Es kann vielmehr die gesamte Prüfvorrichtung in im wesentlichen unveränderter Form schnell von einer zu testenden Anlage zur nächsten zu testenden Anlage transportiert werden, wobei lediglich die Anschlussleitungen abgebaut und bei der nächsten Anlage neu angeschlossen werden müssen. D. h., die gesamte Prüfvorrichtung wird zum entsprechenden Prüfort transportiert. Natürlich kann prinzipiell auch die zu prüfende Anlage (oder die zu prüfenden Teile derselben) zur Prüfvorrichtung transportiert werden. Besonders bevorzugt ist der Kern der Testvorrichtung in einem Container angeordnet, der einfach von einem Ort zum nächsten Ort transportiert werden kann. Am Container sind – einfach erreichbar – die entsprechenden benötigten Anschlüsse vorgesehen, an denen die zu prüfenden solarthermischen Anlagen bzw. deren Bauteile anzuschließen sind. Dies vereinfacht und beschleunigt die Vorbereitung und Durchführung des Tests erheblich. Zudem vereinfacht sich auch die Kalibrierung der einzelnen Messgeräte, die Teil der Prüfvorrichtung sind, insbesondere wenn an einem Ort sowohl ein Test nach der ISO 9459-2 und/oder der EN 12975-2 als auch nach der ISO 9459-5 und/oder der ENV 12977-3 durchzuführen ist.
Der Prüfkreislauf ist vorzugsweise durch Einbau zu testender Elemente mittels Anschlussleitungen und Veränderung verschiedener Ventilstellungen in mehrere Teilkreisläufe unterteilbar, in welchen das im Prüfkreislauf enthaltene Medium mittels unterschiedlicher Pumpen umwälzbar ist. Bevorzugt sind einzelne Abschnitte des Prüfkreislaufs nur bei einem der Tests mittels Ventilen abgetrennt, d. h. einzelne Abschnitte des Prüfkreislaufs werden beispielsweise nur während des Tests nach der ISO 9459-2 vom Medium durchströmt, während sie während des Tests nach der ISO 9459-5 nicht vom Medium durchströmt werden, oder umgekehrt.
Bevorzugt ist mindestens ein elektrischer Heizer im Prüfkreislauf angeordnet. Dieser Heizer dient bevorzugt als Hilfsheizung zur Erwärmung des Speichers während des Tests nach der ISO 9459-5 zur Simulation einer Nachheizung und/oder, wenn keine ausreichende Sonnenstrahlung zur Verfügung steht, jedoch ein Test des Speichers durchzuführen ist. Der oder die Heizer dienen ferner der Erwärmung des Mediums bei Tests nach EN 12975-2. Besonders bevorzugt ist mindestens ein zusätzliche Heizer für die Durchführung von Tests gemäß ENV 12977-3 vorgesehen. Die max. Heizleistung der Heizer, die für die Durchführung des Tests nach der ISO 9459-5 vorgesehen sind, beträgt vorzugsweise 12 kW, die max. Heizleistung der Heizer, die für die Durchführung des Tests gemäß ENV 12977-3 vorgesehen sind, beträgt vorzugsweise 5 kW, wobei natürlich jederzeit Heizer mit größerer max. Leistung oder mehrere hintereinander geschaltete Heizer mit geringerer max. Leistung vorgesehen sein können.
Vorzugsweise sind eine Hauptpumpe und eine Mehrzahl von Nebenpumpen im Prüfkreislauf vorgesehen, wobei die Hauptpumpe sowohl beim Test nach der ISO 9459-2 als auch beim Test nach der ISO 9459-5 in einem aktiven Teil des Prüfkreislaufs angeordnet ist, während die Nebenpumpen nur beim Test nach der ISO 9459-5 oder in einem Test nach der ENV 12977-3 in einem aktiven Teil der Kreisläufe angeordnet sind.
Vorzugsweise sind mindestens zwei Systeme gemäß dem Test nach der ISO 9459-2 parallel zueinander prüfbar. Besonders bevorzugt sind mehr als zwei Sonnenkollektoren parallel zueinander prüfbar, insbesondere bevorzugt maximal vier.
Besonders bevorzugt sind entsprechend auch jeweils mindestens zwei Systeme nach der ISO 9459-5, zwei Speicher nach ENV 12977-3, vier Systeme nach der ISO 9459-2 oder vier Kollektoren nach EN 12975-2 jeweils während eines Testlaufs parallel zueinander mit der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung prüfbar.
Sämtliche Durchflussmesser des Prüfkreislaufs der Prüfvorrichtung, die in einem bestimmten Prüfbetrieb parallel geschaltet sind, sind bevorzugt für eine Kalibrierung derselben in Reihe durchströmbar. Dies vereinfacht die Kalibrierung derselben erheblich, da alle Durchflussmesser in einem Schritt kalibriert werden können.
Im Prüfkreislauf ist vorzugsweise mindestens ein Wärmeübertrager für einen Wärmeübertrag mit einem Kühlkreislauf vorgesehen, der Teil der Prüfvorrichtung ist. Dieser Kühlkreislauf ist als Teil der Prüfvorrichtung bevorzugt mit einem Kaltwasserspeicher ausgebildet, in dem ausreichend Wasser enthalten ist, um die erforderliche Kühlleistung zur Verfügung stellen zu können. Das Vorsehen eines integrierten Kühlkreislaufs inklusive einer Kühlvorrichtung macht die gesamte Prüfvorrichtung im Wesentlichen unabhängig von den örtlichen Gegebenheiten der Testorte.
Besonders bevorzugt ist im Prüfkreislauf mindestens ein Wärmeübertrager für einen Wärmeübertrag mit einer externen Kältequelle vorgesehen.
Die Prüfvorrichtung ist besonders bevorzugt mobil ausgebildet und über zusätzliche Leitungen an den oder die zu prüfenden Sonnenkollektoren bzw. Solaranlagen anschließbar. Insbesondere bevorzugt ist der zentrale Bereich des Prüfkreislaufs, insbesondere bis hin zu den Anschlüssen, in einem Container angeordnet, wobei die Anschlüsse außenseitig angeordnet sind, so dass ein einfaches Anschließen von Anschlussleitungen möglich ist.
Besonders bevorzugt weist die Prüfvorrichtung neben dem Prüfkreislauf samt Messgeräten eine Messdatenerfassungseinrichtung und einen Rechner auf, in welchem die ermittelten Messergebnisse der Messgeräte zusammenführbar und auswertbar sind. Diese Messdatenerfassungseinrichtung und der Rechner sind vorzugsweise ebenfalls im Container angeordnet.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht des Prüfkreislaufs einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung,
2 eine vergrößerte Darstellung des linken Bereichs von 1,
3 eine vergrößerte Darstellung des mittleren Bereichs von 1,
4 schematische Ansicht des Prüfkreislaufs einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel,
5 eine vergrößerte Darstellung des sich vom zweiten gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel unterscheidenden Bereichs von 4,
6 eine Variante des zweiten Ausführungsbeispiels in Bezug auf die Anordnung verschiedener Durchflussmesser,
7 eine schematische Darstellung eines geschlossenen Prüfkreislaufs, wie in der EN 12975-2, Stand 2006-06 vorgesehen, samt Beschreibung der hierin verwendeten Bezugszeichen,
8 eine schematische Darstellung eines offenen Prüfkreislaufs, wie in der EN 12975-2, Stand 2006-06 vorgesehen, samt Beschreibung der hierin verwendeten Bezugszeichen, und
9 eine schematische Darstellung eines Prüfkreislaufs gemäß der ISO 9459-5.
Eine Prüfvorrichtung 1 für solarthermische Anlagen und deren Bauteile (nicht dargestellt) ist vorliegend derart ausgebildet, dass sie im Wesentlichen innerhalb eines mobilen Containers angeordnet ist, wobei der Container in 1 durch die von oben nach unten verlaufende Linie auf der rechten Seite angedeutet ist. Die Prüfvorrichtung 1 weist einen Prüfkreislauf 2 und einen mobilen Kühlkreislauf 3 auf. Ferner sind Anschlüsse für eine externe Kühlung vorgesehen, in der Zeichnung durch das Bezugszeichen 4 angedeutet.
Außerhalb des Containers ist eine Kühlvorrichtung 5 zur Kühlung des im mobilen Kühlkreislauf 3 verwendeten Kühlwassers vorgesehen, welches in einem Kaltwasserspeicher 6 gespeichert wird, welcher vorliegend 600 l Wasser aufnehmen kann. Dieses Kühlwasser ist bei Bedarf mittels einer Kühlwasserpumpe 7 umwälzbar und nimmt über einen Wärmeübertrager 8 Wärme aus dem Prüfkreislauf 2 auf. Entsprechend kann Wärme in einem zweiten Wärmeübertrager 9 vom Prüfkreislauf 2 in den Kreislauf der externen Kühlung 4 übertragen werden.
Der Prüfkreislauf 2 weist eine Mehrzahl von Anschlussmöglichkeiten für Leitungen auf, welche mit einem oder mehreren Sonnenkollektoren oder Solaranlagen (nicht dargestellt, aber vergleichbar beispielsweise dem Sonnenkollektor 5' von 7) und/oder Speichern (nicht dargestellt, aber vergleichbar beispielsweise mit dem Speicher von 9) führen.
Für die Durchführung von Solaranlagentests gemäß dem CSTG-Verfahren sind vorliegend vier parallel geschaltete Prüfstationen 10 (10a, 10b, 10c, 10d) vorgesehen, an welche jeweils eine zu prüfende Solaranlage mittels entsprechender Leitungen anschließbar ist, so dass mit der Prüfvorrichtung 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel parallel vier Solaranlagen getestet werden können. Für die Prüfung gemäß dem CSTG-Verfahren wird das im Prüfkreislauf 2 enthaltene Medium, vorliegend Wasser, mit Hilfe der Haupt- oder Prüfkreispumpe 11 umgewälzt. Das Medium gelangt zu einem ersten elektrisch betreibbaren Heizer 12a, gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mit einer max. Leistung von 12 kW, zu einem zweiten elektrisch betreibbaren Heizer 12b, gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mit einer max. Leistung von 12 kW, zu den vier parallelen Zweigen 13a, 13b, 13c, 13d, welche jeweils ein Absperrventil 14 (14a, 14b, 14c, 14d) und einen Durchflussmesser 15 (15a, 15b, 15c, 15d) vor dem entsprechenden Sonnenkollektor und ein Regelventil 16 (16a, 16b, 16c, 16d) nach dem Sonnenkollektor aufweisen. Die Anordnung von Regelventil und Absperrventil kann beispielsweise auch vertauscht sein. Anschließend werden die vier Zweige 13a, 13b, 13c und 13d wieder zusammengeführt. Die vier parallelen Zweige 13a, 13b, 13c und 13d können über einen Bypass 17, der durch ein Ventil regelbar ist, umgangen werden. Dieser Bypass 17 dient zur zusätzlichen durch das Ventil regelbaren Volumenstromeinstellung.
Für eine vereinfachte Kalibrierung der Durchflussmesser 15 sind mittels Ventilen regelbare Verbindungsleitungen zwischen den einzelnen Zweigen 13a, 13b, 13c, 13d vorgesehen, so dass bei „kurzgeschlossener" Prüfstation 10a die Durchflussmesser 15a, 15b, 15c, 15d bei entsprechenden Ventilstellungen in Reihe durchströmbar sind, sprich das Regelventil 14d ist geöffnet, während die anderen Absperrventile 14a, 14b und 14c geschlossen sind, so dass zuerst der Durchflussmesser 15d und in Folge des geschlossenen Regelventils 16d, wie auch der weiteren Regelventile 16c und 16b, anschließend der Durchflussmesser 15c, dann der Durchflussmesser 15b und zuletzt der Durchflussmesser 15a durchströmt werden, bevor das Medium über die „kurzgeschlossene" Prüfstation 10a wieder dem gemeinsamen Teil des Prüfkreislaufs 2 zugeführt wird.
Im gemeinsamen Teil des Prüfkreislaufs 2 sind die zuvor genannten Wärmeübertrager 8 und 9 angeordnet, welche die ggf. von den Sonnenkollektoren aufgenommene Wärme, welche vom Medium in den Kreislauf eingetragen wird, wieder aus dem Kreislauf abführen können. Hierfür kann besagter externe Kühlung 4 und/oder der mobile Kühlkreislauf 3 verwendet werden. Anschließend gelangt das Medium zu einem (Gesamt-)Durchflussmesser 18 und wieder zur Prüfkreispumpe 11.
Obwohl nicht näher beschrieben, ist, wie aus der Zeichnung ersichtlich, eine Mehrzahl von Thermometern, angedeutet durch ein T in einem Kreis, im Prüfkreislauf 2 angeordnet, um die Temperatur des Mediums zu ermitteln.
Mit einem derartigen Aufbau kann nach erfolgter Kalibrierung der Messgeräte eine gleichzeitige Prüfung von vier Systemen nach dem CSTG-Verfahren erfolgen.
Der entsprechende Aufbau kann auch zur Bestimmung der Wärmeleistung von Sonnenkollektoren gemäß EN 12975-2 verwendet werden, wobei in einem Testlauf max. vier zu testende Sonnenkollektoren an Stelle der zuvor beschriebenen zu testenden Systeme eingebaut werden.
Die Prüfvorrichtung 1 kann jedoch – abgesehen von veränderten Ventilstellungen und veränderter Anordnung von Anschlussleitungen – ohne Änderungen ihres prinzipiellen Aufbaus auch für die Durchführung von Prüfungen gemäß dem DST-Verfahren verwendet werden. Hierfür wird der Prüfkreislauf 2 aufgetrennt in mehrere Teilkreisläufe.
Für die Prüfung gemäß dem DST-Verfahren werden gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Speicher (vgl. 9), wie in 1 angedeutet, mittels Leitungen an die Anschlüsse 20a, 21a bzw. 20b, 21b angeschlossen. Natürlich kann auch nur ein Speicher angeschlossen sein. Die Zeichnung ist dahingehend darstellungstechnisch vereinfacht, dass die tatsächliche Durchströmung der Speicher auch von unten nach oben erfolgen kann, sie ist jedoch abhängig von dem zu testenden Speicher. Die Ventile des Prüfkreislaufs 2 sind hierbei derart geschaltet, dass der Bereich links der Anschlüsse 20a, 20b von 1 nicht in diesen Teil des Prüfkreislaufs einbezogen ist. Der in 1 mittig angeordnete Bereich dient zur Realisierung der Warmwasserzapfung, die mittels der automatisch betreibbaren Ventile 29a und 29b bzw. 29c und 29d ferngesteuert erfolgen kann. Der Bypass 30 dient der ständigen Umwälzung des Wassers während eines Tests nach dem DST-Verfahren.
Die Speicher sind über Sonnenkollektoren, vorliegend die Sonnenkollektoren, die an den Prüfstationen 10c und 10d des CSTG-Verfahrens angeordnet sind, wie auch über Zusatzheizungen beheizbar, wofür Bereiche der entsprechenden Heizkreisläufe 22 und 23, nämlich jeweils eines Kollektorheizkreislaufs 22a oder 22b und eines Hilfsheizkreislaufs 23a oder 23b, im Inneren des entsprechenden Speichers verlaufend angeordnet sind, so dass Wärme der Heizkreisläufe 22 und 23 an das im Speicher enthaltene Wasser abgegeben und somit das im Speicher enthaltene Wasser erwärmt werden kann.
Die Kollektorheizkreisläufe 22a und 22b werden bei Bedarf von Pumpen 24a bzw. 24b umgewälzt, wobei das Medium, welches in den Kollektorheizkreisläufen 22a bzw. 22b strömt, vorliegend wiederum Wasser, von der Pumpe 24a bzw. 24b zum Durchflussmesser 15c bzw. 15d, zum entsprechenden Sonnenkollektor (oder entsprechenden System) und anschließend durch den entsprechenden Speicher strömt, in welchem der Wärmeübertrag stattfindet.
In dem Hilfsheizkreislauf 23a oder 23b wird das Medium, welches in dem entsprechenden Kreislauf strömt, vorliegend ebenfalls Wasser, von Pumpen 26a bzw. 26b bei Bedarf umgewälzt, wobei das Medium. anschließend durch den elektrisch betreibbaren Heizer 12b bzw. 12a strömt und erwärmt wird, nachfolgend einen Durchflussmesser 27a bzw. 27b durchströmt, und nachfolgend durch den Speicher strömt, in welchem der Wärmeübertrag stattfindet. Die Pumpen 24a und 24b sind meist Bestandteil der Solaranlagen.
Durch die Wärmeübertrager 8 und/oder 9 kann das Medium bevor es wieder dem Speicher zugeführt wird, abgekühlt werden, so dass die in der entsprechenden Norm vorgeschriebenen Randbedingungen für die Prüfung der Gesamtsysteme und/oder von Sonnenkollektoren und/oder Speichern eingehalten werden können.
Gemäß einer Variante des ersten Ausführungsbeispiels ist jeweils nur ein System oder ein Sonnenkollektor und/oder ein Speicher prüfbar, so dass sich die Prüfvorrichtung dahingehend vereinfacht, dass drei der Solaranlagen/Sonnenkollektor-Prüfstationen, einer der Hilfsheizkreisläufe samt Heizer und je einer der Anschlüsse 20a und 21a bzw. 20b und 21b entfallen kann. Grundsätzlich sind natürlich auch Ausführungen mit mehr als vier Prüfstationen möglich.
In sämtlichen Fällen werden die für den jeweiligen Test erforderlichen Messwerte, die durch die jeweiligen für den Test vorgeschriebenen Durchflussmesser, Temperaturfühler, Druckmesser etc. zu einem zentralen Rechner mit Messdatenerfassungseinrichtung, der im Container enthalten ist, weitergeleitet und anhand vorgegebener Programme ausgewertet. Hierbei sind auch Anschlussleitungen zu weiteren Messgeräten, wie insbesondere Umgebungstemperaturfühler, Pyrgeometer, Pyranometer, Anemometer, vorgesehen, deren Daten für die Auswertung der Messwerte des Prüfkreislaufs ebenfalls erforderlich sind.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 4 und 5 das zweite Ausführungsbeispiel näher erläutert, in so weit es sich vom ersten Ausführungsbeispiel unterscheidet.
Wie aus 5 ersichtlich, unterscheidet sich der Prüfkreislauf 2 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel vom Prüfkreislauf 2 des ersten Ausführungsbeispiels ausschließlich dadurch, dass zwei elektrische Heizer 28a, 28b vorgesehen sind, vorliegend jeweils mit einer max. Heizleistung von 5 kW. Diese Heizer 28a, 28b sind in den parallel verlaufenden Zweigen angeordnet, welche auch im DST-Verfahren durchströmt werden, um die Speicher zu prüfen. D. h. im Falle eines Tests gemäß dem DST-Verfahren, sind die Heizer 28a, 28b ausgeschaltet, während sie bei Bedarf im Falle eines Tests gemäß ENV 12977-3 angeschaltet sind.
6 zeigt eine Variante des zweiten Ausführungsbeispiels, welche sich ausschließlich in Bezug auf die Anordnung der Durchflussmesser 18, 27a und 27b vom zweiten Ausführungsbeispiel unterscheidet. Hierbei sind die Durchflussmesser 27a und 27b neben den Heizern 12b bzw. 12a im Haupt-Prüfkreislauf 2 angeordnet. Hierbei ist eine Anordnung sowohl vor als auch nach den Heizern möglich. Dies ermöglicht eine Kalibrierung derselben in einem Durchgang mit den Durchflussmessern 15a, 15b, 15c und 15d sowie dem Durchflussmesser 18. Der Durchflussmesser 18 ist hierbei im Prüfkreislauf 2 weiter vorversetzt angeordnet, nämlich in Strömungsrichtung gesehen vor den Wärmeübertragern 8 und 9.
Eine entsprechende Anordnung der Durchflussmesser ist natürlich auch beim ersten Ausführungsbeispiel möglich.

Bezugszeichenliste (1 bis 6)

1: Prüfvorrichtung
2: Prüfkreislauf
3: Kühlkreislauf
4: externe Kühlung
5: Kühlvorrichtung
6: Kaltwasserspeicher
7: Kühlwasserpumpe
8: erster Wärmeübertrager (mobiler Kühlkreislauf)
9: zweiter Wärmeübertrager (externe Kühlung)
10, 10a, 10b, 10c, 10d: Prüfstation
11: Hauptpumpe, Prüfkreispumpe
12a, 12b: Heizer
13a, 13b, 13c, 13d: Zweig
14, 14a, 14b, 14c, 14c: Absperrventil
15, 15a, 15b, 15c, 15d: Durchflussmesser
16, 16a, 16b, 16c, 16d: Regelventil
17: Bypass
18: (Gesamt-)Durchflussmesser
20a, 20b, 21a, 21b: Anschluss
22, 22a, 22b: Kollektorheizkreislauf
23, 23a, 23b: Hilfsheizkreislauf
24a, 24b: Pumpe
26a, 26b: Pumpe
27a, 27b: Durchflussmesser
28a, 28b: Heizer
29a, 29b, 29c, 29d.: automatische Ventile
30: Bypass

Bezugszeichenliste (7)

1: Umgebungslufttemperaturfühler
2': Temperaturfühler (t_e)
3': Entlüftungsventil
4': gedämmtes Rohr
5': Sonnenkollektor
6': Heizer/Kühler für die primäre Temperaturregelung
7': Druckmessgerät
8': Sicherheitsventil
9': Ausdehnungsgefäß
10': Pumpe
11': Umgehungsventil
12': Durchflussregelventil
13': Filter (200 μm)
14': Schauglas
15': Durchflussmessgerät
16': sekundärer Temperaturregler
17': künstlicher Windgenerator
18': Temperaturfühler (t_ip)
19': Pyrgeometer
20': Pyranometer
21': Anemometer

Bezugszeichenliste (8)

1'': Umgebungslufttemperaturfühler
2'': Temperaturfühler (t_e)
3'': Entlüftungsventil
4'': gedämmtes Rohr
5'': Sonnenkollektor
6'': Heizer/Kühler für die primäre Temperaturregelung
7'': Druckmessgerät
8'': Vorratsbehälter
9'': Wiegebehälter
10'': Pumpe
11'': Waage
12'': Durchflussregelventil
13'': Filter (200 μm)
14'': Schauglas
15'': Durchflussmessgerät
16'': sekundärer Temperaturregler
17'': künstlicher Windgenerator
18'': Temperaturfühler (t_ip)
19'': Pyrgeometer
20'': Pyranometer
21'': Anemometer
22'': Hochbehälter

Claims

Prüfvorrichtung für solarthermische Anlagen und deren Bauteile mit mindestens einem Prüfkreislauf (2) in welchem eine Mehrzahl von Messgeräten angeordnet ist, wobei der Prüfkreislauf (2) mindestens einen Durchflussmesser (15a, 15b, 15c, 15d, 18, 27a, 27b) und mindestens zwei Thermometer zur Messung einer Temperatur eines Mediums aufweist, wobei mindestens ein Sonnenkollektor und/oder eine solarthermische Anlage und/oder Abschnitt der zu prüfenden solarthermischen Anlage oder des Speichers als zu testende Elemente über Leitungen an den Prüfkreislauf (2) der Prüfvorrichtung (1) anschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfvorrichtung (1) mindestens zwei Pumpen (11, 24a, 24b, 26a, 26b) aufweist, die Prüfvorrichtung (1) mindestens zwei unterschiedliche Prüfstationen (10a, 10b, 10c, 10d) für sich unterscheidende Tests aufweist, an denen jeweils Anschlüsse (20a, 20b, 21a, 21b) für Anschlussleitungen zu den zu testenden Elementen vorgesehen sind, und an der Prüfvorrichtung (1) ausgehend von unterschiedlichen Anschlüssen der Prüfvorrichtung (1) für die zu testenden Elemente veränderbare Anschlussleitungen vorsehbar sind, wobei die Mehrzahl der für die Durchführung der sich unterscheidenden Tests benötigten Messgeräte (15a, 15b, 15c, 15d, 18, 27a, 27b) zur Ermittlung des Durchflusses und/oder der Temperatur des in den Kreisläufen strömenden Mediums bei allen Tests in unveränderter Anordnung in der Prüfvorrichtung (1) angeordnet sind, wobei für unterschiedliche Tests unterschiedliche Teilkreisläufe, gebildet durch einen Teil der Leitungen der Prüfvorrichtung (1), Anschlussleitungen und die zu testenden Elemente, vorgesehen sind, und das Medium in den unterschiedlichen Teilkreisläufen bei den unterschiedlichen Tests durch unterschiedliche Pumpen umwälzbar ist, und die Prüfvorrichtung (1) sowohl zur Durchführung von Tests nach ISO 9459-2 (Stand April 2007) und/oder nach EN 12975-2 (Stand April 2007) als auch zur Durchführung von Tests nach ISO 9459-5 (Stand April 2007) und/oder zur Durchführung von Tests nach ENV 12977-3 (Stand April 2007) geeignet ist.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfkreislauf (2) durch das Anschließen zu testender Elemente mittels Anschlussleitungen und Veränderung verschiedener Ventilstellungen in mehrere Teilkreisläufe unterteilbar ist, in welchen das im Prüfkreislauf enthaltene Medium mittels unterschiedlicher Pumpen (11, 24a, 24b, 26a, 26b) umwälzbar ist.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Abschnitte des Prüfkreislaufs (2) nur bei einem der Tests mittels Ventilen abgetrennt sind.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein elektrischer Heizer (12a, 12b, 28a, 28b) im Prüfkreislauf (2) angeordnet ist.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hauptpumpe (11) und eine Mehrzahl von Nebenpumpen (24a, 24b, 26a, 26b) im Prüfkreislauf (2) vorgesehen sind, wobei Hauptpumpe (11) sowohl beim Test nach ISO 9459-2 (Stand April 2007) als auch bei einem Test nach ISO 9459-5 (Stand April 2007), nach EN 12975-2 (Stand April 2007) und nach ENV 12977-3 (Stand April 2007) in einem aktiven Teil des Prüfkreislaufs (2) angeordnet ist, während die Nebenpumpen (24a, 24b, 26a, 26b) nur bei einem Test nach ISO 9459-5 (Stand April 2007) in einem aktiven Teil der Kreisläufe (22, 23) angeordnet sind.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Prüfkreislauf (2) eine Hauptpumpe (11), mindestens ein elektrisch betätigbarer Heizer (12a, 12b), mindestens ein Durchflussmesser (15), mindestens jeweils ein erster Anschluss für Anschlussleitungen und ein zweiter Anschluss für Anschlussleitungen zur Einbringung eines Sonnenkollektors, sowie Absperrventile (14) und Regelventile (16) vorgesehen sind.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Prüfkreislauf (2) mindestens ein Bypass zu den Anschlüssen vorgesehen ist, in welchem eine Pumpe (24a, 24b) und weitere Anschlüsse sowie Absperrventile angeordnet sind.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Prüfkreislauf (2) mindestens ein Bypass zu den Anschlüssen vorgesehen ist, in welchem weitere Anschlüsse sowie Absperrventile angeordnet sind, wobei das zu testende Element eine Pumpe zur Umwälzung des Mediums aufweist.
Prüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bypass zum Heizer (12a, 12b) mit Anschlüssen vorgesehen ist, in welchem eine Pumpe (26a, 26b) zur Ausbildung eines Hilfsheizkreislaufs (23a, 23b) angeordnet ist, wobei über Anschlussleitungen ein Speicher einer zu testenden solarthermischen Anlage anschließbar ist.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Systeme gemäß dem Test nach ISO 9459-2 (Stand April 2007) parallel zueinander prüfbar sind.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Systeme gemäß dem Test nach ISO 9459-5 (Stand April 2007) parallel zueinander prüfbar sind.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Systeme gemäß dem Test nach EN 12975-2 (Stand April 2007) parallel zueinander prüfbar sind.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Systeme gemäß dem Test nach ENV 12977-3 (Stand April 2007) parallel zueinander prüfbar sind.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Durchflussmesser (15a, 15b, 15c, 15d, 18, 27a, 27b) des Prüfkreislaufs der Prüfvorrichtung (1), die in einem bestimmten Prüfbetrieb parallel geschaltet sind, für eine Kalibrierung derselben in Reihe durchströmbar sind.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Prüfkreislauf mindestens ein Wärmeübertrager (8) für einen Wärmeübertrag mit einem Kühlkreislauf (3) vorgesehen ist, der Teil der Prüfvorrichtung (1) ist.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Prüfkreislauf mindestens ein Wärmeübertrager (9) für einen Wärmeübertrag mit einer externen Kältequelle (4) vorgesehen ist.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollektorprüfvorrichtung (1) mobil ausgebildet und über zusätzliche Leitungen an den oder die zu prüfenden Sonnenkollektoren anschließbar ist.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfvorrichtung neben dem Prüfkreislauf (2) samt Messgeräten eine Messdatenerfassungseinrichtung und einen Rechner aufweist, in welchem die ermittelten Messergebnisse der Messgeräte zusammenführbar und auswertbar sind.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollektorprüfvorrichtung (1) zur Durchführung von Tests nach der ENV 12977-3 (Stand April 2007) geeignet ist, wobei die Mehrzahl der für die Durchführung der Tests benötigten Messgeräte (15a, 15b, 15c, 15d, 18, 27a, 27b) zur Ermittlung des Durchflusses und/oder der Temperatur des in den Kreisläufen strömenden Mediums bei sämtlichen Tests in unveränderter Anordnung in der Prüfvorrichtung (1) angeordnet sind.
Container gekennzeichnet durch eine zumindest teilweise hierin angeordnete Prüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19.