DE2625985A1 - Solar heating of water with standby boiler - which is automatically switched on when solar heat is inadequate - Google Patents

Solar heating of water with standby boiler - which is automatically switched on when solar heat is inadequate

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DE2625985A1 DE19762625985 DE2625985A DE2625985A1 DE 2625985 A1 DE2625985 A1 DE 2625985A1 DE 19762625985 DE19762625985 DE 19762625985 DE 2625985 A DE2625985 A DE 2625985A DE 2625985 A1 DE2625985 A1 DE 2625985A1
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Abstract

An installation for heating water by means of solar energy carrier comprises a water tank, a solar collector and a further energy source, all connected together by a piping system. The temp. of the flow line from the solar collector to the water-tank and the temp. of the water requiring heating are both measured. If the flow line temp. is equal to or lower than that of the water requiring heating, the circulation from the solar collector to the tank is cut off, and, if further heat demand occurs, the other heat source is switched on by means of a controller. The temp. of the water to be heated is pref. obtd. indirectly by measuring the return line to the collector. The flow line and return line sensors are close to each other and operate the controller to change over a three-port valve which interconnects the flow line from the solar collector, the flow line from the conventional heat source, esp. a boiler, and the tank. The automatic control of the change over from solar heating to conventional heating using fossil fuel or the like results in max. economic use and storage of solar heating, so that the heat supplied from the boiler is kept to a min.

Description

buderus'sche eisenwerke 2625985buderus iron works 2625985

gp/f/b/pg 15-102gp / f / b / pg 15-102

Anlage zum Erwärmen von Wasser mit Sonnenenergie oder einem sonstigen EnergieträgerSystem for heating water with solar energy or another energy source

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zum Erwärmen von Wasser mit Sonnenenergie oder einem sonstigen Energieträger, Vielehe aus einem Wasserspeicher, einem Sonnenkollektor und einer weiteren Energiequelle sowie einem Rohrleitungsnetz zwischen diesen Aggregaten besteht.The invention relates to a system for heating water with solar energy or another energy source, Polygamy from a water tank, a solar panel and a further energy source and a pipeline network between these units.

Durch die Nutzung der Sonnenenergie zum Erwärmen von Wasser für Heiz- und/oder Gebrauchszwecke läßt sich ein beträchtlicher Anteil an sonstigen Brennstoffen einsparen. Da die nutzbare Sonnenwärme in recht unterschiedlicher Menge anfällt, empfiehlt es sich, sie in das vorhandene Heizungsnetz einzuspeisen, und bei Bedarf einen sonstigen Energieträger wie fossile Brennstoffe oder Elektrizität zur v/eiteren Erwärmung zu benutzen. Besonders zweckmäßig ist dabei die Verwendung der Sonnenenergie zum Aufheizen von Brauchwasser.By using the sun's energy to heat water for heating and / or utility purposes, a considerable proportion save on other fuels. Since the usable solar heat accumulates in quite different amounts, it is recommended to feed them into the existing heating network and, if necessary, another energy source such as fossil fuels or to use electricity for further heating. The use of solar energy for heating is particularly useful of domestic water.

Zur Erzielung eines hohen Wirkungsgrades muß darauf geachtet werden, daß die im Sonnenkollektor aufgefangene Wärme vorrangig genutzt wird. Erst anschließend sollten die anderen Energiequellen eingeschaltet v/erden. Der Zeitpunkt der Umschaltung ist somit von entscheidender Bedeutung. Die Umschaltung sollte problemlos und ohne großen regeltechnischen Aufwand erfolgen.In order to achieve a high degree of efficiency, care must be taken that the heat collected in the solar collector takes precedence is being used. Only then should the other energy sources be switched on / grounded. The time of switchover is thus of crucial importance. The changeover should take place without any problems and without great control engineering effort.

Gemäß der Erfindung besitzt die Anlage einen die Vorlauftemperatur des Kollektorwassers und die Temperatur des zu erwärmenden Wassers ermittelnden, bei gleicher oder niedrigerer Vorlauftemperatur die Zirkulation vom Sonnenkollektor zum Wasserspeicher unterbindenden und bei zusätzlichem Wärmebedarf die weitereAccording to the invention, the system has a flow temperature of the collector water and the temperature of the water to be heated, with the same or lower flow temperature prevents the circulation from the solar collector to the water storage tank and, if there is additional heat demand, the further one

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Wärmequelle einschaltenden Regler. O c οc QQ CController switching on the heat source. O c οc QQ C

Es empfiehlt sich, die Temperatur des zu erwärmenden V/assers indirekt durch Messen der Rücklauftemperatur des Kollektorv/assers zu ermitteln und die Vor- und Rücklaufleitung des Sonnenkollektors im Bereich der Meßstelle nebeneinander anzuordnen ,sowie den Regler mit je einem in die Vor- und Rücklaufleitung hineinragenden Temperaturfühler auszustatten. Die Temperaturdifferenz kann dadurch leicht ermittelt und dxe Umschaltung ohne großen regeltechnischen Aufwand erfolgen.It is advisable to measure the temperature of the water to be heated indirectly by measuring the return temperature of the collector water to determine and to arrange the flow and return lines of the solar collector next to each other in the area of the measuring point , as well as equipping the controller with a temperature sensor protruding into the flow and return lines. The temperature difference can thus be easily determined and the changeover can be carried out without a great deal of technical control effort.

Bei höherer Temperatur des Kollektorvorlaufs ist gegenüoer dem zu erwärmenden V/asser im Speicher ein nutzbares Wärmegefälle vorhanden. Das trifft sowohl bei einer Messung des Gegenwertes it.; Wasserspeicher als auch bei einer indirekten Messung im Kollektorrücklauf zu. Sobald sich die Vergleichstemperaturen im Kollektorvorlauf und im Wasserspeicher bzv;. Kollektor-rücklauf einander annähern, muß die Anlage umgeschaltet vjerden. Diese Umschaltung ist völlig unabhängig von der Temperaturhöhe des Kollektorv/assers, so daß die gespeicherte Sonnenv:ärme bis zu niedrigsten Temperaturen nutzbar ist.At a higher temperature of the collector flow is opposite to that The water to be heated has a usable heat gradient in the storage tank. This applies to both a measurement of the equivalent value it .; Water storage tank as well as with an indirect measurement in the collector return. As soon as the comparison temperatures in the collector flow and in the water storage tank or. Collector return approach each other, the system must be switched over. This switchover is completely independent of the temperature level of the Collector v / assers, so that the stored solar v: poor up to the lowest temperatures can be used.

Die Umschaltung unabhängig von einer festgelegten Temperatur im Sonnenkollektor führt zu einer optimalen Nutzung der Sonnenenergie, insbesondere im Winter und in Übergangszeiten, in Übergangszeiten wird es sogar möglich sein, die Gebäudeheizung mit gespeicherter Sonnenvcärme in den sehr niedrigen Temperaturbereichen vorzunehmen. Temperaturen im Sonnenkollektor von etwa 30° C, die infolge der erfindungsgemäßen Vergleichsmessung noch nutzbar sind, reichen in solchen Zeiten für Heizzwecke aus und sind für eine moderne Fußbodenheizung sogar erwünscht. Sollten vom Sonnenkollektor größere Energiemengen aufgenommen werden, dann kann der Überschuß an den separaten Wasserspeicher weitergeleitet werden.The switchover regardless of a set temperature in the solar collector leads to optimal use of solar energy, especially in winter and in transitional periods, in transitional periods it will even be possible to heat the building with stored solar heat in the very low temperature ranges to undertake. Temperatures in the solar collector of about 30 ° C, which are still due to the comparative measurement according to the invention are usable, are sufficient for heating purposes at such times and are even desirable for modern underfloor heating. Should If larger amounts of energy are absorbed by the solar collector, the excess can then be passed on to the separate water storage tank will.

Es ist an sich bekannt, die Temperatur im Sonnenkollektor und im Wasserspeicher zu messen und die Zirkulation nur dann freizugeben, wenn ein Temperaturüberschuß im Sonnenkollektor vorhanden ist. Wegen der weit entfernt liegenden Meßstellen istIt is known per se to measure the temperature in the solar collector and in the water storage tank and only then to enable circulation when there is excess temperature in the solar collector. Because of the far away measuring points

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aber eine komplizierte elektronische Regelung erforderlich. Nach der Erfindung kann hingegen ein einfacher Regler mit zwei Temperaturfühlern eingesetzt werden, so daß ein optimaler Wirkungsgrad der Anlage bei sehr geringem technischen Aufwand erzielt wird.but a complicated electronic control is required. According to the invention, however, a simple controller with two Temperature sensors are used, so that an optimal efficiency the system is achieved with very little technical effort.

Die beigefügte Zeichnung stellt in zwei Figuren zwei Anlagen nach der Erfindung als Ausführungsbeispiele dar.The attached drawing shows two systems according to the invention as exemplary embodiments in two figures.

Die Anlage besteht aus einem Wasserspeicher 1 , einem Heizkessel 2 , einem Sonnenkollektor 3 und einem Rohrleitungsnetz zwischen diesen Aggregaten. Der Wasserspeicher 1 dient der Brauchviassererwarmung und besitzt einen Kaltwasser zulauf 4 und eine zu einem Verbraucher 5 führende Brauchwasserleitung 6 . Dem Heizkessel 2 ist ein Brenner 7 zugeordnet, der bei Bedarf über einen Kesselthermostaten 8 einzuschalten ist. Der Schaltpunkt des Kesselthermostaten J kann fest eingestellt oder in Abhängigkeit von der Außentemperatur gleitend veränderlich sein. Im Interesse einer besseren Übersichtlichkeit sind die zur Gebäudeheizung notwendigen Leitungen und Elemente nicht dargestellt.The system consists of a water storage tank 1, a boiler 2, a solar collector 3 and a pipeline network between these units. The water storage tank 1 is used for domestic hot water heating and has a cold water inlet 4 and a domestic water line 6 leading to a consumer 5. A burner 7 is assigned to the heating boiler 2 and is to be switched on via a boiler thermostat 8 when required. The switching point of the boiler thermostat J can be set permanently or it can be variable depending on the outside temperature. For the sake of clarity, the lines and elements required for heating the building are not shown.

Funktionsweise der Anlage nach-Fig. 1:Functioning of the system according to Fig. 1:

Ein Brauchwasserregler 9 fordert bei Unterschreiten einer bestimmten Temperatur (z.B. 62° C) Wärme an. Er schaltet eine Umwälzpumpe 10 ein und den Brenner 7 zunächst nur in Bereitschaft. Ein Regler 11 mißt mit seinen Fühlern 12, I^ die Vor- und Rücklauftemperatur des zirkulierenden Kollektorwassers (ggfs. auch die Vorlauf temperatur des Kollektorwassers und die Temperatur des Brauchwassers). Sobald sich beide Temperaturen einander angleichen, schaltet der Regler 11 ein Dreiwegeventil 14 um und den Brenner 7 endgültig ein. Das Brauchwasser wird jetzt vom Heizkessel her erwärmt. Bei Erreichen der eingestellten Temperatur am Brauchwasserregler 9A domestic water controller 9 calls when a certain value is not reached Temperature (e.g. 62 ° C) heat. He switches on a circulation pump 10 and the burner 7 initially only in readiness. A controller 11 measures with its sensors 12, I ^ the flow and return temperature of the circulating collector water (if necessary also the flow temperature of the collector water and the temperature of the domestic water). As soon as both temperatures equalize each other, the controller 11 switches over a three-way valve 14 and finally switches on the burner 7. That Domestic water is now heated by the boiler. When the set temperature is reached on the domestic water controller 9

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schaltet dieser die Umwälzpumpe 10 und den Brenner J aus und das Dreiwegeventil 14 wieder auf den Kollektorkreis zurück. Steigt die Temperatur im Sonnenkollektor 3 weiter an (z.B. über 65° C), dann schaltet ein Kollektorfühler 15 die Umwälzpumpe 10 erneut ein. Der Wasserspeicher 1 dient jetzt bis zu Temperaturbereichen von etwa 90° C als Wärmespeicher. this switches off the circulation pump 10 and the burner J and the three-way valve 14 back to the collector circuit. If the temperature in the solar collector 3 continues to rise (for example above 65 ° C.), a collector sensor 15 switches the circulation pump 10 on again. The water storage tank 1 now serves as a heat storage device up to temperature ranges of around 90 ° C.

Funktionsweise der Anlage nach Fig. 2:Functioning of the system according to Fig. 2:

Der Kesselthermostat 8 fordert Wärme an. Er schaltet eine Umwälzpumpe 16 im Kollektorkreis ein und den Brenner 7 zunächst nur in Bereitschaft. Erst wenn der Regler 11 mit seinen Fühlern 12, 13 eine Angleichung der Vor- und Rücklauftemperatur feststellt, wird der Brenner 7 endgültig eingeschaltet und die Umwälzpumpe 16 stillgesetzt. Erfolgt keine Angleichung beider Temperaturen, dann wird das Kesselwasser nur vom Sonnenkollektor 3 her aufgeheizt, was in Übergangszeiten häufig der Fall sein dürfte.The boiler thermostat 8 requests heat. He switches a circulation pump 16 in the collector circuit and the burner 7 initially only in readiness. Only when the controller 11 with its sensors 12, 13 an adjustment of the flow and return temperature finds, the burner 7 is finally switched on and the circulating pump 16 is stopped. There is no Adjustment of both temperatures, then the boiler water is only heated by the solar collector 3, which is in transition periods is likely to be the case frequently.

Wenn der Brauchwasserregler 9 gemäß Fig. 2 Wärmejanf ordert, dann schaltet er beide Umwälzpumpen 10, 16 ein, wobei gleichzeitig die Funktion des Kesselthermostaten 8 überbrückt wird. Der Brenner 7 wird zunächst nur in Bereitschaft gesetzt. Der weitere Ablauf erfolgt wie oben beschrieben. Auch in diesem Fall kann ein Kollektorfühler eine weitere Aufheizung bis auf 90° C bewirken.If the domestic water controller 9 orders heat janf according to Fig. 2, then he switches on both circulation pumps 10, 16, the function of the boiler thermostat 8 being bridged at the same time. The burner 7 is initially only set to standby. The rest of the process is as described above. Also in this In this case, a collector sensor can cause further heating up to 90 ° C.

Es sind auch nicht dargestellte Schaltungen der Anlage denkbar. So könnte die Anlage nach Fig. 2 derart geändert werden, daß vom Sonnenkollektor nur so lange Wärme dem Heizkessel zugeführt wird, bis die gewünschte Temperatur erreicht ist. Die Beheizung des Wasserspeichers kann dann durch Umschalten eines Dreiwegeventiles in der Anlage direkt vom Sonnenkollektor aus erfolgen.There are also circuits (not shown) of the system conceivable. So the system of FIG. 2 could be changed so that The solar collector only supplies heat to the boiler until the required temperature is reached. The heating of the water storage tank can then take place directly from the solar collector by switching a three-way valve in the system.

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Claims (5)

buderus'scheeisenwerke -zf- Patentansorüchebuderus'scheeisenwerke -zf- patent claims 1. Anlage zum Erwärmen von Wasser mit Sonnenenergie oder einem sonstigen Energieträger, bestehend aus einem Wasserspeicher, einem Sonnenkollektor und einer v/eiteren Energiequelle ,sowie einem Rohrleitungsnetz zwischen diesen Aggregaten, gekennzeichnet durch einen die Vorlauftemperatur des Kollektorwassers und die Temperatur des zu erwärmenden Wassers ermittelnden, bei gleicher oder niedrigerer Vorlauftemperatur die Zirkulation vom Sonnenkollektor (J>) zum Wasserspeicher1. System for heating water with solar energy or another energy source, consisting of a water storage tank, a solar collector and a further energy source, as well as a pipeline network between these units, characterized by a determining the flow temperature of the collector water and the temperature of the water to be heated , with the same or lower flow temperature, the circulation from the solar collector (J>) to the water storage tank (I) unterbindenden und bei zusätzlichem Wärmebedarf die weitere Wärmequelle (2) einschaltenden Regler (11).(I) preventive and, in the case of additional heat demand, the further heat source (2) switching on controller (11). 2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des zu erwärmenden Wassers indirekt durch Messen der Rücklauftemperatür des Kollektorwassers ermittelt wird.2. Plant according to claim 1, characterized in that the temperature of the water to be heated indirectly by measuring the return temperature of the collector water is determined. 3. Anlage nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßstellen nebeneinander liegen und daß der Regler3. Plant according to claims 1 and 2, characterized in that that the measuring points are next to each other and that the controller (II) je einen zu den beiden Meßstellen führenden Temperaturfühler (12,1^) besitzt.(II) one temperature sensor each leading to the two measuring points (12,1 ^) possesses. 4. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Wärmequelle (2) aus einem bekannten Heizkessel besteht und daß die Zirkulation vom Sonnenkollektor (3) zum Wasserspeicher (1) durch Umschalten eines Dreiwegeventiles (14) zu unterbinden ist.4. Plant according to claim 1, characterized in that the further heat source (2) consists of a known heating boiler and that the circulation from the solar collector (3) to the The water storage tank (1) is to be prevented by switching a three-way valve (14). 5. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zirkulation von Sonnenkollektor (3) zum Wasserspeicher (1) durch Ausschalten einer Umwälzpumpe (16) zu unterbinden ist.5. Plant according to claim 1, characterized in that the circulation from solar collector (3) to water storage tank (1) is to be prevented by switching off a circulation pump (16). 709851/0220709851/0220 OBlGlNAL INSPECTEDOBlGlNAL INSPECTED
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2452905A (en) * 2007-06-19 2009-03-25 Navin Dr Kalian Heating system comprising separate solar panel and boiler heating loops in conjunction with a single-coil hot water cylinder

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GB2452905A (en) * 2007-06-19 2009-03-25 Navin Dr Kalian Heating system comprising separate solar panel and boiler heating loops in conjunction with a single-coil hot water cylinder

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