DE2638863A1

DE2638863A1 - Heizungsanlage mit sonnenkollektor

Info

Publication number: DE2638863A1
Application number: DE19762638863
Authority: DE
Inventors: Albins Dipl Phys Dr Kehl; Willi Kragl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1976-08-28
Filing date: 1976-08-28
Publication date: 1978-03-09

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Heizungsanlage mit Sonnenkollektor nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei Heizungsanlagen dieser Art ist der Wirkungsgradr des Sonnenkollektors eine wichtige Größe zur Bestimmung der Wirtschaftlichkeit der Anlage.
Der Wirkungsgrad .Rf gibt das Verhältnis der abgegebenen Kollektorwärmeleistung zur vorhandenen Solarstrahlenleistung an.
Zur Ermittlung dieser Rechengröße müssen bisher die entsprechenden Werte an Meßgeräten abgelesen und anschließend der Wirkungsgrad berechnet werden. Bei stationärem Betriebszustand kann mit diesem Verfahren der Wirkungsgrad ausreichend genau bestimmt werden. Schwieriger wird es dagegen bei veränderlichen Vorgängen, wie z.B. bei wechselnder Sonneneinstrahlung und unterschiedlicher Wärmeabnahme. Neben der erforderlichen gleichzeitigen Ablesung zugehöriger Meßwerte ist auch.ein erheblicher Schreib- und Rechenaufwand nötig, um in Abhängigkeit der Zeit den Verlauf des Wirkungsgrades darzustellen.
Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Heizungsanlage mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß der Wirkungsgrad ohne Umweg über einen manuellen Rechenvorgang, insbesondere laufend selbständig bestimmt und angezeigt, und gegebenenfalls über ein Schreibgerät aufgezeichnet wird. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ist eine vorteilhafte Weiterbildung und Verbesserung der im Hauptanspruch angegebenen Heizungsanlage möglich. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Wärmemengenmesser mit einem ersten Meßfühler in der Zulaufleitung des Sonnenkollektors, einem zweiten Meßfühler in der Ablaufleitung des Sonnenkollektors und über einen Frequenzumformer mit einem die umlaufende Wassermenge erfassenden Impulsgeber verbunden ist. Besonders vorteilhaft erscheint ebenfalls die Abstimmung des die Solarstrahlenleistung aufnehmenden Leistungsmessers auf das Zeitverhalten des zu messenden Sonnenkollektors. Dies wird vor allem für die Messung von instationären Betriebsstunden erforderlich. Aufgrund der Wärmeflußdauer im Sonnenkollektor muß das Meßsignal vom die Solarstrahlenleistung aufnehmenden Leistungsmesser solange verzögert werden, bis die am Kollektor auftreffende Strahlungsenergie als Wärmeenergie am Kollektorausgang erscheint. Die Einstellung dieser notwendigen Zeitverzögerung ist mit einem einstellbaren Signalverzögerungsglied am Ausgang des die Solarstrahlenleistung aufnehmenden Leistungsmesser-Verstärkers möglich.
Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigt Fig. 1 den Schaltplan der Einrichtung zur laufenden Bestimmung und Anzeige'des Wirkungsgrades des in der Anlage verwendeten Sonnenkollektors.
Beschreibung der Erfindung Eine Heizungsanlage mit Sonnenkollektor besteht im allgemeinen aus einem die Sonnenenergie aufnehmenden Absorber, wobei der Wärmeträger im allgemeinen Wasser ist. Die Wärmemenge wird gewöhnlich unter Zwischenschaltung eines Wärmetauschers an das Heizungsnetz abgegeben. Eine Umwälzpumpe kann den Transport des Wärmeträgers durch den Sonnenkollektor und den Wärmetauscher übernehmen.
Der die Solarstrahlung aufnehmende Leistungsmesser 10 ist an einen Verstärker 11 angeschlossen, wobei der Verstärker als Meßeinsatz die Solarstrahlenleistung erfaßt und in ein verstärktes Gleichstromsignal zwischen zwei Ausgängen 12 und 13 umwandelt. Zur laufenden Bestimmung und Anzeige des Wirkungsgrades g des Sonnenkollektors ist ferner ein als Wärmemengenmesser arbeitender zweiter Meßeinsatz 14 vorgesehen, der die vom Sonnenkollektor an das Heizungsnetz abgegebene Wärmeleistung erfaßt und in ein Gleichstromsignal zwischen zwei Ausgängen 15 und 16 umwandelt. Der Wärmemengenmesser 14 ist über Klemmen 17 mit einem Meßfühler 18 in der Zulaufleitung des Sonnenkollektors und über Klemmen 19 mit einem Meßfühler 20 in der Ablaufleitung des Sonnenkollektors verbunden. Im Wärmeträgerkreislauf des Sonnenkollektors ist ferner ein von der Umlaufmenge des Wärmeträgers (z.B. Wasser) beeinflußter Impulsgeber 21 vorgesehen, der über Klemmen 22 mit einem Frequenzumformer 23 verbunden ist, der ein der Umlaufmenge des Wärmeträgers proportionales Signal an den Wärmemengenmesser 14 gibt. über einen Transformator 24 und ein Netzteil 25 ist ein elektronisches Dividierwerk 26 mit Kleinspannung gespeist, dessen Ausgang mit einem in Wirkungsgrad-Einheiten geeichten Voltmeter 27 verbunden ist.
Der Ausgang 13 des Verstärkers 11 ist über ein Amperemeter 28 über Klemmen 29 und 30 zum Anschließen eines externen Schreibgerätes und über ein einssellbares Potentiometer 31 mit dem Null-Potential des Netzteils 25 verbunden. Der bewegliche Mittelabgriff 32 des Potentiometers 31 ist an einen ersten Eingang 33 des Dividierwerks 26 angeschlossen. Der Ausgang 16 des Wärmemengenmessers 14 ist über ein Amperemeter 34, über Klemmen 35 und 36 zum Anschließen eines externen Schreibgerätes und über ein einstellbares Potentiometer 37 mit dem Null-Potential des Netzteils 25 verbunden. Der bewegliche Mittelabgriff 38 des Potentiometers 37 ist an einen zweiten Eingang 39 des Dividierwerks 26 angeschlossen. Die Ausgänge 12 und 15 der beiden Meßeinsätze 11 und 14 liegen gemeinsam am Null-Potential des Netzteils 25. Dem Dividierwerk 26 sind Widerstände 40 - 45 zugeordnet, die zur genauen Justierung des Dividierwerks dienen.
Parallel zu dem den Wirkungsgrad anzeigenden Voltmeter 27 sind ein Belastungswiderstand 46 und Klemmen 47, 48 zum Anschließen eines externen Schreibgerätes zwischen den Ausgang des Dividierwerks 26 und dem Null-Potential des Netzteils 25 geschaltet.
Im Betrieb der Anlage geben die beiden Meßeinsätze 11 und 14 an ihren Ausgängen 13 und 16 Stromsignale ab, die an den Potentiometers 31 und 37 als Spannungssignale abgegriffen und dem Dividierwerk 26 zugeführt werden. Dieses bildet aus dem Quotienten der beiden Eingangssignale ein Gleichspannungsausgangssignal, welches analog des zu messenden Wirkungsgrades zu ist. An dem in Wirkungsgrad-Werten geeichten Voltmeter 27 kann so der Wirkungsgrad des Sonnenkollektors unmittelbar abgelesen werden.
Der Belastungswiderstand 46 bewirkt eine bestimmte Grundlast für das Ausgangssignal, um eine gewisse Unempfindlichkeit bei zusätzlichem externen Schreibanschluß zu erreichen. Die beiden Amperemeter 28 und 34 zeigen als zusätzliche Information die Solarstrahlenleistung und die Wärmeleistung des Sonnenkollektors im einzelnen an.
Als Besonderheit läßt sich das Meßsystem noch auf das Zeitverhalten des zu messenden Sonnenkollektors abstimmen. Dies wird vor allem für die Messung von instationären Betriebszuständen erforderlich. Hier muß aufgrund der Wärmeflußdauer im Kollektor das Meßsignal vom die Solarstrahlung aufnehmenden Leistungsmesser 10 solange verzögert werden, bis die am Kollektor auftreffende Strahlungsenergie als Wärmeenergie am Kollektorausgang erscheint.
Die Einstellung der Zeitverzögerung ist mit einem einstellbaren Verzögerungsglied 49 am Ausgang des Leistungsverstärkers 11 vorgesehen.
L e e r s e i t e

Claims

Ansprüche 1. Heizungsanlage oder Brauchwa.rmwasseranlage mit Sonnenkollektor, welche die von einem Sonnenkollektor aufgenommene Wärme in ein Heizungsnetz fördert, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung und Anzeige des Wirkungsgrades des Sonnenkollektors ein die Solarstrahlenleistung aufnehmender Leistungsmesser (10) mit Verstärker (11) und ein die vom Sonnenkollektor an das Heizungsnetz abgegebene Wärmeleistung erfassender Wärmemengenmesser (14) vorgesehen sind, welche die gemessenen Werte in elektrische Ausgangssignale umwandeln, und daß eine Rechenschaltung (Dividierwerk 26) mit den Ausgängen (13, 16) des Leistungsmessers (11) und des Wärmemengenmessers (14) verbunden ist, welches ein dem Quotienten dieser Ausgangssignale entsprechendes Signal, an ein dem Wirkungsgrad entsprechend in Prozent geeichtes Meßgerät (27) abgibt.
2. Heizungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Leistungsmesser (10) mit Verstärker (11) sowie die vom Wärmemengenmesser (14) umgewandelten Ausgangssignale elektrische Gleichstromsignale sind.
3. Heizungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Rechenschaltung (Dividierwerte 26) an ein Voltmeter (27) abgegebene Signal ein Gleichspannungssignal ist.
4. Heizungsanlage nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem als Voltmeter ausgebildeten Meßgerät (27) ein Grundlastwiderstand (46) sowie Klemmen (47, 48) für den Anschluß eines externen Schreibgerätes an den Ausgang der Rechenschaltung (26) vorgesehen sind.
5. Heizungsanlage nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmemengenmesser (14) mit einem ersten Meßfühler (18) in der Zulaufleitung des Sonnenkollektors, einem zweiten Meßfühler (20) in der Ablaufleitung des Sonnenkollektors und über einen Frequenzumformer (23) mit einem die umlaufende Heizwassermenge erfassenden Impulsgeber (21) verbunden ist.
6 Heizungsanlage nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung von instationären Betriebszuständen der die Solarstrahlenleistung aufnehmende Leistungsverstärker (11) mit einem einstellbaren Signalverzögerungsglied (49) versehen ist.