DE29912458U1 - Thermal solar system - Google Patents

Thermal solar system

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Description

Anmelderin: Solarprojekt Engergiesysteme GmbHApplicant: Solarprojekt Engergiesysteme GmbH

Am Bläsiberg 13-18 88250 WeingartenAm Bläsiberg 13-18 88250 Weingarten

"Thermische Solaranlage""Thermal solar system"

Die Erfindung betrifft eine thermische Solaranlage mit einem in einer Solarkreisverrohrung eingebundenen thermischen Sonnenkollektor, einem Wärmetauscher, einer Solarkreispumpe und einem auf dem Flügelradprinzip basierenden Volumenstrommesser zur Messung eines Medium-Volumenstroms durch die'^Söiarkeisverrohirung.The invention relates to a thermal solar system with a thermal solar collector integrated in a solar circuit piping, a heat exchanger, a solar circuit pump and a volume flow meter based on the impeller principle for measuring a medium volume flow through the solar circuit piping.

Stand der TechnikState of the art

In thermischen Solaranlagen ist es für den Betrieb der Anlage im Allgemeinen notwendig, den Volumenstrom einer Flüssigkeit in der Solarkreisverrohrung zu kennen. Dazu werden beispielsweise rein mechanische Volumenstrommesser eingesetzt, an welchen der Volumenstrom abgelesen werden kann.In thermal solar systems, it is generally necessary to know the volume flow of a liquid in the solar circuit piping in order to operate the system. For this purpose, purely mechanical volume flow meters are used, for example, from which the volume flow can be read.

Um eine elektrische Einbindung des Volumenstrommessers zu ermöglichen, werden auch Volumenstrommesser eingesetzt, bei welchen ein an einem Flügelrad angebrachter Magnet ein Reedrelais betätigt. Das Reedrelais dient als "Schalter" in einem elektrischen Kreis.In order to enable electrical integration of the volume flow meter, volume flow meters are also used in which a magnet attached to a vane wheel activates a reed relay. The reed relay serves as a "switch" in an electrical circuit.

Derart aufgebaute Volumenstrommesser stellen für das in der Solarkreisverrohrung strömende Medium auf Grund der für das Reedrelais notwendigen Betätigungsenergie und der Energie für die Bewegung des Flügelrades ein nicht zu vernachlässigendes Strömungshindernis dar. Da sich die Strömungsstörung durchVolume flow meters constructed in this way represent a non-negligible flow obstacle for the medium flowing in the solar circuit piping due to the energy required to operate the reed relay and the energy required to move the impeller. Since the flow disturbance is caused by

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das Flügelrad und das Messprinzip insbesondere bei kleinen Durchflüssen bemerkbar macht, ist die Impulswertigkeit (Impulsrate pro Liter) begrenzt. Im Allgemeinen lässt sich keine höhere technisch sinnvolle Impulswertigkeit als ein Impuls pro Liter erreichen.The impeller and the measuring principle are particularly noticeable at small flow rates, so the pulse value (pulse rate per litre) is limited. In general, a higher technically reasonable pulse value than one pulse per litre cannot be achieved.

Dies gründet auch darin, dass bei kleinen Durchflüssen die Rückwirkung des Volumenstrommessers auf das strömende Medium einen immer größer werdenden Messfehler verursacht. Dies ist insbesondere problematisch für die Wärmemengenermittlung bei Systemen mit einem geringen Volumenstrom, weil der bei kleinen Flüssen größer werdende Messfehler als Faktor die Wärmemengenermittelung verfälscht.This is also due to the fact that at low flow rates the effect of the volume flow meter on the flowing medium causes an ever increasing measurement error. This is particularly problematic for determining the heat quantity in systems with a low volume flow because the measurement error, which increases at low flows, is a factor that distorts the heat quantity determination.

Aufgabe und Vorteile der Erfindung:Object and advantages of the invention:

Der Erfindung liegt die Axifgabe zu Grunde, eine thermische Solaranlage mit einem Volumenstrommesser bereit zu stellen, der sich insbesondere für Solaranlagen mit geringen Volumenströmen eignet.The invention is based on the object of providing a thermal solar system with a volume flow meter which is particularly suitable for solar systems with low volume flows.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer thermischen Solaranlage der einleitend bezeichneten Art dadurch gelöst, dass Korrekturmittel vorgesehen sind, mit welchen eine Fehlerkorrektur bei der Messung des Volumenströms durchführbar ist. Die Erfindung macht sich dabei auf elegante Art die Erkenntnis zu Nutze, dass der absolute Messfehler eines auf dem Flügelradprinzip basierenden Volumenstrommessers nicht zufällig ist, sondern vom jeweiligen Volumenstrom abhängt. Beispielsweise kann durch eine Referenzmessung der Fehler zwischen tatsächlichem Volumenstrom und vom Volumenstrommesser gemessenen Volumenstrom bestimmt werden. Eine hieraus bestimmbare Messkurve kann Grundlage des Korrekturmittels darstellen. Das heißt durch die Messkurve kann auf den tatsächlichen Volumenstrom aus dem durch den Volumenstrommesser gemessenenThis task is solved on the basis of a thermal solar system of the type described in the introduction by providing correction means with which an error correction can be carried out when measuring the volume flow. The invention makes elegant use of the knowledge that the absolute measurement error of a volume flow meter based on the impeller principle is not random, but depends on the respective volume flow. For example, the error between the actual volume flow and the volume flow measured by the volume flow meter can be determined by a reference measurement. A measurement curve that can be determined from this can form the basis of the correction means. This means that the measurement curve can be used to calculate the actual volume flow from the volume flow measured by the volume flow meter.

Volumenstrom eindeutig geschlossen werden. Auf diese Weise ist es möglich auch mit einem vergleichsweise ungenauen Messprinzip z. B. auf der Basis eines Flügelrads mit Reedrelais bei geringen Volumenströmen noch eine ausreichende Messgenauigkeit zu erzielen, die z. B. eine sinnvoll auswertbare Wärmenmengenermittlung zulässt.volume flow can be clearly concluded. In this way, it is possible to achieve sufficient measurement accuracy even with a comparatively inaccurate measuring principle, e.g. based on a vane wheel with reed relay, at low volume flows, which allows, for example, a meaningfully evaluable determination of heat quantities.

Vorzugsweise ist der Volumenstrommesser derart ausgestaltet, dass er eine Impulswertigkeit von >2 Impulsen pro Liter zulässt. Durch diese Maßnahme wird es möglich, eine exaktere Überwachung der Solaranlage insbesondere für Abläufe durchzuführen, die mit einer Volumenstromänderung im Zusammenhang stehen.Preferably, the volume flow meter is designed in such a way that it allows a pulse value of >2 pulses per liter. This measure makes it possible to carry out more precise monitoring of the solar system, especially for processes that are related to a change in volume flow.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Volumenstrommesser eine Einrichtung, bei welcher die Messwerterzeugung auf elektronischem kontaktlosem Wege erfolgt. Hierdurch wird der Umstand ausgenützt, dass im Gegensatz zu bspw. einem Reedrelais, das eine magnetisch mechanische Messwerterzeugung mit entsprechend starker Rückwirkung auf das zu messende strömende Medium aufweist, eine elektronische Messwerterzeugung mit einem Messimpuls aus kommt, der das strömende Medium nur unwesentlich beeinflusst. Dies kann dadurch erreicht werden, dass ein Messimpulssignal mit geringer Leistung generiert und nachfolgend elektronisch verstärkt wird. Damit wird bei der Volumenstromerfassung das in der Solarkreisverrohrung strömende Medium im Wesentlichen nur durch das Flügelrad gestört, wogegen die Energie für den Messimpuls das Medium kaum belastet. Auf diese Weise wird es möglich die Häufigkeit von Messimpulsen bis in die Größenordnung von >2 Impulsen pro Liter zu erhöhen, ohne eine zu große Beeinträchtigung des strömenden Mediums in Kauf nehmen zu müssen.In a further advantageous embodiment of the invention, the volume flow meter comprises a device in which the measured value is generated electronically and without contact. This takes advantage of the fact that, in contrast to a reed relay, for example, which has a magnetic-mechanical measured value generation with a correspondingly strong reaction on the flowing medium to be measured, an electronic measured value generation requires a measuring pulse that only has an insignificant effect on the flowing medium. This can be achieved by generating a measuring pulse signal with low power and then amplifying it electronically. When measuring the volume flow, the medium flowing in the solar circuit piping is essentially only disturbed by the impeller, whereas the energy for the measuring pulse hardly puts any strain on the medium. In this way, it is possible to increase the frequency of measuring pulses to the order of >2 pulses per liter without having to accept too great an impairment of the flowing medium.

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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Volumenstrommesser ein Flügelrad mit induktivem Impulsgeber.In a further preferred embodiment of the invention, the volume flow meter comprises an impeller with an inductive pulse generator.

Vorzugsweise erfolgt die Fehlerkorrektur der Messwerte durch einen unmittelbar am Volumenstrommesser angeordneten Mikroprozessor. Auf diese Weise wird eine kompakte vielseitig einsetzbare Baueinheit geschaffen.Preferably, the error correction of the measured values is carried out by a microprocessor located directly on the volume flow meter. In this way, a compact, versatile unit is created.

Um den Verdrahtungsaufwand für den Volumenstrommesser gering zu halten, wird im Weiterem vorgeschlagen, dass der Volumenstrommesser derart ausgestaltet ist, dass die Datenübertragung und die Stromversorgung über gemeinsame Leitungen erfolgt. Durch diese Maßnahme sind insgesamt nur zwei Leitungen für den Volumenstrommesser erforderlich.In order to keep the wiring effort for the volume flow meter to a minimum, it is further proposed that the volume flow meter be designed in such a way that data transmission and power supply are carried out via common cables. This measure means that only two cables are required for the volume flow meter.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Kontrollereinrichtung vorgesehen, die bei Abweichungen des vom Volumenstrommesser ermittelten Volumenstroms von einem vordefinierten Wertebereich eine Fehlermeldung ausgibt. In diesem Zusammenhang ist es ebenfalls vorteilhaft, wenn die Kontrollereinrichtung den vom Volumenstrommesser ermittelten Volumenstrom mit einem vorgegebenen Minimalwert vergleicht und bei Unterschreitung des Wertes die Solarkreispumpe abschaltet. Durch diese Maßnahme kann verhindert werden, dass die Solarkreispumpe trockenläuft, wenn das Medium aus der Solarkeisverrohrung entwichen ist. Dabei wird die Überwachung der Solarkeispumpe um so genauer, je größer die Impulswertigkeit der Volumenstrommessung pro Liter ist, da in diesem Fall die Zeitabstände von Impuls zu Impuls kleiner werden.In a further advantageous embodiment of the invention, a control device is provided which issues an error message if the volume flow determined by the volume flow meter deviates from a predefined value range. In this context, it is also advantageous if the control device compares the volume flow determined by the volume flow meter with a predetermined minimum value and switches off the solar circuit pump if the value falls below this value. This measure can prevent the solar circuit pump from running dry if the medium has escaped from the solar circuit piping. The monitoring of the solar circuit pump becomes more precise the higher the pulse value of the volume flow measurement per liter, since in this case the time intervals from pulse to pulse become smaller.

Zeichnung:Drawing:

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und unter Angabe weiterer Einzelheiten undAn embodiment of the invention is shown in the drawing and with further details and

Vorteile näher erläutert.Advantages explained in more detail.

Die Figur zeigt eine thermische Solaranlage in schematischer Darstellung.The figure shows a thermal solar system in a schematic representation.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels:Description of the embodiment:

Die in der Figur dargestellte Solaranlage 1 umfasst einen thermischen Kollektor 2, der an eine Vorlaufleitung 3 und eine Rücklaufleitung 4 angeschlossen ist. In der Rücklaufleitung 4, die das abgekühlte Medium zum Kollektor transportiert ist eine Solarkreispumpe 5 und ein Volumenstrommesser 6 eingebunden. In der Solarkreisverrohrung sind darüber hinaus zwei Wärmetauscher 7, 8 vorgesehen, die innerhalb eines Wärmespeichers 9 angeordnet sind. In Abhängigkeit von der Kollektortemperatur, die mit einem Fühler 10 gemessen wird und einer unteren und oberen Wärmespeichertemperatur, die jeweils mit einem Fühler 11, 12, gemessen wird, schaltet ein Dreiwegeventil 13 entweder beide Wärmetauscher 7, 8, oder nur den unteren Wärmetauscher 8 in den Solarkreislauf. Neben den Fühlern 10, 11, 12 ist ein weiterer Fühler 14 für die Temperaturbestimmung in der Rücklaufleitung 4 und ein Fühler 15 für die Temperaturbestimmung in der Vorlaufleitung 3 vorhanden. Im Speicher 9 ist zusätzlich eine Nachheizung 16 vorgesehen. Die Fühler 10, 11, 12, 14 und 15, die Pumpe 5, das Dreiwegeventil 13 sowie der Volumenstrommesser 6 sind mit einem nicht dargestellten Solarkontroller verbunden.The solar system 1 shown in the figure comprises a thermal collector 2 which is connected to a flow line 3 and a return line 4. A solar circuit pump 5 and a volume flow meter 6 are integrated in the return line 4, which transports the cooled medium to the collector. In addition, two heat exchangers 7, 8 are provided in the solar circuit piping, which are arranged within a heat storage tank 9. Depending on the collector temperature, which is measured with a sensor 10, and a lower and upper heat storage temperature, each measured with a sensor 11, 12, a three-way valve 13 switches either both heat exchangers 7, 8 or only the lower heat exchanger 8 into the solar circuit. In addition to the sensors 10, 11, 12, there is a further sensor 14 for determining the temperature in the return line 4 and a sensor 15 for determining the temperature in the flow line 3. An additional heating system 16 is provided in the storage tank 9. The sensors 10, 11, 12, 14 and 15, the pump 5, the three-way valve 13 and the volume flow meter 6 are connected to a solar controller (not shown).

Dieser bestimmt beispielsweise über den mit dem Volumenstrommesser 6 bestimmten Volumenstrom in ausreichend exakter Weise die Wärmemenge, unter zusätzlicher Zuhilfenahme der Fühler 14 und 15.This determines the heat quantity in a sufficiently precise manner, for example via the volume flow determined by the volume flow meter 6, with the additional assistance of the sensors 14 and 15.

Detektiert der Volumenstrommesser einen zu kleinen Volumenstrom kann der Kontroller dazu ausgelegt sein, die Pumpe 5 abzuschalten, um diese vor einem Trockenlaufen zu schützen.If the volume flow meter detects a volume flow that is too low, the controller can be designed to switch off pump 5 to protect it from running dry.

Bezugszeichenliste:List of reference symbols:

1 Solaranlage1 solar system

2 thermischer Kollektor2 thermal collector

3 Vorlaufleitung3 Flow line

4 Rücklaufleitung4 Return line

5 Solarkreispumpe5 Solar circuit pump

6 Volumenstrommesser6 volume flow meters

7 Wärmetauscher7 Heat exchangers

8 Wärmetauscher8 heat exchangers

9 Wärme sp e i eher9 Heat storage

TemperaturfühlerTemperature sensor

TemperaturfühlerTemperature sensor

TemperaturfühlerTemperature sensor

DreiwegeventilThree-way valve

TemperaturfühlerTemperature sensor

TemperaturfühlerTemperature sensor

NachheizungReheating

Claims (8)

1. Thermische Solaranlage mit einem in einer Solarkreisverrohrung eingebundenen thermischen Sonnenkollektor, einem Wärmetauscher, einer Solarkreispumpe und einem auf dem Flügelradprinzip basierenden Volumenstrommesser zur Messung eines Medium-Volumenstroms durch die Solarkeisverrohrung, dadurch gekennzeichnet, dass Korrekturmittel vorgesehen sind, mit welchen eine Fehlerkorrektur bei der Messung des Volumenstroms durchführbar ist. 1. Thermal solar system with a thermal solar collector integrated in a solar circuit piping, a heat exchanger, a solar circuit pump and a volume flow meter based on the impeller principle for measuring a medium volume flow through the solar circuit piping, characterized in that correction means are provided with which an error correction can be carried out when measuring the volume flow. 2. Solaranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass der Volumenstrommesser (6) derart ausgestaltet ist, dass er eine Impulswertigkeit von >2 Impulsen pro Liter aufweist. 2. Solar system according to claim 1, characterized in that the volume flow meter ( 6 ) is designed such that it has a pulse value of >2 pulses per liter. 3. Solaranlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenstrommesser eine Einrichtung umfasst, bei welcher die Nfesswerterzeugung auf elektronischem kontaktlosem Wege erfolgt. 3. Solar system according to claim 1 or 2, characterized in that the volume flow meter comprises a device in which the measured value is generated electronically without contact. 4. Solaranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenstrommesser ein Flügelrad mit induktivem Impulsgeber umfasst. 4. Solar system according to one of the preceding claims, characterized in that the volume flow meter comprises an impeller with an inductive pulse generator. 5. Solaranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturmittel durch einen unmittelbar am Volumenstrommesser angeordneten Mikroprozessor realisiert sind. 5. Solar system according to one of the preceding claims, characterized in that the correction means are implemented by a microprocessor arranged directly on the volume flow meter. 6. Solaranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenstrommesser (6) derart ausgestaltet ist, dass die Datenübertragung und Stromversorgung über gemeinsame Leitungen erfolgt. 6. Solar system according to one of the preceding claims, characterized in that the volume flow meter ( 6 ) is designed such that the data transmission and power supply take place via common lines. 7. Solaranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kontrollereinrichtung vorgesehen ist, die eine Abweichung des vom Volumenstrommesser (6) ermittelten Volumenstroms von einem vordefinierten Wertebereich erkennt. 7. Solar system according to one of the preceding claims, characterized in that a controller device is provided which detects a deviation of the volume flow determined by the volume flow meter ( 6 ) from a predefined value range. 8. Solaranlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrollereinrichtung den vom Volumenstrommesser (6) ermittelten Volumenstrom mit einem vorgegebenen Minimalwert vergleicht und bei Unterschreiten des Wertes die Solarkreispumpe (5) abschaltet. 8. Solar system according to claim 6, characterized in that the control device compares the volume flow determined by the volume flow meter ( 6 ) with a predetermined minimum value and switches off the solar circuit pump ( 5 ) if the value is undershot.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012004700A1 (en) * 2012-03-12 2013-09-12 Fachhochschule Düsseldorf Thermal solar system for e.g. chemical industry, has three-way valve that is formed at branch location for controlling amount of liquid removed from upper and lower areas of solar storage tank

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DE102012004700A1 (en) * 2012-03-12 2013-09-12 Fachhochschule Düsseldorf Thermal solar system for e.g. chemical industry, has three-way valve that is formed at branch location for controlling amount of liquid removed from upper and lower areas of solar storage tank
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