AT514111A2

AT514111A2 - solar system

Info

Publication number: AT514111A2
Application number: ATA50038/2014A
Authority: AT
Original assignee: Ritter XL Solar GmbH
Priority date: 2013-01-29
Filing date: 2014-01-22
Publication date: 2014-10-15
Also published as: DE102014000672B4; DE102014000672A1; AT514111A3; AT514111B1

Abstract

Eine Solaranlage (1) hat einen Kollektor (2) mit einem Kollektoreinlass (3) und einemKollektorauslass (4) für einen flüssigen Wärmeträger sowie einen Wärmeabnehmer(5) mit einer Einlassöffnung (6) und einer Auslassöffnung (7). Der Kollektorauslass(4) ist zur Bildung eines Solarkreislaufs über einen Solarvorlauf (8) mit derEinlassöffnung (6) und die Auslassöffnung (7) über einen Solarrücklauf (9) mit demKollektoreinlass (3) verbunden. Zum Umwälzen des Wärmeträgers ist eine Pumpe(1 0) vorgesehen. Mittels einer Betriebszustands-Erfassungseinrich-,tung ist einStagnations-Betriebszustand der Solaranlage (1) detektierbar. Der Solarrücklauf (9)ist über einen zwischen einer Durchlass- und einer Sperrstellung verstellbaren Bypass(15) mit dem Solarvorlauf (8) verbunden. Die Pumpe (1 0) ist im Solarrücklauf(9) zwischen der Auslassöffnung (7) und dem Bypass (15) angeordnet. Die Solaranlage(1) hat einen Rückflussverhinderer (11) für die Pumpe (1 0) und eine Ausdehnungs-und Druckhalteeinrichtung (17). Die Betriebszustands-Erfassungseinrichtungsteht derart mit dem Bypass in Steuerverbindung, dass sich dieser in der Durchlassstellungbefindet, wenn die Erfassungseinrichtung den StagnationsBetriebszustanddetektiert. Die Ausdehnungs- und Druckhalteeinrichtung (17) istderart mit dem Solarkreislauf verbunden, dass beim Verdampfen von im Kollektor(2) befindlichem Wärmeträger flüssiger Wärmeträger aus dem Kollektor (2) überden Bypass (15) zu der Ausdehnungs- und Druckhalteeinrichtung (17) hin verdrängtwird.A solar system (1) has a collector (2) with a collector inlet (3) and a collector outlet (4) for a liquid heat carrier and a heat collector (5) with an inlet opening (6) and an outlet opening (7). The collector outlet (4) is connected to the inlet opening (6) via a solar flow (8) and the outlet opening (7) is connected to the collector inlet (3) via a solar return (9) to form a solar circuit. For circulating the heat carrier, a pump (1 0) is provided. By means of an operating state detection device, a stagnation operating state of the solar system (1) can be detected. The solar return (9) is connected via an adjustable between a passage and a blocking position by-pass (15) with the solar flow (8). The pump (10) is arranged in the solar return (9) between the outlet opening (7) and the bypass (15). The solar system (1) has a backflow preventer (11) for the pump (1 0) and an expansion and pressure maintaining device (17). The operation state detection means is in control communication with the bypass so as to be in the on-position when the detection means detects the stagnation operation state. The expansion and pressure retaining means (17) is so connected to the solar circuit that upon evaporation of the heat carrier in the collector (2) liquid heat carrier from the collector (2) via the bypass (15) to the expansion and pressure retaining device (17) is displaced towards.

Description

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Die Erfindung betrifft eine Solaranlage, die einen thermischen Kollektor mit einem Kollektoreinlass und einem Kollektorauslass für einen flüssigen Wärmeträger sowie einen Wärmeabnehmer mit einer Einlassöffnung und einer Auslassöffnung für den Wärmeträger hat, wobei der Kollektorauslass zur Bildung eines Solarkreislaufs über einen Solarvorlauf mit der Einlassöffnung und die Auslassöffnung über einen Solarrücklauf mit dem Kollektoreinlass verbunden sind, und wobei im Solarrücklauf eine Pumpe zum Umwälzen des Wärmeträgers angeordnet ist, und wobei die Solaranlage eine Betriebszustands-Erfassungseinrichtung aufweist, mittels der ein Stagnations-Betriebszustand der Solaranlage detektierbar ist, bei dem der Wärmeträger im Kollektor verdampft und/oder die Gefahr eines Verdampfens des Wärmeträgers gegeben ist.The invention relates to a solar system, which has a thermal collector with a collector inlet and a collector outlet for a liquid heat carrier and a heat collector with an inlet opening and an outlet opening for the heat carrier, wherein the collector outlet to form a solar circuit via a solar flow to the inlet opening and the outlet opening are connected via a solar return to the collector inlet, and wherein a pump for circulating the heat carrier is arranged in the solar return, and wherein the solar system has an operating state detecting means by which a stagnation operating state of the solar system can be detected, wherein the heat carrier evaporates in the collector and / or the risk of evaporation of the heat carrier is given.

Wenn flüssigkeitsführende thermische Solaranlagen ohne mechanische Nachführung ihre Wärme nicht abgeben können, schalten sie ab und werden sie immer heißer, bis sie ihre Stagnationstemperatur erreichen. Die Stagnationstemperatur ist i. d. R. oberhalb der Siedetemperatur der Flüssigkeiten, insbesondere wenn es sich dabei um Wasser oder um Wasser-Frostschutzgemische handelt. Es ist angewandte Praxis, dass bis zu Temperaturen von ca. 160 °C das Sieden vermieden wird, indem der zulässige Druck hoch genug ist. Viele Kollektoren erreichen aber so hohe Stagnationstemperaturen, dass die Siedevermeidung über den Druckanstieg kompliziert oder nicht möglich ist. Also muss dann das Sieden des Kollektorfeldes technisch beherrscht werden. Das Sieden des Kollektorfeldes wird nicht enden, bevor in allen Kollektoren nur noch Dampf ist. Das ergibt viele Probleme. Ein Problem ist, dass während des Siedens eine enorme Volumenausdehnung des Anlageninhaltes stattfinden kann, was eine sehr aufwändige Ausdehnungsvorrichtung erfordert. Ein 2/24 2 zweites Problem ist, dass während des Siedens noch sehr viel Wärme an das System abgegeben wird, die nicht gebraucht wird. Das dritte Problem ist, dass während des Siedens die ganze Anlage mit wesentlich höheren Temperaturen thermisch belastet wird, als für den Normalbetrieb vorgesehen ist, wenn sich der Dampf überall ausbreiten kann. Weitere Probleme sind Dampfschläge und die Grenzen thermischer Ausdehnung.If liquid-conducting solar thermal systems can not release their heat without mechanical adjustment, they switch off and become hotter and hotter until they reach their stagnation temperature. The stagnation temperature is i. d. R. above the boiling point of the liquids, especially if it is water or water antifreeze mixtures. It is applied practice that boiling up to temperatures of about 160 ° C is avoided by the allowable pressure being high enough. However, many collectors reach stagnation temperatures so high that boiling prevention via the pressure rise is complicated or not possible. So then the boiling of the collector field must be technically controlled. The boiling of the collector field will not end until all the collectors have steam left. This results in many problems. One problem is that during boiling an enormous volume expansion of the plant contents can take place, which requires a very elaborate expansion device. A second problem is that while boiling is still much heat to the system is released, which is not needed. The third problem is that during boiling, the whole system is thermally stressed at much higher temperatures than intended for normal operation, when the steam can spread everywhere. Further problems are steam shocks and the limits of thermal expansion.

Aus DE 30 21 422 A1 ist eine Solaranlage der eingangs genannten Art bekannt, die der unmittelbaren Erwärmung von unter dem üblichen Kaltwasser-Netzdruck stehenden Brauchwasser dient. Die Solaranlage hat einen thermischen Kollektor mit einem Kollektoreinlass und einem Kollektorauslass für einen flüssigen Wärmeträger. Außerdem weist die Solaranlage einen als Speicherbehälter ausgestalteten Wärmeabnehmer mit einer Einlassöffnung und einer Auslassöffnung für den Wärmeträger auf. Der Kollektorauslass ist zur Bildung eines Solarkreislaufs über einen Solar-vorlauf mit der Einlassöffnung und die Auslassöffnung über einen Solarrücklauf mit dem Kollektoreinlass verbunden. Im Solarrücklauf ist eine Pumpe zum Umwälzen des Wärmeträgers im Solarkreislauf angeordnet. Ein Abschnitt des Solarrücklaufs, der sich von der Auslassöffnung des Wärmeabnehmers in Förderrichtung der Pumpe bis zu dieser erstreckt, ist an einer Kaltwasser-Zulaufleitung angeschlossen.From DE 30 21 422 A1 a solar system of the type mentioned is known, which serves the direct heating of standing under the usual cold water mains pressure hot water. The solar system has a thermal collector with a collector inlet and a collector outlet for a liquid heat transfer medium. In addition, the solar system has a designed as a storage container heat consumer with an inlet opening and an outlet opening for the heat carrier. The collector outlet is connected to the inlet opening via a solar feed pipe and the outlet opening is connected to the collector inlet via a solar return to form a solar circuit. In the solar return, a pump for circulating the heat carrier in the solar circuit is arranged. A portion of the solar return, which extends from the outlet opening of the heat consumer in the conveying direction of the pump up to this, is connected to a cold water supply line.

Die Solaranlage hat eine Betriebszustands-Erfassungseinrichtung, mittels der ein Stagnations-Betriebszustand der Solaranlage detektierbar ist, bei dem der Wärmeträger im Kollektor verdampft und/oder bei dem die Gefahr eines Verdampfens des Wärmeträgers besteht. Der Stagnations-Betriebszustand wird mit Hilfe mindestens eines Thermostaten detektiert, mittels dem die Annäherung der Wärmeträgertemperatur im Kollektor an den Siedepunkt des Wärmeträgers gemessen werden kann.The solar system has an operating state detection device, by means of which a stagnation operating state of the solar system can be detected, in which the heat transfer medium evaporates in the collector and / or in which there is a risk of evaporation of the heat transfer medium. The stagnation operating state is detected by means of at least one thermostat, by means of which the approximation of the heat carrier temperature in the collector to the boiling point of the heat carrier can be measured.

Um die Gefahr, dass im Stagnations-Betriebszustand im Solarkreislauf ein unzulässig hoher Überdruck im Solarkreislauf entsteht, zu vermeiden, weist die Solaranlage eine Entleerungseinrichtung für den Kollektor auf. Die Entleerungseinrichtung hat im Solarvorlauf ein erstes 3/2-Wegeventil und im Solarrücklauf ein zweites 3/2-Wegeventil. Die 3/2-Wegeventile stehen derart mit der Betriebszustands- 3/24 3In order to avoid the risk of an inadmissibly high overpressure in the solar circuit occurring in the solar circuit in the stagnation operating state, the solar system has an emptying device for the collector. The emptying device has a first 3/2-way valve in the solar flow and a second 3/2-way valve in the solar return. The 3/2-way valves are in such a way with the operating state 3/24 3

Erfassungseinrichtung in Steuerverbindung, dass der Wärmeträger während des normalen Betriebs der Solaranlage über den Kollektor und den Wärmeabnehmer im Solarkreislauf umgewälzt wird. Während des Auftretens des Stagnations-Betriebszustands ist ein in Förderrichtung der Pumpe vom ersten 3/2-Wegeventil zum Wärmeabnehmer führender Abschnitt des Solarvorlaufs durch das erste 3/2-Wegeventil gesperrt und ein in Förderrichtung vom Kollektorauslass zum ersten 3/2-Wegeventil führender weiterer Abschnitt des Solarvorlaufs ist über das ersten 3/2-Wegeventil mit einer Ablaufleitung verbunden, um diesen Abschnitt des Solarvorlaufs zu entleeren.Detection device in control connection, that the heat transfer medium is circulated during normal operation of the solar system via the collector and the heat consumer in the solar circuit. During the occurrence of the stagnation operating state leading in the conveying direction of the pump from the first 3/2-way valve to the heat consumer section of the solar flow is blocked by the first 3/2-way valve and leading in the conveying direction from the collector outlet to the first 3/2-way valve further Section of the solar flow is connected via the first 3/2-way valve with a drain line to drain this section of the solar flow.

In entsprechende Weise ist während des Auftretens des Stagnations-Betriebszustands ein in Förderrichtung der Pumpe von dieser zum zweiten 3/2-Wegeventil führender Abschnitt des Solarrücklaufs durch das zweite 3/2-Wegeventil gesperrt und ein in Förderrichtung vom zweiten 3/2-Wegeventil zum Kollektoreinlass führender weiterer Abschnitt des Solarrücklaufs ist über das zweite 3/2-Wegeventil mit der Ablaufleitung verbunden, um den Kollektor zu entleeren.In a corresponding manner, during the occurrence of the stagnation operating state in the conveying direction of the pump from this to the second 3/2-way valve leading portion of the solar return blocked by the second 3/2-way valve and in the conveying direction of the second 3/2-way valve Collector inlet leading another portion of the solar return is connected via the second 3/2-way valve to the drain line to empty the collector.

Bei Annährung an den Siedepunkt soll diese Einrichtung dafür sorgen, dass der obere Teil der Solaranlage, das sind der Kollektor und die da?u benachbarten Rohrabschnitte, sich entleeren. Diese Lösung ist der Fachwelt als „Drain-Back“-System bekannt und für Kleinanlagen (Brauchwasseranlagen mit Brauchwasserspeicher) einsetzbar. Bei Drain-Back-Systemen müssen der Kollektor und die Rohre völlig leerlaufen, was für aus vielen Kollektoren bestehende Kollektorfelder eher nicht in Frage kommt, und die Rohrquerschnitte, die Rohrführung (Gefälle) sowie die Konstruktion der Kollektoren müssen sich dem Ziel des Entleerens unterordnen. Die beschriebene Einrichtung bezieht sich auf offene Solaranlagen, weil sie nach jeder Entleerung immer wieder mit frischem Brauchwasser befüllt wird. Die Vorrichtung beschleunigt oder beruhigt nicht den Prozess der Flüssigkeitsverdampfung im Kollektorfeld einer flüssigkeitsführenden (geschlossenen) thermischen Solaranlage. 4/24 4 Für Thermosiphonanlagen, das sind sehr kleine Solaranlagen, die anstatt mit einer Pumpe mit der Schwerkraft angetrieben werden, indem vor allem der Speicher oberhalb des Kollektors angeordnet wird, ist aus DE20 2006 016 098 U1 ein Überhitzungsschutz bekannt. Dieser besteht im Wesentlichen darin, dass bei Erreichen einer Temperatur, die relativ weit unterhalb der Siedetemperatur liegt, ein Ventil im Solarvorlauf schließt, wonach die Solarflüssigkeit über den Rücklauf in einen Wärmetauscher drückt. Ziel dabei ist es, dass sich der Kollektor beim Sieden weitgehend in den Wärmetauscher entleert. Dazu werden noch viele Details erwähnt, vor allem kommt es auf ein geeignetes Kanalsystem im Kollektor an. Diese Art des Überhitzungsschutzes für einen Thermosiphon ist auf Solaranlagen mit Solarpumpen, mit Speichern, die sich unterhalb der Kollektoren befinden, auf Solaranlagen ohne Speicher oder auf Kollektoren, die darauf konstruktiv keine Rücksicht nehmen, nicht anwendbar.When approaching the boiling point, this device should ensure that the upper part of the solar system, that is the collector and the pipe sections adjacent thereto, empty themselves. This solution is known to experts as a "drain-back" system and can be used for small systems (service water systems with process water storage). For drain-back systems, the collector and the pipes have to run completely empty, which is rather out of the question for collector fields made up of many collectors, and the pipe cross-sections, the pipe run (slope) and the design of the collectors must be subordinate to the goal of emptying. The device described refers to open solar systems, because they are always filled with fresh hot water after each emptying. The device does not accelerate or calm the process of liquid evaporation in the collector field of a liquid-conducting (closed) solar thermal system. 4/24 4 For thermosyphon systems, which are very small solar systems that are driven instead of a pump with gravity, especially by the memory is arranged above the collector, DE20 2006 016 098 U1 overheating protection is known. This consists essentially in the fact that on reaching a temperature which is relatively far below the boiling temperature, a valve in the solar flow closes, after which the solar fluid presses through the return in a heat exchanger. The aim is that the collector empties largely in the heat exchanger during boiling. In addition many details are mentioned, above all it depends on a suitable channel system in the collector. This type of overheating protection for a thermosyphon is not applicable to solar systems with solar pumps, with storage, which are located below the collectors, on solar systems without memory or on collectors, which constructively do not take into account.

Aus DE 27 22 451 A1 ist ferner eine Solaranlage bekannt, bei der beim Sieden des Wärmeträgers im Kollektor flüssiger Wärmeträger aus dem Kollektor über den Solarrücklauf zu einem Ausdehnungsgefäß hin verdrängt wird. Aber die Praxis vieler Jahre zeigte, dass diese Solaranlage gerade hinsichtlich des Überhitzungsschutzes unbefriedigend funktioniert. Wenn der Wärmeträger im Kollektor siedet, nimmt der Dampf nicht nur den kürzesten Weg über den Solarrücklauf zum Ausdehnungsgefäß, sondern zu einem kleineren Anteil auch über den Solarvorlauf. Das kann zu Überhitzung und Zerstörung von Bauteilen führen wie z. B. der Solarpumpe. Diese Gefahr wird umso gravierender, je leistungsstärker die verwendeten Kollektoren sind.From DE 27 22 451 A1, a solar system is also known, in which liquid heat carrier is displaced from the collector via the solar return to an expansion vessel during the boiling of the heat carrier in the collector. But the practice of many years showed that this solar system works unsatisfactory, especially in terms of overheating protection. When the heat carrier boils in the collector, the steam not only takes the shortest route via the solar return to the expansion vessel, but also to a lesser extent via the solar flow. This can lead to overheating and destruction of components such. B. the solar pump. This danger becomes all the more serious, the more powerful the collectors used are.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Solaranlage der eingangs genannten Art zu schaffen, die es ermöglicht, beim Auftreten des Stagnations-Betriebszustands die Menge des im Kollektor verdunstenden Wärmeträgers auf einfache Weise zu begrenzen. Dabei soll ein umständliches Ablassen des Wärmeträgers und ein anschließendes Wiederbefüllen der Solaranlage vermieden werden. 5/24 5The object of the invention is to provide a solar system of the type mentioned, which makes it possible to limit the amount of evaporating in the collector heat carrier in a simple manner when the stagnation operating condition occurs. In this case, a cumbersome draining of the heat carrier and a subsequent refilling of the solar system should be avoided. 5/24 5

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Diese sehen vor, dass der Solarrücklauf über einen Bypass mit dem Solarvorlauf verbunden ist, dass für den Bypass eine Stelleinrichtung vorgesehen ist, mittels welcher der Bypass zwischen einer Durchlass- und einer Sperrsteilung verstellbar ist, dass die Pumpe in einem Abschnitt des Solarrücklaufs angeordnet ist, der sich von der Auslassöffnung in Förderrichtung der Pumpe bis zum Bypass erstreckt, dass im Solarkreislauf ein Rückflussverhinderer für die Pumpe vorgesehen, dass die Solaranlage eine Ausdehnungs- und Druckhaiteeinrichtung für den Wärmeträger umfasst, dass die Betriebszustands-Erfassungseinrichtung derart mit der Stelleinrichtung in Steuerverbindung steht, dass sich der Bypass in der Durchlassstellung befindet, wenn die Erfassungseinrichtung den Stagnations-Betriebszustand detek-tiert, und dass die Ausdehnungs- und Druckhaiteeinrichtung derart mit dem Solarkreislauf verbunden ist, dass beim Verdampfen von im Kollektor befindlichen Wärmeträger flüssiger Wärmeträger aus dem Kollektor über den Bypass zu der Ausdehnungs- und Druckhaiteeinrichtung hin verdrängt wird. Unter einem Bypass wird eine Brücke verstanden, in der kein Solarkollektor angeordnet ist.According to the invention, this object is achieved with the features of claim 1. These provide that the solar return is connected via a bypass with the solar flow, that for the bypass, an adjusting device is provided, by means of which the bypass between a passage and a blocking division is adjustable, that the pump is disposed in a portion of the solar return, extending from the outlet opening in the conveying direction of the pump to the bypass, that in the solar circuit provided a backflow preventer for the pump, that the solar system comprises an expansion and Druckhaiteeinrichtung for the heat transfer that the operating state detection device is so in control connection with the actuator, that the bypass is in the passage position when the detection device detects the stagnation operating state, and that the expansion and Druckhaiteeinrichtung is so connected to the solar circuit, that upon evaporation of heat carrier located in the collector liquid Wärmeträger äger is displaced from the collector via the bypass to the expansion and Druckhaiteeinrichtung out. A bypass is understood as meaning a bridge in which no solar collector is arranged.

Dadurch wird erreicht, dass sich im Stagnations-Betriebszustand der Solaranlage möglichst wenig Dampf bildet und der sich bildende Dampf möglichst schnell möglichst viel Flüssigkeit aus dem Kollektor verdrängt. Erfindungsgemäß ist die Solaranlage so ausgestaltet, dass sich die Fließwege des Wärmeträgers bei Dampfbildung derart verändern, dass der durch dem Dampfdruck aus dem Kollektor verdrängte Wärmeträger und ggf. der aus dem Kollektor verdrängte Dampf über die Einlassöffnung des Kollektors und den Bypass in Richtung auf die Ausdehnungs- und Druck-halteeinrichtung zu strömen kann, ohne mit der Pumpe in Kontakt zu geraten. In vorteilhafter Weise wird dadurch eine thermische Belastung der Pumpe mit Heißdampf und/oder überhitztem Wärmeträger vermieden und dennoch kann der im Kollektor noch vorhandene flüssige Wärmeträger wirkungsvoll und schnell aus diesem verdrängt werden. Somit wird der Bildung von weiterem Wärmeträger-Dampf entgegengewirkt und der Druckanstieg im Solarkreislauf wird begrenzt. Der Rückflussverhinderer bewirkt, dass die Solarpumpe und ggf. weitere Aggregate im Solarrücklauf von dem Siedeprozess ferngehalten werden. Die erfindungsgemäße Solaranlage 6/24 6 ermöglicht eine Dämpfung der bei Stagnation auftretenden Strömungen und Effekte (Stagnationsdämpfung).This ensures that forms as little steam in the stagnation operating state of the solar system and displaces the forming steam as quickly as possible liquid from the collector. According to the invention, the solar system is configured such that the flow paths of the heat transfer medium change in such a way that the heat carrier displaced by the vapor pressure from the collector and possibly the vapor displaced from the collector via the inlet opening of the collector and the bypass in the direction of the expansion - And pressure-holding device can flow without getting into contact with the pump. Advantageously, a thermal load on the pump with superheated steam and / or superheated heat transfer medium is thereby avoided, and yet the liquid heat transfer medium still present in the collector can be effectively and quickly displaced therefrom. Thus, the formation of further heat transfer steam is counteracted and the pressure increase in the solar circuit is limited. The non-return valve ensures that the solar pump and any other units in the solar return are kept away from the boiling process. The solar system according to the invention 6/24 6 allows damping of the currents and effects occurring during stagnation (stagnation damping).

Im Kollektor siedet der Wärmeträger nicht gleichzeitig, sondern zuerst am Kollektorauslass, wo er am heißesten ist. Bei der erfindungsgemäßen Solaranlage kehrt sich bei Dampfbildung nach Abschaltung der Solaranlage die Fließrichtung im Kollektor ganz oder teilweise um. Die Umkehrung der Fließrichtung entsteht dadurch, dass bereits der erste sich bildende Dampf das noch nicht siedende Wasser rückwärts wieder aus dem Kollektor herauspresst. Dies beschleunigt den Prozess der Kollektorentleerung, reduziert die Gesamtausdehnung und begrenzt den Temperaturanstieg auf die druckabhängige Siedetemperatur.In the collector, the heat carrier does not boil at the same time, but first at the collector outlet, where it is hottest. In the solar system according to the invention, the flow direction in the collector is completely or partially reversed in the formation of steam after switching off the solar system. The reversal of the direction of flow is due to the fact that even the first steam that forms does not squeeze out the still boiling water back out of the collector. This accelerates the collector emptying process, reduces the overall expansion and limits the temperature rise to the pressure-dependent boiling temperature.

Wenn es sich bei dem Wärmeträger in der Solaranlage um dieselbe Flüssigkeit handelt, die auch im wärmeverbrauchenden Prozess verwendet wird, kann die Aus-dehnungs- und Druckhaltevorrichtung auch dem Wärmeabnehmer angeordnet sein, d.h. die Ausdehnung des Wärmeträgers kann dann selbst im Falle von Dampfbildung im Kollektorfeld in den wärmeverbrauchenden Prozess hinein erfolgen, z. B. in das Wärmenetz.If the heat transfer medium in the solar system is the same liquid as that used in the heat-consuming process, the expansion and compression device may also be arranged on the heat consumer, i. the expansion of the heat carrier can then take place even in the case of vapor formation in the collector field in the heat-consuming process, z. B. in the heating network.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Ausdehnungs- und Druckhaiteeinrichtung in einem Abschnitt des Solarvorlaufs angeordnet, der sich vom Kollektorauslass in Förderrichtung der Pumpe bis zur Einlassöffnung erstreckt. Heißer Wärmeträger, der beim Verdampfen von im Kollektor befindlichem Wärmeträger aus diesem verdrängt wird, gelangt dann über den Solarvorlauf nicht in den Wärmeabnehmer. Somit kann der Wärmeabnehmer für niedrigere Temperaturen dimensioniert sein, ohne dass die Gefahr besteht, dass dieser beim Verdampfen des im Kollektor befindlichen Wärmeträgers thermisch geschädigt wird.In an advantageous embodiment of the invention, the expansion and Druckhaiteeinrichtung is arranged in a portion of the solar flow, which extends from the collector outlet in the conveying direction of the pump to the inlet opening. Hot heat transfer medium, which is displaced from the latter during vaporization of the heat transfer medium in the collector, then does not reach the heat consumer via the solar supply. Thus, the heat consumer can be dimensioned for lower temperatures, without the risk that this is thermally damaged during evaporation of the heat carrier located in the collector.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist die Ausdehnungs- und Druckhalteeinrich-tung über ein Kondensationsgefäß mit dem Solarkreislauf verbunden. Wärmeträger, der beim Auftreten des Stagnations-Betriebszustands im Kollektor verdampft und expandiert kann dann im Kondensationsgefäß kondensieren und in den flüssigen 7/24 7In one embodiment of the invention, the expansion and Druckhalteeinrich-device is connected via a condensation vessel with the solar circuit. Heat transfer medium, which evaporates and expands in the collector when the stagnation operating state occurs, can then condense in the condensation vessel and be introduced into the liquid phase

Zustand überführt werden, so dass sich sein Volumen stark vermindert. Dadurch wird im Stagnations-Betriebszustand der Druckanstieg im Solarkreislauf begrenzt. Die Ausdehnungs- und Druckhaltevorrichtung kann dadurch mit kompakten Abmessungen kostengünstig ausgestaltet werden. Flüssiger, heißer Wärmeträger, der im Stagnations-Betriebszustand aus dem Kollektor verdrängt wird, wird im Kondensationsgefäß abgekühlt, bevor er mit der Ausdehnungs- und Druckhaltevorrichtung in Kontakt gerät. Es werden also das Ausdehnungsvolumen und die Temperatur in der Ausdehnungs- und Druckhaltevorrichtung begrenzt, so dass die zulässige Betriebstemperatur der Ausdehnungs- und Druckhaltevorrichtung nicht überschritten wird. Das Kondensationsgefäß ist bevorzugt derart mit dem Solarkreislauf verbunden, dass es beim normalen Betrieb der Solaranlage nicht vom Wärmeträger durchströmt wird. Die Temperatur des Wärmeträgervorrats kann daher beim normalen Betrieb der Solaranlage etwa der Umgebungstemperatur des Kondensationsgefäßes entsprechen.Condition are transferred, so that its volume greatly reduced. As a result, the pressure increase in the solar circuit is limited in the stagnation operating state. The expansion and pressure holding device can be designed cost-effective with compact dimensions. Liquid, hot heat carrier, which is displaced from the collector in stagnation mode, is cooled in the condensation vessel before it comes into contact with the expansion and pressure holding device. Thus, the expansion volume and the temperature are limited in the expansion and pressure holding device, so that the permissible operating temperature of the expansion and pressure holding device is not exceeded. The condensation vessel is preferably connected to the solar circuit in such a way that it is not flowed through by the heat carrier during normal operation of the solar system. The temperature of the heat transfer medium can therefore correspond approximately to the ambient temperature of the condensation vessel during normal operation of the solar system.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist in dem Kondensationsgefäß ein Wärmeträgervorrat angeordnet, und das Kondensationsgefäß weist unterhalb des Wärmeträgervorrats eine mit dem Solarkreislauf verbundene Eintrittsöffnung auf. Da die Eintrittsöffnung des Kondensationsgefäßes unterhalb des Wärmeträgervorrats angeordnet ist, wird dieser von eventuellem gasförmigen Wärmeträger, der im Stagnations-Betriebszustand aus dem Kollektor in das Kondensationsgefäß gelangt, durchströmt, wobei der gasförmige Wärmeträger Wärmeenergie an den Wärmeträgervorrat angibt und kondensiert. Die Speicherkapazität des Wärmeträgervorrats ist bevorzugt so dimensioniert, dass auch unter ungünstigen Betriebsbedingungen im Stagnations-Betriebszustand kein Dampf in die Ausdehnungs- und Druckhaltevorrichtung gelangt.In a further advantageous embodiment of the invention, a heat carrier supply is arranged in the condensation vessel, and the condensation vessel has below the heat carrier supply to an inlet connected to the solar circuit. Since the inlet opening of the condensation vessel is arranged below the heat transfer medium, this is of any gaseous heat transfer medium, which passes in the stagnation operating state from the collector into the condensation vessel, flows through, said gaseous heat transfer heat energy to the heat carrier supply indicates and condenses. The storage capacity of the heat carrier supply is preferably dimensioned so that even under unfavorable operating conditions in the stagnation operating state no steam enters the expansion and pressure holding device.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist in einem Abschnitt des So-larvorlaufs, der sich vom Kollektorauslass in Förderrichtung der Pumpe bis zum Bypass erstreckt, eine in eine Offen- und eine Schließstellung verstellbare erste Absperreinrichtung angeordnet, wobei die Betriebszustands-Erfassungseinrichtung derart mit der ersten Absperreinrichtung in Steuerverbindung steht, dass sich diese 8/24 8 in der Schließstellung befindet, wenn die Erfassungseinrichtung den Stagnations-Betriebszustand detektiert. Beim Verdampfen des im Kollektor befindlichen Wärmeträgers kann dann der noch im Kollektor befindliche flüssige Wärmeträger nur durch den Kollektoreinlass hindurch zu der Ausdehnungs- und Druckhaiteeinrichtung hin verdrängt werden. Dadurch können auch bei Solaranlagen, bei denen der Höhenunterschied zwischen dem Kollektor und dem Bypass nur gering ist, wie es z. B. bei Kollektorfeldern zu ebener Erde der Fall ist, Dampfschläge ausgeschlossen werden.In a preferred embodiment of the invention is in a portion of the solar larvorlaufs extending from the collector outlet in the conveying direction of the pump to the bypass, an adjustable in an open and a closed position first shut-off disposed, the operating state detecting means in such a way with the first Shut-off device is in control connection that this 8/24 8 is in the closed position when the detection device detects the stagnation operating state. When evaporating the heat carrier located in the collector then the still located in the collector liquid heat carrier can be displaced only through the collector inlet to the expansion and Druckhaiteeinrichtung out. As a result, even in solar systems in which the height difference between the collector and the bypass is low, as it is z. B. in collector fields to the ground is the case, steam shocks are excluded.

Zweckmäßig ist, wenn die Stelleinrichtung im Bypass ein 2/2-Wegeventil aufweist. Die Stelleinrichtung kann dann kostengünstig realisiert werden. Bevorzugt ist die Stelleinrichtung mittels eines Elektromotors oder eines Elektromagnets verstellbar. Das 2/2-Wegeventil als Bypass ist am wirksamsten, wenn sich der Kollektor oder die Kollektoren einige Meter über dem 2/2-Wegeventil befinden. Dann entleert sich der Kollektor überwiegend rückwärts durch den Bypass, weil sich aufgrund des Dichteunterschiedes zwischen Dampf und Flüssigkeit ein Druckunterschied zwischen Solarvorlauf und Solarrücklauf einstellt. Ohne Höhenunterschied zwischen Kollektorfeld und 2/2-Wegeventil, wie es z. B. bei Kollektoren zu ebener Erde der Fall ist, entleert sich das Kollektorfeld in beide Richtungen.It is expedient if the adjusting device has a 2/2-way valve in the bypass. The adjusting device can then be realized inexpensively. Preferably, the adjusting device by means of an electric motor or an electromagnet is adjustable. The 2/2-way valve as a bypass is most effective when the collector or collectors are a few meters above the 2/2-way valve. Then the collector empties mainly backwards through the bypass, because due to the density difference between steam and liquid, a pressure difference between solar flow and solar return adjusts. Without height difference between the collector field and 2/2-way valve, as z. B. is the case with collectors to the ground, the collector field emptied in both directions.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Stelleinrichtung im Solarvorlauf ein 3/2-Wegeventil auf, das einen mit dem Bypass verbundenen ersten Fluidanschluss, einen mit dem Kollektorauslass verbundenen zweiten Fluidanschluss und einen mit der Einlassöffnung des Wärmeabnehmers verbundenen dritten Fluidanschluss aufweist, wobei 3/2-Wegeventil in eine erste Ventilstellung bringbar ist, in welcher der dritte Fluidanschluss nur mit dem zweiten Fluidanschluss verbunden ist, wobei 3/2-Wegeventil in eine zweite Ventilstellung bringbar ist, in welcher der dritte Fluidanschluss nur mit dem ersten Fluidanschluss verbunden ist, und wobei die Betriebszustands-Erfassungseinrichtung derart mit dem 3/2-Wegeventil in Steuerverbindung steht, dass sich das 3/2-Wegeventil in der zweiten Ventilstellung befindet, wenn die Erfassungseinrichtung den Stagnations-Betriebszustand detektiert. Somit kann beim Auftreten des Stagnations-Betriebszustands mit nur einem Wegeventil der Bypass geöffnet und der sich vom 9/24 9In a further advantageous embodiment of the invention, the adjusting device in the solar flow on a 3/2-way valve having a bypass connected to the first fluid port, a connected to the collector outlet second fluid port and connected to the inlet opening of the heat consumer third fluid port, said third / 2-way valve can be brought into a first valve position, in which the third fluid port is connected only to the second fluid port, wherein 3/2-way valve can be brought into a second valve position, in which the third fluid port is connected only to the first fluid port, and wherein the operating condition detecting means is in control communication with the 3/2-way valve so that the 3/2-way valve is in the second valve position when the detecting means detects the stagnation operating condition. Thus, when the stagnation operating state occurs with only one directional control valve, the bypass opens and the 9/24 9

Kollektorauslass in Förderrichtung der Pumpe zum 3/2-Wegeventil erstreckende Abschnitt des Solarvorlaufs gesperrt werden. Die Solaranlage ermöglicht dadurch einen einfachen und kostengünstigen Aufbau.Collector outlet in the conveying direction of the pump to the 3/2-way valve extending section of the solar flow are blocked. The solar system thus enables a simple and inexpensive construction.

Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist in einem Abschnitt des Solarvorlaufs, der sich vom Bypass in Förderrichtung der Pumpe bis zur Einlassöffnung des Wärmeabnehmers erstreckt, eine in eine Offen- und eine Schließstellung verstellbare zweite Absperreinrichtung angeordnet, wobei die Betriebszustands-Erfassungseinrichtung derart mit der zweiten Absperreinrichtung in Steuerverbindung steht, dass sich diese in der Schließstellung befindet, wenn die Erfassungseinrichtung den Stagnations-Betriebszustand detektiert. Durch diese Maßnahme wird verhindert, dass beim Verdampfen des Wärmeträgers im Kollektor Dampf und/oder heißer Wärmeträger aus dem Kollektor über den Solarvorlauf in den Wärmeabnehmer gelangen kann.In an expedient embodiment of the invention, in a section of the solar flow, which extends from the bypass in the conveying direction of the pump to the inlet opening of the heat consumer, arranged in an open and a closed position second shut-off arranged, wherein the operating state detecting means with the second Shut-off device is in control connection that this is in the closed position when the detection device detects the stagnation operating state. This measure prevents steam and / or hot heat transfer medium from passing out of the collector via the solar flow into the heat consumer when the heat carrier evaporates in the collector.

Vorteilhaft ist, wenn die Betriebszustands-Erfassungseinrichtung mindestens einen Temperatursensor aufweist. Dabei ist der mindestens eine Temperatursensor bevorzugt zur Messung der Temperatur des Wärmeträgerfluids im Kollektor angeordnet, insbesondere zur Messung der Temperatur am Kollektorausgang. Der mindestens eine Temperatursensor kann auch zur Messung der Temperatur des Wärmeträgerfluids im und/oder am Wärmeabnehmer angeordnet sein. In diesem Fall ist der Temperatursensor bevorzugt zur Messung der Temperatur des Wärmeträgerfluids an der Einlassöffnung ausgestaltet bzw. angeordnet. Es ist auch denkbar, dass der mindestens eine Temperatursensor im Solarrücklauf angeordnet ist, vorzugsweise in einem Abschnitt des Solarrücklaufs, der sich von der Einlassöffnung in Förderrichtung der Pumpe bis zu dieser erstreckt. Der Stagnations-Betriebszustand kann detektiert werden, wenn die Temperatur des Wärmeträgers im Kollektor einen vorbestimmten ersten Grenzwert überschreitet. Der Stagnations-Betriebszustand kann aber detektiert werden, wenn die Temperatur des Wärmeträgers im Kollektor einen vorbestimmten zweiten Grenzwert überschreitet und die Differenz zwischen der Temperatur des Wärmeträgers an der Einlassöffnung und der Temperatur des Wärmeträgers an der Auslassöffnung des Wärmeabnehmers einen vorbestimmten 10/24 10It is advantageous if the operating state detection device has at least one temperature sensor. In this case, the at least one temperature sensor is preferably arranged for measuring the temperature of the heat transfer fluid in the collector, in particular for measuring the temperature at the collector output. The at least one temperature sensor can also be arranged to measure the temperature of the heat transfer fluid in and / or at the heat consumer. In this case, the temperature sensor is preferably configured or arranged for measuring the temperature of the heat carrier fluid at the inlet opening. It is also conceivable that the at least one temperature sensor is arranged in the solar return, preferably in a section of the solar return, which extends from the inlet opening in the conveying direction of the pump up to this. The stagnation operating state can be detected when the temperature of the heat carrier in the collector exceeds a predetermined first limit. However, the stagnation operating state can be detected when the temperature of the heat carrier in the collector exceeds a predetermined second limit and the difference between the temperature of the heat carrier at the inlet opening and the temperature of the heat carrier at the outlet of the heat consumer a predetermined 10/24

Wert unterschreitet. Dies lässt darauf schließen, dass wenigerWärme abgenommen als produziert wird. Es besteht auch die Möglichkeit, die Stelleinrichtung in Abhängigkeit von der Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur zu verstellen. So kann beispielsweise ein plötzlicher Temperaturanstieg bei gleichzeitigem Überschreiten einer vorbestimmten Temperatur im Kollektor darauf hindeuten, dass ein Verdampfen des Wärmeträgers im Kollektor bevorsteht.Value falls below. This suggests that less heat is being produced than produced. It is also possible to adjust the adjusting device as a function of the rate of change of the temperature. For example, a sudden increase in temperature while exceeding a predetermined temperature in the collector may indicate that evaporation of the heat carrier in the collector is imminent.

Bevorzugt ist der Rückflussverhinderer in einem Abschnitt des Solarrücklaufs angeordnet, der sich in Förderrichtung der Pumpe von dieser bis zum Bypass erstreckt. Der beim Verdampfen des Wärmeträgers aus dem Kollektor verdrängte flüssige und/oder gasförmige Wärmeträger kann durch diese Maßnahme noch zuverlässiger von der Pumpe ferngehalten werden.Preferably, the backflow preventer is arranged in a section of the solar return, which extends in the conveying direction of the pump from the latter to the bypass. The displaced during evaporation of the heat carrier from the collector liquid and / or gaseous heat transfer medium can be kept even more reliable by the pump from this measure.

Die Erfindung ist besonders nützlich, wenn es sich bei dem Wärmeträger in der Solaranlage um dieselbe Flüssigkeit handelt, die auch im wärmeverbrauchenden Prozess verwendet wird, z. B. im Solarwärmespeicher oder im Wärmenetz, und wenn diese Flüssigkeit sich bei thermischer Stagnation im Kollektor chemisch und physikalisch stabil, d. h. reversibel verhält. Dies ist umso wichtiger, je höher die Stagnationstemperaturen sind. Besonders hohe Stagnationstemperaturen haben Vakuumkollektoren im Allgemeinen und Dewar- oder Sydney-Vakuumröhrenkollektoren mit CPC-Spiegeln im Besonderen, wie sie z. B. in DE 20 2012 011 344 U1 für eine Ausführung mit Baustahlregister beschrieben sind. Eine zur Anwendung der Erfindung besonders geeignete Flüssigkeit ist Wasser.The invention is particularly useful when the heat transfer medium in the solar system is the same as that used in the heat-consuming process, e.g. As in the solar heat storage or in the heating network, and if this liquid is chemically and physically stable at thermal stagnation in the collector, d. H. behaves reversibly. This is even more important the higher the stagnation temperatures are. Particularly high stagnation temperatures have vacuum collectors in general and Dewar or Sydney evacuated tube collectors with CPC levels in particular, as e.g. B. in DE 20 2012 011 344 U1 are described for a design with structural steel register. A particularly suitable liquid for use in the invention is water.

Ein Vorzug der Erfindung besteht darin, dass sie auf beliebig große Solaranlagen anwendbar ist, deren Kollektorfelder aus beliebig vielen Einzelkollektoren bestehen können.An advantage of the invention is that it is applicable to any size solar systems whose collector fields can consist of any number of individual collectors.

Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt: 11/24 11Embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawing. It shows: 11/24 11

Fig. 1 ein Ersatzschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der Solaranlage, bei welcher der Solarvorlauf über einen Bypass mit dem Solarrücklauf verbunden ist, der mittels eines Zweiwegeventils in eine Durchlass- und eine Sperrsteilung verstellbar ist,1 is an equivalent circuit diagram of a first embodiment of the solar system, in which the solar flow is connected via a bypass with the solar return, which is adjustable by means of a two-way valve in a passage and a blocking division,

Fig. 2 ein Ersatzschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der Solaranlage, bei welcher der Solarvorlauf mittels eines weiteren Zweiwegeventils ab-sperrbar ist,2 shows an equivalent circuit diagram of a second exemplary embodiment of the solar system, in which the solar flow can be blocked by means of a further two-way valve,

Fig. 3 ein Ersatzschaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels der Solaranlage, bei welcher der Bypass über ein 3/2-Wegeventil mit dem Solarvorlauf verbindbar ist,3 is an equivalent circuit diagram of a third embodiment of the solar system, in which the bypass via a 3/2-way valve is connected to the solar flow,

Fig. 4 ein Ersatzschaltbild eines vierten Ausführungsbeispiels der Solaranlage, die ein Kondensationsgefäß aufweist, und Fig. 5 ein Ersatzschaltbild eines fünften Ausführungsbeispiels der Solaranlage, bei welcher das Kondensationsgefäß im Bypass angeordnet ist.4 shows an equivalent circuit diagram of a fourth exemplary embodiment of the solar system, which has a condensation vessel, and FIG. 5 shows an equivalent circuit diagram of a fifth exemplary embodiment of the solar system, in which the condensation vessel is arranged in the bypass.

Eine in Fig. 1 im Ganzen mit 1 bezeichnete Solaranlage weist einen thermischen Kollektor 2 mit einem Kollektoreinlass 3 und einem Kollektorauslass 4 für einen flüssigen Wärmeträger, wie z.B. Wasser auf. Der Kollektoreinlass 3 ist an einer tieferen Stelle des Kollektors 2 angeordnet als der Kollektorauslass 4.A solar system indicated as a whole by 1 in Fig. 1 comprises a thermal collector 2 with a collector inlet 3 and a collector outlet 4 for a liquid heat carrier, e.g. Water on. The collector inlet 3 is disposed at a lower point of the collector 2 than the collector outlet 4.

Die Solaranlage 1 hat außerdem einen in der Zeichnung nur schematisch dargestellten Wärmeabnehmer 5 oder Wärmeverbraucher, der eine Einlassöffnung 6 und einer Auslassöffnung 7 für den Wärmeträger hat.The solar system 1 also has a heat consumer 5 or heat consumer, shown only schematically in the drawing, which has an inlet opening 6 and an outlet opening 7 for the heat carrier.

Der Kollektorauslass 4 ist zur Bildung eines Solarkreislaufs über einen Solarvorlauf 8 mit der Einlassöffnung 6 und die Auslassöffnung 7 über einen Solarrücklauf 9 mit dem Kollektoreinlass 3 verbunden. Zum Umwälzen des Wärmeträgers in dem Solarkreislauf ist im Solarrücklauf 9 eine Pumpe 10 angeordnet. In einem Abschnitt des Solarrücklaufs, der sich von der Pumpe 10 zum Kollektoreinlass erstreckt, ist ein Rückflussverhinderer 11 im Solarkreislauf vorgesehen, der in Förderrichtung 12 der Pumpe 10 für den Wärmeträger durchlässig ist und einen Wärmeträgerfluss entgegen der Förderrichtung 12 sperrt. 12/24 12The collector outlet 4 is connected to the collector inlet 3 via a solar flow 8 with the inlet opening 6 and the outlet opening 7 via a solar return 9 to form a solar circuit. For circulating the heat carrier in the solar circuit, a pump 10 is arranged in the solar return 9. In a section of the solar return, which extends from the pump 10 to the collector inlet, a backflow preventer 11 is provided in the solar circuit, which is permeable to the heat carrier in the conveying direction 12 of the pump 10 and blocks a heat transfer flow against the conveying direction 12. 12/24 12

Die Solaranlage 1 weist eine Betriebszustands-Erfassungseinrichtung auf, mittels der ein Stagnations-Betriebszustand der Solaranlage 1 detektierbar ist, bei dem der Wärmeträger im Kollektor verdampft und/oder die Gefahr eines Verdampfens des Wärmeträgers gegeben ist. Die Betriebszustands-Erfassungseinrichtung hat ein Steuer- bzw. Regelgerät 13, das über in der Zeichnung nur schematisch angedeutete elektrische Leitungen mit Temperatursensoren 14A, 14B, 14C verbunden sind, mittels denen die Temperatur des Wärmeträgers am Kollektorauslass 4, an der Einlassöffnung 6 des Wärmeabnehmers 5 und im Solarvorlauf 8 messbar ist.The solar system 1 has an operating state detection device, by means of which a stagnation operating state of the solar system 1 can be detected, in which the heat carrier evaporates in the collector and / or the risk of evaporation of the heat carrier is given. The operating state detection device has a control or regulating device 13, which are connected via electrical lines only schematically indicated in the drawing with temperature sensors 14A, 14B, 14C, by means of which the temperature of the heat carrier at the collector outlet 4, at the inlet opening 6 of the heat consumer. 5 and in the solar flow 8 is measurable.

Der Solarrücklauf 9 ist über einen Bypass 15 mit dem Solarvorlauf 8 verbunden.The solar return 9 is connected via a bypass 15 with the solar flow 8.

Das eine Ende des Bypasses 15 ist an einer ersten Verzweigungsstelle am Solarvorlauf 8 und das andere Ende des Bypasses 15 ist an einer zweiten Verzweigungsstelle am Solarrücklauf 9 angeschlossen. Beide Verzweigungsstellen sind unterhalb des Kollektors angeordnet und von diesem beabstandet.The one end of the bypass 15 is connected to a first branch point on the solar flow 8 and the other end of the bypass 15 is connected to a second branch point on the solar return 9. Both branching points are located below the collector and spaced therefrom.

Der Bypass 15 ist mittels einer Stelleinrichtung 16 zwischen einer Durchlass- und einer Sperrsteilung verstellbar ist. Bei den in den Fig. 1,2 und 4 abgebildeten Ausführungsbeispielen weist die Stelleinrichtung 16 ein 2/2-Wegeventil auf.The bypass 15 is adjustable by means of an adjusting device 16 between a passage and a blocking division. In the exemplary embodiments depicted in FIGS. 1, 2 and 4, the adjusting device 16 has a 2/2-way valve.

Wie in Fig. 1 bis 5 erkennbar ist, ist die Pumpe 10 in einem Abschnitt des Solarrücklaufs 9 angeordnet ist, der sich von der Auslassöffnung 7 in Förderrichtung 12 bis zum Bypass 15 erstreckt. Der Rückflussverhinderer ist zwischen der Pumpe 10 und dem Bypass 15 im Solarrücklauf 9 angeordnet.As can be seen in FIGS. 1 to 5, the pump 10 is arranged in a section of the solar return 9, which extends from the outlet opening 7 in the conveying direction 12 to the bypass 15. The backflow preventer is arranged between the pump 10 and the bypass 15 in the solar return 9.

Die Solaranlage 1 weist ferner eine Ausdehnungs- und Druckhaiteeinrichtung 17 für den Wärmeträger auf, die bei den in Fig. 1,2, 3 und 5 gezeigten Ausführungsbeispielen über eine Stichleitung an einer Verzweigungsstelle angeschlossen ist, die sich in einem Abschnitt des Solarvorlaufs 8 befindet, der sich vom Bypass 15 in Förderrichtung 12 der Pumpe 10 bis zur Einlassöffnung 6 des Wärmeabnehmers 5 erstreckt. 13/24 13The solar system 1 further comprises an expansion and Druckhaiteeinrichtung 17 for the heat transfer medium, which is connected in the embodiments shown in FIGS. 1,2, 3 and 5 via a branch line at a branch point, which is located in a portion of the solar forerun 8 which extends from the bypass 15 in the conveying direction 12 of the pump 10 to the inlet opening 6 of the heat consumer 5. 13/24 13

Die Betriebszustands-Erfassungseinrichtung steht derart mit der Stelleinrichtung 16 in Steuerverbindung, dass sich der Bypass 15 in der Durchlassstellung befindet, wenn die Erfassungseinrichtung den Stagnations-Betriebszustand detektiert. Wenn sich der Bypass 15 in der Durchlassstellung befindet, ist die Pumpe 10 abgeschaltet. Wenn der Stagnations-Betriebszustand nicht detektiert wird, ist der Bypass 15 gesperrt und die Pumpe 10 ist eingeschaltet.The operating state detecting means is in control communication with the actuator 16 so that the bypass 15 is in the on-position when the detecting means detects the stagnation operating condition. When the bypass 15 is in the passage position, the pump 10 is turned off. If the stagnant operating condition is not detected, the bypass 15 is disabled and the pump 10 is on.

Beim Verdampfen von im Kollektor 2 befindlichem Wärmeträger wird flüssiger Wärmeträger durch den Kollektoreinlass 3 hindurch aus dem Kollektor 2 in den Bypass 15 und von dort über den Solarvorlauf zu der Ausdehnungs- und Druckhalteeinrich-tung 17 hin verdrängt. Dabei tritt eine Strömungsumkehr auf, bei welcher der Wärmeträger den Solarrücklauf 9 entgegen der Förderrichtung 12 der Pumpe 10 durchströmt. Dadurch wird der Kollektor 2 entleert und es wird einem weiteren Verdampfen des Wärmeträges entgegengewirkt. Bei den in Fig. 1 und 4 gezeigten Ausführungsbeispielen kann der noch im Kollektor 2 befindliche flüssige Wärmeträger beim Verdampfen des Wärmeträgers im Kollektor 2 auch über den Kollektorauslass 4 und den Solarvorlauf 8 zu der Ausdehnungs- und Druckhaiteeinrichtung 17 hin verdrängt werden.When evaporating located in the collector 2 heat transfer liquid heat carrier is displaced by the collector inlet 3 through from the collector 2 into the bypass 15 and from there via the solar flow to the expansion and Druckhalteeinrich-device 17 out. In this case, a flow reversal occurs, in which the heat transfer medium flows through the solar return 9 counter to the conveying direction 12 of the pump 10. As a result, the collector 2 is emptied and it is counteracted further evaporation of the heat transfer. In the embodiments shown in FIGS. 1 and 4, the liquid heat carrier still in the collector 2 can be displaced to the expansion and Druckhaiteeinrichtung 17 through the collector outlet 4 and the solar flow 8 during evaporation of the heat carrier in the collector 2.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist in einem Abschnitt des Solar-vorlaufs 8, der sich vom Kollektorauslass 4 in Förderrichtung 12 der Pumpe 10 bis zum Bypass 15 erstreckt, eine in eine Offen- und eine Schließstellung verstellbare erste Absperreinrichtung 18 angeordnet. Die Betriebszustands-Erfassungseinrichtung steht derart mit der ersten Absperreinrichtung 18 in Steuerverbindung, dass sich diese in der Schließstellung befindet, wenn die Erfassungseinrichtung den Stagnations-Betriebszustand detektiert. Wenn der Stagnations-Betriebszustand nicht detektiert wird, ist die erste Absperreinrichtung 18 zum Umwälzen des Wärmeträgers im Solarkreislauf geöffnet.In the embodiment shown in FIG. 2, a first shut-off device 18, which can be adjusted into an open position and a closed position, is arranged in a section of the solar advance 8, which extends from the collector outlet 4 in the conveying direction 12 of the pump 10 to the bypass 15. The operating state detection device is in control connection with the first shut-off device 18 in such a way that it is in the closed position when the detection device detects the stagnation operating state. If the stagnation operating state is not detected, the first shut-off device 18 is open for circulating the heat carrier in the solar circuit.

Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Stelleinrichtung 16 im Solarvorlauf ein 3/2-Wegeventil auf, das einen mit dem Bypass 15 verbundenen ersten Fluidanschluss, einen mit dem Kollektorauslass 4 verbundenen zweiten Fluidan- 14/24 14In the embodiment shown in Fig. 3, the adjusting device 16 in the solar flow on a 3/2-way valve, which has a connected to the bypass 15 first fluid port, a connected to the collector outlet 4 second Fluidan- 14/24 14

Schluss und einen mit der Einlassöffnung 6 des Wärmeabnehmers 5 verbundenen dritten Fluidanschluss aufweist. Das 3/2-Wegeventil in eine erste Ventilstellung bringbar, in welcher der dritte Fluidanschluss über einen in der Zeichnung nicht näher dargestellten, in dem 3/2-Wegeventil vorgesehenen Fluidkanal mit dem zweiten Fluidanschluss verbunden ist. In dieser Ventilstellung ist der zweite Fluidanschluss gesperrt. Das 3/2-Wegeventil ist ferner in eine zweite Ventilstellung bringbar ist, in welcher der dritte Fluidanschluss mit dem ersten Fluidanschluss verbunden und gegen den zweiten Fluidanschluss gesperrt ist.End and having a connected to the inlet opening 6 of the heat consumer 5 third fluid connection. The 3/2-way valve can be brought into a first valve position, in which the third fluid port is connected to the second fluid port via a fluid passage, not shown in detail in the drawing, provided in the 3/2-way valve. In this valve position, the second fluid port is blocked. The 3/2-way valve can also be brought into a second valve position, in which the third fluid port is connected to the first fluid port and blocked against the second fluid port.

Die Betriebszustands-Erfassungseinrichtung steht derart mit dem 3/2-Wegeventil in Steuerverbindung, dass sich dieses in der zweiten Ventilstellung befindet, wenn die Erfassungseinrichtung den Stagnations-Betriebszustand detektiert. Wenn die Erfassungseinrichtung den Stagnations-Betriebszustand nicht detektiert, ist das 3/2-Wegeventil in der ersten Ventilstellung angeordnet.The operating state detecting means is in control communication with the 3/2-way valve so that it is in the second valve position when the detecting means detects the stagnation operating state. If the detection device does not detect the stagnation operating state, the 3/2-way valve is arranged in the first valve position.

Wie in Fig. 4 erkennbar ist, kann im Bypass 15 auch ein Kondensationsgefäß 19 angeordnet sein. Dabei ist eine Eintrittsöffnung 21 des Kondensationsgefäßes 19 mit einer ersten Verzweigungsstelle verbunden, die in einem Abschnitt des Solarrücklaufs 9 angeordnet ist, der sich vom Rückflussverhinderer 11 in Förderrichtung 12 der Pumpe 10 bis zum Kollektoreinlass 3 erstreckt. Eine Austrittsöffnung 22 des Kondensationsgefäßes 19 ist mit dem ersten Fluidanschluss der Stelleinrichtung 16 verbunden. Im Übrigen entspricht das in Fig. 5 gezeigte Ausführungsbeispiel dem in Fig. 3.As can be seen in FIG. 4, a condensation vessel 19 can also be arranged in the bypass 15. In this case, an inlet opening 21 of the condensation vessel 19 is connected to a first branch point, which is arranged in a portion of the solar return 9, which extends from the backflow preventer 11 in the conveying direction 12 of the pump 10 to the collector inlet 3. An outlet opening 22 of the condensation vessel 19 is connected to the first fluid connection of the adjusting device 16. Otherwise, the embodiment shown in FIG. 5 corresponds to that in FIG. 3.

Bei dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel ist in einem Abschnitt des Solar-vorlaufs 8, der sich vom Bypass 15 in Förderrichtung 12 der Pumpe 10 bis zur Einlassöffnung 6 des Wärmeabnehmers 5 erstreckt, eine in eine Offen- und eine Schließstellung verstellbare zweite Absperreinrichtung 20 angeordnet ist. Die Be-triebszustands-Erfassungseinrichtung steht derart mit der zweiten Absperreinrichtung 20 in Steuerverbindung steht, dass sich diese in der Schließstellung befindet, wenn die Erfassungseinrichtung den Stagnations-Betriebszustand detektiert. Wenn der Stagnations-Betriebszustand nicht detektiert wird, ist die zweite Absperreinrich- 15/24 15 tung 20 zum Umwälzen des Wärmeträgers im Solarkreislauf geöffnet. Im Übrigen entspricht der Solarkreislauf des in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiels dem von Fig. 1.In the embodiment shown in Fig. 5 is in a portion of the solar flow 8, which extends from the bypass 15 in the conveying direction 12 of the pump 10 to the inlet opening 6 of the heat consumer 5, adjustable in an open and a closed position second shut-off 20th is arranged. The operating state detection device is in control connection with the second shut-off device 20 such that it is in the closed position when the detection device detects the stagnation operating state. If the stagnation operating state is not detected, the second shut-off device 20 is open for circulating the heat carrier in the solar circuit. Incidentally, the solar circuit of the embodiment shown in FIG. 4 corresponds to that of FIG. 1.

Bei dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Ausdehnungs- und Druck-halteeinrichtung über ein Kondensationsgefäß 19 mit dem Solarkreislauf verbunden ist. Das Kondensationsgefäß 19 hat an seiner Unterseite eine Eintrittsöffnung 21, die über eine erste Verbindungsleitung mit einer Verzweigungsstelle verbunden, die in einem Abschnitt des Solarvorlaufs 8 angeordnet ist, der sich vom Kollektorauslass 4 in Förderrichtung 12 der Pumpe 10 bis zum Bypass 15 erstreckt. Eine an der Oberseite des Kondensationsgefäßes 19 befindliche Austrittsöffnung 22 ist über eine zweite Verbindungsleitung mit der Ausdehnungs- und Druckhaiteeinrichtung 17 verbunden. ln dem Kondensationsgefäß 19 ist ein Wärmeträgervorrat angeordnet, der sich beim normalen Betrieb der Solaranlage etwa auf Umgebungstemperatur befindet, da er nicht im Solarkreislauf angeordnet ist. Der Wärmeträgervorrat dient dazu, Dampf und/oder heißen Wärmeträger, der beim Verdampfen des Wärmeträgers im Kollektor 2 aus diesem in das Kondensationsgefäß 19 gelangt, abzukühlen.In the embodiment shown in Fig. 5, the expansion and pressure-holding device is connected via a condensation vessel 19 with the solar circuit. The condensation vessel 19 has on its underside an inlet opening 21, which is connected via a first connecting line to a branch point, which is arranged in a portion of the solar flow 8, which extends from the collector outlet 4 in the conveying direction 12 of the pump 10 to the bypass 15. An outlet opening 22 located on the upper side of the condensation vessel 19 is connected to the expansion and pressure holding device 17 via a second connecting line. In the condensation vessel 19, a heat transfer medium is arranged, which is approximately at ambient temperature during normal operation of the solar system, since it is not arranged in the solar circuit. The heat carrier supply serves to cool the steam and / or hot heat carrier, which passes from the latter into the condensation vessel 19 during vaporization of the heat carrier in the collector 2.

Die Umkehrung der Fließrichtung wird bewirkt, indem die Ausdehnungsvorrichtung in Fließrichtung des Solarvorlaufs angeordnet ist und ein öffnendes Bypassventil 16 den Weg vom Solarrücklauf zur Ausdehnungsvorrichtung am Kollektorfeld vorbei gewährt oder ein Umlenkventil 11 dabei zusätzlich noch den direkten Weg vom So-larvorlauf zur Ausdehnungsvorrichtung sperrt. Dabei bewirkt ein Rückflussverhinderer 11, dass die Solarpumpe 10 und weitere Aggregate im Solarrücklauf von dem Siedeprozess ferngehalten werden. Das Bypassventil 11 ist am wirksamsten, aber nur sinnvoll, wenn sich die Kollektoren einige Meter über dem Ventil befinden. Dann entleert sich das Kollektorfeld in beide Richtungen, aufgrund des großen Dichteunterschiedes zwischen Dampf und Flüssigkeit entsteht aber ein Druckunterschied, der das Wasser viel intensiver über den Solarrücklauf befördert, als Dampf bzw. Dampf-/Wassergemisch über den Solarvorlauf. Das Umlenkventil 11 oder alternativ 16/24 16 zwei synchron schaltende 2-Wege-Ventile, von denen eines den Bypass öffnet und das andere den Solarvorlauf sperrt, sind universell einsetzbar und notwendig, wenn zwischen den Kollektoren und dem Ventil ein zu geringer Höhenunterschied besteht, wie es z.B. bei Kollektorfeldern zu ebener Erde der Fall ist, weil es sonst ohne Sperrung des Solarvorlaufs zu Dampfschlägen käme.The reversal of the flow direction is effected by the expansion device is arranged in the flow direction of the solar flow and an opening bypass valve 16 the way from the solar return to the expansion device at the collector field over granted or a diverter valve 11 while still blocking the direct path from So larvorlauf to the expansion device. In this case, a backflow preventer 11 causes the solar pump 10 and other units are kept away from the boiling process in the solar return. The bypass valve 11 is the most effective, but only useful if the collectors are a few meters above the valve. Then the collector field empties in both directions, but due to the large difference in density between vapor and liquid creates a pressure difference, which promotes the water much more intense on the solar return, as steam or steam / water mixture on the solar flow. The diverter valve 11 or alternatively 16/24 16 two synchronously switching 2-way valves, one of which opens the bypass and the other blocks the solar flow, are universally applicable and necessary if between the collectors and the valve is too low a height difference, as it eg This is the case for collector fields on the ground floor, because otherwise there would be steam strikes without blocking the solar forerunner.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beschleunigung und Beruhigung des Prozesses der Flüssigkeitsverdampfung im Kollektorfeld 2 einer flüssigkeitsführenden thermischen Solaranlage, bei der beim Verdampfen des Kollektorinhaltes mittels geeigneter Aggregate wie ein 2-Wege-Ventil 11 oder ein Umschaltventil 11 eine völlige oder teilweise Umkehr der Strömungsrichtung erfolgt, damit sich möglichst wenig Dampf bildet, weil der sich bildende Dampf möglichst schnell möglichst viel Wasser aus dem Kollektorfeld verdrängt.The invention relates to a device for accelerating and calming the process of liquid evaporation in the collector field 2 of a liquid-conducting thermal solar system, in which the evaporation of the collector contents by means of suitable units such as a 2-way valve 11 or a changeover valve 11 is a complete or partial reversal of the flow direction so that as little steam as possible, because the forming steam displaces as much water as possible from the collector field as quickly as possible.

Bei der Flüssigkeit in der Solaranlage kann es sich um Wasser handeln, das direkt durch den Speicher fließt (1-Kreis-System).The liquid in the solar system can be water that flows directly through the storage tank (1-circuit system).

Die Kollektorflüssigkeit kann über einen Wärmeaustauscher von der Speicherflüssigkeit getrennt sein (2-Kreis-System).The collector liquid can be separated from the storage liquid via a heat exchanger (2-circuit system).

Die Solaranlage kann eine solarthermische Großanlage mit mindestens 100 m2 Kol-lektor-Bruttofläche sein. 17/24The solar system can be a large-scale solar thermal plant with at least 100 m2 gross collector area. 17/24

Claims

1 Patent Attorneys Dipl.-Ing. Helmut Hübscher Dipl.-Ing. 1. Solar system (1) having a thermal collector (2) with a collector inlet (3) and a collector outlet (4) for a liquid heat carrier and a heat consumer (5) an inlet opening (6) and an outlet opening (7) for the heat carrier, wherein the collector outlet (4) via a solar flow (8) with the inlet opening (6) and the outlet opening (7) via a solar return (9) to form a solar circuit are connected to the collector inlet (3), and wherein in the solar return (9), a pump (10) is arranged for circulating the heat carrier, and wherein the solar system (1) has a loading-state detection means, by means of a stagnation operating state of Solar system (1) is detectable, in which the heat transfer medium in the collector (2) evaporated and / or the risk of evaporation of the heat carrier (2) is given, characterized in that the solar return (9) via a bypass (15) with the solar flow (8) is connected, that for the bypass (15) an adjusting device (16) is provided, by means of which the bypass (15) adjustable between a passage and a blocking position in that the pump (10) is arranged in a section of the solar return (9) which extends from the outlet opening (7) in the conveying direction of the pump (10) to the bypass (15), that in the solar circuit a backflow preventer (11) provided for the pump (10) that the solar system (1) comprises an expansion and Druckhaiteeinrichtung (17) for the heat carrier, that the Betriebszu-state detection device is so in control connection with the actuating device (16) that the bypass ( 15) is in the transmission position when the detection device detects the stagnation operating state, and that the expansion and Druckhaiteeinrichtung (17) is so connected to the Soargelreislauf 18, 24 at m evaporating from the collector (2) located in the heat carrier liquid heat transfer medium from the collector (2) via the bypass (15) to the expansion and Druckhaiteeinrichtung (17) is displaced towards.

2. Solar system (1) according to claim 1, characterized in that the expansion and Druckhaiteeinrichtung (17) is arranged in a portion of the solar flow (8) extending from the collector outlet (4) in the conveying direction (12) of the pump (10). extends to the inlet opening (6) of the heat consumer (5).

3. solar system (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the expansion and Druckhaiteeinrichtung (17) via a condensation vessel (19) is connected to the solar circuit.

4. solar system (1) according to claim 3, characterized in that in the condensation vessel (19), a heat transfer medium is arranged, and that the condensation vessel (19) below the heat carrier supply connected to the solar circuit inlet opening (22).

5. solar system (1) according to one of claims 1 to 4, characterized in that in a portion of the solar flow (8) extending from the collector outlet (4) in the conveying direction (12) of the pump (10) to the bypass (15) is arranged, one in an open and a closed position adjustable first shut-off device (18) is arranged, and that the Betriebszustandandsseinseinseinrichation in such a manner with the first shut-off device (18) is in control that it is in the closed position, when the detection means the stagnation Operating state detected.

6. solar system (1) according to one of claims 1 to 5, characterized in that in a portion of the solar flow (8) extending from the bypass (15) in the conveying direction (12) of the pump (15) to the inlet opening (6) the heat consumer (5) extends, an adjustable in an open and a closed position 19/24 3 second shut-off device (20) is arranged, and that the operating state detecting means in such a manner with the second shut-off device (20) in control connection, that in the closed position is when the detection device detects the stagnation operating state.

7. solar system (1) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the adjusting device (16) in the bypass (15) has a 2/2-way valve.

8. Solar system according to claim 6, characterized in that the adjusting device (16) in the solar flow (8) has a 3/2-way valve having a with the bypass (15) connected to the first fluid port, one connected to the collector outlet (4) second Fluid connection and having a third fluid port connected to the inlet opening (6) of the heat consumer (5), that 3/2-way valve can be brought into a first valve position, in which the third fluid port is connected only to the second fluid port that 3 / 2- Directional valve can be brought into a second valve position, in which the third fluid port is connected only to the first fluid port, and that the loading-state detecting means is so in control connection with the 3/2-way valve, that this is in the second valve position, when the detecting means detects the stagnation operating condition.

9. solar system (1) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the operating state detecting means comprises at least one temperature sensor (14A, 14B, 14C).

10. solar system (1) according to one of claims 1 to 9, characterized in that the backflow preventer (11) is arranged in a portion of the solar return (9), in the conveying direction (12) of the pump (10) from this to the Bypass (15) extends.

11. solar system (1) according to one of claims 1 to 10, characterized in that it is the heat transfer medium is water. 20/24 4

12. solar system (1) according to one of claims 1 to 11, characterized in that the collector (2) comprises a collector field, which is composed of at least two individual panels.

13. solar system (1) according to one of claims 1 to 12, characterized in that the collector (2) has at least one evacuated tube collector. Linz, January 22, 2014 Ritter XL Solar GmbH by: / Dl Karl Winfried Hellmich / (signed electronically) 21/24