DD224097A1 - Steuerung von sonnenkollektoranlagen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung von Sonnenkollektoranlagen zur Waermespeicherung. Das Ziel und die Aufgabe besteht darin, die Waermequelle optimal auszunutzen. Dieses Ziel wird erfindungsgemaess erreicht, indem durch eine elektronische Steuerung die Umwaelzung des Waermetraegers im Primaerkreislauf kurzzeitig in Betrieb genommen wird, so dass sich im Primaerkreislauf echte, von den Umgebungseinfluessen unabhaengige Temperaturen einstellen. Stellt sich innerhalb dieser Zeit eine bestimmte Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur des Messfuehlers und der Temperatur des Messfuehlers am Austritt des Fluessigkeitsspeichers ein, dann wird die Umwaelzung aufrecht erhalten. Bei Nichterreichen dieser Temperaturdifferenz wird die Umwaelzung wieder abgeschalten. Ein moegliches Anwendungsgebiet ist die Steuerung der Aufheizung von Waermespeichern zur Objektbeheizung oder Warmwasserbereitung.

Description

Titel der Erfindung

Steuerung, von Sonnenkollektoranlagen '

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die erfindungsgemäße Lösung ist insbesondere geeignet für '5 Wärmeversorgungsanlagen, deren Wärmespeicher die Energie ' über ein Wärmeübertragungsmedium zugeführt bekommt, welchem die Energie durch eine Wärmequelle wechselnder Temperatur, vorzugsweise durch eine Sonnenkollektoranlage zugeführt wird· Das Anwendungsgebiet betrifft alle Objekte, für die eine Objektbeheizung bzw. eine Warmwasserbereitung realisiert 'werden soll.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei den bisher bekannten technischen Lösungen wird 'die Steuerung der Umwälzung im Wärmeträgerkreislauf in Abhängigkeit von Temperaturänderungsgeschwindigkeiten bzw. ' von Temperaturdifferenzen im Primärkreislauf, z. 3. zwischen -Temperatur des Wärmeträgermediums am Sonnenkollektoraustritt und Temperatur im Wärmeträgerkreislauf oder zwischen der

Sonnenkollektortemperatür und der Temperatur im Wärmeträgerkreislauf vorgenommen. Die bisher bekannten Steuerungen zur Umwälzung des Wärmekreislaufes haben den Nachteil, daß insbesondere die Steuerfaktoren bei wechselnder Strahlungsintensität und Umwandlung der Strahlungsenergie im Sonnenkollektor in starkem Maß von den in den Rohrleitungen zum und vom Wärmetauscher bzw. Sonnenkollektor angeordneten

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Temperaturmeßstellen abhängig sind. ,Weiterhin sind beiden bekannten Lösungen beim Anlauf der Umwälzung die Steuerungsfaktoren in starkem Maß von der Umgebungstemperatur der Meßstellen abhängig. Unmittelbare· Folge vorgenannter Nachteile ist, daß· die Abführung und Nutzung der im Sonnenkollektor umgewandelten Strahlungsenergie nicht optimal erfolgt.

Ziel der Erfindung . ,

Die Anwendung der erfindungsgemäßen Steuerung von Sonnenkollektoranlagen sichert die optimale Nutzung der im Sorinenkollektor umgeformten Strahlungsenergie. Die Grundlage dafür bilden die, den objektiven Bedingungen der Wärmeversorgung von Baukörpern, durch in Wärmespeicher eingeleitete Energie, angepaßten Steuerungsfaktoren. , , .

Darlegung des Wesens der Erfindung . _i

40'Die Anwendung der .erfindungsgemäßen Lösung sichert im Wärmeträgerkreislauf durch kurzzeitige Inbetriebnahme der .Um-; . wälzung die Messung der objektiven Temperaturverhältnisse. Bei bekannten Lösungen, wo Temperaturmeßstellen in.den Rohrleitungen zum, und vom Wärmetauscher bzw. Sonnenkollektor angeordnet sind und für die Steuerung der Umwälzung des War- . mekreislau'fes genutzt werden/ treten Probleme derart auf, daß .beim Anlauf der Umwälzung diese Meßstellen nicht die richtigen Temperaturverhältnisse widerspiegeln, ca sich . diese zum Zeitpunkt de's Stillstandes der Umwälzung in einem gewissen Maße in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur einstellen·. Die.wesentlichsten Merkmale der erfincungsge-, mäßen Lösung bestehen·darin,'daß nach einem Stillstand cer Umwälzung bei einer bestimmten positiven Tempera.turdif f erenz zwischen der Strahlungsmeßstelle am Sonnenkollektor und der Temoeratur der Soeicherflüssiakeit im unteren Be-

reich des Wärmetauschers die Umwälzung durch eine elektronische Steuerung in Setrieb genommen'wird-, so daß sich im »Wärmetragerkreislauf echte, von den Umgebungseinflüssen unabhängige Temperaturen einstellen. Gleichzeitig sinkt, be- dingt durch eine spezielle Anordnung der Strahlungsmeßstelle' am,Sonnenkollektor, die Temperatur vom Leerlauf auf den Betriebswert, ab und der Einschaltimpuls steht, zusätzlich durch ein Zeitrelais verlängert, nur noch einen begrenzten Zeitraum, der einstellbar ist, an. Wird innerhalb einer definierten Zeit eine bestimmt positive Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur des Wärmeträgermediums am Sonnenkollektoraustritt und der Temperatur des Wärmeträgermediums am Speicheraustritt erreicht, dann wird die Umwälzung aufrecht erhalten.' Die Abschaltung der Umwälzung erfolgt erst, wenn ein definierter Wert der positiven Temperaturdi.fferenz · zwischen der Temperatur des Wärmeträgermediums am Sonnenkollektoraustritt und der Temperatur des Wärmeträgermediums am Speicheraustritt unterschritten wird.

Ausführungsbeispiel

Die in Figur 1 dargestellte Sonnenkollektoranlage mit dem Wärmespeicher 2 nutzt die Sonnenstrahlung 3 über dem Sonnenkollektor 1. Am oberen Ende des Sonnenkollektor^ 1 ist die Primärvorlaufleitung 6 angeschlossen, welche in den oberen Teil des stehenden Wärrriespeichers 2 mündet. Zur Vermeidung von thermisch ausgelöster ungewollter Zirkulation des Wärmeträgers ist in der Primär rücklaufleitung 9 die Rückschlagklappe 7 angeordnet. Der Kaltwassereintritt 11 wird in den unteren Teil des Wärmespeichers 2 hineingeführt und im'oberen Bereich als Warmwasseraustritt 10 herausgeführt. Der MeSfUhler '12 der Strahlungsmeßstelle zur Ermittlung der Temperatur am Sonnenkollektor 1 ist an dessen Austritt angebracht. In der Primärrücklaufleitung 9 ist der Meßfühler 13 am War-

mespe.icher 2 im unteren Bereich der Meßfühler 15 und in der Primärvorlaufleitung 6 der Meßfühler 14 angeordnet. Eine

ι gO elektronische Steueru'ng 5 übernimmt in Abhängigkeit von ,den Temperaturdifferenzen an den Meßfühlern 15- und 12 bzw. •an den Meßfühlern 13 und 14 das Zu- und Abschalten des Motors 4 mit.der Umwälzpumpe 3. Hat die^Temperaturdifferenz zwischen den Meßfühlern 12 und 15 den eingestellten positiven; Wert erreicht, so wird die Umwälzpumpe <·3 eingesc'nal- ,. tet. Nach Anlaufen der Umwälzung stellen sich an den Meßfühlern 14 und 13 von der Umgebung unabhängige, die tatsächlichen Wärmeübertragungsverhältnisse charakterisierende "Temperaturen ein. Gleichzeitig sinkt die Temperatur am Meßfühler 12 von der-Leerlauf temperatur des Sonnenkollektors auf den Betriebswert ' ab und die Temperaturdifferenz zwischen Meßfühler 12 und 15 bewirkt, daß der Einschaltirnpuls nich-t mehr ansteht. Der Einschaltimpu.ls dieser Temperaturdifferenz fällt zeitverzögert, eingestellt durch din Zeitrelais entsprechend den konkreten Betriebsbedingungen, ab\ Dänach übernimmt die positive Temperoturdifferenz zwischen den Meßfühlern 14 und 13 den weiteren Einschaltimpuls für die Um- , wälzpumpe 3. Wird di'e Temperaturdifferenz null, d. h., >es besteht k.ein Temperaturunterschied zwischen der Primärvorlauf leitung 6 und der Primärrücklauf-1-ei tung 9, so wird die UmwälzpumpeSdes Wärmeträgermechanismus im Primärkreislauf

; abgeschaltet»

Claims (3)

1. Erfindungsanspruch

   1. Steuerung von Sonnenkollektoranlagen mit Wärmespeicher (2) und mit Steuergerät (5), das die Umwälzpumpe (3) in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz des Meß-. fühlers (12) und des Meßfühlers (15) ein- bzw. ausschaltet gekennzeichnet dadurch, daß nach einer definierten Zeit nach dem Einschalten der Umwälzpumpe (3) die Temperaturdifferenz zwischen dem Meßfühler (14) in der Primärvorlaufleitung (6) und dem Meßfühler (13) in der Primärrücklaufleitung (10) den weiteren Einschaltimpu'ls bzw. Ausschaltimpuls für die Umwälzpumpe (3) übernimmt.
2. 2. Steuerung von Sonnenkollektoranlagen nach Punkt 1 ge-.· kennzeichnet dadurch, daß der Meßfühler (12) der Strahlungsmeßstelle am Sonnenkollektor (1) das Absinken der Kollektor tempera tu r vom jeweiligen Leerlaufwert auf den., Betriebswert mit erfaßt.
3. 3. Steuerung von Sonnenkollektoranlagen nach Punkt 1 und gekennzeichnet dadurch, daß der Einschal timpuls durch die Temperaturdifferenz des Meßfühlers (12) am Sonnenkollektor (1) und des Meßfühlers (15) am Wärmespeicher' (2) zeitverzögert anlagenspezifisch einstellbar abfällt,

   Zeichnung,-