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Dokumentenidentifikation DE102004057288B4 28.04.2011
Titel Solarregler mit flexiblen Zeitintervallen
Anmelder RESOL-Elektronische Regelungen GmbH, 45527 Hattingen, DE
Erfinder Müller, Friedrich Udo, 74074 Heilbronn, DE
DE-Anmeldedatum 26.11.2004
DE-Aktenzeichen 102004057288
Offenlegungstag 01.06.2006
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 28.04.2011
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.04.2011
IPC-Hauptklasse F24J 2/40  (2006.01)  A,  F,  I,  20051017,  B,  H,  DE

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Solarregler nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs für thermische Solaranlagen mit wenigstens einem Kollektor, welcher über eine Zuleitung und eine Ableitung mit einer Wärmeabnahmestelle verbunden ist, wobei in der Zuleitung oder in der Ableitung wenigstens eine Pumpe angeordnet ist, die ein Wärmeträgermedium umwälzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, den Kollektortemperatursensor und ggf. den Speichertemperatursensor einzusparen und unnötige Betriebszeiten der Pumpe für die Ermittlung der Kollektortemperatur zu minimieren.

Das am weitesten verbreitete Steuer- und Regelverfahren für thermische Solaranlagen ist die Temperaturmessung im oder am Solarkollektor sowie an der oder den Wärmeabnahmestellen. Die Temperaturen werden von einer Regelung verglichen und sobald die Temperatur des Solarkollektors um eine gewünschte Differenz höher ist als die an der Wärmeabnahmestelle, z. B. einem Warmwasserspeicher, wird der Solarkreis derart in Betrieb gesetzt, dass durch eine Pumpe das flüssige Medium in den Rohrleitungen eines Kreislaufes vom Solarkollektor zur Wärmeabnahmestelle und zurück umgewälzt wird. Sinkt die Temperaturdifferenz unter die gewünschte Höhe, wird der Kreislauf gestoppt.

DE 26 58 709 A1 beschreibt ein Verfahren, bei dem der Kollektortemperatursensor nicht im Kollektor, sondern am Kollektoraustritt angeordnet ist und die Pumpe in einstellbaren Zeitabständen kurzzeitig in Betrieb genommen wird, um die Flüssigkeit zu Messzwecken aus den Kollektoren zu dem Sensor zu transportieren. Die Fortsetzung des Pumpenbetriebs hängt von der gemessenen Temperaturdifferenz zwischen den Sensoren am Kollektoraustritt und an der Wärmeabnahmestelle ab. Der Zeitabstand zwischen den Betriebsintervallen ist konstant, so dass die Pumpe auch nachts und bei schlechtem Wetter wiederkehrend kurzzeitig läuft.

DE 38 35 012 A1 schlägt mehrere Verfahren vor, wie geprüft werden kann, ob die Temperatur im Kollektor ausreichend ist, Wärme an die Wärmeabnahmestelle abzugeben, ohne die Pumpe unnötig oft in Betrieb zu nehmen. Hierzu wird zum einen vorgeschlagen eine elektronische Schaltuhr zu berechnen, deren Ein- und Ausschaltzeitpunkte in Abhängigkeit von den kalendarischen Sonnenauf- und Sonnenuntergangszeiten berechnet werden. Zum anderen wird vorgeschlagen, die Pumpe einzuschalten, wenn die gemessene Solarstrahlung einen konstanten Schwellenwert überschreitet. Die Pumpe wird eine gewisse Zeitspanne betrieben. Anschließend wird die Temperaturdifferenz zwischen Vorlauf und Rücklauf mit dem Schwellenwert verglichen und bei Unterschreitung wird die Pumpe ausgeschaltet. Über die Dauer des Ruheintervalls werden keine Angaben gemacht.

Bei einer bekannten Ausgestaltung des Regelverfahrens mit einem Solarmessgerät wird die solare Einstrahlung ermittelt und bei Überschreitung einer einstellbaren Mindesteinstrahlung, z. B. 300 W/m2 wird ein erster Solarkreis, vorzugsweise über eine Pumpe in Betrieb genommen. Der erste Kreislauf der Solaranlage führt üblicherweise zunächst zu einer Weiche, z. B. einem so genannten Drei-Wege-Ventil, und nicht zur Wärmeabnahmestelle (z. B. Warmwasserspeicher). Solange die Temperatur des Mediums im Solarkreislauf an der Weiche nicht um eine festgelegte Temperatur höher ist als an der Wärmeabnahmestelle, wird das flüssige Medium wieder zu den Kollektoren zurückgeführt. Erst wenn die Temperatur an oder in der Nähe der Weiche höher ist, als an der Wärmeabnahmestelle wird der Kreislauf zur Wärmeabnahmestelle frei gegeben.

Bei diesem Regelverfahren können bei geringer solarer Einstrahlung weitere Probleme auftreten. Die solare Einstrahlung kann zwar hoch genug sein damit die Umwälzpumpe in Betrieb gesetzt wird, aber nicht ausreichen um genügend Temperatur zu erzeugen, um der Wärmeabnahmestelle Wärme zuzuführen, z. B. wenn die Wärmeabnahmestelle bereits über eine höhere Temperatur verfügt. Dann ist während des ganzen Tages die Umwälzpumpe in Betrieb, ohne dass der Wärmeabnahmestelle Wärme zugeführt werden kann. Das bedeutet, dass bei schlechtem Wetter und bei Regen, insbesondere in der Winterzeit, nicht nur die Pumpe häufig unnötig läuft, sondern außerdem die im Solarkollektor erzeugte Wärme durch die Zirkulation in den Rohren, zur Weiche und zurück wieder in erheblichem Umfang verloren geht.

Ist im Winter ergiebiger Schneefall, so kann das Solarmessgerät (2) unterhalb des Schnees liegen, während bei nennenswerter solarer Einstrahlung der Schnee vom Glas der Solarkollektoren (12) abrutschen kann. Der Solarregler (1) würde dann den Solarkreis (18) nicht in Betrieb setzen, so dass es nicht zur Wärmeabführung der Solarkollektoren (12) an die Wärmeabnahmestelle (13) kommen würde.

Im Allgemeinen ergeben sich durch eine Temperatur- oder eine Solarmessstelle auf dem Dach weitere Probleme. So muss häufig nachträglich ein Elektrokabel zwischen dem Solarmessgerät auf dem Dach oder der Außenwand bzw. dem Temperaturfühler beim Solarkollektor und dem Regler im Heizungskeller verlegt werden, was sich deshalb als besonders schwierig darstellt, weil ein ”auf Putz verlegtes Kabel” von Hausbesitzern nicht gewünscht wird. Ist das Solarmessgerät auf dem Dach angebracht und die Leitung verlegt, so werden die Kabel häufig durch Vögel und Marder zerstört oder das Solarmessgerät bzw. der Temperaturfühler können durch Überspannungen in der Nähe erfolgender Blitzeinschläge so beschädigt werden, dass eine genaue Messung nicht mehr möglich ist.

Ein Austausch der Messstelle auf dem Dach ist problematisch und kostspielig, da dies ohne aufwändige Absicherung des Monteurs nicht möglich ist. Ist es Winter und die Dachziegel sind mit Schnee oder Eis behaftet, ist eine Reparatur auf einem Schrägdach nur mit sehr großem Aufwand möglich.

DE 103 34 436 A1 schlägt zur Beseitigung des Nachteils der Datenleitung auf das Dach vor, die Pumpe zu Messzwecken kurzzeitig mit maximalem Volumenstrom in Betrieb zu nehmen, um die Flüssigkeit aus den Kollektoren zu dem Temperatursensor im Vorlauf und aus dem im Speicher integrierten Wärmeübertrager zu dem Temperatursensor im Rücklauf zu transportieren. Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Temperatursensoren im Vorlauf und im Rücklauf mit der Pumpe eine bauliche Einheit bilden. Am Ende des Zwangsbetriebs der Pumpe wird die Differenz zwischen Vorlauf- und Rücklauftemperatur verglichen und die Drehzahl der Pumpe in gewünschter Weise angepasst. Unterschreitet die Temperaturdifferenz einen Schwellenwert wird die Pumpe außer Betrieb genommen. Über die Dauer des Ruheintervalls bis zum nächsten Zwangsbetrieb und die Größe des Zeitfensters innerhalb dessen der Zwangsbetrieb der Pumpe zu Messzwecken durchgeführt wird, werden keine Angaben gemacht.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die erwähnten Schwächen des Stands der Technik zu beseitigen.

Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung sieht vor, dass in der Zeit in der ein solarer Ertrag möglich ist, also tagsüber, der solare Kreislauf (18), vorzugsweise durch den Betrieb der Umwälzpumpe (3), über eine Intervallschaltung für kurze Zeit in Betrieb gesetzt wird, nämlich gerade lang genug, um das Medium vom Sonnenkollektor (12) zur Temperaturmessstelle (4) zu führen.

Die Temperaturmessstelle (4) für die Messung der Temperatur des von den Solarkollektoren kommenden Wärmeträgermediums wird im Folgenden auch Solarmessstelle genannt.

Statt die Temperatur (5) an mindestens einer Wärmeabnahmestelle (13) zu messen kann ein Temperatursensor (6) stattdessen in oder an der Leitung (17) zum Solarkollektor (12) angebracht sein, vorzugsweise in der Nähe der Wärmeabnahmestelle(n) (13). Wenn im Folgenden von der Temperatur der Wärmeabnahmestelle (13) gesprochen wird, so sind die Messstellen 5 und 6 von mindestens einer Wärmeabnahmestelle (13) gemeint. Dies ist so zu verstehen, dass entweder die Messstelle 5 oder 6 vorhanden ist.

Die Erfindung sieht weiter vor, dass die Pumpe (3) über eine Intervallschaltung für kurze Zeit in Betrieb genommen wird, nämlich gerade lang genug, um das Medium vom Sonnenkollektor (12) zur Temperaturmessstelle (4) an der Leitung zur Weiche (20) zu führen.

Ist nun an der Temperaturmessstelle (4) die Temperatur nicht um die gewünschte Gradzahl höher als an der Temperaturmessstelle (5) der Wärmeabnahmestelle (13), so wird die Umwälzpumpe (3) wieder abgeschaltet.

Beim Stand der Technik wird nach einer beliebig wählbaren Zeit z. B. 15 Minuten, die Pumpe (3) wieder in Betrieb genommen.

Nach Anspruch 1 ist vorgesehen, dass die Dauer des Ruheintervalls in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz zwischen der Solarmessstelle (4) und der Messstelle (5, 6) an der Wärmeabnahmestelle (13) festgelegt wird.

Denn bei hoher solarer Einstrahlung und hoher Außentemperatur ist ein Ruheintervall von z. B. 15 Minuten zu lang. Bei leistungsfähigen Solarkollektoren (12) kann während dieser Zeit die Flüssigkeit in den Solarkollektoren (12) bereits den Siedepunkt erreichen und zu Störungen der Anlage führen.

Bei geringer solarer Einstrahlung kann ein Ruheintervall von 15 Minuten wiederum zu kurz sein.

Eine Lösung dieser Aufgabe besteht darin, dass nicht starr eine bestimmte Ruheintervallzeit vorgegeben wird, sondern die Intervallzeit durch einen geeigneten Algorithmus im Solarregler (1) in Abhängigkeit von der Temperatur an der Messstelle (4) und der Temperatur der Wärmeabnahmestelle (13) errechnet wird.

Dies hat so zu geschehen, dass je höher die negative Temperaturdifferenz zwischen Wärmeabnahmestelle (13) und Temperatur der Messstelle (4) ist, desto größer ist die Dauer des Ruheintervalls, in dem der Kreislauf (18) nicht in Betrieb genommen wird.

Beispielhaft zeigt nachfolgende Tabelle wie die Ruheintervallzeiten bei unterschiedlichen Temperaturdifferenzen sein könnten. Temperatur an der Wärmeabnahmestelle (5, 6) Temperatur der Solarmessstelle (4) Temperaturdifferenz Dauer des Ruheintervalls 60°C 10°C –50°C 40 Minuten 60°C 30°C –30°C 30 Minuten 60°C 50°C –10°C 15 Minuten 60°C 60°C 0°C 5 Minuten 60°C 63°C 3°C 2 Minuten 60°C 70°C 10°C Betrieb

Die Wärmeabnahmestelle (13) wurde hier mit einer konstanten Temperatur von 60°C angegeben. Natürlich kann die Wärmeabnahmestelle (13) auch eine andere, beliebige Temperatur aufweisen.

Entscheidend ist dabei allein die Temperaturdifferenz zwischen Wärmeabnahmestelle (13) und der Temperatur an der Solarmessstelle (4). Ist die negative Temperaturdifferenz besonders hoch, z. B. –50°C, dann ist das Ruheintervall besonders lang. Je niedriger die negative Temperaturdifferenz ist, umso kürzer ist das Ruheintervall, bis eine positive Temperaturdifferenz festgestellt wird, die so hoch ist, dass es lohnt den Kreislauf (18, 19) in Dauerbetrieb zu nehmen.

Die angegebenen Temperaturen und die Dauer der Ruheintervalle sind beispielhaft angegeben und können je nach Situation geändert werden. Zwischen diesen Temperaturen wird die Dauer des Zeitintervalls gleitend festgestellt, d. h. bei einer negativen Temperaturdifferenz von –40°C wäre dann das Ruheintervall z. B. 35 Minuten.

Der Solarregler nimmt vorzugsweise eine Korrektur vor, wenn die Temperaturen ein hohes Niveau erreicht haben z. B. die Wärmeabnahmestelle (13) über eine Temperatur von 90°C verfügt und der Kollektor (12) über eine Temperatur von 80°C verfügt, also eine Temperaturdifferenz von –10°C. Dann wird das Ruheintervall verkürzt z. B. statt 15 Minuten nur 5 Minuten, da davon ausgegangen werden kann, dass genügend hohe Solareinstrahlung vorhanden ist und ein zu langes Ruheintervall die Flüssigkeit der Solarkollektoren (12) zum Siedepunkt führen würde. Das bedeutet, dass je höher die Temperatur an der Messstelle (4) ist, desto kürzer sind die Ruheintervalle.

Wenn mehrfach in Folge eine hohe, weitgehend unverändert negative Temperaturdifferenz zwischen der Messstelle (4) und der Wärmeabnahmestelle (13) festgestellt wird, wird vorzugsweise das Ruheintervall verlängert, da davon auszugehen ist, dass die Gegebenheiten sich voraussichtlich weiterhin nicht ändern. Tritt an der Wärmeabnahmestelle (13) jedoch eine Temperaturreduzierung ein z. B. wenn frisches Kaltwasser in die Wärmeabnahmestelle fließt, so wird das Ruheintervall durch Zirkulation der Flüssigkeit im Solarkreis (18) unterbrochen.

Verfügt die solare Anlage über ein Solarmessgerät (2), so wird das Ruheintervall ebenfalls unterbrochen, wenn an dem Solarmessgerät (2) eine Erhöhung der solaren Einstrahlung stattfindet.

Im Falle der Verwendung eines Solarmessgerätes (2) ist in Anspruch 2 vorgesehen, dass die vom Solarmessgerät (2) festgestellte solare Einstrahlung mit der Temperatur der Wärmeabnahmestelle (13) verglichen wird. Je nach Temperatur der Wärmeabnahmestelle muss das Solarmessgerät (2) eine andere solare Einstrahlungsstärke feststellen, um die Umwälzpumpe (3) in Betrieb zu nehmen. Beträgt z. B. die Temperatur der Wärmeabnahmestelle 20°C, so genügt eine solare Einstrahlung von z. B. 300 W/m2. Beträgt hingegen die Temperatur an der Wärmeabnahmestelle (13) z. B. 40°C, so muss die solare Einstrahlung z. B. 400 W/m2 betragen, bevor die Umwälzpumpe (3) in Betrieb gesetzt wird. Das heißt, je höher die Temperatur an der Wärmeabnahmestelle (13) ist, umso höher muss die solare Einstrahlung sein, um den solaren Kreislauf (18) in Betrieb zu nehmen.

Gibt das Solarmessgerät (2) jedoch während der hellen Zeit des Tages keine Werte an, so geht der Regler (1) von einer Störung aus und beginnt mit der beschriebenen Intervall-Schaltung, als wäre kein Solarmessgerät (2) vorhanden.

Ist kein Solarmessgerät (2) vorhanden, so ist es sinnvoll eine andere Vorrichtung zur Verhinderung eines plötzlichen Temperaturanstieges bis zum Siedepunkt der Solarkollektoren (12) durch plötzliche Erhöhung der solaren Einstrahlung vorzusehen.

Gemäß Anspruch 5 kann dies dadurch geschehen, dass in dem Solarkreislauf (18) ein Druckmelder (21) vorgesehen wird. Durch den Anstieg der solaren Einstrahlung wird sich die Temperatur der Solarkollektoren (12) und damit die der Flüssigkeit der Solarkollektoren (12) erhöhen, infolgedessen der Druck der solaren Flüssigkeit im Solarkreislauf (18) ansteigen wird. Erreicht der Druck der Flüssigkeit im Solarkreislauf (18) einen vorher festgelegten Wert, dann wird der Solarkreis (18) in Betrieb gesetzt, vorzugsweise durch Inbetriebnahme der Pumpe (3), um dabei die Flüssigkeit aus den Solarkollektoren (12) zur Messstelle (4) zu transportieren. Der Solarregler kann dann den neuen Wert der Temperaturdifferenz von Messstelle (4) gegenüber der Wärmeabnahmestelle (13) ermitteln.

In der vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung in Anspruch 4 wird die Dauer der Ruheintervalle in Abhängigkeit von der Leistungsfähigkeit der Solarkollektoren (12), des Standortes und/oder der Jahreszeit festgelegt. Je schneller der Temperaturanstieg der Solarkollektoren (12) und je intensiver die solare Einstrahlung am Standort der Solaranlage ist, umso kürzer müssen die Ruheintervalle sein. Im Gegensatz dazu müssen bei weniger leistungsfähigen Solarkollektoren (12), einem Standort mit weniger intensiver solarer Einstrahlung oder Winterzeit die Ruheintervalle verlängert werden. Vorzugsweise muss das Regelgerät (1) diese Unterschiede berücksichtigen können.

Vorzugsweise wird die Leistungsfähigkeit der Kollektoren (12) und/oder die solare Einstrahlungsintensität und/oder die Jahreszeit durch eine Kennziffer im Regelgerät (1) berücksichtigt, so dass das Regelgerät (1) die optimalen Zeitintervalle errechnen kann.

Wählt man sinnvolle Ruheintervalle, so wird die Umwälzpumpe (3) bei negativer Temperaturdifferenz nur selten in Betrieb genommen.

Eine Zeitschaltuhr im Regler (1) gibt den Beginn des Intervallbetriebes frei, vorzugsweise bei Beginn des Sonnenaufganges, und beendet die Intervallzeit bei Sonnenuntergang.

Sind mehrere Wärmeabnahmestellen (13) vorhanden, so wird die Messstelle bei der Wärmeabnahmestelle (13) mit der niedrigsten Temperatur zum Vergleich der Temperaturdifferenz herangezogen.

Statt wie oben ausgeführt den Solarkreis (18) gleich zur Wärmeabnahmestelle zu führen, kann er zunächst auch nur bis zu einer Weiche (20) geführt werden, und ein zweiter Kreislauf (19) führt von der Weiche (20) zur Wärmeabnahmestelle (13).

In diesem Fall wird die Messstelle (4) in oder an der Leitung des ersten Kreislaufes (18) zwischen Solarkollektoren (12) und Weiche (20) angebracht.

Ist die solare Temperatur entsprechend höher als die der Wärmeabnahmestelle (13), so wird der zweite Kreislauf (19) zwischen Weiche (20) und Wärmeabnahmestelle (13) in Betrieb gesetzt.

Ist die Weiche (20) ein Drei-Wege-Ventil, so genügt eine Umstellung des Ventilweges um den Flüssigkeitsstrom zur Wärmeabnahmestelle (13) zu führen.

Gemäß Anspruch 3 kann die Weiche (20) statt eines Drei-Wege-Ventiles auch ein externer Wärmetauscher (9) mit mindestens zwei Strömungskanälen (7, 8) sein. Der erste Kreislauf (18) zwischen Solarkollektoren und Wärmetauscher führt durch den Solarkollektor-Strömungskanal (7) und der zweite Kreislauf (19) zwischen Wärmetauscher (9) und Wärmeabnahmestelle (13) führt durch den zweiten Strömungskanal (8). Verfügt die solare Temperaturmessstelle (4) über die geforderte höhere Temperatur als die Wärmeabnahmestelle (13), so wird auch der zweite Solarkreis (19) in Betrieb gesetzt, vorzugsweise über eine weitere Pumpe (14).

Vorzugsweise soll das Regelgerät (1) mit einer Vorrichtung, vorzugsweise einem Display und Bedienertastatur, ausgestattet sein, mit der die Bedienung und Einstellung des Reglers (1) und das einfache Ablesen der vom Regler (1) ermittelten Daten möglich ist.

Diese Einrichtung kann sowohl unmittelbar am Regler (1) angebracht sein, als auch an einem anderen Ort und/oder in eine andere Vorrichtung integriert sein, wie z. B ein Personalcomputer oder ein Gerät, mit dem weitere Einrichtungen des Hauses bedient und Daten gemessen werden können. Neben einem Computer könnte dies auch eine Telefonanlage, die Zentralstelle einer Haus-Bus-Anlage oder eine andere Form der Geräteüberwachung und Steuerung eines Hauses sein. Die Daten vom Regler (1) zu dieser anderen Vorrichtung können per Funk oder Kabel übertragen werden.

Figurenbeschreibung:

1: Eine Solaranlage, bestehend aus einem Regelgerät (1), Solarkollektoren (12), einer Wärmeabnahmestelle (13), einer Pumpe (3), einer Leitung (10) von den Sonnenkollektoren (12) zur Wärmeabnahmestelle (13) und einer Rücklaufleitung (11) von der Wärmeabnahmestelle (13) zu den Sonnenkollektoren (12), einer Temperaturmessstelle in der Vorlaufleitung (4) sowie einer weiteren Messstelle (5) in der Wärmeabnahmestelle (13).

Das Regelgerät (1) verfügt über eine Intervallschaltung bei der die Dauer der Ruheintervalle nicht fest vorgegeben ist, sondern in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz zwischen den Messstellen (4) und (5) des letzten Betriebsintervalls berechnet werden. Bei Ablauf des Ruheintervalls wird die Pumpe (3) eingeschaltet und damit der Solarkreislauf (18) zu Messzwecken in Betrieb gesetzt. Ist die gemessene Temperaturdifferenz nach einer gewissen Zeitspanne zwischen den Temperatursensoren (4, 5)) ausreichend, dass die Solarkollektoren (12) der Wärmeabnahmestelle (13) Wärme zuführen können, bleibt die Pumpe (3) in Betrieb.

Im Regelgerät (1) befindet sich die Zeitschaltuhr, die den Betrieb der Pumpe (3) erst dann frei gibt, wenn eine Solareinstrahlung voraussichtlich gegeben ist, also kurz nach Sonnenaufgang und kurz vor Sonnenuntergang.

In dem Solarkreis (18) ist ein Druckmessgerät (21) angebracht. Die in einem Solarkreis (18) üblichen Sicherheitseinrichtungen wie Sicherheitsventil, Ausdehnungsgefäß u. a. sind nicht gezeichnet, da sie zum Verständnis nicht erforderlich sind. Dies gilt auch für die nachfolgenden Figurenbeschreibungen.

2 unterscheidet sich von der 1 dadurch, dass statt des Druckmessgeräts ein Solarmessgerät (2) vorhanden ist, das die solare Einstrahlungsintensität ermittelt und das Einschalten der Pumpe (3) erst dann zulässt, wenn eine ausreichend hohe Einstrahlungsintensität vorhanden ist.

Die Messstelle (6) für die Ermittlung der Temperaturdifferenz ist in der Rücklaufleitung (11) nahe der Wärmeabnahmestelle (13) angeordnet.

3 ist analog zu (1), bloß ohne Druckmessgerät. Die Solaranlage besitzt jedoch zusätzlich eine Weiche (20) die aus einem Drei-Wege-Ventil bestehen kann. Zunächst zirkuliert ein erster Kreislauf (18) zwischen Solarkollektor (12), Weiche (20) und wieder zurück zum Solarkollektor (12). Erst bei einer positiven Temperaturdifferenz, wenn Wärme vom Solarkollektor (12) zur Wärmeabnahmestelle (13) transportiert werden kann, wird der Kreislauf (18) über die Weiche (20) um einen weiteren Kreislauf (19) zur Wärmeabnahmestelle (13) erweitert. Der Temperatursensor der Messstelle (4) ist zwischen Sonnenkollektor (12) und Weiche (20), vorzugsweise unmittelbar vor der Weiche (20), angebracht. Die weitere Messstelle (5) befindet sich in der Wärmeabnahmestelle (13).

4 unterscheidet sich von der 3 dadurch, dass die Weiche (20) ein Wärmetauscher (9) ist, bei dem ein erster Kreislauf (18) an den Strömungskanal (7) angeschlossen ist und ein weiterer Strömungskanal (8) in entgegengesetzter Richtung den Strömungskanal (7) passiert und dieser Strömungskanal (8) über Leitung (16) und Leitung (17) an die Wärmeabnahmestelle (13) angeschlossen ist.

Melden die Temperaturmessstellen im Vorlauf (4) und an der Wärmeabnahmestelle (13) eine positive Temperaturdifferenz so schaltet der Regler (1) zusätzlich zur Pumpe (3) die Pumpe (14) in Betrieb, so dass das Medium des Solarkreislaufes (18) mittels des Strömungskanales (7) Wärme über eine gemeinsame Wandung an das Medium des Strömungskanales (8) und damit an den Kreislauf (19) abgibt. Der Regler kann auch hier zusätzlich um eine Solarmessstelle (2) ergänzt sein, die hier nicht dargestellt ist.

Bezugszeichenliste

1
Solarregler
2
Solarmessgerät
3
Pumpe im Solarkreis
4
Temperaturmessstelle im Vorlauf vom Kollektor zur Wärmeabnahmestelle oder Weiche
5
Temperaturmessstelle an der Wärmeabnahmestelle
6
Temperaturmessstelle im Rücklauf von der Wärmeabnahmestelle zum Kollektor oder zur Weiche
7
Strömungskanal des Wärmetauschers für den Solarkreis
8
Strömungskanal des Wärmetauschers für den Kreislauf der Wärmeabnahmestelle
9
Wärmetauscher
10
Vorlaufleitung von den Solarkollektoren zur Wärmeabnahmestelle oder Weiche
11
Rücklaufleitung von der Wärmeabnahmestelle zu den Solarkollektoren oder zur Weiche
13
Wärmeabnahmestelle
12
Solarkollektor
14
Pumpe im zweiten Kreislauf
15
Kabel zu den Messpunkten
16
Vorlaufleitung von der Weiche zur Wärmeabnahmestelle
17
Rücklaufleitung von der Wärmeabnahmestelle zur Weiche
18
Kreislauf Solarkollektor
19
Kreislauf Weiche-Wärmeabnahmestelle
20
Weiche
21
Druckmessgerät


Anspruch[de]
Regelgerät für thermische Solaranlagen mit mindestens zwei Temperaturmessstellen, von denen mindestens eine Temperaturmessstelle (4) die Temperatur der von den Solarkollektoren (12) kommenden Flüssigkeit ermittelt und mindestens eine Temperaturmessstelle (5, 6) die Temperatur im Bereich der Wärmeabnahmestelle (13) ermittelt, wobei beide Messstellen ihre Werte an das Regelgerät (1) weitergeben, das innerhalb eines Zeitintervalls, während dessen die Umwälzpumpe (3) für kurze Zeit läuft, die neuen Werte der Messstelle (4) und der Messstelle (5, 6) miteinander vergleicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer des Zeitintervalls bis zum Wiedereinschalten des Solarkreislaufes (18) in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz der Temperaturmessstelle im Solarkreislauf (4) und der Temperaturmessstelle (5, 6) im Bereich der Wärmeabnahmestelle (13) festgelegt wird. Regelgerät nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass ein angeschlossenes Solarmessgerät (2) die solare Einstrahlungsintensität feststellt und ein Zirkulieren des Solarkreislaufes (18) nur dann zugelassen wird, wenn die solare Einstrahlung einen vorgegebenen Wert überschreitet, und dass dieser Wert in Abhängigkeit von der jeweiligen Temperaturhöhe an den Messstellen (5 und/oder 6) im Bereich der Wärmeabnahmestelle (13) festgelegt wird. Regelgerät nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der solare Zirkulationskreislauf zwischen Solarkollektor (12) und Wärmeabnahmestelle (13) aus zwei Kreisläufen, nämlich dem Solarkreislauf (18) und dem Kreislauf (19) der Wärmeabnahmestelle (13), besteht und ein Wärmeaustauscher (9) mit einem Strömungskanal (7) den Solarkreislauf (18) aufnimmt und ein anderer Strömungskanal (8) den Speicherkreislauf (19) aufnimmt. Regelgerät nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Regelgerät (1) über eine Berechnungsgröße verfügt, welche die Länge der Ruhezeitintervalle in Abhängigkeit der Leistungsfähigkeit der Solarkollektoren (12) und/oder der klimatischen Verhältnisse und/oder der Jahreszeit anpasst. Regelgerät nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Solarkreis (18) über einen Druckmelder (21) verfügt, der bei Erhöhung des Anlagendruckes auf eine Druckhöhe, die als kritische Größe betrachtet werden kann, einen Impuls an das Regelgerät (1) liefert. Regelgerät nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass es mehrere Solarkollektoren (12) und/oder mehrere Wärmeabnahmestellen (13) geben kann, deren Kreisläufe jeweils mit Temperatursensoren (4, 5, 6), Drucksensoren (21) sowie mehreren Solarmessgeräten (2) ausgestattet sein können.






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