DE102004054005A1

DE102004054005A1 - Hydraulic temperature difference distributor for thermal solar arrangements comprises distributor closures arranged opposite each other on a moving axle in a housing

Info

Publication number: DE102004054005A1
Application number: DE102004054005A
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-11-09
Filing date: 2004-11-09
Publication date: 2006-05-11

Abstract

Hydraulic temperature difference distributor comprises distributor closures (3, 4) arranged opposite each other on a moving axle (2) in a housing (1). The closures are provided with mechanical temperature controllers (5, 6) supported with springs (7, 8) against the housing. The springs are adjusted by an adjusting screw (9).

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Temperaturdifferenzverteiler zur Erzeugung eines Fluid-Volumenstromes in einer Heizvorrichtung mit Wärmespeichern, vorzugsweise für eine thermische Solaranlage mit unterstützender Primärenergienutzung.The The invention relates to a hydraulic temperature difference distributor for generating a fluid volume flow in a heating device with heat storage, preferably for a thermal solar system with supporting primary energy use.

Bei thermischen Solaranlagen ist es notwendig den Solarwasservolumenstrom, zum Wärmespeicher, durch Leistungsreglung der jeweils augenblicklich vorhanden Strahlungsintensität anzupassen.at solar thermal systems, it is necessary the solar water volume flow, to the heat storage, by adjusting the power of the currently available radiation intensity.

Bekannt ist ein durch DE OS 197 07 164 vorgeschlagenes Umwälzsystem für Sonnenkollektoren und Heizungsanlagen, das durch eine Umwälzpumpe abhängig von der Fluidtemperatur arbeitet, einen Gleichstrommotor aufweist der mittels Photovoltaik betrieben sein kann und dessen Drehzahl von einer Fluidtemperaturdifferenz stufenlos regelbar ist. Vorgesehen ist eine Regeleinrichtung zum Einstellen der Drehzahl des Motors abhängig von der Fluidtemperatur nach Maßgabe einer veränderbaren Kennlinie und eines ersten und zweiten Schwellenwertes.Is known by a DE OS 197 07 164 proposed circulation system for solar panels and heating systems, which operates by a circulation pump depending on the fluid temperature, a DC motor which can be operated by means of photovoltaic and the speed of which is infinitely variable by a fluid temperature difference. Provided is a control device for adjusting the speed of the motor depending on the fluid temperature in accordance with a variable characteristic and a first and second threshold value.

Nachteilig ist der, durch die Abhängigkeit der Pumpenleistung von der Größe des Gesamtsystems der Anlage und den vorhandenen Temperaturmeßstellen, hohe Aufwand zur Einstellung der idealen Kennlinie.adversely is that, by dependence the pump capacity of the size of the overall system Plant and the existing Temperaturmeßstellen, high effort to Setting the ideal characteristic.

Eine andere Lösung beschreibt DE OS 197 05 008 . Hierbei werden durch einfache Temperaturfühler die Vorlauf- bzw. Rücklauftemperatur sowie die Temperatur am Kollektor erfasst, an eine Steuereinrichtung gegeben und die Temperatursprünge an allen drei Temperaturfühlern ausgewertet, wobei die Steuereinheit einen Rechner aufweist der eine Energieertragsmessung durchführt. Diese Steuer- und Regeleinheit benötigt jedoch zusätzliche Energie und eine Verbindung zum entfernt angebrachten Temperaturfühler des Kollektors.Another solution describes DE OS 197 05 008 , Here, the flow and return temperature and the temperature at the collector are detected by a simple temperature sensor, given to a control device and the temperature jumps evaluated on all three temperature sensors, the control unit comprises a computer which performs an energy yield measurement. However, this control unit requires additional power and a connection to the remotely located collector temperature sensor.

Bekannt ist weiterhin, wie in DE U 298 23 533 vorgeschlagen, den Volumenstrom durch den Kollektor, bei nahezu konstantem Pumpenvolumenstrom, durch ein parallel geschaltetes Regelventil zum Ansaugstutzen zurückzuführen, so das der Teilstrom sich in Abhängigkeit der Kollektoraustrittstemperatur ändert. Nachteilig ist hier, daß der Volumenstrom nur aufgeteilt und zum Ansaugstutzen zurückgeführt wird und keine Änderung des Volumenstromes in Abhängigkeit des Wärmeangebotes am Kollektor ermöglicht.It is also known, as in DE U 298 23 533 proposed, the volume flow through the collector, at almost constant pump flow, due to a parallel-connected control valve to the intake, so that the partial flow changes depending on the collector outlet temperature. The disadvantage here is that the volume flow is only split and returned to the intake manifold and no change in the volume flow as a function of the heat supply to the collector allows.

Aufgabe der Erfindung ist es einen hydraulischen Temperaturdifferenzverteiler vorzuschlagen, der unabhängig von zusätzlicher Schalt- Regel- oder Meßenergie eine leistungsabhängige Volumenmengenregelung zur maximalen Energieausbeute und Begrenzung der Speichertemperatur ermöglicht.task The invention is a hydraulic temperature difference distributor to propose that independently from additional Switching control or measuring energy a performance-based Volume control for maximum energy yield and limitation the storage temperature allows.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit dem kennzeichnenden Merkmalen des Anspruch 1 gelöst.According to the invention Problem solved with the characterizing features of claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.advantageous Embodiments are described in the subclaims.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Temperatur, des im Kollektor erwärmten Mediums, von einem mechanischen Thermoelement erfasst und über das mit dem Thermoelement verbundene Ventil in den Wärmespeicher geleitet. Ein zweites Thermoelement befindet sich im Wasserkreislauf der solaren Speicherebene und ist auf eine Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur des Mediums im Kollektorkreis und der Temperatur im Speicherkreislauf eingestellt.at the device according to the invention is the temperature of the medium heated in the collector, of a mechanical Thermocouple detected and over the valve connected to the thermocouple in the heat storage directed. A second thermocouple is located in the water cycle of the solar storage level and is due to a temperature difference between the temperature of the medium in the collector circuit and the temperature set in the memory cycle.

Bei einer Temperaturerhöhung im Kollektorkreis reagiert das Thermoelement mit einer Längenänderung und lenkt den Energiefluss in die anfordernde Ebene des Wärmespeichers. Ist jedoch die Speichertemperatur höher als die Temperatur im Kollektorkreislauf, reagiert das zweite Thermoelement mit einer Längenänderung und die Anlage wird im Umlauf betrieben.at a temperature increase in the collector circuit, the thermocouple responds with a change in length and directs the flow of energy into the requesting plane of the heat store. However, if the storage temperature is higher than the temperature in the collector circuit, the second thermocouple reacts with a change in length and the system becomes operated in circulation.

Durch dieses gleitende Öffnen und Schließen wird eine Durchflussmengenänderung erreicht und somit automatisch die Durchflussmenge im Speicher reduziert oder erhöht und der solare Kreislauf bleibt immer voll erhalten, um alle Kollektorelemente gleichmäßig zu durchströmen. Sobald ein nutzbares Energiegefälle (Differenz) vorhanden ist, erfolgt eine Abladung in der anfordernden Speicherebene. Unabhängig von der Sonneneinstrahlung oder der Größe der Kollektorfläche wird für jede solarthermische Anlage immer selbsttätig der Volumenstrom dem Energiebedarf der einzelnen Speicherebenen angepasst. Das bedeutet, bei hohem Temperatur gefälle zwischen dem Kollektorkreislauf und dem Speicher ist der Volumenstrom hoch, bei Erreichen der voreingestellten Temperaturdifferenz wird der Volumenstrom durch den Speicher stufenlos verringert, um das Wärmeträgermedium im Kollektor durch längere Verweilzeit auf ein nutzbares Energieniveau zu bringen.By this sliding opening and closing becomes a flow rate change and thus automatically reduces the flow rate in the memory or increased and the solar circuit is always fully maintained to flow through all the collector elements evenly. As soon as a usable energy gap (Difference) is present, a discharge takes place in the requesting Storage level. Independently from solar radiation or the size of the collector surface for every Solar thermal system always automatically the flow rate energy demand adapted to the individual storage levels. That means at high Temperature gradient between the collector circuit and the memory is the volume flow high, when the preset temperature difference is reached the volume flow through the store is infinitely reduced to the Heat transfer medium in the collector by longer To bring dwell time to a usable energy level.

Nach einem weiteren Merkmal kann durch Reihenschaltung für beliebig viele Speicher die Effizienz noch gesteigert werden.To Another feature can be connected in series by any number a lot of storage will increase the efficiency even more.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The The invention will be explained in more detail with reference to drawings. It demonstrate:

1 eine Ansicht des hydraulischen Temperaturdifferenzverteilers 1 a view of the hydraulic temperature difference distributor

2 die Ansicht einer möglichen Anlage mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 the view of a possible investment with the device according to the invention

Der in 1 dargestellte Verteiler besteht aus einem Gehäuse 1 mit den darin vorgesehenen Strömungskammern 1a und 1b zum Öffnen bzw. Schließen der jeweiligen Kreisläufe, mit den jeweiligen Ventilkegeln 3 und 4 die sich gegenüberliegen und fest und mit der Achse 2 verbunden sind. Die Thermoelemente 5, 6 sind an den Enden der Achse 2 befestigt und stützen sich an der Wand des Gehäuses 1, mit den Federn 7, 8 ab. Am Thermoelement 5 und Feder 8 ist eine Stell schraube 9 vorgesehen und ermöglicht eine Einstellung der gewünschten Differenztemperatur im Wärmespeicher.The in 1 shown distributor consists of a housing 1 with the flow chambers provided therein 1a and 1b to open or close the respective circuits, with the respective valve cones 3 and 4 which are opposite and fixed and with the axle 2 are connected. The thermocouples 5 . 6 are at the ends of the axle 2 attached and supported on the wall of the housing 1 , with the feathers 7 . 8th from. On the thermocouple 5 and spring 8th is an adjusting screw 9 provided and allows adjustment of the desired differential temperature in the heat storage.

Nach Einschalten der Umwälzpumpe 12 gelangt das Medium des Solarkreislaufes mit einer bestimmten Temperatur an das Thermoelement 6 wobei dieses, je nach auftretender Temperatur mit einer Längenänderung reagiert und die Ventilverschlüsse 3 und 4 verstellt und damit den Mediumfluß in den Wärmespeicher einstellt. Im Wärmespeicher kommt es zum Wärmeaustausch und am Thermoelement 5 wird eine, um einen bestimmten Betrag verminderte Temperatur ermittelt. Diese Differenztemperatur kann mit der Stellschraube 9 eingestellt werden. Übersteigt die Temperatur im Wärmespeicher die Temperatur im Kollektorkreis wird durch die Längenausdehnung des Thermoelements 5 und daraus folgender Ventilstellung der Kollektorkreis geschlossen und im Umlauf betrieben.After switching on the circulation pump 12 the medium of the solar circuit reaches the thermocouple at a certain temperature 6 this reacts, depending on the temperature occurring with a change in length and the valve locks 3 and 4 adjusted and thus sets the medium flow in the heat storage. In the heat storage it comes to heat exchange and the thermocouple 5 is determined by a certain amount of reduced temperature. This differential temperature can be adjusted with the adjusting screw 9 be set. If the temperature in the heat accumulator exceeds the temperature in the collector circuit, the length of the thermocouple increases 5 and consequent valve position of the collector circuit closed and operated in circulation.

2 zeigt die Anlage in einer möglichen Ausführungsform mit einem möglichen Zusatzwärmespeicher, der eine denkbare Anwendung im Niedertemperaturbereich gestattet. Über diesen Zusatzwärmespeicher lassen sich weitere Anwendungen wie Wärmepumpen, Baukörperaktivierung und anderes wirtschaftlich nutzen. 2 shows the system in a possible embodiment with a possible additional heat storage, which allows a conceivable application in the low temperature range. About this additional heat storage can be used for other applications such as heat pumps, building activation and other economic.

11: Gehäusecasing
1a, 1b1a, 1b: Strömungskammerflow chamber
22: Achseaxis
33: Ventilkegelshuttle
44: Ventilkegelshuttle
55: Thermoelementthermocouple
66: Thermoelementthermocouple
77: Federfeather
88th: Federfeather
99: Stellschraubescrew
1111: Solarkollektorsolar collector
1212: Umwälzpumpecirculating pump

Claims

Hydraulic temperature difference distributor for solar thermal systems with heat storage and preferably supporting primary energy use characterized in that in a housing ( 1 ), on a movable axis ( 2 ), oppositely mounted valve closures ( 3 . 4 ) at the axle ends with mechanical temperature regulators ( 5 . 6 ) and these are provided with springs ( 7 . 8th ) against the housing ( 1 ), whereby spring ( 8th ) by a set screw ( 9 ) is adjustable.