DE10046085A1 - Temperaturabhängige elektronisch gesteuerte stufenlose Drehzahländerung für Umwälzpumpen - Google Patents

Temperaturabhängige elektronisch gesteuerte stufenlose Drehzahländerung für Umwälzpumpen

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein temperaturabhängiges elektronisches automatisches stufenloses Drehzahländerungs-Steuersystem für Umwälzpumpen, (Modulsteuerung) zur Steuerung der Drehzahlen für die Umwälzpumpe.
Das Ein-/Ausschalten der Pumpenförderung bei einer Solaranlage erfolgte bisher ausschließlich über die Temperatur-Differenz-Regelung Nr.: 2.
Die Fördermenge wurde mittels (manueller stufenweisen) Voreinstellung an der Pumpe bestimmt. Das bedeutet, dass bei einer Änderung der Außeneinflüsse/­ Sonneneinwirkung eine zweckmäßige Änderung der Drehzahlen/Fördermengen manuell vorgenommen werden muss.
Bisherige bekannte Steuersysteme für Umwälzpumpen sind so ausgelegt, dass die Drehzahlen einer Umwälzpumpe nur mechanisch (manuell durch Handsteuerung) meist durch Voreinstellung in mehrere (verschiedene Stufen) Drehzahlbereiche, verändert werden können.
Das beinhaltet den Nachteil, dass z. B. bei einer Wetteränderung (fehlende Sonneneinstrahlung) die Umwälzpumpe (UP) mit der gleichen Drehzahl das Fluorid befördert, wie bei einer vorherigen starken Sonneneinstrahlung.
Ausgehend hiervon liegt dieser Erfindung die Aufgabe zugrunde, dass die temperaturabhängige elektronische automatische stufenlose Drehzahländerung der Umwälzpumpe (UP) zeitlich ohne Verzögerung und ohne manuelle Nachstellung reagieren kann, so dass der Solarspeicher immer mit der höchstmöglichen Temperatur versorgt wird.
Eine höchstmögliche Energienutzung ist die Folge.
Diese Aufgabe wird im Einzelnen bei der temperaturabhängigen elektronischen automatischen stufenlosen Drehzahländerung dadurch gelöst, dass:
mindestens ein Sensoren/Temperaturfühler 13 (neu angebracht) die ermittelten Daten an das ebenfalls neu angebrachte Modul 3 weiterleitet, so dass diese Daten an die UP 8 weitergeleitet und umgesetzt werden können.
Es können auch mehrere Sensoren/Temperaturfühler die festgestellten Daten an das Modul 3 weiterleiten; so dass von mehreren übermittelten Daten eine Umsetzung/­ Drehzahlbestimmung der UP 8 erfolgen kann.
Die Nebensteuerung (Modul 3), welche mindestens die Daten eines Sensors/­ Temperaturfühler (13) auswertet, kann auch mit mehreren weiteren Sensoren/­ Temperaturfühlern verbunden werden.
Durch das Modul 3 werden dann
temperaturabhängig elektronisch automatisch und stufenlos die Drehzahlen der Umwälzpumpe (UP 8) gesteuert;
so dass die Temperaturen in einem, für die Wärmegewinnung optimalen Bereich gehalten werden.
Das Ein-/Ausschalten erfolgt nur im Bereich der Vorgabe, der bisher vorhandenen Temperatur-Differenz-Regelung (TD) 2.
Arbeitsweise des Moduls 3
Das Modul 3 kann in zwei verschiedene Versionen die Drehzahlen der Umwälzpumpe (8) beeinflussen.
1. Die Drehzahlregulierung kann manuell erfolgen.
Einstellung manuell Stufe 1 bis 3. - Zum Beispiel:
Drehzahlbereich Stufe 1 = ca. 800 Umdrehungen
Drehzahlbereich Stufe 2 = ca. 1.600 Umdrehungen
Drehzahlbereich Stufe 3 = ca. 2.400 Umdrehungen
2. Es erfolgt eine temperaturabhängige elektronische automatische, also stufenlose Drehzahländerung zwischen 800 bis 2.400 Umdrehungen.
Das Modul 3 kann nicht nur bei einer Umwälzpumpe 8 die Drehzahl und damit die Fördermenge beeinflussen, sondern es können auch mehrere Umwälzpumpen angeschlossen werden, die auf die gleichen oder verschiedene Fördermengen eingestellt werden können.
Eine zusätzliche Regulierung (Feineinstellung) kann durch eine Fernsteuerung erfolgen.
Durch geeignete Software können die festgestellten (Temperatur-) Informationen aus Modul 3 zur Ansteuerung einer Hauptsteuerung genutzt werden, und dadurch der Hauptsteuerung eine Regulierung oder Veränderung (durch das Gebäudenetzwerk) der Wärmeeffizienz ermöglichen.
Möglich ist, dass nicht nur die Temperatur-Differenz-Regelung (Nr.: 2) und eine weitere Nebensteuerung in einem Gerät zusammengefasst sind, sondern auch mit dem Modul 3 oder mit einer Hauptsteuereinrichtung verbunden oder aufgeteilt sind.
Bevorzugt weist die Neben- und/oder Hauptsteuereinrichtung einen Speicher zum Speichern der durch die Temperaturfühler übertragenen Daten und/oder der Daten über den gesamten Wärmegewinn/Leistungsgewinn/­ Ertrag auf.
Weiterhin wird verhindert, dass bei einer längeren direkten Sonneneinstrahlung und einer manuell auf Stufe 1 eingestellte Pumpe (geringe Fördermenge), eine Überhitzung des Sonnenkollektors möglich ist.
Wurde die Umwälzpumpe 8 (manuell auf Stufe 3) auf große Fördermenge gestellt,
eine Sonneneinstrahlung ist aber aufgrund einer Wetteränderung nicht mehr vorhanden,
so wird aufgrund der hohen Durchlaufgeschwindigkeit und der nur zeitweiligen Förderung unter Umständen eine komplette Auszeit (verursacht durch die TD-Regelung 2) erfolgen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von zwei Beispielen und einer Zeichnung näher erläutert:
Es zeigt:
1. Erklärung der Zeichnung
2. Eine Legende der beiliegenden Zeichnung
3. Beispiele
1. Erklärung der Zeichnung
In der Zeichnung ist eine Solaranlage abgebildet.
Am Solarkollektor 11 befindet sich am oberen Rand ein Temperaturfühler 13. Durch Leitungsverbindung 13a wird er mit dem Modul 3/3a verbunden, wo die Daten der Temperatur am Sonnenkollektor erfasst werden.
Am Modul 3/3a besteht nun die Möglichkeit, (nach bisher) bekannter Technik, eine manuelle stufenweise Regelung der Umwälzpumpe vorzuwählen
oder
aber die Möglichkeit der
Temperaturabhängigen elektronisch automatischen stufenlosen Drehzahländerung
der Umwälzpumpe 8.
Die Sensoren/Temperaturfühler 13 sind so ausgestattet, dass sie Signale aussenden, die die vorhandene Temperatur wiedergeben.
Diese Signale werden von einem Mikroprozessor (Modul 3) gespeichert. Die ausgewerteten Daten werden zugrundegelegt, um durch Modul 3 der Umwälzpumpe 8 durch Leitungsverbindungen 18 die effektivste Drehzahl vorzugeben.
Die Drehzahlen der UP 8 können durch ein optionales Display 3b im Modul 3 angezeigt werden.
Neben diesem Sensor 13, können ebenfalls mehrere andere Sensoren/­ Temperaturfühler (wie 12 und oder 7) die bereits vorhandenen Daten ergänzen bzw. erweitern.
Eine temperaturabhängige elektronische automatische Drehzahländerung Modul 3 sowie die dazu erforderlichen Sensoren/Temperaturfühler 13 können bei jeder vorhandenen Anlage nachgerüstet werden.
3. Beispiele 1. Starke Sonneneinstrahlung
Sensor 13 meldet über Leitungsverbindung 13a dem Modul 3 hohe Temperaturen.
Modul 3 gibt ausgewertete Steuersignale (Vorgabe der Umdrehungen) an den Motor der Umwälzpumpe 8 über Leitungsverbindung 18 weiter.
Somit wird nicht nur eine Überhitzung (evtl. Blasenbildung im System) des Solarkollektors verhindert, sondern eine erheblich höher Energieausnutzung erreicht.
Durch die höhere Durchlaufgeschwindigkeit durch den Solarkolektor 11 über Leitung 11a zum Wärmetauscher 6 wird die Temperatur im Kollektor 11 sinken.
Eine Senkung der UP-Drehzahl wird nun erforderlich, um weiterhin eine hohe Energieausnutzung zu erzielen. Dies erfolgt selbstständig und stufenlos durch die Elektronik im Modul 3.
2. Geringe Sonneneinstrahlung
Sensor 13 meldet über Leitungsverbindung 13a dem Modul 3 geringe Temperaturen.
Modul 3 gibt ausgewertete Steuersignale (Vorgabe der Umdrehungen) an den Motor der Umwälzpumpe 8 über Leitungsverbindung 18 weiter.
Durch Modul 3 wird eine der niedrigen Temperatur angepasste Drehzahl vorgegeben, eine Abkühlung des Solarspeicher 5 verhindert, und dadurch eine erheblich höher Energieausnutzung erreicht.
Durch die niedrige Durchlaufgeschwindigkeit durch den Solarkollektor 11 über Leitung 11a zum Wärmetauscher 6 wird die Temperatur im Kollektor 11 steigen.
Eine Erhöhung der UP-Drehzahl wird nun erforderlich, um weiterhin eine hohe Energieausnutzung zu erzielen. Dies erfolgt selbstständig und stufenlos durch die Elektronik im Modul 3.
Legende zu Zeichnung
1
Hauptschalter
1
a Netzleitung 230 V
2
Temperatur-Differenz (TD) Regelung
3
Elektronisch Temperatur Regelung für die Drehzahl-Modul
3
3
a Manuelle Drehzahlverstellung
3
b Drehzahldisplay
4
Netzverteiler Dose
5
Solar Speicher
6
Wärmetauscher
7
Solar Speicherfühler
7
a Sensor Solar Speicher
8
Umwälzpumpe (UP) elektronisch automatisch temperaturgesteuert - manuell gesteuert
9
Membran Ausdehnungsgefäß
10
Rückschlag
11
Solar Kollektor
11
a Solarleitung Vorlauf
11
b Solarleitung Rücklauf
12
Solar-Fühler für TD Regelung
12
a Kollektor Sensor
13
Temperaturfühler für UP Regelung
13
a Fühlerleitung Sensor
14
Absperrorgane
15
Entleerung
16
Sicherheitsventil
17
Steuerleitung von TD zur UP Regelung
18
Leitung zur UP
19
Manometer (Druckanzeige)
20
Ablassventil
21
Entlüftung

Claims (5)

1. Temperaturabhängige elektronisch gesteuerte stufenlose automatische Drehzahländerung für Umwälzpumpen
angebracht an Anlagen zur Wärmegewinnung oder Kälteerzeugung (neben Solaranlagen, auch in Heizungsanlagen oder Kraftwerken, Hallen-/Freibädern, Whirlpoolanlagen, Kraftfahrzeugen, in der Brennstoffzellentechnik, sowie in der Industrietechnik) bzw. zum Transport des jeweiligen Temperaturunterschiedes,
versehen mit einem Neben- und oder Hauptsteuersystem., mit einer Umwälzpumpe sowie einer Speichereinheit/oder eines Temperaturtauschers (Wärmetauscher),
dadurch gekennzeichnet dass,
mindestens ein Temperaturfühler/Sensor 13 die Temperatur an einer Wärmequelle ermittelt und an eine Nebensteuereinheit Modul 3 weiterleitet,
eine Nebensteuereinheit Modul 3 vorgesehen ist, die aufgrund der empfangenen Daten eine optimale Drehzahl der Umwälzpumpe 8 errechnet,
wobei die Nebensteuereinheit Modul 3 zur Ansteuerung von mindestens einer Umwälzpumpe 8 ausgebildet ist.
2. System nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet dass UP 8 und Nebensteuereinheit Modul 3 in einem Gerät zusammengefasst sind.
3. System nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet dass Nebensteueranlage Modul 3 und Temperaturdifferenzregelung TD 2 in einem Gerät zusammengefasst sind.
4. System nach Anspruch 1-3 gekennzeichnet dadurch dass die Aufgabe der Nebensteueranlage Modul 3 durch geeignete Software auf einem Computer, (Zentralrechner/Hauptsteuersystem) übernommen wird.
5. System nach Anspruch 1-4 dadurch gekennzeichnet dass Drehzahländerung automatisch aber in Stufen vollzogen wird.
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