DE3001550A1

DE3001550A1 - Steuerverfahren fuer eine steuervorrichtung einer sonnenkollektorwaermequelle

Info

Publication number: DE3001550A1
Application number: DE19803001550
Authority: DE
Inventors: Manfred 5609 Hückeswagen Lehnert
Original assignee: Joh Vaillant GmbH and Co
Current assignee: Vaillant GmbH
Priority date: 1980-01-17
Filing date: 1980-01-17
Publication date: 1981-07-23

Description

. .;.: 3Q01550

"Joh.*"Va"illant GmbH u. Co DE 829 -

t 6. Ot 8S

Steuerverfahren für eine Steuervorrichtung einer S'onnenkollektor-Wärmequelle

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Steuerverfahren für eine Steuervorrichtung einer Sonnenkollektor-Wärmequelle und auf die Ausbildung der Steuereinrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs bzw. .des nebengeordneten Anspruchs b ·

Aus der DE-OS 28 OO 173 ist eine Anlage zur Verwertung von Sonnenenergie für die Erwärmung von Wasser bekanntgeworden, bei der ein Sonnenkollektor über Ventile von einer Steuer-

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RAn

vorrichtung sowohl, auf einen" Speiche'r aXs auch auf einen weiteren Speicher geschaltet werden kann, wobei der Warmwasserspeicher in einen untenliegenden Vorwärmer und einen mit diesem verbundenen obenliegenden Nachwärmer unterteilt ist. Durch ein Umschaltventil werden die einzelnen Speicher an den Sonnenkollektor angeschaltet, wobei die Umschaltung des Ventils temperaturabhängig ist. Hierbei soll erreicht werden, daß je nach dem vorhandenen Temperaturniveau im Sonnenkollektor der eine oder andere Wärmespeicher mit dem Sonnenkollektor verbunden wird, so daß auch eine Ausnutzung von relativ kleinen Wärmemengen im Sonnenkollektor möglich ist. So dient der sogenannte Vorwärmer einer Vorerwärmung, zum Beispiel von Brauchwasser, dessen Enderwärmung zum Beispiel durch eine Zusatzheizung erreicht wird.

Ausgehend von diesem Stand der Technik, liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, beim Aufladen des Verbrauchers beziehungsweise Speichers mit dem niedrigeren Temperaturniveau auf den Speicher mit dem höheren Temperaturniveau dann umzuschalten, wenn sowohl, eine ausreichende Temperaturdifferenz zwischen dem Temperaturniveau des auf einer höheren Stufe befindlichen Speichers vorhanden als auch die Bewegungsrichtung des Temperaturgradienten im Sonnenkollektor positiv ist. Es steht .dann nämlich zu erwarten, daß auch bei einem Anschluß des Sonnenkollektor an den Speicher mit dem höheren Temperaturniveau ein über die Zeit ausreichendes Temperaturgefälle zwischen Sonnenkollektor und Speicher aufrechterhalten bleibt, so daß auf diesem Speicher Wärme zuführbar ist.

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Ein diese Aufgabe lösendes Verfahren ist im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegeben.

Der hieraus resultierende technische Portschritt ist in einer größeren.Ausnutzung der vom Sonnenkollektor abgebbaren Wärmeleistung zu sehen.

Gegenstand der Unteransprüche sind weitere Ausbildungen des Verfahrens bzw. Vorrichtungen, die der Durchführung dieses Verfahrens dienlich sind.

Anhand der Figuren eins bis sieben der Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung bzw. Regeldiagramme ersichtlich, die nachfolgend beschrieben sind:

Es zeigen

Figur eins eine schematische Darstellung der Schaltung des Sonnenkollektors,

Figur zwei eine Variante der Schaltung nach Figur eins,

Figur drei die schematischen Grundzüge der Steuereinrichtung und

die Figuren vier bis sieben Kennlinien der Steuer-

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- χ- 3

charakteristik der Steuereinrichtung."

In allen sieben Figuren "bedeuten gleiche Bezugszeichen jeweils die gleichen Einzelheiten.

Ein Wärmeaufnehmer 1 in Form eines auf Strahlung einer Strahlungsquelle 2 (Sonne) oder Wärmekonvektion ansprechenden Wärmetauschers - in der Regel als Sonnenkollektor ausgebildet ist an seinem Vorlauf 3 mit einem Wärmefühler 4 und einem Ablaßventil 5 versehen.. Vom Vorlauf 3 geht eine Vorlaufleitung 6 ab, die mit einem Überdruckventil 7 gesichert ist. Die Vorlaufleitung 6 führt zu einem 3-Wege-Umschaltventil 8, dessen einer Ausgang über eine Leitung 9 zu einer Rücklaufleitung 10 zum Rücklauf 11 des Sonnenkollektor führt, wobei die Rücklaufleitung 10 an eine Umwälzpumpe 12 eingeschaltet ist. An die Rücklaufleitung 10 ist ein Ausdehnungsgefäß 13 über eine Stichleitung 14 angeschlossen.

Die zweite vom 3-Wege-Umschaltventil abgehende Leitung 15 führt zu einem weiteren 3-Wege-Ventil 16, das je nach seiner Stellung den Vorlauf 3 des Sonnenkollektor auf eine Speichervorlaufleitung 17 oder eine andere Speichervorlaufleitung 18 schaltet. Die Speichervorlaufleitung 17 ist an einen ersten Verbraucher in Gestalt eines Speichers 19 mit einem relativ hohen Soll-Temperaturniveau angeschlossen, dem das Wasser über eine Speicher-Rücklaufleitung 20 wieder abgeführt wird. Die Speichervorlaufleitung 18 ist hingegen über einen Wärmetausche: 21 an einen zweiten Verbraucher in Gestalt eines weiteren

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Speichers 22 mit relativ nie'drigem S'oll-Temperaturniveau angeschlossen, die hierzu zugehörige Speicher-Rücklaufleitung 23 bildet mit der Speicher-Rücklaufleitung 20 eine Vereinigungsstelle 24, von der die Rücklaufleitung 10 unter Zwischenschaltung eines Rückschlagventils 25 abgeht, das zwischen der Einmündung der Leitung 9 und der Verbindungsstelle 24 in. die Rücklaufleitung 10 eingeschaltet ist.

Bei dem Speicher 19 handelt es sich zum Beispiel um einen Brauchwasserspeicher, -der über einen innenliegenden Rohrschlangenwärmetauscher 26 entladen werden kann, an den eine Kaltwassernetzleitung 27 angeschlossen ist und der über eine Zapfwasservorlauf leitung 28, in die ein Nachwärmer 29 eingefügt ist, mit der eigentlichen Zapfstelle 30 verbunden ist. An die Leitung 27 beziehungsweise hinter den Nachwärmer könnte man auch eine Zentralheizung anschließen.

Bei dem zweiten Speicher 22, der auf einem relativ niedrigen Temperaturniveau betrieben wird, handelt es sich um ein Schwimmbad. Der Speicher 19 ist gegenüber dem Speicher 22 insoweit bevorrechtigt, als daß bei ausreichend hohem Temperaturniveau im Sonnenkollektor 1 der Speicher 19 gegenüber dem Speicher 22 bevorrechtigt ist.

Sowohl im Inneren des Speichers 19 als auch im Inneren des Speichers 22 sind je ein Temperaturfühler 31 beziehungsweise 32 vorgesehen, die über Meßleitungen 33 beziehungsweise 34 an eine Steuereinrichtung 35 angeschlossen sind. Ebenso ist

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der Temperaturfühler 4 über eine Meßleitung 36 an die Steuereinrichtung 35 angeschlossen. Stelleitungen 37 und 38 der Steuereinrichtung führen zu den Betätigungseinrichtungen beider 3-Wege-Umschaltventile 8 und 16, und eine Stelleitung 39 führt von der Leitung 38 zum Antriebsmotor der Pumpe 12.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur zwei sind die beiden Speicher 19 und 22 bezüglich des Sonnenkollektor-Kreislaufes über Leitungen 40 und 41 miteinander verbunden und übereinander aufgestellt. Auch hier befindet sich der Speicher 19 sowohl vom Istwert als auch vom Sollwert her auf einem höheren Temperaturniveau als der Speicher 22, der Speicher-Inhalt (Sonnenkollektor-Kreisvolumen) des bevorrechtigten Speichers 19 ist um ein wesentliches kleiner als das des Langzeitspeichers 22.

Die drei Temperaturfühler 4, 31 und 32 sind gemäß Figur drei Teil der Steuereinrichtung 35· Diese drei Temperaturfühler sind als Widerstände mit negativen Temperatur-Koeffizienten ausgebildet, das heißt, ihr Widerstandswert nimmt bei steigender Temperatur ab. Bei Beaufschlagung mit einer konstanten Spannung sinkt somit der an ihnen abfallende Spannungswert mit steigender Temperatur, so daß entsprechende Meßsignale auf den- Leitungen 33» 34 und 36 anstehen, die auf einen Moii-■wertumformer 42 geschaltet sind, der auch Begrenzerfunktionen wahrnimmt. Von den Leitungen 33 und 36 zweigen Leitungen 43 und 44 ab, die zu einem weiteren Meßwertumformer mit Begrenzerfunktion 45 führen.

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Vom Meßwertumformer 45 führt eine Leitung 46 zu einem Integrator 47, von dem eine Leitung 48 zu einem Vergleicher 49 führt.

Gleichfalls führt vom Meßwertumformer 45 eine Leitung 50 zu einem Integrator 51 , der über eine Leitung 52 an einen weiteren Eingang des Vergleichers 49 angeschlossen ist. Eine Ausgangsleitung 53 des Vergleichers führt zu einer Auswerteschaltung 54 mit 3 Ausgängen 55, 56 und 57', denen ein Leistungs schalter 58 nachgescha-ltet ist.

Vom Meßwertumformer 42 führt eine erste Ausgangsleitung 59 über einen Integrator 60 zu einer Leitung 61, die an einen Eingang eines weiteren Vergleichers 62 angeschlossen ist. Eine weitere Ausgangsleitung 63 des Meßwertumformers 42 führt zu einem weiteren Integrator 64, an dessen Ausgang eine Leitung 65 sowie eine weitere Leitung 66 angeschlossen sind. Die Leitung 66 führt zu einem zweiten Eingang des Vergleichers 62. Dem Vergleicher 62 ist über eine Leitung 67 eine weitere Auswerteschaltung 68 nachgeschaltet. Auch von der Auswerteschaltung 68 führen drei Leitungen 69, 70 und 71 zum Leistungsschalter 58.

Die Leitung 65 führt zu einem Umschalter 72. Ein Ausgang des Umschalters 72 ist über eine Leitung 73, in die ein Speicher 74 eingeschaltet ist, mit einem weiteren Vergleicher 76 verbunden. Ein zweiter Ausgang des Umschalters 72 ist über eine Leitung 75 mit dem Vergleicher 76 verbunden, uer über eine Ausgangs leitung 77 mit

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einer dritten Auswerteschaltung 78 verbunden: ist. Diese Auswerteschaltung weist wiederum drei Ausgangsleitungen 79, 80 und 81 auf, die wie die Ausgangsleitungen der "beiden anderen Auswerteschaltungen wiederum mit dem Leistungsschalter 58 verbunden sind.

Die Integratoren 47» 51» 60 und 64 können alle gleich ausgebildet werden, sie bestehen im Prinzip aus RC-Gliedern. Ebenso können die Vergleicher 49, 62 und 76 identisch ausgebildet werden, sie sind bevorzugt als Schmidt-Trigger geschaltet. Auch die Auswerteschaltungen 54, 68 und 78 können gleich ausgebildet sein, sie stellen auch Schwellwertschalter dar. Der Leistungsschalter 58 hat lediglich Verstärkungsfunktion.

Der Steuereinrichtung 35 ist ein Taktgeber 82 zugeordnet, der auf verschiedenen Ausgängen Spannungsimpulse unterschiedlicher und einstellbarer Zeitabstände abzugeben imstande ist. Solche Zeittaktsignale werden einmal über die Leitung 83 dem Umschalter 72, über eine Leitung 84 dem Leistungsschalter 58, über Leitungen 85 und 86 beiden Meßwertumformern zugeordnet.

Der Leistungsschalter 58 weist Ausgangsleitungen 87, 88 und 89 auf, die zu Spulen von Relais 90, 91 und 92 führen. Den Relais ist jeweils ein Arbeitskontaktpaar zugeordnet, das über eine Stellstange 93, 94 und 95 gemeinsam betätigt wird.

Von einer Netzklemme R führt eine Leitung 96 zu einer Leitungsverzweigung 97, die zu den Fußpunkten 98 und 99 des ersten

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Arbeitskontaktpaars des Relais QO ge-f-ühr^:jo si-lid·- Die beiden Kontakte 100 und 101 können je nach Stellung des Relais auf Leitungen 102 bzw. 103 geschaltet werden, wobei die Leitung 102 zu einem Fußpunkt 104 des Arbeitskontaktpaars des Relais 91 geführt ist. Von der Leitung 102 zweigt die Leitung 38' ab, bei Spannungsbeaufschlagung auf diese Leitung wird das Drei-Wege-Umschaltventil 8 so geschaltet, daß die ■Vorlaufleitung 6 mit der Leitung 15· verbunden wird.

Die Leitung 37' die bei Spannungsbeaufschlagung das Drei-Wege-Ventil 16 so schaltet, daß die Leitung 15 mit der Speichervorlaufleitung 18 verbunden ist, ist an einen Fußpunkt 105 dea Arbeitskontaktpaars des Relais 91 geführt. Die beiden Kontakte 106 und 107 dieses Relais sind auf Kontaktstücke geschaltet, die über eine Leitung 108 miteinander verbunden sind. An diese Leitung ist über eine Leitung 109 wiederum die Netzphase R angeschlossen, diese Leitung führt zu einer Verbindungsleitung 110, an die wiederum zwei Fußpunkte 111 und 112 zweier Kontakte 113 bzw. 114 des Arbeitskontaktspaars angeschlossen sind, das dem Relais 92 zugeordnet ist. Die entsprechenden Kontaktstücke der Kontakte 113 bzw. 1.14 sind mit den Leitungen 38 bzw. 37 verbunden, bei Spannungsbeaufschlagung auf diese Leitungen bewirkt bei der Leitung 37 ein Verstellen des Drei-Wege-Ventils 16 in der Weise, daß die Leitung 15 mit der Speicher-Vorlaufleitung 17 verbunden wird, beziehungsweise bei der Leitung 38, daß das Drei-Wege-Umschaltventil 8 die Vorlaufleitung 6 mit der Leitung 9 verbindet. Die Leitung 103 ist mit der Leitung 37.verbunden.

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Hierbei ist vorausgesetzt, daß die Betätigungsmotoren oder Schaltmagnete des Drei-Wege-Umschaltventils 8 bzw. des Drei-Wege-Ventils 16 anderen Endes mit MP verbunden sind.

Die eben anhand der Figuren eins, und zwei beschriebene Schaltung gemäß Figur drei besitzt folgende Funktion:

Alle Relais 90, 91 und 92 sind stromlos, die Kontakte befinden sich in der dargestell-ten Lage. Die Pumpe ist über die Leitung 39 von der Netzklemme wegen des geöffneten Kontakts 113 getrennt. Das Drei-Wege-Umschaltventil 8 ist so geschaltet, daß die Leitung 6 mit der Leitung 9 verbunden ist, das Drei-Wege-Ventil 16 so, daß die Leitung 15 mit der Leitung 18 verbunden ist. Es wird weiter vorausgesetzt, daß die Temperatur, die der Temperaturfühler 4 am Sonnenkollektor-Vorlauf 3 mißt, tiefer ist, als die Temperaturen, die die Fühler 31 und 32 messen.

Steigt nunmehr die Sonnenkollektor-Vorlauftemperatur an, so bleibt die Schaltung so lange in Ruhe, solange die Temperatur des Temperaturfühlers 4 nicht über die Temperatur hinausgeht, auf die der Speicher 22 sich befindet und die vom Temperaturfühler 32 gemessen wird. Überschreitet die vom Temperaturfühler 4 gemessene Temperatur diesen Temperaturwert, so werden die entsprechenden Meßwerte, die auf den Leitungen 34 und 36 anliegen, von dem Meßwertumformer 42 weitergeleitet. Die Meßwerte werden nach Umformung den Integratoren 60 und

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64 zugeführt, wo die jeweiligen Integrale über die Zeit gebildet werden. Da man voraussetzen kann, daß das Integral der Temperatur über die Zeit bei kurzzeitig aufgrund der Signale des Taktgebers 82 nacheinanderfolgenden Messungen im Speicher 22 konstant bleibt, das entsprechende Integral im Sonnenkollektor-Vorlauf jedoch bei den einzelnen Messungen steigende Tendenz aufweist, werden die entsprechenden Tendenzen von den Vergleichern 62 und 76 bemerkt. Die nacheinander folgenden Messungen in den Integratoren 60 und 64 werden durch die Zeittaktimpulse auf den Leitungen 85 und 86 veranlaßt. Es ist hier eine Frage der Zweckmäßigkeit, wie schnell und in welchen Abständen hintereinander die Messungen vorgenommen werden. Das jeweils letzte Meßergebnis des Integrators 64 wird über den Umschalter 72 jeweils dem Speicher 74 zugeführt, so daß der Vergleicher 76 die neuen Integralwerte mit dem alten letzten Integralwert vergleichen kann. Bei Erscheinen eines neuen Integralwertes wird der Speicher gelöscht, und das jeweils letztgültige Integral wird dort gespeichert. Aufgrund der positiv verlaufenden Tendenz der einzelnen aufeinander folgenden Integralwerte veranlaßt die Auswerteschaltung 78, weitere Meßvorgänge mit dem Ziel, zu erkennen, ob die weiter steigende Temperatur am Sonnenkollektor-Vorlauf so weit steigt, daß sogar der Speicher 19 aufgeladen werden kann. Ein Laden des Speichers 22 wäre nämlich schon zum jetzigen Zeitpunkt möglich.

Diese Verhältnisse sind anhand der Figur fünf gut zu erkennen. Ausgehend zum Zeitpunkt t = 0, bei dem die Temperatur des Sonnenkollektor-Vorlaufs kleiner ist als die Temperaturen,

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die in beiden Speichern vorliegen, läudrt'der TempBraturwe'rt im Sonnenkollektor-Vorlauf gemäß der Kurve 115 hoch. Der Temperaturwert des Speichers 22 liegt auf einem Niveau 116, der Temperaturwert des Speichers 19 liegt auf einem Temperaturwert 117· Dsr Schnittpunkt zwischen den Kurven 115 und 116, bezeichnet mit 118, stellt den Fall dar, daß der Temperaturwert des Sonnenkollektor-Vorlaufs gleich dem Temperaturwert des Speichers 22 ist. Steigt der Temperaturwert des Sonnenkollektor-Vorlaufs über diesen Temperaturwert, so findet die eben beschriebene Untersuchung der laufenden Integralwerte statt. Unter der Voraussetzung, der Wert der Kurve 115 erreicht das Niveau der Kurve 117» so ist der Schnittpunkt 119 erreicht. Bei Überschreiten dieses Schnittpunkts schaltet der Auswerteschalter 54 durch, da das Überschreiten des Temperaturwerts im Sonnenkollektor-Vorlauf bzw. im Speicher 19 über die Leitungen 43 und 44 auch dem Meßwertumformer 45 mitgeteilt war, der diese Signale verarbeitete und über den Vergleicher 49 und der Leitung 53 diesem Auswerteschalter mitgeteilt hatte. Der Leistungsschalter 58 wird angeregt und schaltet das Relais 90, so daß die beiden Kontakte 100 und 101 schließen. Somit liegt Netzphase R über die Leitung 96 sowohl an der Leitung 38*als auch an der Leitung 37· Das bedeutet, daß das Drei-Wege-Umschaltventil 8 so geschaltet wird, daß die Vorlaufleitung 6 auf die Leitung 15 und diese über das Drei-Wege-Ventil 16 -auf die Speicher-Vorlaufleitung 17 geschaltet ist. Somit lädt der Sonnenkollektor 1 den Speicher 19 mit dem höheren Temperaturniveau auf. Der Beginn dieses Zustands ist durch den Kurvenknickpunkt 120 definiert, die abgeknickte Kurve 121 wird er-

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reicht, da bedingt durch die Last des -angeschl-üss-ferien Speichers der Sonnenkollektor in seiner Temperatur nicht mehr so stark steigen kann. Die Kurve 121 könnte weiter steigen, und damit könnte das Temperaturniveau im Speicher 19 so weit angehoben werden, bis der maximale Speicher-Grenzwert erreicht ist. Über einen Begrenzer-Sollwertgeber 122, der dem Meßumformer 45 zugeordnet wird, wird ein weiteres Aufladen des Speichers 19 verhindert, gleiches kann über einen Begrenzer 123 geschehen, der dem Meßwertumformer 42 zugeordnet ist. Ist der Grenzwert des Speichers 119 erreicht, so wird der Sonnenkollektor-Vorlauf 6 auf den Speicher 22 mit dem niedrigeren Temperaturniveau zwangsweise umgeschaltet, ein entsprechender Stellbefehl resultiert aus der Leitung 124· In diesem Fall wird der Speicher 22 vom Sonnenkollektor 1 so weit hochgeheizt, bis auf seinem Speichergrenzwert, eingestellt am Grenzwertgeber 123, erreicht ist. Anschließend schaltet der Sonnenkollektor ab.

Beim Fall der Figur fünf ergibt sich ein Maximalpunkt 125 beispielsweise dadurch, daß beim Läden des Speichers 19 mit dem höheren Temperaturniveau die Sonneneinstrahlung plötzlich nachläßt. Die Folge davon ist ein fallender Temperaturwert auf der Leitung 36 bzw. 44· Das führt dazu, daß die Integratoren 47 und 64 Integralwerte fallender Größe registrieren. Da diese Werte mit den Temperaturwerten des Fühlers 31 im Speicher 19 im Vergleicher 49 verglichen werden, unterbricht der Auswerteschalter 54 die weitere Ladung des Speichers 19 durch Stromloswerden des Relais 90. Somit sind alle Relais 90, 91 und 92 stromlos, die entsprechenden Kontakte

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wieder geöffnet.

Da aber der Teinperaturwert auf der Leitung 36 größer ist als auf der Leitung 34, werden von den Integratoren 60 und 64 entsprechende Signale gemessen. Ein laufender taktweiser Vergleich der Integralwerte zeigt aber den Auswerteschaltern 68 und 78, daß der Integralwert des Sonnenkollektor-Vorlaufs fällt, und zwar gemäß der Kurve 126'. Somit besteht keine Aussicht, daß der Temperaturwert a.^mxf der Leitung 36, da er von höheren Werten kommt, -ausreichen könnte, den Spei.cher 19 wieder zu laden. Ba der Vergleich im Vergleicher 62 ergibt, daß die Integralwerte der Integratoren 60 und 64 so positiv zueinander sind, daß der Wert des Integrators 64 größer ist als der des Integrators 60, andererseits aber der Wert des Integrators 64 fallende Tendenz hat, erfolgt ein entsprechendes Signal über die Leitung 66 auf den Vergleicher 62. Pur diesen Pail spricht der Auswerteschalter 68 an und betätigt über den Leistungsschalter 58 das Relais 91 , was zu einem Schließen der Kontakte 106 und 107 führt.

Der Auswerteschalter 78 gibt ein Signal nur dann weiter, wenn der Wert zwischen den Integratoren 64 und 60 gleichermaßen positiv ist, zusätzlich aber der Wert des Integrals aus dem Integrator 64 steigende Tendenz aufweist.

Somit liegt R über die Leitung 109 und die Kontakte des Relais 91 einmal auf der Leitung 37'und zum zweiten auf der Leitung jof. Das bedeutet, daß der Sonnenkollektor-Vorlauf

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6 über das entsprechend gestellte Drei^-V/ege-Ümsclialtve-nti-l 8 auf die Leitung 15 und diese wiederum über das entsprechendgestellte Drei-Wege-Ventil 16 auf die Leitung 18 geschaltet ist, was zu einem Aufladen des Speichers 22 mit dem niedrigeren Temperaturniveau führt. Der entsprechende Schaltpunkt ist durch den Knickpunkt 127 ersichtlich, durch die angeschlossene Last des Speichers 22 fällt die Kurve 126 schneller ab. Ohne die Zuschaltung des Speichers 22 würde die Kurve nach der Kurve 126'mit wesentlich flacherer Charakteristik verlaufen.

Erreicht die fallende Kurve 126 den Punkt 128, so werden die Temperatursignale auf den Leitungen 36 und 33 gleich, der Auswerteschalter 68 sperrt, das Relais 91 öffnet, alle Relaiskontakte sind stromlos, die Schaltung geht in den Ruhezustand und trennt den Sonnenkollektor von beiden Speichern.

Gemäß der Kurve 129 wird der Speicher 22, ausgehend vom Temperaturniveau gemäß der Kurve 116 zwischen den Punkten 130 und 128 geladen. Die schraffierte Fläche I3I bedeutet den Wärmegewinn. Das Diagramm in Figur vier beschreibt den Stand der Technik, der darin besteht, beim Abschalten des Speichers mit dem höheren Temperaturniveau den anderen Speicher nicht anzuschalten.

Im Moment des Abschaltens des Sonnenkollektors vom Speicher 22 verbleibt dieser auf einem gegenüber der Kurve 116 erhöhten Temperaturnivau gemäß der Kurve 132.

Die schraffierte Fläche 133 bedeutet den Temperaturgewinn

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im Speicher 19, der/ erzielt wird, in eiern· man - -erf-indü-Rgsgemäß die Temperaturmeßwerte zwischen Sonnenkollektor-Vorlauf, erstem Speicher und zweitem Speicher in zeitlichen Takten so lange vergleicht, bis sichergestellt ist, daß mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit der Sonnenkollektor das Temperaturniveau des Speichers 19 gemäß der Kurve 117 erreichen und überschreiten wird. ·

Der Gewinn, der durch die Erfindung erzielt wird, ist durch den Vergleich zwischen· den Figuren vier - die den Stand der Technik bedeutet - und fünf ersichtlich. Bedingt durch die Vorrangschaltung, daß der Sonnenkollektor möglichst auf den Speicher mil; dem höheren Temperaturniveau geschaltet wird, lädt der Sonnenkollektor 1 zunächst den zugehörigen Speicher. Kann bei fallender Temperatur im Sonnenkollektor-Vorlauf dieser Speicher nicht mehr geladen werden, so findet kein Umschalten auf den Speicher mit dem niedrigen Temperaturniveau statt, sondern.ein Abschalten des Sonnenkollektors. Der Gewinn der Erfindung steckt somit in der Fläche 131·

Unter" der Voraussetzung, daß der Sonnenkollektor mit seinem Temperaturwert /,war den Speicher 22 mit dem niedrigeren Tomperaturwert überschreitet, aber aus irgendwelchen Gründen keinen Temperaturwert erreicht, der ein Laden des Speichers mit dem höheren Temperaturniveau ermöglicht, ergeben sich Verhältnisse gemäß den Figuren sechs und sieben, wobei die Figur 6 den Stand der Technik darstellt.

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Da beim Stand der Technik mit einer VöTrängsctialtting "auf"den Speicher mit dem höheren Temperaturwert gearbeitet wird, steigt der Temperaturwert des Sonnenkollektors, gemessen vom Fühler 4, anhand der Kurve 134 an, überschreitet im Punkt 135 den Temperaturwert des Speichers 22 mit dem niedrigeren Temperaturniveau gemäß der Kurve 136. Im Punkt 137 kippt die Temperaturkurve des Sonnenkollektors ab, beispielsweise durch Abschattung. Anschließend an einen Punkt 138 fällt die Temperaturkurve des Sonnenkollektors gemäß dem Kurvenzug 139 wieder ab. Durch die Vorrangschaltung wird keiner der beiden Speicher geladen.

Gemäß der Erfindung nach Figur sieben geschehen anfangs dieselben Verhältnisse:

Die Kurve 134 steigt bis zum Schnittpunkt 135 und überschreitet hierbei das Niveau I36 des Speichers 22. Nach Überschreiten des Niveaus im Punkt 135 findet das vorher beschriebene Auswerten des Integrals in den Integratoren 60 und 64 statt. Ab dem Punkt 137 ist zwar der Meßwert des Integrators 64 positiv und größer als der Meßwert des Integrators 60, nur vergrößert sich der Wert des Integrators 64 nicht mehr, da die Kurve

140 gemäß einer Vorgabe nicht mehr steigt und das Temperaturniveau

141 des Speichers 19 mit dem höheren Temperaturniveau nicht erreicht. Sowie über das vom Taktgeber 82 gesteuerte Vergleichen der Integralwerte der Integratoren 60 und 64 diesen Zustand registriert, findet im Zeitpunkt 142 eine Beaufschlagung des Vergleichers 62 über die leitungen 61 und 66 statt. Der Auswerteschalter 68 schaltet über den Leistungsschalter 58 das

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Relais 91, was au einem Schließen der-^Kontakte" 105 uhd-'iO? führt. Der Speicher 22 mit dem niedrigeren Temperaturniveau wird geladen. Die. Ladung findet so lange statt, wie nach dem Abknicken der Kurve 140 im Punkt 138 der Temperaturwert des Sonnenkollektors gemäß Kurvenzug 139 größer ist als das jeweilige Ladeniveau des Speichers 22 gemäß der Kurve 143· Im Schnittpunkt "beider Kurven 144 werden die Werte der Integratoren 60 und 64 "gleich, was zu einem Öffnen der Kontakte des Relais 91 über den Auswerteschalter 68 führt. Der Speicher 22 verbleibt auf einem Temperaturniveau gemäß der Kurve 145· Die schraffierte Fläche 146 stellt den Ladegewinn im Speicher 22 gegenüber dem Stand der Technik dar.

Der Taktgeber 82 veranlaßt regelmäßig dann einen Vergleich der Werte der Integratoren 60, 64 bzw. 47, 51» wenn der Temperaturwert im Sonnenkollektor auf der Leitung 36 größer ist als der Temperaturwert eines der beiden Speicher, gemessen durch die Fühler 31 und 32 und anstehend auf den Leitungen 33, 34 bzw· 43, 44· .

Bei dem Ausführungsteispiel gemäß Figur zwei ist der Speicher 19 mit dem höheren Temperatur-Sollwert wesentlich kleiner in seinem Volumen als der Speicher 22. Es kann der Fall vorkommen, daß der Speicher 19 durch Anschluß des Verbrauchers 30 entladen wird und sich auf einem Temperaturniveau befindet, das niedriger ist, als das des Speichers 22. Über die Leitungen 40 und 41 findet nunmehr eine Aufladung des Speichers 19 über den Speicher 22 statt. Dieser Fall kann bei nichtscheinender Sonne durchaus eintreten.

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Es kann zweckmäßig sein, in der Sonnenkollektor-Vorlaufleitung 6 einen Temperaturfühler 147 anzuordnen, der einen Kontakt 148 betätigt, der im Zuge der Leitung 38 liegt. Somit kann das Drei-Wege-Umschalt-Ventil 8 nur dann den Sonnenkollektor-Vorlauf 6 auf die Leitung 15 schalten, wenn der vom Temperaturfühler 147 gemessene Wert des Sonnenkollektor-Vorlaufs größer ist als die Temperaturwerte beider Speicher 19 und 22. Durch diese Maßnahme soll verhindert werden, daß ursprünglich warmes Wasser im Sonnenkollektor "bei Passieren der unter Umständen sehr langen Leitung 6 nicht unter den Temperaturwert "beider Speicher abkühlt. Das Drei-Wege-Umschalventil 8 schaltet somit bei Unterschreiten des Temperaturwertes, gemessen vom Fühler 147, die Leitung 6 auf die Leitung 9.

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Claims

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Ansprüche

Steuerverfahren für eine Steuereinrichtung einer Sonnenkollektor-Wärmequelle zur Speisung eines Verbrauchers von mehreren, die auf unterschiedlichen Temperaturniveaus betrieben werden und über mit einem Umschaltventil, dessen Stellung von der Temperaturdifferenz zwischen Sonnenkollektor-Vorlauf und Verbraucher abhängt, versehene Leitungen mit dem Sonnenkollektor verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet-, daß als Umschaltbefehl für die Steuereinrichtung die Größe der Temperaturdifferenz zwischen dem Sonnenkollektor-Vorlauf und den Verbrauchern

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sowie der zeitliche Verlauf der Differenz (Gradient) vorgesehen ist.
2. Steuerverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Umschaltbefehl das Integral der Temperatur des Sonnenkollektor-Vorlaufs über die Zeit vorgesehen ist.
3. Steuerverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle einer positiven Temperaturdifferenz zwischen Sonnenkollektor-Vorlauf und Verbraucher und eines positiven Gradienten beziehungsweise größer werdenden Integrals die Steuereinrichtung den Sonnenkollektor-Vorlauf auf den Verbraucher mit dem höheren Temperaturniveau umschaltet.
4· Steuerverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß im Falle eines positiven Temperaturgradienten beziehungsweise sich vergrößernden Integrals bei positiver Temperaturdifferenz zwischen Sonnenkollektor-Vorlauf und Verbraucher der Sonnenkollektor von der Steuereinrichtung kurzgeschlossen wird und nach Ablauf einer Verzöger-ungszeit - auf den Verbraucher mit dem höheren Temperaturniveau umgeschaltet wird.
5· Steuereinrichtung zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4> dadurch gekennzeich-

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Speichern (.19, 22) Temperaturfühler (4, 31, 32) vorgesehen sind, die über Leitungen (33, 36 τ 43, 44) Meßwertumformern (42, 45) zugeführt sind, denen Integratoren (47, 51, 60, 64) nachgeschaltet sind.
6. - Steuereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Integrationswerte der Integratoren (47* 51 "beziehungsweise 60, 64) an Eingänge je eines Vergleichers· (49) geführt sind.
7· Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Vergleicher jeweils die Temperaturintegrale über die Zeit sowohl des Sonnenkollektor-Vorlaufs als auch je eines Speichers miteinander verglichen sind.
8. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis

7, dadurch gekennzeichnet, daß den Vergleichern

(49, 62, 76) Auswerteschalter (54, 68, 78) nachgeschaltet sind. . "
9- Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis

8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Taktgeber vorgesehen ist, der über Ausgangsleitungen (85, 86, 83) mit den. Meßwertumformern (45, 42) und einem Umschalter (72) verbunden ist.

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10. Steuereinrichtung nach Ansp'rucil 9>*"dacTurch gekennzeichnet, daß der Umschalter (72) mit dem zugehörigen Vergleicher (76) sowohl direkt über eine Leitung (75) als auch über eine weitere Leitung (73) verbunden ist, in die ein Speicher (74) geschaltet ist.
11. Steuereinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (74) das jeweils letzte Integral des. Sonnenkollektor-Vorlaufs speichert und bei Auftreten eines neuen Integralwertes im Sonnenkollektor-Vorlauf den alten Integralwert löscht.
12. Steuereinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (74) mit dem Taktgeber (82) über eine Leitung (83, 73) verbunden ist.
13· Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Vergleicher (49, 62, 76) eine Auswerteschaltung (54, 68, 78) zugeordnet ist, dessen Ausgang über einen Leistungsschalter (58) auf je ein Relais (90, 91, 92) geschaltet ist.
14· Steuereinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (54) durchschaltet bei positiver Temperaturdifferenz zwischen Sonnenkollektor und dem Speicher mit dem höheren Temperatur-

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15· Steuereinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (68) durchschaltet bei positiver Temperaturdifferenz zwischen dem Sonnenkollektor-Vorlauf (6) und dem Speicher mit dem niedrigeren Temperaturniveau (22) "bei fallendem Wert des Integrals des Sonnenkollektor-Vorlaufs.
16. Steuereinrichtung nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (78) durchschaltet "bei positiver Temperaturdifferenz zwischen Sonnenkollektor-Vorlauf (6) und dem Speicher mit dem niedrigerem Temperaturniveau (22) aber fallendem Integral des Sonnenkollektor-Vorlaufs·

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