DE10130162C1 - Nachladesteuerung für einen mit Sonnenenergie beheizten Warmwasserspeicher - Google Patents

Abstract

Nachladesteuerung für einen mit Sonnenenergie beheizten Warmwasserspeicher zur Regelungsoptimierung zwischen Heizung und Sonnenkollektor. In Abhängigkeit von der zu erwartenden Sonnenkollektorleistung wird der Sonnenenergie Priorität eingeräumt. Ein von 3 Photozellen (Himmelsrichtungen Osten, Süden und Westen) erzeugter Solarstrom dient als unmittelbare und sofortige Wetterinformation und damit als Regelglied zur Heizungssteuerung. Dadurch wird insbesondere in den Morgenstunden eines Sonnentages die voreilige Aufheizung des Brauchwassers nach dem Duschen durch die konventionelle Heizung verhindert. Die Wiedererwärmung des Brauchwassers allein über die Sonnenenergie ist damit sichergestellt und die durch die Sonnenenergie erwartete Energieersparnis vergrößert sich beträchtlich. Das Nachladen des Warmwasserspeichers ist somit optimiert.

Description

Die Warmwasseraufbereitung durch Solarwärme wird durch die beste­ henden Anlagen nur mangelhaft ausgenutzt. Der Hauptverbrauch des Warmwassers findet in der Regel in den Morgenstunden statt. Zu dieser Zeit ist die Solarwärmeanlage durch die noch nicht wirksame Sonnen­ einstrahlung nicht aktiv. Das in den Boiler nachlaufende Kaltwasser wird von der konventionellen Heizung unabhängig davon, ob die Sonne sicht­ bar wird oder nicht, wieder auf Solltemperatur gebracht. Die Heizung greift also an einem Sonnentag der Solarwärme vor und verbraucht kon­ ventionelle Energie für eine Wärmeleistung, welche die Sonne 2-3 Stun­ den später gratis liefert.

Man braucht also ein System, welches in der Lage ist, rechtzeitig die Wet­ terentwicklung zu erkennen. Das heisst, rechtzeitige Information an die Heizungsregelung und damit bei Bedarf rechtzeitige Unterdrückung der konventionellen Heizung zur Warmwasseraufbereitung durch eine Nach­ ladesteuerung.

Lösung: Eine günstig auf dem Dach angebrachte Photovoltaikanlage (ca. 30 cm²) liefert bei Sonnenschein Solarstrom. Dieser Solarstrom (nur wenige mA sind notwendig) steuert einen elektrischen Schalter, welcher in der Heizungsregelung die Warmwasseraufbereitung durch konventionelle Heizung unterbricht. Die Solarzellen müssen der Heizungs­ regelung die aufgehende Sonne sofort mitteilen, so dass es im Morgenbe­ trieb (Duschen etc.) zum sofortigen Heizungsstop kommt. Das Boilerwas­ ser wird also nicht unnötig und voreilig durch die konventionelle Heizung aufgeheizt. Kommt es zu einer Wetterverschlechterung, liefert die Zelle weniger Strom. Fällt der Strom unter einem bestimmten Schwellwert (variabel einstellbar), wird die Warmwasseraufbereitung wieder durch die konventionelle Heizung übernommen. Dies allerdings erst nach einer ebenfalls variabel einzustellenden Zeitverzögerung. Diese Zeitverzögerung überbrückt eine kurze Eintrübung oder eine momentane Blockierung der Sonne durch eine Wolke. Braucht man allerdings nach dem Morgenbetrieb sofort wieder warmes Wasser, so ist die Nachladesteuerung durch einen manuellen Schalter zu unterbrechen und somit jederzeit eine Rückkehr zum alten Technikstatus zu erreichen. Um eine lückenlose Nachladesteu­ erung zu erreichen, muss die kleine Photovoltaikanlage 3 Solarzellen auf­ weisen. Damit wird dem Sonnenlauf über den Tag hinweg Rechnung ge­ tragen.

Solarzelle 1 muss in Richtung der aufgehenden Sonne zeigen. Damit kann sie die Heizungsregelung rechtzeitig über die aufgehende Sonne informie­ ren und die Nachladesteuerung für das Brauchwasser aktivieren.

Solarzelle 2 zeigt in etwa in die Richtung, in der die Sonnenkollektoren Ausgerichtet sind, also in etwa Richtung Süden. Damit ist auch nach dem Sonnenaufgang und dem Wegdrehen der Sonne von der Solarzelle 1 in Richtung Süden weiterhin der notwendige Solarstrom für die Nachlade- Steuerung sichergestellt.

Solarzelle 3 hat die gleiche Aufgabe für die Nachmittags- und Abend- Stunden, also Ausrichtung nach Westen.

Claims (3)

1. Nachladesteuerung für einen mit Sonnenenergie beheizten Warm­ wasserspeicher zur Regelungsoptimierung zwischen Heizung und Sonnenkollektor bezüglich der Priorität in Abhängigkeit von der zu erwartenden Sonnenkollektorleistung, dadurch gekennzeichnet, dass ein von mindestens einer Photozelle erzeugter Solarstrom zur Wetterinformation für die Heizung benutzt wird und im Regelkreis bei vorgegebenen Bedingungen eine Unter­ brechung der konventionellen Heizung zur Warmwasseraufbereitung bewirkt.

2. Nachladesteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drei um jeweils 90° versetzte kleine Solarzellen von Sonnenaufgang bis Sonnenuntergang Informationen über die Sonneneinstrahlung an die Nachladesteuerung liefern.

3. Nachladesteuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer kurzzeitigen Eintrübung durch eine variabel einstellbare Zeitverzögerung die Priorität zugunsten der Solarwärmeanlage auf­ rechterhalten wird.