Regulador solar y método para regular una instalación de colector solar.

Método para regular una instalación de energía solar, donde un medio de transferencia térmica es transportado mediante una bomba (P),

el cual fluye sucesivamente a través de un conducto de retorno (RL), de un colector (K) y de un conducto de avance (VL), donde la bomba (P) es controlada mediante un dispositivo de control (C) en función de una temperatura de avance (T_VL), medida en el conducto de avance (VL), y/o de una temperatura de retorno (T_RL), medida en el conducto de retorno (RL), del medio de transferencia térmica, y donde en un ciclo de prueba la bomba (P) es encendida durante un periodo de tiempo predefinido (dt test), para medir la temperatura de avance, así como la temperatura de retorno (T_VL, T_RL), caracterizado porque el dispositivo de control (C), después de finalizado el ciclo de prueba cambia a un ciclo de pausa siempre que en el final del ciclo de prueba la diferencia de temperatura (dT) entre la temperatura de avance y la temperatura de retorno (T_VL, T_RL) no alcance un valor predeterminado (dT_ein), donde la bomba (P) se encuentra desconectada durante el ciclo de pausa, y donde el período de tiempo (dt_pause) del ciclo de pausa depende de la temperatura de avance máxima medida (T_max) en el ciclo de prueba.

Regulador solar y método para regular una instalación de colector solar Estado del arte La presente invención hace referencia a un método para regular bombas de circulación en instalaciones de energía solar con un colector solar. La invención hace referencia también a un dispositivo de control para ejecutar el método.

La utilización de reguladores solares para controlar bombas de circulación en circuitos del colector solar de instalaciones convencionales para calentar agua de uso industrial se conoce por ejemplo a través de la solicitud DE 198 24 543 C1. Una instalación de colector solar convencional de este tipo se compone generalmente de un colector solar, por lo general dispuesto sobre el techo de un edificio, y de un acumulador de calor colocado por lo general en el sótano del mismo edificio, los cuales se encuentran conectados uno al otro mediante dos conductos, un conducto de avance y un conducto de retorno. En el circuito conformado por el colector solar, el acumulador de calor y los dos conductos circula un fluido especial de transferencia térmica. La bomba de circulación transporta el líquido desde un acumulador hacia el colector solar, en donde el fluido es calentado. A continuación, la misma bomba transporta de regreso el fluido calentado nuevamente hacia el acumulador. Generalmente, el control de la bomba se efectúa mediante un regulador solar central, en función de la temperatura del fluido en el colector y en el acumulador.

Para detectar esas temperaturas, en el área del colector y por lo general también en el acumulador de calor se encuentra dispuesto respectivamente un sensor de temperatura. Sin embargo, la disposición del sensor de temperatura en el área del colector es problemática, ya que generalmente el tendido del cable hasta el techo es complicado y costoso y durante el montaje del sensor del colector pueden producirse errores.

Para evitar esta clase de problemas, en la solicitud DE 103 34 436 A1 se prevé reemplazar el sensor del colector por un sensor de temperatura que se encuentra dispuesto en el conducto de retorno. Para medir la temperatura real del colector la bomba es operada durante un período breve, de manera que el medio de transferencia térmica que se encuentra en el colector fluye hacia el sensor de temperatura que se encuentra dispuesto en el conducto de retorno. En dicho documento se prevé además reemplazar el sensor del acumulador por un sensor de temperatura que se encuentra dispuesto en el conducto de avance. De forma análoga al principio antes mencionado, durante el breve funcionamiento de la bomba el medio de transferencia térmica que se encuentra en el acumulador alcanza el sensor de temperatura que se encuentra dispuesto en el conducto de avance.

En el documento DE 10 334 436 se revela el preámbulo de la reivindicación 1.

Sin embargo, esta disposición simplificada del sensor de temperatura en el conducto de avance, así como en el conducto de salida, en comparación con una disposición tradicional del sensor de temperatura en el área del colector, así como en el acumulador, implica una pérdida del rendimiento de aproximadamente un 10 %. Esta pérdida del rendimiento resulta del hecho de que para detectar la temperatura del colector la bomba debe ser primero encendida, antes de que la temperatura efectiva del colector, así como del acumulador pueda ser detectada.

En particular en el caso de condiciones climáticas desfavorables y de una radiación solar insuficiente, cuando la temperatura del colector es inferior a la temperatura del acumulador, debido al funcionamiento breve de la bomba de circulación se producen pérdidas de calor en el acumulador y, con ello, la pérdida de rendimiento antes mencionada.

Por tanto, es objeto de la presente invención proporcionar un método para regular una instalación solar, mediante el cual pueda reducirse la pérdida de rendimiento antes mencionada que se presenta en el caso de la disposición de los sensores de temperatura en los conductos. Además es objeto de la invención proporcionar un dispositivo de control para ejecutar el método. Este objeto se alcanzará a través de un método según la reivindicación 1, así como de un dispositivo según la reivindicación 12. En las reivindicaciones dependientes se indican formas de ejecución ventajosas.

De acuerdo con la invención se prevé que un medio de transferencia térmica sea transportado mediante una bomba, el cual fluye sucesivamente a través de un conducto de retorno, de un colector y de un conducto de avance, donde la bomba es controlada mediante un dispositivo de control en función de una temperatura de avance, medida en el conducto de avance, y/o de una temperatura de retorno, medida en el conducto de retorno, del medio de transferencia térmica, y donde en un ciclo de prueba la bomba es encendida durante un periodo de tiempo predefinido, para medir la temperatura de avance del medio de transferencia térmica en el conducto de avance, así como la temperatura de retorno del medio de transferencia térmica en el conducto de retorno. Se prevé que el dispositivo de control, después de finalizado el ciclo de prueba, cambie a un ciclo de pausa siempre que al final del ciclo de prueba la diferencia de temperatura entre la temperatura de avance y la temperatura de retorno no alcance un valor predeterminado, donde la bomba se encuentra desconectada durante el ciclo de pausa, y donde el período de tiempo del ciclo de pausa depende de la temperatura de avance máxima. En el método acorde a la invención se

considera ventajoso que la bomba sea desconectada en el caso de una diferencia de temperatura reducida, en particular debido a una radiación solar reducida. Gracias a ello puede aumentarse el rendimiento. Al depender la duración del ciclo de pausa de la diferencia de temperatura determinada pueden evitarse ciclos de prueba innecesarios, gracias a lo cual puede incrementarse aún más el rendimiento.

En otra forma de ejecución se prevé que el dispositivo de control, después de finalizado el ciclo de prueba, no cambie al ciclo de pausa y la bomba permanezca conectada, siempre que la diferencia de temperatura determinada al final del ciclo de prueba corresponda por lo menos al valor predeterminado y que no se presente ninguna condición de desconexión. A través de esta medida se asegura que la bomba, fuera del funcionamiento de prueba, sólo marche en el caso de una radiación solar suficiente, de manera que el calor se obtenga de forma efectiva.

En otra forma de ejecución ventajosa de la invención se prevé que el dispositivo de control desconecte la bomba y cambie a un ciclo de pausa cuando después de finalizado el ciclo de prueba se alcanza una condición de desconexión. De este modo se asegura que la bomba sólo continúe marchando cuando no se presenta ninguna condición de desconexión. En otra forma de ejecución ventajosa de la invención, como condición de desconexión se prevé el descenso de la diferencia de temperatura actualmente determinada por debajo del valor predeterminado. Asimismo, una condición de desconexión puede presentarse cuando la temperatura de avance alcanza un valor máximo predeterminado. Al escoger adecuadamente las condiciones de desconexión el proceso de regulación puede adecuarse de forma individual.

En otra forma de ejecución de la invención se prevé además que el dispositivo de control en el ciclo de pausa cambie automáticamente al ciclo de prueba una vez finalizado el tiempo del ciclo de pausa predeterminado. A través de esta medida se asegura que la regulación de la instalación solar pueda reaccionar frente a condiciones climáticas modificadas.

En una forma de ejecución especialmente ventajosa de la invención el tiempo del ciclo de pausa se adecua de forma adaptiva en función de la temperatura de avance máxima, donde la longitud del ciclo de pausa se prolonga siempre que descienda la temperatura de avance máxima medida en el ciclo de prueba, mientras que la longitud del ciclo de pausa se reduce siempre que aumente la temperatura de avance máxima medida en el ciclo de prueba. Esta medida permite optimizar el proceso de regulación. A través de la adecuación adaptiva del tiempo del ciclo de pausa puede aumentarse marcadamente el rendimiento.

En otra variante del método acorde a la invención se prevé que también la longitud del ciclo de prueba sea adecuada de forma adaptiva. Para ello la bomba es desconectada y la temperatura de avance es medida hasta el momento en el cual la temperatura de avance alcanza un máximo y desciende nuevamente. Como longitud del ciclo de prueba es escogido el lapso de tiempo entre el arranque de la bomba y el momento en el que se alcanza la temperatura de avance máxima. A través de esta adecuación, que en particular... [Seguir leyendo]

1. Método para regular una instalación de energía solar, donde un medio de transferencia térmica es transportado mediante una bomba (P) , el cual fluye sucesivamente a través de un conducto de retorno (RL) , de un colector (K) y de un conducto de avance (VL) , donde la bomba (P) es controlada mediante un dispositivo de control (C) en función de una temperatura de avance (T_VL) , medida en el conducto de avance (VL) , y/o de una temperatura de retorno (T_RL) , medida en el conducto de retorno (RL) , del medio de transferencia térmica, y donde en un ciclo de prueba la bomba (P) es encendida durante un periodo de tiempo predefinido (dt test) , para medir la temperatura de avance, así como la temperatura de retorno (T_VL, T_RL) , caracterizado porque el dispositivo de control (C) , después de finalizado el ciclo de prueba cambia a un ciclo de pausa siempre que en el final del ciclo de prueba la diferencia de temperatura (dT) entre la temperatura de avance y la temperatura de retorno (T_VL, T_RL) no alcance un valor predeterminado (dT_ein) , donde la bomba (P) se encuentra desconectada durante el ciclo de pausa, y donde el período de tiempo (dt_pause) del ciclo de pausa depende de la temperatura de avance máxima medida (T_max) en el ciclo de prueba.

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque se presenta una condición de desconexión cuando desciende la diferencia de temperatura (dT) actualmente determinada, ubicándose por debajo del valor predeterminado (dT_aus) y/o cuando la temperatura de avance (T_VL) alcanza un valor máximo predeterminado.

3. Método según la reivindicación 2, caracterizado porque el dispositivo de control (C) , después de finalizado el ciclo de prueba, no cambia al ciclo de pausa y la bomba (P) permanece encendida, siempre que la diferencia de temperatura (dT) determinada al final del ciclo de prueba corresponda por lo menos al valor (dT_ein) predeterminado y que no se presente ninguna condición de desconexión.

4. Método según una de las reivindicaciones 2 a 3, caracterizado porque el dispositivo de control (C) desconecta la bomba (P) y cambia a un ciclo de pausa cuando después de finalizado el ciclo de prueba se alcanza una condición de desconexión.

5. Método según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el dispositivo de control (C) en el ciclo de pausa cambia automáticamente al ciclo de prueba después de que ha finalizado el tiempo del ciclo de pausa (dt_pause) predeterminado.

6. Método según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el tiempo del ciclo de pausa (dt_pause) es adecuado de forma adaptiva en función de la temperatura de avance máxima (T_max) , donde la longitud del ciclo de pausa (dt_pause) se prolonga siempre que descienda la temperatura de avance máxima (T_max) medida en el ciclo de prueba, mientras que la longitud del ciclo de pausa (dt_pause) se reduce siempre que aumente la temperatura de avance máxima (T_max) medida en el ciclo de prueba.

7. Método según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la longitud del ciclo de prueba (dt_test) es adecuada de forma adaptiva, donde la bomba (P) es encendida y la temperatura de avance (T_VL) es medida hasta el momento en el cual la temperatura de avance (T_VL) alcanza un máximo (T_max) y desciende nuevamente, y donde como longitud del ciclo de prueba (dt_test) es escogido el lapso de tiempo entre el arranque de la bomba (P) y el momento en el que se alcanza la temperatura de avance máxima (T_max) .

8. Método según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la ejecución de los ciclos de prueba se detiene durante los períodos en los cuales no hay radiación solar.

9. Método según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la ejecución de los ciclos de prueba se detiene durante la noche.

10. Método según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la medición de la temperatura de avance y de la temperatura de retorno (T_VL, T_RL) se efectúa mediante un sensor de temperatura (T1, T2) que se encuentra dispuesto en el conducto de avance (VL) , así como en el conducto de retorno (RL) .

11. Método según la reivindicación 6, caracterizado porque el colector (K) , mediante el conducto de avance y el conducto de retorno (VL, RL) , se encuentra conectado a un acumulador (S) , y porque el dispositivo de control (C) pasa a un modo de refrigeración del colector cuando la temperatura del acumulador (T_S) alcanza un valor predeterminado próximo a una temperatura máxima del acumulador (T_S_max) , donde en el modo de refrigeración del colector la bomba (P) es operada de manera cíclica para mantener la temperatura en el acumulador (S) por debajo de una temperatura máxima del acumulador (T_S_max) , y donde los tiempos de desconexión de la bomba

(P) son determinados durante el funcionamiento de refrigeración del colector con la ayuda de la adaptación de la longitud del ciclo de pausa en función de la temperatura de avance.

12. Instalación de energía solar, en la cual un medio de transferencia térmica puede ser transportado mediante una bomba y puede fluir de forma sucesiva a través de un conducto de retorno, de un colector y de un conducto de avance, donde la bomba puede ser controlada mediante un dispositivo de control en función de una temperatura de avance, medida en el conducto de avance, y/o de una temperatura de retorno, medida en el conducto de retorno del medio de transferencia térmica, y dispositivo de control para ejecutar un procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 11.