Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verlängerung der Standzeit eines Solarkollektors, insbesondere zur optimierten Wartung eines Solarsystems mit Solarfluid in einem Kreislauf über mindestens einen Solarkollektor nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Weiter betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Verlängerung der Standzeit eines Solarkollektors, insbesondere zur optimierten Wartung eines Solarsystems mit Solarfluid in einem Kreislauf über mindestens einen Solarkollektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9.

Solaranlagen für die Erwärmung von Trink- oder Brauchwasser sowie die Heizungsunterstützung bestehen im Wesentlichen aus mindestens einem Sonnenkollektor, einem Solarkreislauf mit einer Pumpe zur Förderung eines Wärmeträgermediums, einem Regelgerät und einem Warmwasserspeicher mit einem integrierten Wärmetauscher zur Übertragung der Wärme aus dem Solarkreislauf an den Wasserinhalt.

Mit einem Temperaturfühler wird die Temperatur des Wärmeträgermediums am Vorlauf des mindestens einen Sonnenkollektors erfasst. Dabei ist es allgemein üblich, dass die Pumpe im Solarkreislauf bei Temperaturen über etwa 120 °C am Vorlauf des Sonnenkollektors nicht mehr anläuft und/oder aus dem Normalbetrieb der Regelung herausgenommen wird. Es liegt dann die sogenannte Stagnation vor. Die Pumpenabschaltung dient als Überhitzungsschutz für die Anlage, zum Beispiel um zu hohe Temperaturen im Warmwasserspeicher, die möglicherweise eine verstärkte Kalkbildung nach sich ziehen, zu vermeiden.

Aber auch die Solarkollektoren unterliegen aufgrund der intensiven Sonneneinstrahlung hohen Belastungen, besonders im oder nahe dem Stagnationsfall. Solche Abschaltungen der Solaranlage durch Überhitzungen können beispielsweise verursacht werden, wenn in den Warmwasserspeicher wegen zu hoher Temperaturen keine Solarwärme mehr eingebracht werden kann, und sich in den Sonnenkollektoren Dampf bildet. Die Pumpe im Solarkreislauf bleibt gesperrt, weil es zu schädlichen Dampfschlägen im Bereich der Sonnenkollektoren und Rohrleitungen kommen würde, wenn mit normaler Fördermenge der Pumpenbetrieb aus einem derartigen Überhitzungszustand wieder anlaufen würde.

Weiterhin wird ein Solarfluid, welches den Solarkollektor bzw. den Kreislauf im Solarsystem durchströmt, erhöhten Temperaturbelastungen ausgesetzt, welche einen Verschleiß bewirken. Ein derartiger Verschleiß bei einem Solarfluid wird auch durch den Begriff "Stress" beschrieben. Dabei kommt es zum sogenannten Cracken innerhalb des meistens verwendeten Glycol-Wasser-Gemisches, wobei beispielsweise die Frostschutzeigenschaften schlechter werden. Im Stand der Technik gibt es verschiedene Lösungen, Stressbereiche für ein Solarfluid zu vermeiden. Jedoch lassen sich Stressbereiche nicht vollständig vermeiden, weil diese von verschiedenen Nutzungs-, Auslegungs-, Komponenten- und Betriebseinflüssen abhängen. Daher lässt sich der genaue Zeitpunkt einer notwendigen Wartung bisher nicht genau für die jeweilige Anlage vorhersagen.

Bei einer Wartung des Solarfluides werden beispielsweise dessen pH-Wert überprüft und die Frostschutzeigenschaften mit einem Refraktometer bestimmt. Abhängig von der Messung oder auch routinemäßig wird dann eventuell das Solarfluid ausgetauscht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die optimale Funktion eines Solarsystems über die Qualität des Solarfluids sicherzustellen.

Erfindungsgemäß wird dies durch die Gegenstände mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Verlängerung der Standzeit eines Solarkollektors, insbesondere zur optimierten Wartung eines Solarsystems mit Solarfluid in einem Kreislauf über mindestens einen Solarkollektor, ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Zustand eines Solarfluids bewertet wird und eine Wartungsmeldung in Abhängigkeit des bewerteten Zustands ausgegeben wird.

Für das Solarfluid gibt es einen Temperaturbereich, in dem es besonders "gestresst" wird. Befindet sich das Solarfluid zu lange in diesem Temperaturbereich, so wird es für die Verwendung als Solarfluid unbrauchbar. Insbesondere ist ein Frostschutz dann nicht mehr gewährleistet. Um dies zu vermeiden, wird erfindungsgemäß der Zustand des Solarfluids ermittelt, überwacht und/oder bewertet und in Abhängigkeit von dem Zustand werden Wartungsmeldungen ausgegeben, um gegebenenfalls das Solarfluid auszuwechseln und damit die Standzeit des Solarkollektors zu erhöhen. Befindet sich das Solarfluid in einem zu langen Zeitraum im Stressbereich, so wird die Wartungsmeldung ausgelöst, sodass die Qualität des Fluids nachgeprüft werden kann.

In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass zumindest eine Betriebszeit des Solarkollektors in einem in einem festlegbaren, für das Solarfluid kritischen Temperaturbereich erfasst wird. Anhand der Betriebszeit in dem festlegbaren, kritischen Temperaturbereich, vorzugsweise durch Aufsummieren von einzelnen Betriebszeiten zu einer Gesamtbetriebszeit, kann ein Zustand des Solarfluids abgeleitet, ermittelt und/oder bewertet werden. Dabei erfolgt vorteilhafterweise ein Vergleich mit mindestens einem festlegbaren Schwellwert für eine Betriebszeit, welche das Erreichen eines kritischen Solarfluidzustandes charakterisiert. Dieser Schwellwert ist vorzugsweise werksseitig vorgegeben und kann bei Bedarf vom Installateur oder Betreiber der Anlage variiert werden.

Entsprechend sieht eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vor, dass bei Erreichen eines kritischen Solarfluidzustandes und/oder nach Ablauf eines festlegbaren Zeitintervalls eine Wartungsmeldung ausgegeben wird.

Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass das Zeitintervall von vorne gestartet wird, wenn bei einer Wartung das Solarfluid ausgewechselt wird. Noch eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass das Zeitintervall nach einem Freigeben fortgesetzt wird, wenn bei einer Wartung das Solarfluid nicht ausgewechselt wird.

Zusätzlich sieht eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vor, dass wenn bei einer Wartung vor Zeitablauf des Zeitintervalls das Solarfluid nicht ausgewechselt wird und eine Freigabe durchgeführt wird, ein nachfolgender Zeitraum, in welchem das Solarfluid in einem kritischen Temperaturbereich betreibbar ist, für eine Wartungsmeldung verändert, insbesondere verkürzt wird. Die Zeiträume bis zu einer nachfolgenden Wartung werden somit von Wartungsmeldung zu Wartungsmeldung bis zu einem Ablauf des gesamten Zeitintervalls kürzer. Wird die Wartung des Solarfluids durchgeführt und das Fluid wird nicht ausgetauscht, da dessen Zustand für einen weiteren Betrieb geeignet ist, wird die Wartungsmeldung zurückgesetzt und ein weiteres, insbesondere zeitlich verkürztes Zeitfenster wird bis zur nächsten Wartung freigegeben. Wird das Fluid getauscht oder ausgewechselt, so wird ein Zähler zurückgesetzt, also ein Reset gemacht. Das Zeitintervall startet dann von vorne, das bedeutet, ein erstes Zeitfenster wird freigegeben. Der Solarregler beobachtet den Temperaturverlauf der Kollektortemperatur und summiert die Zeiten, in denen sich die Kollektortemperatur in dem "Stressbereich" des Solarfluids befindet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verlängerung der Standzeit eines Solarkollektors, insbesondere zur optimierten Wartung eines Solarsystems mit Solarfluid in einem Kreislauf über mindestens einen Solarkollektor ist dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sind. Insbesondere sieht eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vor, dass die Mittel einen Solarregler umfassen, der ausgebildet ist, den Zeitraum zu erfassen, in welchem ein Solarfluid in einem für das Solarfluid kritischen Temperaturbereich betrieben wird. Der erfindungsgemäße Solarkollektor, der mit einem Solarfluid betreibbar ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Solarkollektor eine erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden insbesondere die folgenden Vorteile realisiert:

Eine Wartungsmeldung wird abhängig von dem Zustand des Solarfluids ausgegeben und dadurch wird er an eine Anlage angepasste, optimale Wartungszeitpunkt relativ genau bestimmt. Ein Wartungsintervall wird in entsprechende kürzere Zeiträume oder Zeitfenster unterteilt. Weitere Zeitfenster werden nur nach Freigabe oder einem Reset durchlaufen. Nur bei einem Wechsel des Solarfluids wird das Zeitintervall von Beginn durchlaufen. Durch die verbesserte Überwachung des Solarfluids wird die Standzeit des Solarkollektors verlängert und die optimale Funktion eines Solarsystems sichergestellt, da mögliche Schäden durch ein nicht geeignetes oder in seinen Eigenschaften verändertes Solarfluid, beispielsweise mit eingeschränkten Frostschutzeigenschaften, verhindert oder zumindest deutlich verringert werden.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar und zeigt in der einzigen Figur schematisch ein Zeitintervall für eine Wartung eines Solarkollektors und insbesondere eines Solarsystems.

Entlang einer Zeitschiene T ist das Zeitintervall von T0 bis Te aufgetragen. Das Zeitintervall ist in drei Zeiträume oder Zeitfenster 1 bis 3 unterteilt. Die Zeitfenster 1 bis 3 sind sequenziell angeordnet. Das Zeitfenster 1 läuft von T0 bis T1. Das Zeitfenster 2 läuft von T1 bis T2. Das Zeitfenster 3 läuft von T2 bis Te. Die Zeitfenster 1 bis 3 weisen eine unterschiedliche lange Zeitdauer auf, wobei das Zeitfenster 1 die längste Zeitdauer aufweist, und die nachfolgenden Zeitfenster 2 und 3 immer kürzer werdende Zeitdauern aufweisen. Der Zeitpunkt T0 kennzeichnet den Zeitpunkt zu Beginn des Verfahrens, also die Inbetriebnahme eines Solarkollektors mit einem neuen, ordnungsgemäßen Solarfluid, welches erstmalig in der Solaranlage eingesetzt wird. Entweder nach einem Zeitablauf bei T1 oder nach einer Wartungsmeldung aufgrund eines entsprechenden Zustands des Solarfluids, das heißt nach einem ersten kritischen Zeitbereich, in dem das Solarfluid ausreichend lang in einem kritischen Temperaturbereich betrieben wurde, hier durch T1 gekennzeichnet, wird aufgrund einer Wartungsmeldung eine erste Wartung W1 durchgeführt. Für das Auslösen der Wartungsmeldung können entweder fest vorgegebene Intervalle, bedarfsgerecht eingegebene Intervalle oder eine Kombination von beiden Berücksichtigung finden.

Die erste Wartung W1 kann nun ergeben, dass der Zustand des Solarfluids noch für einen weiteren Betrieb ausreicht oder ein Wechsel des Fluids erforderlich ist. Wenn das Solarfluid für einen weiteren Betrieb geeignet ist, wird ein Zähler zurückgesetzt und ein weiterer Betrieb für ein zweites Zeitfenster 2 freigegeben, wie durch den Pfeil P1 dargestellt. Es wird das zweite Zeitfenster 2 durchlaufen. Sollte das Fluid ausgewechselt werden müssen, so wird das Verfahren von dem Zeitpunkt T0 aus erneut gestartet und das Verfahren beginnt von vorne, wie durch den Pfeil P2 gekennzeichnet.

Nach Zeitablauf des zweiten Zeitfensters bei T2 oder nach einer erneuten Wartungsmeldung aufgrund eines entsprechenden Zustands des Solarfluids, das heißt nach einem zweiten kritischen Zeitbereich, in dem das Solarfluid ausreichend lang in einem kritischen Temperaturbereich betrieben wurde, hier durch T2 gekennzeichnet, wird aufgrund einer Wartungsmeldung eine zweite Wartung W2 durchgeführt. Die zweite Wartung W2 kann analog zur Wartung W1 ergeben, dass der Zustand des Solarfluids noch für einen weiteren Betrieb ausreicht oder ein Wechsel des Fluids erforderlich ist. Wenn das Solarfluid für einen weiteren Betrieb geeignet ist, wird ein Zähler zurückgesetzt und ein weiterer Betrieb für das nachfolgende, dritte Zeitfenster 3 freigegeben, wie durch den Pfeil P3 dargestellt. Es wird das dritte Zeitfenster 3 durchlaufen. Sollte das Fluid ausgewechselt werden müssen, so wird das Verfahren von dem Zeitpunkt T0 erneut gestartet und das Verfahren beginnt von vorne, wie durch den Pfeil P2 gekennzeichnet. Die Schritte können beliebig wiederholt werden mit einer beliebigen Anzahl von Zeitfenstern. In der Figur ist ein letztes, drittes Zeitfenster 3 dargestellt.

Nach Zeitablauf des dritten und letzen Zeitfensters bei Te oder nach einer erneuten Wartungsmeldung aufgrund eines entsprechenden Zustands des Solarfluids, das heißt nach einem dritten kritischen Zeitbereich, in dem das Solarfluid ausreichend lang in einem kritischen Temperaturbereich betrieben wurde, hier durch Te gekennzeichnet, wird aufgrund einer Wartungsmeldung eine dritte Wartung W3 durchgeführt. Die dritte Wartung W3 kann analog zur Wartung W1 und W2 ergeben, dass der Zustand des Solarfluids noch für einen weiteren Betrieb ausreicht oder ein Wechsel des Fluids erforderlich ist. Da das Zeitfenster 3 das letzte Zeitfenster in dem Zeitintervall ist, wird, obwohl das Solarfluid für einen weiteren Betrieb geeignet sein kann, aus Sicherheitsgründen ein weiterer Betrieb mit dem gleichen Solarfluid verhindert und kein nachfolgendes Zeitfenster freigegeben. Es kann bei einem erneuten Beginn des Verfahrens eine entsprechende Korrektur hinsichtlich des Zeitintervalls hin zu längeren oder kürzeren Zeitintervallen erfolgen, wenn das Solarfluid entsprechend vor Ablauf, bei Ablauf oder erst nach Ablauf entsorgt werden muss. Das Fluid wird bei Te ausgewechselt und das Verfahren wird von dem Zeitpunkt T0 erneut gestartet, wie durch den Pfeil P2 gekennzeichnet.