Die Erfindung betrifft ein Umwälzpumpenaggregat sowie eine solarthermische Anlage mit einem solchen Umwälzpumpenaggregat.

Solarthermische Anlagen weisen zumindest einen Solarkollektor und einen Wasserspeicher auf, in welchem beispielsweise zu erwärmendes Brauchwasser gespeichert wird. Der Solarkollektor ist mit einem in oder an dem Wasserspeicher angeordneten Wärmetauscher über einen Heizkreislauf verbunden, in welchem eine Umwälzpumpe angeordnet ist, welche das von dem Solarkollektor erwärmte Heizmedium in den Wärmetauscher des Wasserspeichers und aus diesem zurück in den Solarkollektor fördert. Es ist bekannt, diese Umwälzpumpe in ihrer Drehzahl in Abhängigkeit des Wärmebedarfs im Wasserspeicher und der im Solarkollektor bereitgestellten Wärmemenge zu steuern. Hierzu weisen die bekannten Anlagen zumindest zwei Temperatursensoren auf, einen in dem Solarkollektor und einen in dem Wasserspeicher. Diese beiden Temperatursensoren sind mit einer Steuereinrichtung, welche gegebenenfalls in die Umwälzpumpe integriert sein kann, zu verbinden. Solche Verbindungen der Sensoren sind bei der Montage und im Betrieb fehleranfällig.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, den Aufbau einer solarthermischen Anlage dahingehend zu verbessern, dass die Installation vereinfacht und die Fehleranfälligkeit im Betrieb reduziert wird. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Umwälzpumpenaggregat für eine solarthermische Anlage mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie durch eine solarthermische Anlage mit den in Anspruch 12 angegebenen Merkmalen. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den zugehörigen Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.

Das erfindungsgemäße Umwälzpumpenaggregat weist einen elektrischen Antriebsmotor und vorzugsweise eine Steuereinrichtung zur Steu- erung bzw. Regelung dieses elektrischen Antriebsmotors auf. Insbesondere ist die Steuereinrichtung in der Art ausgebildet, dass sie die Drehzahl des elektrischen Antriebsmotors steuern bzw. regeln kann. Der elektrische Antriebsmotor treibt in bekannter Weise zumindest ein Laufrad einer Kreiselpumpe an. Die Kreiselpumpe bildet vorzugsweise in be- kannter Weise mit dem elektrischen Antriebsmotor eine Baueinheit in Form des Umwälzpumpenaggregates.

Erfindungsgemäß weist das Umwälzpumpenaggregat zumindest einen internen Temperatursensor auf. Dieser interne Temperatursensor ist in dem Umwälzpumpenaggregat so angeordnet, dass er die Temperatur des von dem Umwälzpumpenaggregat geförderten Mediums erfasst. Dazu ist der Temperatursensor vorzugsweise im Inneren eines Pumpengehäuses des Umwälzpumpenaggregates an oder in dem Strömungsweg für das zu fördernde Medium bzw. die zu fördernde Flüssigkeit an- geordnet. Der Temperatursensor kann dabei so angeordnet sein, dass er direkt mit dem zu fördernden Medium in Kontakt kommt, kann jedoch beispielsweise auch wärmeleitend mit einer den Strömungsweg durch das Pumpengehäuse definierenden Wandung verbunden sein. Dies bietet sich insbesondere dann an, wenn das Pumpengehäuse, welches die Strömungswege definiert, aus einem wärmeleitenden Material, wie z. B. Metall ausgebildet ist. Besonders bevorzugt kann der Temperatursensor ein Infrarotsensor sein, welcher an dem Umwälzpum- penaggrega† angeordnet ist und die Oberflächentemperatur einer Wandung des Pumpengehäuses misst, welche in Kontakt mit dem zu fördernden Medium ist. Ein solcher Infrarotsensor kann insbesondere in einem Elektronikgehäuse außerhalb des Pumpengehäuses mit Blick auf die Wandung des Pumpengehäuses angeordnet sein. Besonders bevorzugt kann ein solcher Infrarotsensor auf einer im Elektronikgehäuse oder Gehäuse des Pumpenaggregates angeordneten Leiterplatte platziert sein und auf die Wandung eines Strömungsweges gerichtet sein. So kann die Blickrichtung des Infrarotsensors beispielsweise auf das Spaltrohr im Antriebsmotor gerichtet sein, welches mit dem zu fördernden Medium gefüllt ist und vorzugsweise wärmeleitend, insbesondere aus Metall ausgebildet ist. Der Temperatursensor ist so ausgebildet, dass er ein zu der Temperatur des von dem Umwälzpumpenaggregat geförderten Mediums korrespondierendes Temperatursignal an die Steu- ereinrichtung ausgibt. Dies ermöglicht es der Steuereinrichtung, den Antriebsmotor auf Grundlage des erfassten Temperatursignals des zumindest einen internen Temperatursensors zu steuern und/oder zu regeln, insbesondere in der Drehzahl zu regeln. Dabei können in die Steuerung bzw. Regelung noch weitere Parameter, beispielsweise Signale von weiteren Sensoren einfließen.

Ferner ist die Steuereinrichtung in das Umwälzpumpenaggregat integriert. So sind die die Steuereinrichtung bildenden elektrischen und elektronischen Bauteile vorzugsweise in ein Elektronikgehäuse bzw. ei- nen Klemmenkasten, welcher an dem elektrischen Antriebsmotor des Umwälzpumpenaggregates angeordnet ist, integriert. So kann das Umwälzpumpenaggregat eine integrierte Baueinheit bilden, welche sämtliche für den Betrieb des Umwälzpumpenaggregates erforderlichen Komponenten, nämlich den elektrischen Antriebsmotor, die ei- gentliche Pumpe bzw. Kreiselpumpe und die elektrischen bzw. elektronischen Bauteile, welche die Steuereinrichtung zur Steuerung bzw. Regelung des Antriebsmotors bilden, umfasst. Erfindungsgemäß ist die Steuereinrichtung derart ausgebildet, dass sie basierend auf dem Temperatursignal des internen Temperatursensors die Temperatur der Flüssigkeit in einem mit dem Umwälzpumpenaggregat über einen Heizkreislauf verbundenen Flüssigkeitsspeicher nähe- rungsweise bestimmt. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass auf einem Temperatursensor am oder im Flüssigkeitsspeicher selber verzichtet werden kann. Stattdessen wird die Temperatur im Flüssigkeitsspeicher, welche z. B. zur Steuerung einer solarthermischen Anlage erforderlich ist, über den internen Temperatursensor des Umwälzpumpenaggregates indirekt bestimmt. Dadurch vereinfacht sich der Aufbau einer solchen solarthermischen Anlage, da auf einen externen Temperatursensor und dessen Verbindung mit der Steuereinrichtung verzichtet werden kann. Durch diese Maßnahme wird zum einen die Installation der Anlage vereinfacht und zum anderen erhöht sich auch die Zuverlässigkeit im Be- trieb der Anlage.

Vorzugsweise weist die Steuereinrichtung eine Kommunikationsschnittstelle auf, welche zur Kommunikation mit zumindest einer externen Einrichtung, insbesondere einem Sensor, Aktor und/oder zumindest einer externen Steuerung ausgebildet ist. Über diese Kommunikationsschnittstelle kann das Pumpenaggregat beispielsweise mit einer übergeordneten Steuerung, weiteren untergeordneten Pumpenaggregaten, Aktoren, wie beispielsweise Ventilen oder weiteren externen Sensoren kommunizieren bzw. Signale von solchen Einrichtungen empfangen.

Besonders bevorzugt ist die Kommunikationsschnittstelle zur Kommunikation mit zumindest einem externen Temperatursensor ausgebildet. Dies ist insbesondere ein externer Temperatursensor, welcher zur Anordnung in oder an einem Solarkollektor zum Erfassen der Fluidtemperatur im So- larkollektor vorgesehen ist. Die Steuereinrichtung ist weiter bevorzugt derart ausgebildet, dass sie den elektrischen Antriebsmotor in Abhängigkeit des Temperatursignals von dem internen Temperatursensor und eines Temperatursignals von dem zumindest einen externen Temperatursensor in seiner Drehzahl re- gelt bzw. steuert. So kann die Steuereinrichtung das Pumpenaggregat so steuern, dass beispielsweise ein gewünschter Durchfluss in Abhängigkeit der erfassten Temperatursignale eingestellt wird. Dabei kann beispielsweise der externe Temperatursensor die Temperatur an einer Wärmequelle wie einem Solarkollektor und der interne Temperatur- sensor die Temperatur des zu erwärmenden Mediums, insbesondere zu erwärmenden Wassers erfassen. Der Antriebsmotor kann dann so gesteuert bzw. geregelt werden, dass er einen erforderlichen Durchfluss einstellt, welcher z. B. zur Erwärmung von Brauchwasser über einen Wärmetauscher erforderlich ist.

Die Kommunikationsschnittstelle der Steuereinrichtung kann als eine drahtgebundene elektrische Kommunikationsschnittstelle, aber beispielsweise auch als eine optische Kommunikationsschnittstelle ausgebildet sein. Besonders bevorzugt ist die Kommunikationsschnittstelle als drahtlose Schnittstelle und insbesondere als Funkschnittstelle ausgebildet. Dadurch wird der Installationsaufwand insbesondere bei Verbindung mit weiter entfernt liegenden Bauteilen minimiert, da auf eine aufwändige Verdrahtung verzichtet werden kann. Die zugehörigen externen Bauteile bzw. Einrichtungen, welche mit der Kommunikations- Schnittstelle der Steuereinrichtung kommunizieren sollen, weisen dann zweckmäßigerweise entsprechend ausgebildete Kommunikationsschnittstellen auf, d. h. gegebenenfalls drahtgebundene oder drahtlose Schnittstellen auf. Besonders bevorzugt weisen auch diese Einrichtungen Funkschnittstellen auf. So kann beispielsweise ein externer Tempe- ratursensor mit einer korrespondierenden Schnittstelle, insbesondere Funkschnittstelle, versehen sein, welcher auf diese Weise mit der Steuereinrichtung über deren Kommunikationsschnittstelle kommunizieren kann. Dabei ist zumindest eine unidirektionale Kommunikation von dem Sensor zu der Steuereinrichtung vorgesehen. Gegebenenfalls kann auch eine bidirektionale Kommunikation beispielsweise zur Kopplung der externen Einrichtung mit der Steuereinrichtung vorgesehen sein. Eine solche bidirektionale Kommunikation bietet sich darüber hinaus an, wenn die externe Einrichtung beispielsweise ein Aktor, wie ein zu steuerndes Ventil, ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Kommunikationsschnittstelle der Steuereinrichtung zur automatischen Kopplung mit einer Kommunikationsschnittstelle der zumindest einen externen Einrichtung ausgebildet. Eine solche Ausgestaltung ist besonders dann von Vorteil, wenn beide Teile, d. h. die Steuereinrichtung und die externe Einrichtung beispielsweise über ein Netzwerk- oder Bussystem miteinander verbunden sind, in welches noch weitere Bauteile oder Einrichtungen eingebunden sind. In einem solchen Netzwerk, beispielsweise einem Datennetzwerk, können die Steuereinrichtung und die externe Einrichtung sich dann vorzugsweise selbstständig erkennen und zur Kommunikation automatisch koppeln. Darüber hinaus bietet sich diese Ausgestaltung dann an, wenn die Kommunikationsschnittstellen als Funkschnittstellen ausgebildet sind. So wird die Installation vereinfacht, da beide Geräte, wenn sie in Betrieb genommen worden sind, über entsprechende Signale so miteinander kommunizieren, dass sie sich selbstständig erkennen und automatisch zur Kommunikation mitei- nander koppeln. So kann sich beispielsweise ein externer Temperatursensor automatisch mit der Kommunikationsschnittstelle der Steuereinrichtung finden und derart koppeln, dass die Steuereinrichtung das Temperatursignal dieses gekoppelten externen Temperatursensor zur Steuerung bzw. Regelung heranzieht. Eine solche Kopplung ist gerade dann wesentlich, wenn mehrere Sensoren oder Steuereinrichtungen in Reichweite sind, da dann eine feste Zuordnung erforderlich ist, um Fehlfunktionen vermeiden zu können. Weiter bevorzugt ist die Kommunikationsschnittstelle der Steuereinrichtung derart ausgebildet, dass sie automatisch eine Kopplung bzw. Kommunikationsverbindung mit einer Kommunikationsschnittstelle einer zur Kopplung geeigneten externen Einrichtung bewirkt, sofern diese externe Einrichtung noch nicht mit einem anderen Pumpenaggregat bzw. dessen Steuereinrichtung gekoppelt bzw. verbunden ist. Auf diese Weise wird bei der automatischen Kopplung verhindert, dass eine externe Einrichtung, beispielsweise ein Temperatursensor versehentlich mit den Steuereinrichtungen zweier Pumpenaggregate gekoppelt wird. So kann die Zuordnung einer externen Einrichtung zu genau einer Steuereinrichtung sichergestellt werden. Alternativ ist es jedoch auch denkbar, in komplexen Systemen eine externe Einrichtung mit zwei Pumpenaggregaten zur Kommunikation zu koppeln, beispielsweise das Signal eines externen Temperatursensors zwei Pumpenaggregaten bzw. deren Steuereinrichtungen zur Verfügung zu stellen, wenn beide Pumpenaggregate auf Grundlage desselben Temperatursignals von diesem externen Temperatursensor gesteuert bzw. geregelt werden sollen. So kann gegebenenfalls ein externes Bauteil wie ein Temperatursensor einge- spart werden. Dazu kann die externe Einrichtung zwei oder mehr zur Kopplung bzw. Verbindung geeignete Kommunikationsschnittstellen oder Ein- bzw. Ausgänge aufweisen.

Besonders bevorzugt ist die Steuereinrichtung des erfindungsgemäßen Umwälzpumpenaggregates zur Steuerung einer solarthermischen Anlage mit zumindest einem Flüssigkeitsspeicher und zumindest einem Solarkollektor zum Erwärmen der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsspeicher ausgebildet, wobei das Umwälzpumpenaggregat zum Einbau in einen Heizkreislauf zwischen dem Flüssigkeitsspeicher und dem Solarmodul vorgesehen ist. In einer solchen Anlage kann die Steuereinrichtung des Umwälzpumpenaggregates die gesamte Steuerung bzw. Regelung der solarthermischen Anlage übernehmen, d. h. insbesondere den An- triebsmotor des Umwälzpumpenaggregates so steuern bzw. regeln, dass die Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsspeicher von dem Solarkollektor in gewünschter Weise erwärmt wird. So kann auf eine externe Steuereinrichtung verzichtet werden und die Installation der gesamten Anlage wird deutlich vereinfacht. Die Steuereinrichtung ist vorzugsweise in das Umwälzpumpenaggregat integriert, wodurch die Montage besonders vereinfacht wird. Die Steuereinrichtung des Umwälzpumpenaggregates kann mit weiteren externen Einrichtungen kommunizieren, z. B. gegebenenfalls weitere Pumpenaggregate steuern bzw. regeln, Ventile akti- vieren und gegebenenfalls Daten von externen Sensoren, wie Durchflusssensoren und/oder Temperatursensoren erfassen und diese bei der Steuerung bzw. Regelung der solarthermischen Anlage berücksichtigen bzw. die Anlage basierend auf den eingehenden Messwerten steuern bzw. regeln.

Das Umwälzpumpenaggregat ist im Strömungsweg des Heizmediums vorzugsweise ausgangsseitig eines Wärmetauschers, welcher an oder in dem Flüssigkeitsspeicher angeordnet ist, gelegen, sodass die Temperatur des Heizmediums in dem Heizkreislauf, welches aus dem Wärmetau- scher des Flüssigkeitsspeichers austritt, im Wesentlichen der Temperatur im Inneren des Flüssigkeitsspeichers entspricht. Wenn nun die Temperatur des Heizmediums durch den internen Temperatursensor des Umwälzpumpenaggregates erfasst wird, kann so auf die Temperatur im Inneren des Flüssigkeitsspeichers geschlossen werden. Gegebenenfalls kann die Steuereinrichtung hierbei Korrekturen vornehmen, beispielsweise auf Grundlage individueller von der Anlage abhängiger Korrekturfaktoren. So kann beispielsweise der Abstand des Umwälzpumpenaggregates von dem Flüssigkeitsspeicher, durch den es zu einer Auskühlung des Heizmediums zwischen dem Flüssigkeitsspeicher und dem Umwälzpumpenaggregat kommen kann, bei der Steuerung berücksichtigt werden. Besonders bevorzugt ist die Steuereinrichtung derart ausgebildet, dass sie auch bei Stillstand des Pumpenaggregates, d. h. wenn kein Heizmedium gefördert wird, die Temperatur im Flüssigkeitsspeicher zumindest annähernd bestimmen kann. Dazu ist die Steuereinrichtung so ausge- bildet, dass sie die Temperatur der Flüssigkeit im Flüssigkeitsspeicher bei Stillstand des Umwälzpumpenaggregates auf Grundlage der zuletzt bei Betrieb des Umwälzpumpenaggregates von dem internen Temperatursensor erfassten Temperatur ermittelt. Dabei kann die Steuereinrichtung so ausgebildet sein, dass sie die Temperatur ausgehend von dem zu- letzt ermittelten Temperaturwert bei Betrieb des Umwälzpumpenaggregates im zeitlichen Verlauf entlang einer vorgegebenen Kennlinie fortschreibt oder extrapoliert.

Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Steuereinrichtung derart ausgestal- tet ist, dass der Bestimmung der Temperatur der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsspeicher eine vorgegebene abfallende Kennlinie für den zeitlichen Verlauf der Temperatur zugrundegelegt wird, wobei die Kennlinie vorzugsweise linear oder exponentiell abfallend verläuft. Dabei ist die Steuereinrichtung insbesondere so ausgebildet, dass sie die Temperatur der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsspeicher auf Grundlage einer solchen vorgegebenen Kennlinie dann bestimmt, wenn der Antriebsmotor des Pumpenaggregates ausgeschaltet ist, d. h. das Umwälzpumpenaggregat nicht in Betrieb ist. In diesem Zustand wird kein Heizmedium von dem Flüssigkeitsspeicher zu dem Umwälzpumpenaggregat gefördert und der interne Temperatursensor bestimmt somit nicht die aktuelle Temperatur des aus dem Flüssigkeitsspeicher bzw. dessen Wärmetauschers austretenden Heizmediums. Insofern wird in diesem Zustand keine aktuelle Temperatur der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsspeicher erfasst. Die genannte Bestimmung der Temperatur auf Grundlage einer vorge- gebenen Kennlinie erfolgt dann ausgehend von dem zuletzt erfassten aktuellen Temperaturwert bei Betrieb des Umwälzpumpenaggregates, d. h. bei laufendem Antriebsmotor. Ausgehend von diesem letzten Temperaturwert, welcher bei Betrieb des Umwälzpumpenaggregates von dem internen Temperatursensor erfasst wurde, wird dann auf Grundlage der vorgegebenen Kennlinie der aktuelle Temperaturwert der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsspeicher bei ausgeschalteten Pum- penaggregates geschätzt bzw. extrapoliert.

Die Kennlinie, insbesondere eine abfallenden Kennlinie berücksichtigt dabei ein Auskühlen der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsspeicher, wenn keine Wärmezufuhr gegeben ist. Wenn das Umwälzpumpenaggregat nicht in Betrieb ist, erfolgt keine Wärmezufuhr von dem Solarkollektor. Die Auskühlung ergibt sich dabei zum einen aufgrund von Wärmeverlusten des Flüssigkeitsspeichers in Abhängigkeit von dessen Insolation. Die Art und Qualität der Isolation des Flüssigkeitsspeichers kann dabei in der Kennlinie berücksichtigt sein. Zum anderen tritt eine Auskühlung bei- spielsweise dann ein, wenn aus dem Flüssigkeitsspeicher erwärmtes Brauchwasser entnommen wird und gleichzeitig kaltes Brauchwasser nachströmt. Dies könnte durch einen Durchflusssensor, welcher die Brauchwasserentnahme erfasst, in der Steuerung berücksichtigt werden, um die aktuelle Temperatur genauer zu schätzen. Alternativ kann eine durchschnittliche Brauchwasserentnahme in der Kennlinie, auf deren Grundlage die Temperatur bestimmt bzw. geschätzt wird, berücksichtigt sein.

Die Erfindung betrifft neben dem vorangehend beschriebenen Um- wälzpumpenaggregat auch eine solarthermische Anlage mit zumindest einem Solarkollektor, zumindest einem Flüssigkeitsspeicher und zumindest einem in einem Heizkreislauf zwischen dem Solarkollektor und dem Flüssigkeitsspeicher angeordneten Umwälzpumpenaggregat, welches gemäß der vorangehenden Beschreibung ausgebildet ist. In einer sol- chen solarthermischen Anlage kann die Steuereinrichtung des Umwälzpumpenaggregates vorzugsweise, wie vorangehend beschrieben, die Steuerung der gesamten solarthermischen Anlage übernehmen. Die Anordnung des integrierten Temperatursensors in dem Umwälzpumpenaggregat hat dabei den vorangehend beschriebenen Vorteil, dass über diesen internen Temperatursensor die Temperatur in dem Flüssigkeitsspeicher zumindest angenähert bestimmt werden kann, sodass für die Steuerung bzw. Regelung der solarthermischen Anlage ein Temperaturwert für die Temperatur der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsspeicher bekannt ist, ohne einen Temperatursensor direkt an oder in dem Flüssigkeitsspeicher anzuordnen. Dadurch wird der Aufbau der gesamten solarthermischen Anlage vereinfacht, da es nicht erforderlich ist, in oder an dem Flüssigkeitsspeicher einen Temperatursensor zu montieren und diesen mit der Steuereinrichtung zur Kommunikation zu verbinden. Dadurch erleichtert sich die Installation der Anlage, die Gefahr von Fehlinstallationen wird vermieden und darüber hinaus wird die Ausfallsicherheit der Anlage erhöht.

Besonders bevorzugt ist an dem Solarkollektor zumindest ein externer Temperatursensor angeordnet, der die Temperatur eines Heizmediums in dem Solarkollektor erfasst und eine Kommunikationsschnittstelle aufweist, über welche er mit der Kommunikationsschnittstelle der Steuerein- richtung des Umwälzpumpenaggregates derart gekoppelt ist, dass die Steuereinrichtung Temperatursignale von dem externen Temperatursensor empfängt. Bevorzugt sind die Kommunikationsschnittstellen als Funk-Schnittstellen ausgebildet. Durch die Integration des einen Temperatursensors in das Umwälzpumpenaggregat ist der eine externe Tem- peratursensor ausreichend, um eine Steuerung bzw. Regelung der solarthermischen Anlage auf Grundlage der Temperatur im Solarkollektor und der Temperatur im Flüssigkeitsspeicher zu ermöglichen. Es muss somit gemäß dieser Ausführungsform nur ein externer Temperatursensor mit der Steuereinrichtung verbunden bzw. gekoppelt werden. Der an- dere Temperatursensor ist direkt in das Umwälzpumpenaggregat integriert und kann dort mit der Steuereinrichtung, insbesondere wenn die- se ebenfalls in das Umwälzpumpenaggregaf integriert ist, fest verbunden, insbesondere verdrahtet, sein.

Der Heizkreislauf, d. h. der Heizkreislauf durch den Solarkollektor ist vor- zugsweise mit dem Flüssigkeitsspeicher über einen Wärmetauscher verbunden, welcher weiter bevorzugt in dem Flüssigkeitsspeicher gelegen ist. So kann der Wärmetauscher im Flüssigkeitsspeicher durch eine im Inneren des Flüssigkeitsspeichers angeordnete Rohrleitung, durch welche das Heizmedium strömt, gebildet sein. Im Flüssigkeitsspeicher kann sich beispielsweise zu erwärmendes Brauchwasser befinden. Alternativ kann der Wärmetauscher auch außerhalb des Flüssigkeitsspeichers angeordnet sein. In diesem Fall könnte die zu erwärmende Flüssigkeit im Flüssigkeitsspeicher durch diesen externen Wärmetauscher, beispielsweise durch eine weitere Umwälzpumpe, gefördert werden.

Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Figuren beschrieben:

Fig. 1 schematisch ein erfindungsgemäßes Umwälzpumpenaggre- gat,

Fig. 2 schematisch eine solarthermische Anlage gemäß der Erfindung, Fig. 3 den Temperaturverlauf in dem Flüssigkeitsspeicher und

Fig. 4 den Temperaturverlauf in dem Flüssigkeitsspeicher mit einer optimierten Bestimmung der Temperatur durch die Steuereinrichtung.

Das erfindungsgemäße Umwälzpumpenaggregat 2 weist in bekannter Weise ein Pumpengehäuse 4, welches ein hier nicht gezeigtes Laufrad einer Kreiselpumpe enthält, sowie einen mit dem Pumpengehäuse 4 verbundenen elektrischen Antriebsmotor 6 auf, welcher das zumindest eine Laufrad in dem Pumpengehäuse 4 antreibt. Das Pumpengehäuse weist zwei Anschlussstutzen 8, nämlich einen Einlassstutzen und einen Auslassstutzen, zur Verbindung mit externen Rohrleitungen auf.

Der Antriebsmotor 6 kann in bekannter Weise, beispielsweise mit einem Permanentmagnetrotor und vorzugsweise als Spaltrohrmotor ausgebildet sein.

Ein weiterer Bestandteil des Umwälzpumpenaggregats ist eine Steuereinrichtung 10. Die Steuereinrichtung 10 ist in das Pumpenaggregat 2 integriert, beispielsweise in einem Elektronikgehäuse bzw. Klemmenkasten angeordnet, welcher direkt mit dem elektrischen Antriebsmotor 6 verbunden oder gemeinsam mit diesem in einem integrierten Gehäuse angeordnet ist. Die Steuereinrichtung 10 weist einen Frequenzumrichter 12 auf, über welchen die Drehzahl des Antriebsmotors 6 veränderbar ist. D. h. die Steuereinrichtung 10 kann eine Drehzahlsteuerung bzw. eine Drehzahlregelung des Antriebsmotors 6 bewirken. Darüber hinaus weist die Steuereinrichtung 10 ein Steuermodul 14 auf, welches insbesondere als Softwaremodul ausgebildet sein kann. Das Steuermodul 14 steuert den Frequenzumrichter 12, um eine gewünschte Drehzahl des elektrischen Antriebsmotors 6 einzustellen. Darüber hinaus empfängt das Steuermodul 14 Signale bzw. Daten von Sensoren, welche die zur Steue- rung bzw. Regelung erforderlichen Eingangssignale bilden.

So ist in dem Umwälzpumpenaggregat 2 in dem Pumpengehäuse 4 ein interner Temperatursensor 1 6 so angeordnet, dass er die Temperatur des Mediums, welches durch das Pumpengehäuse 4 gefördert wird, erfasst. Dieses Medium ist insbesondere ein Heizmedium wie z. B. Wasser in einem Heizkreislauf, wie es nachfolgend beschrieben wird. Der interne Temperatursensor 16 gibt ein Temperatursignal aus, welches dem Steuermodul 14 als eine Eingangsgröße, welche der Steuerung bzw. Regelung zugrundegelegt wird, zugeführt wird, wie in Fig. 1 durch die gestrichelte Linie angedeutet ist. Darüber hinaus weist die Steuereinrichtung 10 eine Kommunikationsschnittstelle 18 auf, welche in diesem be- vorzugten Beispiel als Funkschnittstelle ausgebildet ist. Die Kommunikationsschnittstelle 18 dient der Kommunikation mit einem externen Temperatursensor 20, welcher in Fig. 2 gezeigt ist. Der externe Temperatursensor 20 weist eine korrespondierende Kommunikationsschnittstelle 22 auf, welche ebenfalls als Funkschnittstelle ausgebildet ist und die Tem- peratursignale korrespondierend zu der von dem externen Temperatursensor 20 erfassten Temperatur zu der Kommunikationsschnittstelle 18 der Steuereinrichtung 10 senden kann. In dieser werden so auch die Temperatursignale von den externen Temperatursensoren 20 von dem Steuermodul 14 verarbeitet und der Antriebsmotor 6 entsprechend an- gesteuert.

Die Kommunikationsschnittstellen 18 und 22 sind vorzugsweise so ausgebildet, dass sie eine automatische Kopplung bzw. Verbindung, d. h. Zuordnung des externen Temperatursensors 20 zu der Steuereinrichtung 10 bzw. deren Steuermodul 14 ermöglichen. D. h. beim ersten Einschalten erkennen sich die Kommunikationsmodule und führen eine Verbindung bzw. Koppel prozedur durch, sodass nachfolgend dem Steuermodul 14 zuverlässig die Ausgangssignale des externen Temperatursensors 20 zugeführt werden.

Fig. 2 zeigt die Anordnung des Umwälzpumpenaggregates 2 gemäß Fig. 1 in einer solarthermischen Anlage. Die solarthermische Anlage weist einen Solarkollektor 24 und einen Flüssigkeitsspeicher 26 auf. Der Solarkollektor 24, wobei dieser auch als eine Anordnung von mehreren Solarkollektoren ausgebildet sein kann, ist über einen Heizkreislauf 28 mit dem Flüssigkeitsspeicher 26 verbunden. In diesem Heizkreislauf 28 ist das Umwälzpumpenaggregat 2 angeordnet, um das Heizmedium durch den Solarkollektor 24 und einen Wärmetauscher 30 im Inneren des Flüssigkeitsspeichers 26 zu fördern. Dabei ist da Umwälzpumpenaggregat 2 in Strömungsrichtung durch den Heizkreislauf 28 ausgangsseitig des Wärmetauschers 30, d. h. des Flüssigkeitsspeichers 26 angeordnet. Bei dieser Anordnung hat die Temperatur des Heizmediums, welches aus dem Wärmetauscher 30 austritt, im Wesentlichen dieselbe Temperatur wie die Flüssigkeit im Inneren des Flüssigkeitsbehälters 26 im Bereich des Wärmetauschers 30. Diese Temperatur wird beim Durchfluss durch das Pumpenaggregat 2 von dem dort angeordneten internen Temperatur- sensor 1 6 erfasst und zur Steuereinrichtung 10, d. h. dem Steuermodul 14 als Temperatursignal zugeführt. Der externe Temperatursensor 20 ist an bzw. in dem Solarkollektor 24 so angeordnet, dass er dort die Temperatur des Heizmediums erfasst. Diese Temperatur wird als Temperatursignal über die Kommunikationsschnittstelle 22 an die Kommunikationsschnitt- stelle 18 der Steuereinrichtung 10 übertragen und wird so ebenfalls der Steuereinrichtung 10 bzw. deren Steuermodul 14 zugeführt. Auf Basis dieser zwei erfassten Temperaturwerte steuert bzw. regelt die Steuereinrichtung 10 über den Frequenzumrichter 12 die Drehzahl des Antriebsmotors 6 und damit den Durchfluss des Umwälzpumpenaggrega- tes 2. So kann die gesamte Steuerung der solarthermischen Anlage von der Steuereinrichtung 10 des Umwälzpumpenaggregates 2 übernommen werden. Die Steuereinrichtung 10 kann insbesondere den Antriebsmotor 6 ein- und ausschalten und in der Drehzahl regeln, um den Durchfluss in Abhängigkeit des Wärmebedarfes im Flüssigkeitsspeicher 26 und des Wärmeangebotes im Solarkollektor 24 einstellen zu können, um so die erforderliche Wärmeabfuhr von dem Solarkollektor 24 und die erforderliche Wärmezufuhr zu dem Flüssigkeitsspeicher 26 zu bewirken.

Der Flüssigkeitsspeicher 26 ist beispielsweise ein Brauchwasserspeicher mit einem Zulauf 32 und einem Austritt 34. Durch den Zulauf 32 wird kaltes zu erwärmendes Brauchwasser zugeführt, durch den Austritt 34 wird warmes Brauchwasser entnommen, was beispielsweise durch Öffnen eines Wasserhahns geschieht. Bei Öffnen eines Wasserhahnes oder einer Zapfstelle stromabwärts des Austrittes 34 strömt automatisch kaltes Brauchwasser durch den Zulauf 32 in den Bodenbereich des Flüssigkeitsbehälters 26 nach und wird dann über den Wärmetauscher 30 er- wärmt. Für den Fall, dass der Solarkollektor 24 nicht genügend Wärme zur Erwärmung der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsspeicher 26 bereitstellt, ist in diesem Beispiel in dem Flüssigkeitsspeicher 26 ein zusätzliches Heizelement 36 angeordnet, welches beispielsweise elektrisch oder über einen externen Heizkessel beheizt wird.

Fig. 3 zeigt den Temperaturverlauf T der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsspeicher 26 über der Zeit t. Dabei ist in den Zeitintervallen 38 das Umwälzpumpenaggregat 2 in Betrieb, d. h. der Antriebsmotor 6 läuft, während in den Zeitintervallen 40 das Umwälzpumpenaggregat 2, d. h. dessen Antriebsmotor 6 ausgeschaltet ist. Die Kurve 42 in Fig. 3 zeigt den Temperaturverlauf 42 im Inneren des Flüssigkeitsspeichers 26. Solange das Umwälzpumpenaggregat 2 in Betrieb ist, steigt in dem Zeitintervall 38 die Temperatur an. Nach Ausschalten des Umwälzpumpenaggregates 2 fällt die Temperatur dann langsam ab. Dies wird durch einen Wärmeverlust am Flüssigkeitsspeicher 26 selber bedingt oder durch Entnahme von Brauchwasser über den Austritt 34, was ein Nachströmen von Kaltwasser durch den Zulauf 32 bedingt. Der Wärmeverlust am Flüssigkeitsspeicher 26 hängt von der Art und Qualität seiner Isolierung ab. Solange das Umwälzpumpenaggregat Flüssigkeit in dem Heizkreislauf 28 fördert, erfasst der interne Temperatursensor 1 6 eine Temperatur 44, welche im Wesentlichen der tatsächlichen Temperatur 42 in dem Flüssigkeitsspeicher 26 entspricht. Die Temperatur 44 wird gegebenenfalls geringfügig geringer als die Temperatur 42 zum selben Zeitpunkt sein, was durch Wärmeverluste im Wärmetauscher 30 sowie im Heizkreislauf 28 zwischen Wärmetauscher 30 und Umwälzpumpenaggregat 2 bedingt ist. Beim Einschalten des Antriebsmotors 6 gibt es eine gewisse Verzögerung bis der Temperatursensor 16 eine Temperatur 44 erfasst, welche im Wesentlichen der Temperatur 42 in dem Flüssigkeitsspeicher 26 entspricht. Diese Verzögerung ist abhängig vom Volumenstrom im Heizkreislauf 28 sowie der Leitungslänge zwischen Wärmetauscher 30 und Umwälzpumpenaggregat 2.

Mit Ausschalten des Antriebsmotors 6 wird kein weiteres Heizmedium von dem Wärmetauscher 30 zu dem Umwälzpumpenaggregat 2 gefördert, sodass der Temperatursensor 1 6 nicht mehr die aktuelle Tempe- ratur im Flüssigkeitsspeicher 26 erfasst. Bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 3 ist das Steuermodul 14 so ausgebildet, dass es die weitere Steuerung bzw. Regelung auf Grundlage eines geschätzten Temperaturverlaufes 46 fortführt, welcher in Fig. 3 gestrichelt dargestellt ist. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist der geschätzte Temperatur- verlauf 46 ein konstanter Wert, welcher dem zuletzt erfassten Temperaturwert 44 während des Betriebes des Antriebsmotors 6 entspricht. Da in den Zeitintervallen 40, in denen das Pumpenaggregat 2 kein Heizmedium fördert, die Temperatur 42 im Flüssigkeitsspeicher 26 wie in Fig. 3 dargestellt, tatsächlich abfällt, kommt es zu einer Abweichung zwi- sehen dem geschätzten Temperaturverlauf 46 und dem tatsächlichen Temperaturverlauf 42, wodurch sich in der Steuerung bzw. Regelung der gesamten Anlage Fehler ergeben könnten.

Fig. 4 zeigt eine Variante, bei der dieser Fehler verringert wird, indem der geschätzte Temperaturverlauf 46' nicht einen konstanten Wert aufweist, sondern einer abfallenden Kennlinie 46' folgt. Diese Kennlinie 46'oder ein Modell dieser Kennlinie 46' bzw. dem hinterlegten Modell kann im Steuermodul 14 hinterlegt sein und gegebenenfalls anpassbar sein, um sie an die tatsächliche Anlagenausgestaltung anzupassen. Insbesondere kann die abfallende Kennlinie 46' die Art der Isolierung des Flüssigkeitsspeichers 26 und damit den auftretenden Wärmeverlust sowie den durchschnittlichen Kaltwasserzulauf bei Brauchwasserent- nähme berücksichtigen. So wird der Temperaturwert 46' bei ausgeschaltetem Antriebsmotors 6 von der Steuereinrichtung 10 bzw. dem Steuermodul 14 basierend auf der hinterlegten Kennlinie bzw. dem hinterlegten Modell ausgehend von dem letzten gemessenen Tempera- turwert 44 bei Betrieb des Antriebsmotors 8 extrapoliert bzw. geschätzt. Auf diese Weise kann auch ohne die Anordnung eines Temperatursensors im Flüssigkeitsspeicher 26 die Temperatur der Flüssigkeit im Flüssigkeitsspeicher 26 bei dem Temperatursensor 16 im Umwälzpumpenaggregat 2 erfasst oder, sofern das Umwälzpumpenaggregat 2 kein Heizmedium fördert, von der Steuereinrichtung 10 geschätzt werden, wobei dieser Schätzung eine zuvor in der Steuereinrichtung 10 hinterlegte und angepasste Kennlinie bzw. ein hinterlegtes und angepasstes Modell, insbesondere abfallende Kennlinie zugrundegelegt werden kann, welche den zu erwartenden Temperaturverlauf über der Zeit ausgehend von dem zuletzt tatsächlich gemessenen Temperaturwert wiedergibt.

Bezugszeichenliste

2 Umwälzpumpenaggregat

4 Pumpengehäuse

6 Antriebsmotor

8 Anschlussstutzen

10 Steuereinrichtung

12 Frequenzumrichter

14 Steuermodul

16 interner Temperatursensor

18 Kommunikationsschnittstelle der Steuereinrichtung 10

20 externer Temperatursensor

22 Kommunikationsschnittstelle des Temperatursensors 20

24 Solarkollektor

26 Flüssigkeitsspeicher

28 Heizkreislauf

30 Wärmetauscher

32 Zulauf

34 Austritt

36 Heizelement

38 Zeitintervall (Pumpe ein)

40 Zeitintervall (Pumpe aus)

42 Temperaturverlauf

44 Tem peraturverlauf

46, 46' geschätzter Temperaturverlauf

T Temperatur

t Zeit