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PATENTANSPRÜCHE
1. Sonnenkollektor, gekennzeichnet durch eine selbsttragende Platte, bestehend aus einer Deckschicht eines natürlichen, die Wärme aufnehmenden Materials und aus einer darunterliegenden Betonschicht, deren Oberfläche eine wenigstens angenähert parallele Ebene zur Sichtfläche der Deckschicht bildet, und bei welcher Platte zwischen den Flächen der beiden Schichten wenigstens ein Film aus inhärent härtendem Klebstoff vorhanden ist, ferner dadurch gekennzeichnet, dass in der Betonschicht (23) wenigstens ein mäanderförmig gewundenes Leitungsrohr (27) für ein Wärmetransportmedium zur Bildung eines Teilregisters mit Anschlussmitteln (24,25,26) in den sich gegenüberliegenden Stirnwänden (27,28) vorhanden ist.
2. Sonnenkollektor nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (21) aus einem schichtweise zerteilten und zu viereckigen Platten zugeschnittenen Gestein besteht.
3. Sonnenkollektor nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gestein Penhill-Schiefer oder Bidar-Schiefer ist.
4. Sonnenkollektor nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gestein gewachsenes Material, wie Berdal-Quarzit, Kotah-Kalkstein oder Porphyr ist.
5. Sonnenkollektor nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als inhärent härtender Klebstoff ein Zweikomponentenkleber verwendet ist.
6. Sonnenkollektor nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Beton eine maximale Körnung von 0-30 mm und eine Qualität von 300 kg Portlandzement pro m3 Beton aufweist.
7. Sonnenkollektor nach einem der vorangehenden Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussmittel (24-26) aus der Betonschicht (23) herausgeführte Anschlussmuffen und/oder Rohrenden mit Schraubengewinde sind.
8. Sonnenkollektor nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitungsrohr (27) in die Betonschicht (23) eingegossen ist.
9. Sonnenkollektor nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Betonschicht (23) zweischalig ist und dass das Leitungsrohr (27) in einen durch die beiden Schalen gebildeten Hohlraum eingelegt ist.
10. Sonnenkollektor nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitungsrohr (27) im Hohlraum in ein Bett aus wärmeleitendem Material eingebettet ist.
11. Verfahren zur Herstellung eines Sonnenkollektors nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf die um das Leitungsrohr (27) mit geraden Stirnwänden (27,28) gegossene Betonschicht (23) in nassem Zustand unter Zwischenlage einer Schicht (22) aus inhärent härtendem Klebstoff eine Gesteinsschicht (21) aufgebracht wird.
12. Verwendung des Sonnenkollektors nach Patentanspruch 1 zur Bildung eines mit einem erdverlegten Wärmeregister (4) verbundenen Verdampfers (8), um Wärme aus der atmosphärischen Umwelt zu entnehmen und dem erdverlegten Wärmeregister (4) zuzuführen.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sonnenkollektor gemäss dem Gattungsbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1, ferner ein Verfahren zur Herstellung des Sonnenkollektors gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 11 und eine Verwendung des Sonnenkollektors gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs
12.
Bei Wärmepumpen ist es bekannt, in das Erdreich verlegte Register als Verdampfer zu verwenden, um aus der Umgebung dieser Register die notwendige Verdampfungsenergie für das Kältemittel aufzubringen. Das Erdreich kann bis zu einer Temperatur von - 10 bis -1 20C abgkühlt werden, um noch einen zufriedenstellenden Betrieb zu gewährleisten. Da jedoch diese erdbodenverlegten Register in einer Tiefe von 1 m und tiefer liegen, kann der gefrorene Boden in Jahren mit einem Sonnenscheinmanko praktisch nicht auftauen, insbesondere wenn sich die Heizperiode über länger als 6 Monate hinzieht. Gewächse über diesen Registern verhalten sich dann ähnlich, wie es von der Tundra in nördlichen Breiten bekannt ist, d.h. sie leiden unter dem Bodenfrost.
Um dies zu vermeiden, wurde schon vorgeschlagen, neben dem Erdregister noch ein Dachregister vorzusehen, um bei Sonnenschein oder bei Lufttemperaturen über dem Gefrierpunkt Wärme der atmosphärischen Umwelt zu entziehen und dem Bodenregister und damit dem Erdreich zuzuführen. An Orten, wo dieses System verwirklicht wurde, hat sich sogar ein Treibhauseffekt gezeigt, indem die Pflanzen über solchen erdverlegten Registern bis zwei Wochen früher keimen oder ausschlagen.
In vielen Ortschaften verbietet die jeweilige Bauverordnung das Anbringen von Dachregistern, so dass nur ein erdverlegtes Register, allenfalls mit Wärmeentzug aus der Luft oder aus dem Grundwasser kombiniert, vorhanden ist.
Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, einen Sonnenkollektor in Form eines Registers für die Verdampfung eines Kältemittels zu schaffen, der zur Wärmespeisung insbesondere von erdbodenverlegten Registern verwendbar ist.
Erfindungsgemäss wird dies mit einem Sonnenkollektor erreicht, der durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Patentanspruchs 1 gekennzeichnet ist. Ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Sonnenkollektors ist durch den kennzeichnenden Teil des unabhängigen Patentanspruchs 11 definiert und eine Verwendung ist im unabhängigen Patentanspruch 12 unter Schutz gestellt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Wärmepumpenanlage in schematischer Darstellung,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Platte mit einem Teilregister,
Fig. 3 eine Schnittansicht der Platte nach der Schnittlinie III - III in Fig. 2, und
Fig. 4 eine Draufsicht auf ein verlegtes Register mit Platten gemäss Fig. 2 und 3.
Die Wärmepumpenanlage gemäss Fig. 1 besteht aus einer im Kellergeschoss 2 eines Hauses 1 angeordneten Wärmepumpe 3, die in bekannter Weise aus einem Antrieb und einem Verdichter besteht, ferner mit einem erdbodenver legten Register 4 und einem angedeuteten Wärmekonvektor 6 im Erdgeschoss 5 des Hauses 1.
Das erdbodenverlegte Register 4 ist mit Doppelrohren aus geführt, von denen das eine Rohr 9 der Verdampfer für die
Wärmepumpe 3 und das andere Rohr 7 der Kondensator ist, von dem der Verdampfer 11 im Gehweg 8 des Hauses 1 angeordnet ist.
Durch diese Anordnung lässt sich die Sonnenwärme auch im Winter sofort wieder voll ausnützen, um Wärme im Erd reich zu speichern. Auch ohne Sonnenschein kann Wärme von der Erdoberfläche, die von der erwärmten Luft herrührt, in das Erdreich überführt werden. Da die Gehwege und die
Garageneinfahrten bei Einfamilienhäusern betrachtet in etwa die selbe Fläche bedecken, wie als Fläche für das Boden register benötigt wird, kann die gesamte von diesen Stellen
aufgenommene Wärme dem Verdampfer im Boden zugeführt werden, bzw. gegen Ende der Heizperiode kann dem Boden wenigstens ein Teil der ihm während der Heizperiode entzogenen Wärme wieder zugeführt werden.
Als Sonnenkollektor ist erfindungsgemäss eine selbsttra gende Platte 20 für die Verlegung im Haus- und Gartenbau als Gehwegplatten für Zufahrwege oder Gartenplätze vorgesehen. Die Platte 20 besteht aus einer Gesteinsplatte 21 aus z.B. Penhill-Schiefer, Berdal-Quarzit, Kotah-Kalkstein, Bidar-Schiefer oder Porphyr, die mit einer genügenden Dicke anfällt. Auf die eine Seite der Gesteinsplatte 21 wird eine dekkende Schicht 22 eines Zweikomponentenklebers gestrichen und unmittelbar danach, also frisch auf frisch, wird eine Betonschicht 23 auf die Klebschicht gebracht.
Diese Betonschicht 23 wird vorzugsweise aus einem Beton mit einer maximalen Körnung von 0 bis 30 mm und einer Qualität von 300 kg Portlandzement pro m3 Beton hergestellt.
In die Betonschicht 23 wird ein Leitungsrohr 27 eingelegt, das mäanderförmig gebogen ist und dessen Enden 24,25 an zwei sich gegenüberliegenden Stirnseiten 27, 28 der Platte 20 herausgeführt sind. Diese Enden 24,25 sind zum Anschliessen an entsprechenden Enden von benachbarten Platten oder Vor- bzw. Rücklaufstränge mit einem Gewinde 26 versehen. Es könnten aber auch unbearbeitete Rohre vorgesehen sein, die mit einer Muffe aus einem flexiblen Schlauch untereinander verbunden werden, damit Bodensenkungen unter den Platten berücksichtigt werden könnten.
Wie mehrere solche Platten zu einem Weg verlegt werden können, zeigt Fig. 4. Die sich benachbarten Platten 20a, 20b, 20c, 20d weisen voneinander einen Abstand D auf, derart, dass die Verbindung der Leitungsrohre 27 mit den Enden 24, 25 ausserhalb der Platten 20a - 20d zu liegen kommen. Diese Zwischenräume 28 können mit Sand aufgefüllt werden, oder es könnten spezielle Abdeckplatten vorgesehen sein, die aus demselben Gestein bestehen und als Deckplatte mit niedrigerer Betonschicht auf einem Rand der Platte 20 aufgelegt sein könnten.
Ausserhalb des in Fig. 4 angedeuteten Plattenweges sind eine Sammelleitung 30 für den Vorlauf und eine Sammelleitung 31 für den Rücklauf vorgesehen.
Anstelle des Eingiessens der Leitungsrohre 27 in die Betonschicht 23 könnte die Betonschicht aus zwei aufeinanderpassenden Schalen bestehen, derart, dass entweder ein Hohlraum gebildet würde, in dem die Leitungsrohre liegen und in ein rieselfähiges, die Wärme gut leitendes Material eingebettet sind, oder der Hohlraum könnte nur in einer Schale sein, um das Rohr mit Beton einzugiessen. Diese gefüllte Schale könnte dann ihrerseits ebenfalls wieder mit einem Zweikomponentenkleber in nassem Zustand des Betons mit der Platte gemäss Fig. 2 und 3, diese dann ohne Rohre 27, verbunden werden.
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PATENT CLAIMS
1. Solar collector, characterized by a self-supporting plate, consisting of a cover layer of a natural, heat-absorbing material and an underlying concrete layer, the surface of which forms an at least approximately parallel plane to the visible surface of the cover layer, and which plate between the surfaces of the two layers at least one film of inherently curing adhesive is present, further characterized in that in the concrete layer (23) at least one meandering conduit (27) for a heat transport medium to form a partial register with connection means (24, 25, 26) in the opposite end walls (27.28) is present.
2. Solar collector according to claim 1, characterized in that the cover layer (21) consists of a layer divided and cut into square plates rock.
3. Solar collector according to claim 2, characterized in that the rock is Penhill slate or Bidar slate.
4. Solar collector according to claim 2, characterized in that the rock grown material, such as Berdal quartzite, Kotah limestone or porphyry.
5. Solar collector according to claim 1, characterized in that a two-component adhesive is used as the inherently curing adhesive.
6. Solar collector according to claim 1, characterized in that the concrete has a maximum grain size of 0-30 mm and a quality of 300 kg of Portland cement per m3 of concrete.
7. Solar collector according to one of the preceding claims 1 to 6, characterized in that the connection means (24-26) out of the concrete layer (23) lead out connection sleeves and / or pipe ends with screw thread.
8. Solar collector according to claim 7, characterized in that the conduit (27) is poured into the concrete layer (23).
9. Solar collector according to claim 7, characterized in that the concrete layer (23) has two shells and that the conduit (27) is inserted into a cavity formed by the two shells.
10. Solar collector according to claim 9, characterized in that the conduit (27) is embedded in the cavity in a bed made of thermally conductive material.
11. A method for producing a solar collector according to claim 1, characterized in that on the conduit (27) with straight end walls (27, 28) cast concrete layer (23) in the wet state with the interposition of a layer (22) of inherently curing adhesive a rock layer (21) is applied.
12. Use of the solar collector according to claim 1 to form an evaporator (8) connected to an underground heat register (4) in order to take heat from the atmospheric environment and to supply the underground heat register (4).
The present invention relates to a solar collector according to the preamble of independent claim 1, further to a method for producing the solar collector according to the preamble of independent claim 11 and a use of the solar collector according to the preamble of independent claim
12.
In heat pumps, it is known to use registers installed in the ground as evaporators in order to apply the necessary evaporation energy for the refrigerant from the surroundings of these registers. The soil can be cooled down to a temperature of - 10 to -1 20C to ensure satisfactory operation. However, since these buried registers are at a depth of 1 m and deeper, the frozen ground can practically not thaw in years with a lack of sunshine, especially if the heating period spans more than 6 months. Plants above these registers then behave similarly as is known from the tundra in northern latitudes, i.e. they suffer from frost in the ground.
In order to avoid this, it has already been proposed to provide a roof register in addition to the earth register in order to extract heat from the atmospheric environment when the sun is shining or when the air temperature is above freezing and to supply it to the soil register and thus to the soil. In places where this system has been implemented, a greenhouse effect has even been shown, in that the plants germinate or knock out up to two weeks earlier via such buried registers.
In many localities, the respective building regulations prohibit the installation of roof registers, so that there is only one buried register, possibly combined with heat extraction from the air or from the groundwater.
It is therefore an object of the invention to provide a solar collector in the form of a register for the evaporation of a refrigerant, which can be used for the heat supply, in particular of registers laid in the ground.
According to the invention, this is achieved with a solar collector, which is characterized by the features in the characterizing part of independent patent claim 1. A method for producing such a solar collector is defined by the characterizing part of independent claim 11 and its use is protected in independent claim 12.
An embodiment of the invention is described below with reference to the drawing. Show it:
1 is a perspective view of a heat pump system in a schematic representation,
2 is a perspective view of a plate with a partial register,
Fig. 3 is a sectional view of the plate along the section line III - III in Fig. 2, and
4 shows a plan view of a laid register with plates according to FIGS. 2 and 3.
1 consists of a arranged in the basement 2 of a house 1 heat pump 3, which consists in a known manner of a drive and a compressor, further with an erdbodenver register 4 and an indicated heat convector 6 on the ground floor 5 of the house 1.
The buried register 4 is performed with double pipes, one of which is a pipe 9 of the evaporator for the
Heat pump 3 and the other tube 7 is the condenser, of which the evaporator 11 is arranged in the walkway 8 of the house 1.
This arrangement means that the sun's heat can be fully utilized again in winter to store heat in the ground. Even without sunshine, heat can be transferred from the surface of the earth, which comes from the heated air, to the ground. Because the walkways and the
Garage entrances to single-family houses can cover approximately the same area as is needed for the floor register, and can cover all of these locations
absorbed heat are supplied to the evaporator in the floor, or at the end of the heating period, at least part of the heat withdrawn from it during the heating period can be returned to the floor.
According to the invention, a self-supporting plate 20 is provided as a solar collector for laying in house and garden construction as walkway plates for access roads or garden spaces. The plate 20 consists of a stone plate 21 made of e.g. Penhill slate, Berdal quartzite, Kotah limestone, Bidar slate or porphyry, which is of sufficient thickness. A covering layer 22 of a two-component adhesive is coated on one side of the stone plate 21 and immediately afterwards, ie fresh on fresh, a concrete layer 23 is placed on the adhesive layer.
This concrete layer 23 is preferably made of a concrete with a maximum grain size of 0 to 30 mm and a quality of 300 kg of Portland cement per m3 of concrete.
A conduit pipe 27 is inserted into the concrete layer 23, which is bent in a meandering shape and the ends 24, 25 of which are led out on two opposite end faces 27, 28 of the plate 20. These ends 24, 25 are provided with a thread 26 for connection to corresponding ends of adjacent plates or forward or return strands. However, unprocessed pipes could also be provided, which are connected to one another with a sleeve made of a flexible hose, so that subsidence under the plates could be taken into account.
FIG. 4 shows how several such plates can be laid to form a path. The adjacent plates 20a, 20b, 20c, 20d are spaced apart from one another in such a way that the connection of the conduit pipes 27 to the ends 24, 25 outside of the Plates 20a - 20d come to rest. These intermediate spaces 28 can be filled with sand, or special cover plates could be provided, which consist of the same rock and could be placed on one edge of the plate 20 as a cover plate with a lower concrete layer.
Outside the plate path indicated in FIG. 4, a collecting line 30 for the flow and a collecting line 31 for the return are provided.
Instead of pouring the conduit pipes 27 into the concrete layer 23, the concrete layer could consist of two mating shells in such a way that either a cavity would be formed in which the conduit pipes are located and embedded in a free-flowing, heat-conducting material, or the cavity could just be in a bowl to pour the pipe with concrete. This filled shell could then in turn also be connected again with a two-component adhesive in the wet state of the concrete to the plate according to FIGS. 2 and 3, this then without pipes 27.