DE10044513C1 - Modularer Massivabsorber - Google Patents

Abstract

Es wird eine Erfindung namens Modularer Massivabsorber beschrieben. DOLLAR A Ziel dieser Erfindung ist, neben der Nutzung von Sonnenenergie (durch Absorption von Sonnenstrahlung) zum Betreiben von wärmetechnischen Geräten (wie z. B. Wärmepumpe oder Warmwasserspeicher) die Erschließung "neuer" Installationsflächen (Aufstellflächen) für Massivabsorber, beispielsweise die Fläche einer Garageneinfahrt, die Zufahrtswege von PKW-Parkplätzen oder Bürgersteigen.

Description

Die Erfindung betrifft einen modularen Massivabsorber mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Massivabsorber dienen zur Gewinnung von Sonnenenergie und gleichzeitig als Gebäudeteil, Zaun oder als Pflasterung von Gehwegen, Parkplätzen oder Hofflächen.

Ein derartiger Massivabsorber ist durch die WO 81/00 445 A1 bekannt geworden. Dieser Massivabsorber besteht aus gro­ ßen Bauteilen, so daß er nur mit Hebezeugen (Kränen oder dergleichen) bewegt werden kann.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Massivabsorber zu schaffen, der ohne Hebezeuge be­ wegbar und damit einfach zu montieren ist, und der es er­ laubt, auf einfache Weise einzelne Elemente einer aus mehreren Massivabsorbern bestehenden Sonnenkollektoran­ lage auszutauschen.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der erfindungsgemäße Massivabsorber wird im folgenden anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungs­ beispiels beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 den Modularen Massivabsorber - Blick auf den Anschlußkanal -

Fig. 2 den Modularen Massivabsorber - Blick auf das Anschlußrohrstück -

Fig. 3 einen Horizontal Schnitt A-B durch einen Modularen Massivabsorber hier mit drei Rohren im Innern

Fig. 4 einen Längsschnitt C-D auf der Höhe des mittleren Rohres ohne Stege 23 gezeichnet

Fig. 5 einen Längsschnitt durch zwei mittels Anschluß­ mutter 5 zusammengeschraubte Absorberelemente, ohne Stege 23 gezeichnet

Fig. 6 eine Draufsicht auf ein aus drei Strängen (Reihen) bestehendes Massivabsorbersystem, das durch (Bordstein) Kanten 22 begrenzt wird

Fig. 7 Schnitt E-F (über der Aussparung) mit drei verschiedenen Stegtypen 23

• a) senkrecht
• b) schräg
• c) mit T - Träger Profil,

wobei die Rohre hier einen rechtechigen Querschnitt aufweisen

Fig. 8 Schnitt E-F mit eingelagerten Metallpar­ tikeln 24

Bei dem hier vorgelegten modularen Massivabsorber (Fig. 1) handelt es sich um einen Massivabsorber in Plattenform. Diese Vorrichtung macht gepflasterte Flächen (Fig. 6), insbesondere kombinierte Rad- und Gehwege, PKW-Parkplätze, insbesondere deren Zufahrtswege, Bürgersteige, Garagen­ einfahrten, sowie Pflasterungen in Parkanlagen, auf Hof- Flächen sowie Sportanlagen für die Nutzung der Sonnen­ energie (Strahlung) durch Absorption an der Oberfläche zugänglich.

Es sei bereits hier auf die Möglichkeit einer sogenann­ ten Doppelnutzung hingewiesen:
Im Sommer: Absorption durch Sonnenstrahlung und Trans­ port der somit übertragenen Wärme in einen Wärmespeicher,
im Winter: Aufheizung von vereisten Flächen (z. B. Garagen­ einfahrt) mit Hilfe von Nutzwärme aus dem im Sommer aufge­ ladenen Wärmespeicher.

Der Massivabsorber hat die im Bauwesen üblichen (einfachen) Formen wie: Quader oder Würfel.

Der Massivabsorber ist in seinem Inneren von mehreren Kunststoffrohren 16 durchzogen. Diese Rohre münden auf beiden Stirnseiten (an beiden Enden) 17, 18 in einem Ver­ bindungsstück 14. Diese Verbindungsstücke liegen derart in dem Absorberkörper 1, daß ihre Vorderöffnung (Richtung Außen !) 25 mit der jeweiligen Stirnfläche 17, 18 abschließt, d. h. in dieser Fläche liegt.

In Richtung beider Stirnseiten (also Richtung Außenflächen) verfügen diese Verbindungsstücke über mit einem Innengewinde bestückte Öffnungen 25.

Die Rohre 16, die sich im Innern des Absorberkörpers be­ finden, sind mit obigem Verbindungsstück durch eine Steck­ verbindung 15 gekoppelt.

In diese (Gewinde-) bestückten Öffnungen 25 sind - je nach Stirnseite - verschiedene Anschlußrohre 26, 27 ein­ geschraubt, die unterschiedlich mit Kunststoffarmaturen bestückt sind.

In Richtung des sog. Anschlußkanals 19 ist das einge­ schraubte (zugehörige) Anschlußrohr mit den folgenden drei Elementen: biegeelastischer Pufferabschnitt 12, Absperrhahn 6, Verbindungsmutter 5 ausgestattet.

Die Aufgaben obiger drei Bauelemente lassen sich wie folgt beschreiben:
Das biegeelastische Pufferstück 12 hat die Aufgabe, bei einem eventuellen Absacken eines Absorberelements (z. B. als Folge einer aktiven Maulwurfstätigkeit) einen sofortigen Bruch des Rohres im Außenbereich verhindern zu helfen. Der Absperrhahn 6 hat die Aufgabe, den Fluidstrom durch die Rohrleitungen zu stoppen.

Dies kann interessant werden, wenn ein Absorberelement einmal ausgetauscht werden muß. Man kann so den Vorteil haben, daß nicht das gesamte Absorbersystem (Fig. 6) ab­ geschaltet werden muß.

Als letztes Bauelement folgt dann - auf dieser Stirnseite - eine Anschlußmutter 5, mit der eine Schraubenverbindung zum nächsten Modul (vgl. Fig. 5) hergestellt wird. Die Betätigung des Öffnungshahns als auch der Anschlußmutter erfolgt durch Einführen eines geeigneten Werk­ zeuges durch den Montageschacht 3.

Dieser Schacht kann, sollte es aus Sicherheitsgründen notwendig werden, mit einem Blech oder einem Drahtgitter abgedeckt werden, um beispielsweise ein Umknicken mit einem sog. "Pfennigabsatz" zu vermeiden.

Das auf der anderen Stirnseite 18 eingeschraubte Rohr ist ebenfalls mit einem biegeelastischen Ansatz 7 be­ stückt, der ebenfalls direkt vor der Stirnseite sitzt. Danach folgt in geringem Abstand ein mit Gewinde über­ zogenes Rohrende 9.

Über dieses Rohrende wird beim Zusammenbau der Absorber­ elemente zu einem Absorbersystem die Anschlußmutter 5 geschraubt und so der Zusammenschluß zweier Elemente hergestellt.

Zur Verbesserung der Absorption der Sonnenstrahlung, zur Steigerung der Festigkeit sowie zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit - Richtung Rohre - wird auf der Deckfläche eines Absorberelements eine Metallplatte 2 installiert, die mit stegartigen Fortsätzen 23 ausge­ stattet ist, die im Innern des Absorberkörpers in Sich­ tung Rohre 16 ausgerichtet sind und deren Endungen in der Nähe dieser Rohre liegen.

Zum Schutz gegen Rost ist die obige Platte samt Stege mit einem galvanischen Überzug zu versehen oder ent­ sprechend mit schwarzer Farbe zu streichen. Ihre Oberfläche ist aufgerauht oder mit einem Riefenmuster (Fig. 1) versehen, um beispielsweise Ausrutschen za vermeiden. Alternativ zum Einbau einer Platte mit stegartigen Fort­ sätzen kann für obige Aufgaben auch eine (inhomogen über den Querschnitt verteilte) Einlagerung von Metallspänen vorgenommen werden 24.

Um weitgehenden Schutz vor Korrosion zu haben, sollten nur Edelmetallspäne benutzt werden. Bzgl. der Verteilung dieser Späne über den Querschnitt (Fig. 8) ist darauf zu achten, daß in den Randbereichen Richtung Boden (Unterlage) und Nachbarelemente deutlich weniger vorhanden sind, um Wärmeübertragungsverluste so gering wie möglich zu halten. Um eine möglichst lange Haltbarkeit bzw. Betriebsbereit­ schaft zu erzielen, kommen als Fluide zum Betrieb eines Absorbersystems in Frage: Luft, Wasser, sowie diejenigen Fluide, die einerseits zum Betrieb von wärmetechnischen Anlagen wie z. B. Wärmepumpe oder Sorptionskühlanlage ge­ eignet sind, die sich aber andererseits gegenüber den Kunststoffrohren im Absorber nicht aggressiv verhalten. Die Montage der einzelnen Absorberelemente zu einem Ge­ samtsystem (Fig. 6), das sich aus Strängen (bzw. Streifen) zusammensetzt, funktioniert folgendermaßen:
Ein neues Absorberelement wird mit seinem freiliegenden Rohrabschnitt 27 in den Anschlußkanal 19 bereits plazier­ ten Absorberelements gelegt. Dabei ist darauf zu achten, daß die Achsen der zusammenzuführenden Rohrstücke fluch­ tend zueinander liegen und sich die Rohrenden berühren. Durch den Montageschacht 3 wird dann mit einem Werkzeug (z. B. Schraubenschlüssel) die Anschlußmutter 5 auf das Rohrende 9 des neu anzuschließenden Massivabsorber- Elements geschraubt und so die Verbindung (Fig. 5) zwi­ schen zwei benachbarten Absorberelementen hergestellt. Die Abdichtungsproblematik wird dadurch gelöst, daß die (Kunststoff-) gewinde wasser- (bzw. fluid-") dicht aus­ geführt werden.

Auf die oben beschriebene Art werden nacheinander die ge­ wünschten Stränge montiert und dann beiderseits (Zu- und Abfluß 20, 21) an Verbindungsleitungen angeschlossen.

Je nach Problemstellung können Wärmespeicher, Wärme­ pumpe. Klimaanlage. Sorptionskühlanlage oder eine Heizung an ein solches System aus Modularen Massivabsorbern an­ geschlossen und mit dessen Hilfe betrieben oder im Betrieb unterstützt werden.

Werkzeuge zum Anheben eines einzelnen Absorberelements können durch den Montageschacht 3 eingeführt werden. um dann das zuvor abgeschraubte Element anzuheben. Das Werk­ zeug wird zu diesem Zweck unterhalb des Steges 28 ange­ setzt.

Die Größe und Form der oberen Seite (Zugriffsseite) des Montageschachtes liegt etwa in der Größenordnung der kleinsten Seitenfläche einer Streichholzschachtel. um Wärmeübertragungsverluste ins Erdreich bzw. in die direkt unter den Absorberelementen liegenden Schichten zu verringern, wird auf der Bodenseite im mittleren Be­ reich eine Aussparung 11 vorgenommen. So wird der Kon­ takt mit dem Untergrund auf die schmaleren Auflage­ flächen 4 reduziert, deren Körper aus Isoliermaterial besteht.

Diese Isoliermaterialien sollten vorzugsweise aus ge­ eignetem Kunststoff bestehen, der neben einer möglichst geringen Wärmeleitfähigkeit auch über eine genügend hohe Druckfestigkeit verfügt.

Zur Geometrie ist zu sagen, daß eine Länge von 40 bis 60 Zentimeter bei einer Breite von 20 bis 30 Zentimeter sinnvoll ist, um auch größere sonnenbeschienene Flächen (z. B. Zufahrtswege von PKW-Parkplätzen) in einer ver­ nünftigen Zeit mit diesen Elementen pflastern zu können. Die Dicke eines solchen Absorberelements sollte oberhalb der Aussparung 11 - je nach Festigkeitsanforderung - zwischen 7 und 12 Zentimeter liegen.

Bezugszeichen

1

Massivabsorber

2

Platte auf sonnenbeschienener Seite

3

Montageschacht

4

Auflageflächen aus Isoliermaterial

5

Anschlußmutter

6

Absperrhahn

7

Biegeelastischer Rohrabschnitt

8

"Glattes" Rohrstück

9

Mit Gewinde überzogenes Rohrende

10

Rohröffnung

11

Aussparung

12

Biegeelastischer Ansatz im Bereich des Anschlußkanals

13

Glattes Rohrstück im Bereich des Anschlußkanals

14

Mündungsstück

15

Mündungsquerschnitt (Rohr-Verbindungs­ stück)

16

Rohr

17

Stirnfläche auf der Seite des Anschlußkanals

18

Stirnfläche auf der Seite des An­ schlußrohres

19

Anschlußkanal

20

Zu- und

21

Abfluß eines aus 3 Strängen (Reihen) aufgebauten Modularen Massivabsorber­ systems

22

Begrenzungskanten

23

Stege zur Wärmefortleitung von der Platte

2

zu den Rohren

16

, a) senkrecht, b) schräg, c) mit einem T-Profil

24

Eingelagerte Metallspäne im Absorber­ querschnitt

25

Rohrmündung

26

Armaturen

27

Rohr mit Außengewinde

28

Ansatz für Hebezeug im Bereich des Anschlußkanals

19

Claims (3)

1. Modularer Massivabsorber in Form und Größe einer Geh­ wegplatte aus Beton mit folgenden Merkmalen:

• a) an einer Stirnseite ist eine symmetrisch angeord­ nete Vertiefung (19) vorgesehen, die ein an dieser Stelle aus dem Absorberkörper tretendes Rohr (16) und Armaturen (26) gegen Beschädigungen mechani­ scher Art schützen soll,
• b) das im Bereich dieser Vertiefung (19) aus dem Absorberkörper austretende Rohr (16) sind ein biegsamer elastischer Rohrabschnitt (7), ein Absperrhahn (6) und eine Anschlußmutter (5) angefügt,
• c) die gegenüberliegende Stirnseite weist eine ebene Stirnfläche (18) auf und an das aus ihr austretende Rohr (27) sind ein biegsamer elastischer Rohrab­ schnitt sowie ein Rohrende angefügt, dessen Ober­ fläche mit einem Gewinde versehen ist das zum Ge­ winde der Innenseite der Anschlußmutter (5) paßt,
• d) der Absorberkörper ist von mehreren Kunststoff­ röhren durchzogen, die an beiden Stirnseiten in einem Mündungsstück (14) zusammentreffen,
• e) die Rohrmündungen (25) sind auf den Stirnseiten jeweils mittig angeordnet, d. h., daß ihre Mittel­ achse parallel zur Mittelachse des Absorbers ver­ läuft,
• f) in die Deckfläche des Absorbers ist eine Platte (2) mit Sonnenstrahlung absorbierender Oberfläche, beispielsweise schwarz gestrichen eingebaut, und
• g) zur Festigkeitssteigerung, sowie zur Ableitung der auf der Deckfläche absorbierten Wärme zu den im Innern des Absorberkörpers befindlichen von einem Fluid durchströmten Kunststoffrohren (16) sind an der Plattenunterseite Stege oder Fort­ sätze (23) angeordnet.

2. Massivabsorber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß von der Oberfläche ausgehend bis in den die Rohre umgebenden Bereich des Absorberkörpers eine insbesondere inhomogene Konzentration von Metall­ partikeln (24), beispielsweise Edelstahlspäne, ein­ gelagert ist, um sowohl die Festigkeit zu erhöhen als auch den Wärmetransport in Richtung Rohre zu beschleunigen.

3. Massivabsorber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß im mittleren Bereich der Boden­ seite eine Aussparung (11) vorgesehen ist, um auf diese Weise den Wärmeabfluß zur Bodenseite zu ver­ ringern, und, daß die Auflageflächen (4), die den Kontakt zur Bodenseite herstellen, aus Isoliermaterial bestehen.