DE102005039041A1

DE102005039041A1 - Einrichtung zum direkten Erwärmen von Frischwasser

Info

Publication number: DE102005039041A1
Application number: DE102005039041A
Authority: DE
Inventors: Guenter Doeren
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-08-18
Filing date: 2005-08-18
Publication date: 2007-02-22

Abstract

Eine frei aufstellbare Einrichtung zum Erwärmen von Frischwasser enthält einen Vorratsbehälter (10), über den ein Frischwaserbehälter (12) aufgestellt ist. In dem Frischwasserbehälter (12) ist ein metallischer Absorber (13) eingesetzt, so dass durch Sonneneinstrahlung das eingefüllte Frischwasser erwärmt wird. Im Bedarfsfall nach Erreichen einer bestimmten Temperatur wird über eine Leitung (21) das erwärmte Wasser in den Vorratsbehälter (10) eingeleitet. Dieser Vorratsbehälter (10) ist doppelwandig ausgebildet und enthält eine Isolierschicht (32), damit über einen relativ langen Zeitraum die Temperatur des Wassers beibehalten wird. DOLLAR A Die erfindungsgemäße Einrichtung ist besonders für den Einsatz in südlichen Ländern geeignet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum direkten Erwärmen von Frischwasser.
Es ist allgemein bekannt, dass in den Sommermonaten und insbesondere in südlichen Ländern der Bedarf an erwärmten Wasser zur Körperpflege, zum Gießen von Pflanzen und der dergleichen ansteigt. Die erfindungsgemäße Einrichtung könnte demzufolge auch als Einrichtung zum Aufbereiten von Brauchwasser bezeichnet werden. Es ist ferner bekannt, dass die Kosten für Brennstoffe laufend steigen. Demzufolge werden auch die Kosten zur Erwärmung des Frischwassers laufend erhöht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Erwärmen von Frischwasser zu schaffen, mit der es möglich ist, das Frischwasser auf eine nutzbare Temperatur zu bringen, ohne dass dazu Brennstoffe erforderlich sind. Der Erfindung liegt darüber hinaus die Aufgabe zugrunde, die Temperatur des erwärmten Wassers möglichst lange aufrechtzuerhalten.

Die gestellte Aufgabe wird durch einen Frischwasser aufnehmenden, mit der Sonneneinstrahlung beaufschlagbaren Kollektor und einen das erwärmte Wasser speichernden, thermisch isolierten Vorratsbehälter gelöst.

Der Kollektor ist so ausgelegt, dass bei Sonneneinstrahlung die Temperatur des eingefüllten Frischwassers erhöht wird. Der Kollektor und der Vorratsbehälter sind so ausgelegt, dass sie ortsunabhängig an einer geeigneten Stelle aufgestellt werden können. Zunächst verbleibt das Frischwasser im Kollektor und wird bei Erreichen einer bestimmten Temperatur in den Vorratsbehälter umgefüllt. Durch die thermische Isolation sind die Wärmeverluste äußerst gering, so dass die Temperatur über ein oder mehrere Tage aufrechterhalten wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Kollektor aus einem Frischwasserbehälter und einem darin einbringbaren Absorber aus einem wärmeleitfähigen, metallischen Werkstoff besteht. Sinngemäß könnte der Absorber auch als Einsatz bezeichnet werden. Da er aus einem metallischen Werkstoff besteht, wird bei Sonneneinstrahlung die Temperatur des Absorbers deutlich erhöht, so dass durch den Wärmeübergang das Frischwasser auf eine höhere Temperatur erhitzt wird. Der Absorber ist zweckmäßigerweise aus Profilstäben aus einem gut leitenden Metall, wie zum Beispiel Kupfer oder Aluminium, zusammengesetzt. Derartige Metalle sind korrosionsbeständig.

Der Absorber lässt sich verschiedenartig gestalten. So ist vorgesehen, dass der Absorber aus vertikalen und beabstandeten Profilstäben mit flachen Querschnitten und wenigstens einem die Profilstäbe verbindenden Tragring besteht. Die Ausführung muss so gestaltet werden, dass der Absorber eine ausreichende Eigenstabilität aufweist, damit er problemlos aus dem Frischwasserbehälter herausgenommen werden kann. Die flachen Profilstäbe bieten den Vorteil, dass eine relativ große Oberfläche entsteht.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Absorber aus horizontal und im Abstand zueinander angeordneten Ringen besteht, die mittels Verbindungsstäbe bzw. einem Tragring untereinander verbunden sind. Gemäß einer weiteren Ausführung ist vorgesehen, dass der Absorber als Ringelement ausgebildet ist, und dass der Abstand, bezogen auf die Innenabmessungen des Frischwasserbehälters, zwischen dem Ringelement und der Wandung des Frischwasserbehälters relativ gering ist. Der Absorber sollte so dicht wie möglich an die Wandung des Frischwasserbehälters angeordnet werden, bedingt durch die dann sich erge bende größere Fläche. Das Ringelement kann verschiedenartig ausgebildet sein. So ist vorgesehen, dass es im Querschnitt kreisringförmig oder als Vieleck ausgebildet ist. Damit die Wärmeübertragungsfläche möglichst groß wird, ist vorgesehen, dass die Wandung des Absorbers zumindest bereichsweise profiliert ist, beispielsweise wellenförmig ausgebildet ist. Diese Wellen können sich über bestimmte Bereiche erstrecken, es ist jedoch auch möglich, dass ein oder mehrere nach außen oder innen gerichtete Einziehungen oder Ausbeulungen in Abständen zueinander angeordnet sind.

Damit das sich im Frischwasserbehälter befindende Wasser auf eine ausreichend hohe Temperatur erwärmt wird, ist vorgesehen, dass der Frischwasserbehälter aus einem Boden und einer darauf dichtend aufgesetzten Kuppel oder einer Haube aus einem lichtdurchlässigen Material besteht. Der Boden könnte aus dem gleichen Material wie der Absorber gefertigt werden. Die Haube oder die Kuppel könnten aus Glas, Plexiglas oder ähnlichen Materialien gefertigt sein. Die Haube oder die Kuppel könnten als Gieß- oder Formteil ausgebildet sein, alternativ wäre es auch möglich, sie aus mehreren Einzelteilen zusammenzusetzen. Zweckmäßigerweise ist der Frischwasserbehälter im oberen Bereich mit einer Wassereinfüllöffnung versehen, die jedoch durch einen Deckel nach dem Einfüllen von Wasser verschließbar ist. Das Wasser könnte dann beispielsweise mittels eines Gefäßes in den Frischwasserbehälter geschüttet werden. Alternativ kann jedoch der Frischwasserbehälter auch mit einem Einfüllstutzen ausgestattet sein, der beispielsweise über einen Schlauch mit dem Wasserleitungsnetz verbunden werden kann. Durch den Betriebsdruck strömt dann das Wasser in den Frischwasserbehälter. Der Einfüllstutzen könnte ebenfalls aus einem beständigen Buntmetall gefertigt werden und der Boden des Frischwasserbehälters enthält eine Öffnung, die von einem Flansch des Einfüllstutzens umgeben ist.

Da sich das Wasser im Frischwasserbehälter bei der Erwärmung ausdehnt, ist zur Vermeidung eines Bruches vorgesehen, dass der Frischwasserbehälter im oberen Bereich mit einem Überlaufrohr ausgestattet ist. Das Wasser strömt dann selbsttätig aus dem Frischwasserbehälter heraus, wenn dieser vollständig gefüllt ist.

Damit das Wasser vom Frischwasserbehälter in bequemer Weise in den Vorratsbehälter umgefüllt werden kann, ist vorgesehen, dass der Frischwasserbehälter oberhalb des Vorratsbehälters angeordnet ist, und dass der Frischwasserbehälter mit dem Vorratsbehälter über eine Leitung strömungsfähig verbunden ist. Dies erfolgt zweckmäßigerweise über ein Rohrstück, in dem darüber hinaus ein Absperrventil installiert ist, welches nur geöffnet wird, wenn das Wasser vom Frischwasserbehälter in den Vorratsbehälter fließen soll.

Damit das erwärmte Wasser bequem aus dem Vorratsbehälter entnommen werden kann, ist vorgesehen, dass in seine Wandung oberhalb des Bodens ein Ablaufhahn eingesetzt ist. Damit dieser in einem solchen Abstand zum Boden steht, so dass ein Gefäß unter dem Ablaufhahn gestellt werden kann, ist vorgesehen, dass der Vorratsbehälter mit Standfüßen oder mit einem Rand versehen ist, so dass der Boden des Vorratsbehälters im Abstand zu einem Pflaster oder einem Fußboden steht.

Damit das erwärmte Wasser im Vorratsbehälter über einen relativ langen Zeitraum erwärmt bleibt, ist vorgesehen, dass der Vorratsbehälter zumindest aus einem Innenbehälter und einem im Abstand dazu stehenden Außenbehälter gebildet ist. Zwischen dem Innenbehälter und dem Außenbehälter kann dann ein thermisch isolierendes Material eingebracht werden. Der Innenbehälter ist aus einem beständigen Material gefertigt, beispielsweise aus einem Buntmetall, aus Glas oder aus einem Kunststoff. Der Außenbehälter könnte aus Stahlblech gefertigt sein und zumindest an seiner Außenseite mit einer Korrosionsschicht versehen sein.

Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird die Erfindung noch näher erläutert. Es zeigen:
1 den Kollektor in zwei Halbansichten in unterschiedlichen Ausführungen sowie den darunter aufgestellten Vorratsbehälter; und
2 eine mögliche Ausführungsform des Absorbers in einer Draufsicht.
Die in der 1 dargestellte Einrichtung kann an geeigneter Stelle frei aufgestellt werden. Sie besteht im Wesentlichen aus einem Vorratsbehälter 10 und einem darüber angeordneten Kollektor 11. Der Kollektor 11 wiederum besteht aus einem noch näher erläuterten Frischwasserbehälter 12, in den ein Absorber 13 eingesetzt ist.
Wie die 1 zeigt, ist der Absorber 13 in zwei verschiedenen Ausführungen gestaltet. Auch der Frischwasserbehälter 12 kann unterschiedlich gestaltet sein. So könnte er bei beiden Ausführungen mit einem Boden 14 ausgestattet sein, auf den eine Kuppel oder eine Haube 15 aus einem lichtdurchlässigen Material dichtend aufgesetzt ist. Es wäre jedoch auch möglich, entsprechend der rechten Darstellung, den Frischwasserbehälter 12 aus plattenförmigen Seitenwänden 16 oder einem ringförmigen Rohrabschnitt zusammenzusetzen und ihn mittels eines Deckels 17 zu verschließen. Bei dieser Ausführung kann der Deckel 17 aus einem lichtdurchlässigen Material bestehen. Als lichtdurchlässige Materialien kommen für beide Ausführungen Glas, Plexiglas und ähnliche Werkstoffe in Frage.
Um Frischwasser in den Frischwasserbehälter 12 einzufüllen, könnte der Deckel 17 oder die Haube 15 mit einer Öffnung versehen sein, die durch einen Verschlussdeckel 18 verschließbar ist. Durch diese Öffnung könnte dann mittels eines Gefäßes Wasser in den Frischwasserbehälter 12 eingefüllt werden.
Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass der Boden 14 mit einer Öffnung versehen ist, um daran einen Einfüllstutzen 19 anzuschließen. Der Einfüllstutzen 19 kann mit einem Wasserleitungsnetz verbunden werden, so dass durch den Leitungsdruck das Wasser in den Frischwasserbehälter 12 einströmen kann. An den oberen Bereich bzw. an dem Deckel 17 ist noch ein Überlaufrohr 20 angesetzt, damit das sich ausdehnende Wasser bei der Erwärmung gegebenenfalls aus dem Frischwasserbehälter 12 ausströmen kann. Der Frischwasserbehälter 12 ist außerdem über eine Leitung 21 mit dem Vorratsbehälter 10 strömungsfähig verbunden. Die Leitung 21 mündet in den Boden 14 des Frischwasserbehälters 12 und in den oberen Bereich des Vorratsbehälters 10. Die Leitung 21 ist außerdem mit einem Absperrventil 22 ausgestattet, welches über eine Stange 23 und eine Handhabe 24 betätigbar ist. Die Stange 23 ist in ihrer Länge so bemessen, dass die Handhabe 24 in etwa mit den Außenflächen des Vorratsbehälters 10 und des Frischwasserbehälters 12 fluchtet.
Der in der 1 in der linken Hälfte dargestellte Absorber 13 besteht gemäß der 2 aus beabstandeten Profilstäben 25 mit flachen Querschnitten. Diese Profilstäbe 25 erstrecken sich gemäß der 1 über die gesamte oder annähernd über die gesamte Höhe des Frischwasserbehälters 12. Wie die 2 zeigt, sind die Profilstäbe 25 mittels eines Tragringes 26 gegenseitig miteinander fest verbunden.
Der Absorber 13 gemäß der rechten Darstellung in der 1 besteht aus mehreren im Abstand zueinander angeordneten Ringen 27, die über einen Verbindungsstab oder über mehrere Verbindungsstäbe bzw. eine Ringhülse bzw. eine Traghülse 28 miteinander fest verbunden sind.
Die Profilstäbe 25, der Tragring 26 oder die Ringe 27 und die Verbindungsstäbe bzw. die Traghülse 28 sind aus einem thermisch leitenden, metallischen Werkstoff gefertigt. Als bevorzugte Werkstoffe kommen gut leitende Metalle, wie zum Beispiel Kupfer und Aluminium, in Betracht.
Wie die 2 zeigt, ist der Frischwasserbehälter 12 im Querschnitt kreisringförmig gestaltet. Gleiches gilt auch für den Vorratsbehälter 10. In Abweichung zu den dargestellten Ausführungen könnten der Vorratsbehälter 10 und der Frischwasserbehälter 12 auch eckig gestaltet sein.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Vorratsbehälter 10 mit einem Innenbehälter 29 ausgestattet, der aus Metall, aus Glas oder auch aus einem Kunststoff gefertigt ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Vorratsbehälter 10 doppelwandig ausgebildet und hält noch den Außenbehälter 30, dessen Wandungen im Abstand zu den Wandungen des Innenbehälters 29 verlaufen. Der Außenbehälter 30 könnte aus einem von den Materialien des Innenbehälters 29 abweichenden Material gefertigt sein, beispielsweise aus Stahlblech, wobei dann ein Korrosionsschutz vorgesehen ist.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist unmittelbar über den Boden des Innenbehälters 29 ein Ablaufhahn 31 in die Wandung installiert, um das benötigte Wasser zu entnehmen. Damit ein Gefäß unter dem Ablaufhahn 31 gestellt werden kann, ist der Vorratsbehälter 10 entweder mit Füßen ausgestattet oder die Seitenwände des Außenbehälters 30 sind zumindest bereichsweise über den Boden hinaus nach untern gezogen. Zwischen den Wandungen des Innenbehälters 29 und den Wandungen des Außenbehälters 30 ist eine Isolierschicht 32 aus thermisch isolierenden Materialien angeordnet.

10: Vorratsbehälter
11: Kollektor
12: Frischwasserbehälter
13: Absorber
14: Boden
15: Haube
16: plattenförmige Seitenwände
17: Deckel
18: Verschlussdeckel
19: Einfüllstutzen
20: Überlaufrohr
21: Leitung
22: Absperrventil
23: Stange
24: Handhabe
25: Profilstäbe
26: Tragring
27: Ringe
28: Verbindungsstäbe/Traghülse
29: Innenbehälter
30: Außenbehälter
31: Ablaufhahn
32: Isolierschicht

Claims

Einrichtung zum direkten Erwärmen von Frischwasser, gekennzeichnet durch einen Frischwasser aufnehmenden, mit Sonneneinstrahlung beaufschlagbaren Kollektor (11) und einen das erwärmte Wasser speichernden, thermisch isolierten Vorratsbehälter (10).
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kollektor (11) aus einem Frischwasserbehälter (12) und einem darin einbringbaren Absorber (13) aus einem wärmeleitfähigen, metallischen Werkstoff besteht.
Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Absorber (13) aus Profilstäben (25) aus einem gut leitenden Metall, vorzugsweise aus Kupfer oder aus Aluminium, besteht.
Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Absorber (13) aus vertikalen und beabstandeten Profilstäben (25) mit flachen Querschnitten und wenigstens einem die Profilstäbe (25) verbindenden Tragring (26) besteht.
Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Absorber (13) aus horizontalen sowie im Abstand zueinander stehenden Ringen (27) besteht, die mittels wenigstens eines vertikalen Verbindungsstabes oder einer Traghülse (28) miteinander verbunden sind.
Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Absorber (13) als Ringelement ausgebildet ist, und dass der Abstand, bezogen auf die Innenabmessungen des Frischwasserbehälters (12), zwischen dem Ringelement (13) und der Wandung des Frischwasserbehälters (12) relativ gering ist.
Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringelement (13) im Querschnitt kreisringförmig oder als Vieleck ausgebildet ist.
Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung des Absorbers (13) bzw. des Ringelementes zumindest bereichsweise profiliert ist, beispielsweise wellenförmig ausgebildet ist.
Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Frischwasserbehälter (12) aus einem Boden (14) und einer darauf aufgesetzten Kuppel oder Haube (15) aus einem lichtdurchlässigen Material besteht.
Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Frischwasserbehälter (12) mit einer Wassereinfüllöffnung versehen ist, die durch einen Deckel (17) verschließbar ist.
Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Frischwasserbehälter (12) mit einem Einfüllstutzen (19) ausgestattet ist, der an den Boden (14) des Frischwasserbehälters (12) angeschlossen ist.
Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Frischwasserbehälter (12) mit einem Überlaufrohr (20) ausgestattet ist.
Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Frischwasserbehälter (12) oberhalb des Vorratsbehälters (10) angeordnet ist, und dass der Frischwasserbehälter (12) und der Vorratsbehälter (10) über eine Leitung (21) strömungsfähig verbunden sind.
Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in die den Frischwasserbehälter (12) mit dem Vorratsbehälter (10) verbindende Leitung (21) ein Absperrventil (22) montiert ist.
Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in die Wandung des Vorratsbehälters (10) oberhalb seines Bodens ein Ablaufhahn (31) eingesetzt ist.
Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter (10) mit Standfüßen oder zumindest bereichsweise mit verlängerten Wandungen versehen ist.
Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter (10) zumindest aus einem Innenbehälter (29) und einem Außenbehälter (30) besteht, dass die Wandungen des Innenbehälters (29) und den Wandungen des Außenbehälters (30) im Abstand zueinander stehen und dass in den Hohlraum eine Isolierschicht (32) aus einem thermisch isolierenden Material angeordnet ist.