DE102006002011A1

DE102006002011A1 - Solarblume zur multifunktionalen Nutzung

Info

Publication number: DE102006002011A1
Application number: DE102006002011A
Authority: DE
Inventors: Helmut Juran
Original assignee: Juran, Helmut, Dipl.-Ing.
Current assignee: JURAN, HELMUT, DIPL.-ING., 84359 SIMBACH, DE
Priority date: 2006-01-13
Filing date: 2006-01-13
Publication date: 2007-08-16

Abstract

Eine Solarblume nach Stand der Technik, bestehend aus (1) Absorber, (2) Blütenkelch, (3) Pufferspeicher, (4, 5) Wasservorlauf und -rücklauf, (6) Entlüftung eines offenen Kreislaufes, (7) Balance-System zur mechaniklosen Sonnennachführung, (8) Eigenstromversorgung, (9) Tragegestell, (10) Drehgelenke zur Sonnennachführung, (11) Winter/Sommerkorrektur, wird als Basisbausatz so ausgeführt, daß die Solarblume durch Umbau- oder Ergänzungsbausätze für verschiedenste Nutzanwendungen verfügbar ist.

Description

Technisches Gebiet:

regenerative Energietechnik

Stand der Technik:

Die Nutzung von Sölarthermieenergie, vor allem zur Warmwassererzeugung für den Haushalt und zur Erwärmung von Schwimmbädern kann nach dem Stand der Technik selbst in kälteren Regionen wirtschaflich im Vergleich zu alternativen Wärmeversorgungen auf der Basis fossiler Brennstoffe erfolgen, wenn bestimmte Umgebungseinflüsse gegeben sind. Der allgemein angewendete Stand der Technik nutzt weitestgehend den Einsatz von transparent isolierten Flachkollektoren oder Vakuumröhrenkollektoren bei höheren Temperaturdifferenzen, z.B. bei der Erzeugung von mindestens 60-grädigem Brauchwasser, und auch schwarze, nakte Absorber, bestehend aus unterschiedlichen Materialstrukturen als Kunststoffrohre oder Matten, wenn die Temperaturdifferenz sehr gering ist, z.B. zum Einsatz bei der Schwimmbadheizung.

Die technische Lösung der Solarblume mit automatischer Sonnennachführung durch Balanceausgleich, Solarkonzentration und integriertem Speicher ist ebenfalls Stand der Technik, soweit es um die spetzielle Anwendung einer bestimmten Nutzung geht, im Regelfall die Nutzung des durch Solarenergie erwärmten Wassers.

Der Erfindung zugrundeliegendes Problem:

Die hiermit dokumentierten erfinderischen Schutzansprüche stützen sich auf folgende zugrundeliegende Probleme nach Stand der Technik. Die Wirtschaftlichkeit von Solar-Thermiesystemen können nicht nur durch den Vergleich der Leistung einer einzelnen Anwendung bei Idealbedingungen bestimmt werden, sondern nur durch die erzielte Jahresarbeit bei allen möglichen anfallenden und einschränkenden Rahmenbedingungen, die im wesentlichendann von großer Bedeutung sind, wenn eine Technik im Jahresablauf mehrfach genutzt werden kann, zum Beispiel im Sommer zur Warmwassererzeugung und Herbst, Winter, Frühjahr zur Warmluftheizung oder Trocknung.

Nach Stand der Technik erfordern mehrere Nutzungsbedarsfälle auch die Installation kompletter völlig eigenständiger Anlagen für jeden einzelnen Nutzungsbedarf, also einenwirtschaftlich sehr hohen Aufwand. Bezogen auf die nachstehend beschriebene Erfindung muß von folgenden Nutzungstechniken ausgegangen werden.

– Solarabsorber zur Schwimmbadheizung
– Solarkollektoren zur Schwimmbadheizung
– Solarduschen
– Solarhaaretrockner (Fön)
– Warmluftkollektoren (Gebäudeheizung und Trocknung)
– Warmwasserpufferspeicher
– Warmluftpufferspeicher (Gebäudeheizung und Trocknung)
– Kaltluffpufferspeicher (Klimatisierung)
– latente Pufferspeicher für flüssige Medien
– latente Pufferspeicher für Luft

Erfindung:

Die Erfindung des Solarthermiesystems als Solarblume zur multifunktionalen Nutzung beruht im wesentlichen darauf, die unter "Der Erfindung zugrundeliegendes Problem" vorab genannten Probleme nach Stand der Techik in Summe weitestgehend zu eliminieren.

Dies wird dadurch erreicht, daß für die Solarblume ein Basisbausatz bestimmt wird, dessen Bauteile für alle die unter "Der Erfindung zugrundeliegendes Problem" vorab genannten Probleme nutzbar sind. Durch Ergänzungsbausätze ist die Solarblume für die unterschiedlichen Anwendungsmöglichkeiten ausrüstbar oder umrüstbar.

Vorteilhafte Wirkung der Erfindung:

Der Wert eine Umrüstsatzes macht nur einen Teil der Gesamtinvestitionen ausmacht, also liegt im Bereich von 15–25 % der Gesamtinvestitionen.

Eine Solarblume zur solaren Warmwassererzeugung ist mit einer solaren Dusche (12) und einem solaren Fön (14, 15) ausgerüstet und bei einer Anwendung zur Schwimmbadheizung mit einer automatischen Sauerstoffanreicherung (Luftbeimischung) des Rücklaufwassers. Da mit dem Basisbausatz ca 80% der Grundinvestitionskosten jeder sonst getrennten Anwendung übernommen werden, sind die Einsparungen enorm. Hinzu kommt der praktische Nutzen. Hinzu kommt weiter, daß die sonst mehrfach erforderlichen Anschlußtechniken nur einmal anfallen.

Eine Solarblume zur Warmwassererzeugung im Sommer kann nun für die anderen Jahreszeiten anderweitig genutzt werden, zum Beispiel zur Warmluftheizung oder Warmlufttrocknung und dies in Ergänzung auch mit entsprechenden Pufferspeichern, deren Speicherschale für alle Fälle nur einmal ausgeführt werden muß. Die Solarblume hat damit einen höheren Nutztungsgrad pro Jahr.

Beschreibung der grafischen Darstellungen von 1 bis 3
1
Seitenansicht einer komplett montierten, zu ebener Erde aufgestellten Solarblume zur Erzeugung von vornehmlich warmen Wassers zur bspw Schwimmbadheizung, Brauchwasser, Heizungsunterstützung. Diese Version ist Stand der Technik und wird im wesentlichen durch folgende Bauteile karakterisiert:
– (1) Absorberplatte, – (2) Blütenkelch aus mehreren Spiegelflächen zur Solarkonzentration, – (3) Speicher, dessen Oberseite von der Absorberplatte (2) übernommen wird, – (4) Wassereinlauf in den Speicher (3), – (5) Wasserrücklauf aus dem Speicher, – (6) Entlüftungsrohr, das damit das Prinzip eines offenen Kreislaufes bestimmt, – (7) Balancekugeln zur mqechanikfreier Sonnennachführung, – (8) mechanische Korrektur der Veränderung der Winter/Sommerposition der Sonne, – (9) Tragegestell, – (10) Drehlager zwischen der Solarblume und dem Tragegestell, – (11) Akkumulator als Teil der anlageninternen solaren Stromversorgung
2
Seitenansicht einer komplett montierten, zu ebener Erde aufgestellten Solarblume, die im Anwendungsbereich für die solare Schwimmbadheizung durch Zusatzbauteile mit einer Warmwasserdusche (12), einem Warmluftfön und einer automatischen Sauerstoffanreicherung des Schwimmbadwassers ausgestattet wurde.
Bei der Solardusche wurde das vorherige Entlüftungsrohr (6) durch einen Duschschlauch mit Duschkopf (12) ersetzt, wobei der Duschschlauch durch eine neu angebrachte Öffnung von der Innenseite des Blütenkelchs zur Außenseite geführt wird. Eine Überhitzung des Duschwassers ist nicht möglich, da die Solarblume bei der Überschreitung einer bestimmten, vorher eingestellten Wassertemperatur automatisch über eine Termostatschaltung aus der Sonne fährt. Das Umschalten vom Schwimmbadheizbetrieb zum Duschbetrieb erfolgt durch standardmäßig am Wasservorlauf und -rücklauf angebrachete Verstellarmaturen.
Die Nutzung als Sorfön erfolgt durch einer Anbringung einer Öffnung im Blütenkelch (2) und Einbau in diese Öffnung eines Durchtrittsrohres mit Ansaugstück (16) im Blütenkelch und Fönkonsus (Warmluftaustritt) (15) auferhalb des Blütenkelchs. Ein integrierter Ventilator (14), der über den Akku (11) ohne externen Stromanschluß versorgt wird, ist integriert.
Die Anwendung eines Föns ist möglich, da es im Blütenkelch (2) immer wärmer ist, als außen, bei Sonneneinstrahlung ca 20 bis 40 °C.
Die Sauerstoffanreicherung des Schwimmbadwassers wird durch Differenzdruck im Wasserzirkulationssystem erzeugt. Der atmosphärisch über die Dusche (12) offene Rücklauf zum Pool im Querschnitt vergrößert ausgeführt, sodaß der Rücklaufsaugdruck größer ist als der Vorlaufdruck und damit über die Öffnungen im Duschkopf (12) Luft angesaugt wird und dem Rücklaufwasser beigemischt wird.
3
Seitenansicht einer komplett montierten, zu ebener Erde aufgestellten Solarblume, die durch Zusatzbauteile von der Warmwassererzeugung zur Warmlufterzeugung umgerüstet wird. Hierbei entfallen die Bauteile des Wasserabsorbers (1) mit den Zirkulationsanschlüssen (4, 5). Diese werden durch eine mit integrierten Öffnungen ausgestattete Absorberplatte (20) ausgestattet, die zur Warmlufterzeugung mit einer durch zusätzlich angebrachte Strukturen vergrößerte Oberfläche versehen ist. Zur wärmeisolierenden Trennung zum Speicher (3), der nun nur noch als Balanceausgleich der Sonnennachführung dient, wird eine wärmeisolierende Dämmung (21) zwischen der Absorberplatte (20) und dem Speicher in der Form angebracht, daß ein Zwischenraum zur Absorberplatte (20) bestehen bleibt.
Beschreibung der grafischen Darstellungen von 3 und 4
zu 3
Dieser Zwischenraum wird nun durch ein gekrümmtes Verbindungsrohr (19) mit der Außen seite der Solarblume durchgängig verbunden, durch einbringen einer Öffnung in der Absorberplatte (20) und dem Blütenkelch (2). Durch dieses Rohr kann nun die in der Solarblume erwärmte Luft nach Außen gesaugt werden und jenach Bedarf bspw zur Erwärmung oder Trocknung eines Gebäudes weitergeführt werden über einen flexiblen Kanalanschluß (17). Der Ventilator (18) zur Förderung der Warmluft kann im Gebäude oder, wie in der Zeichnung dargestellt, in der Solarblume selbst angebacht werden. Die Steuerung dieses Ventilators (18) kann über einen Termostat in der Solarblume oder über Temperaturfühler und einer klassischen Temparaturdifferenzregelung erfolgen.
Der energetische Vorteil dieses Systems ist, daß sowohl die erwärmte Luft unterhalb der Absorberplatte (20), als auch die innerhalb des Blütenkelchs (2), die eigentlich eine Verlustwärme darstellt, genutzt wird, was zu bisher unerreicht hohen Wirkungsgraden führt. Seitenansicht einer komplett montierten, zu ebener Erde aufgestellten Solarblume, die durch Zusatzbauteile von der Warmwassererzeugung zur Warmlufterzeugung umgerüstet wird.
4
Die Ausführung entspricht im wesentlichen der der 3. Umgerüstet wird in dieser Anlage aber auch der vorherige Speicher (3) in einen Speicher (22), der von der zirkulierenden Luft durchströmt wird und hierbei die Wärme- oder Kälteenergie der Luft auf entsprechende Speichermedien wie Kies (23) oder PCM als latentes Medium übertragen oder später zur Nutzung wieder übernommen wird. Hierbei ist es sinnvoll, den Speicher auch nach außen zu isolieren (24), gegebenfalls auch nach innen durch eine Isolierplatte (21) die zur erforderlichen Luftzirkulation dann mit Durchtrittsöffnungen ausgestattet wird. Die Luftabsaugung (22) ist in den Speicher geführt und so ausgeführt, daß eine gleichmäßige Durchströmung des Speichers erfolgt.

Claims

Solarblume zur multifunktionalen Nutzung gekennzeichnet dadurch, daß eine Solarblume nach Stand der Technik (1) nach 2 und Beschreibung durch einen Fön (14, 15, 16) so im Blütenkelch (2) ergänzt wird, daß die im Blütenkelch gestaute Warmluft mit Anschalten des integriereten Ventilators (15) vom Inneren des Blütenkelchs nach außen zur Nutzung transportiert wird.
Solarblume zur multifunktionalen Nutzung, nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, daß an einer Solarblume nach Stand der Technik (1) nach 2 und Beschreibung durch eine Warmwasserdusche in der Form installiert wird, daß das nach 1 installierte Entlüftungsrohr durch einen Duschschlauch und Duschkopf (12) ersetzt wird, wobei der Duschschlauch vorzugsweise durch eine Öffnung (13) im Blütenkelch geführt wird.
Solarblume zur multifunktionalen Nutzung, nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, daß eine Solarblume nach Stand der Technik (1) nach 2 und Beschreibung so ausgeführt ist, daß durch Vergrößern des Rücklaufrohres (5) des zirkulierenden Wassers im Verhältnis zum Vorlaufrohr (4) Luft über das Entlüftungsrohr (6) oder die Dusche (12) angesaugt wird und dem Rücklaufwasser beigemischt wird.
Solarblume zur multifunktionalen Nutzung, nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, daß eine Solarblume nach Stand der Technik (1) nach 3 und Beschreibung umgerüstet wird und zwar in der Form, daß die Absorberplatte (1) durch eine mit Durchtrittsöffnungen versehene Platte (20) ausgetauscht wird, zum Speicher (3) mit einer Isolierplatte (21) getrennt wird und der Raum zwischen Isolierung (21) und Absorberplatte (20) durch ein Rohr (19) mit der Außenseite der Blume be- und entlüftbar verbunden wird, indem dieses Rohr durch den Blütenkelch nach außen geführt wird.
Solarblume zur multifunktionalen Nutzung, nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, daß eine Solarblume nach Stand der Technik (1) nach 4 und Beschreibung umgerüstet wird und zwar in der Form, daß der Speicher (23) luftdurchdringbar ausgeführt wird, gekennzeichnet dadurch, daß das Be- und Entlüftungsrohr (19) so verlängert (24) wird, daß die Luft gleichmäßig verteilt durch oder um die Speichermedien aus Feststoffen (23) oder latenten Stoffen geführt wird und hierbei auch durch die Speicherplatte (20) ungehindert treten kann.