DE19517471A1 - Sonnenkollektor mit integriertem Speicher für Warmwasseraufheizung und Warmluftaufheizung - Google Patents

Sonnenkollektor mit integriertem Speicher für Warmwasseraufheizung und Warmluftaufheizung

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Description

Die Erfindung betrifft einen Sonnenkollektor für thermische Nutzung von Sonnenenergie für die Wasseraufheizung und Luft­ aufheizung.
Die sich auf dem Markt befindl. Solaranlagen sind nur für die Aufheizung von Warmwasser oder Luftheizung ausgelegt und konstruiert.
Für die Aufheizung von Warmwasser ist der Kollektor getrennt vom Warmwasserspeicher, somit muß der Kollektor mit dem Warm­ wasserboiler mit Rohrleitungen verbunden werden. Die Anlage muß über eine Differenzregelung geregelt werden und für die Umwälzung des Wärmeträgers mit einer Umwälzpumpe verbunden werden, (ausgenommen Thermosyphonanlage, die jedoch in unseren Breitengraden in den Wintermonaten dem Frost unterliegen und bei direkter Frischwassereinspeisung eingefrieren).
Die Erfindung legt daher die Aufgabe zugrunde, einen Sonnen­ kollektor für die thermische Nutzung von Warmwassererwärmung mit Frischwasser ohne Frostschutzmittel sowie die Aufheizung von Kaltluft für Umluft und Frischluftbetrieb in einer kom­ pakten Einheit zu integrieren.
Die Aufgabe wird durch ein in sich geschlossene Einheit ge­ löst. Im Innern des Gehäuses ist ein runder Behälter ange­ bracht, der zugleich durch absorbierende Beschichtung (selek­ tiv oder schwarzgestrichen) als Wärmeabsorber dient. Um die Sonnenenergie optimal zu nutzen, wird ein um sich ziehender Parabolspiegeln angebracht, der durch Reflexion die Sonnen­ strahlung immer auf den Absorber lenkt.
Der Absorber dient zugleich als Wärmespeicher. Damit die Wärmemenge nicht mehr aus dem Kollektor entweicht, wird auf der Einstrahlseite unterhalb der Solarglasscheibe eine trans­ parente Wärmedämmung angebracht, die die Sonnenstrahlung in die Kollektoranlage hereinläßt, jedoch weitgehendst eine Konvektion sowie Ausstrahlung der Anlage verhindert. Somit entsteht auch bei starkem Frost keine Frostgefahr im mit Frischwasser betriebenen Speicher. Das frische Kaltwasser wird einfach über ein Prallblech (damit sich das Kaltwasser nicht mit dem Warmwasser vermischt) von einer Seite zu dem Speicher geführt und an der gegenüber­ liegenden Seite im oberen Bereich des Speichers wieder abgeführt.
Der Frischwasser und Warmwasseranschluß werden direkt von unten zum Speicher geführt, damit in der Zuleitung sowie Ableitung vom Wasser keine Frostgefahr entsteht. Damit über den Kollektor nicht nur Warmwasser erzeugt wird, befindet sich in dem Speicher (Absorber) ein Wärmetauscher­ rohr, das auch für Luftaufheizung verwendet wird. Das in der Speichermitte liegende Wärmetauscherrohr ist mit groß­ flächigen Wärmetauscherlamellen versehen.
Wahlweise erfolgt die Aufheizung der Luft auch im äußeren Bereich des Absorbers, wo die zu erwärmende Luft zwischen Parabolspiegel und Speicher (Absorber) geführt wird. Bei dieser Ausführung wird die Einstrahlseite des Kollektors über zu öffnende Einstrahlfläche zum Reinigen des Absorbers und Parabolspiegels ausgeführt.
Damit die Warmluft zum Heizen (Umluft) sowie zum Lüften (Frischluft) benutzt werden kann, wird die Kaltluftseite (Ansaugseite) umschaltbar für Umluft oder Frischluft mit einer Umschaltklappe ausgeführt.
Die gesamte Kollektoreinheit wird an der Südseite der Haus­ front mit einem Neigungswinkel von 45° zur Sonne aufgestellt, (bedingt durch die Form der Anlage) mit Kalt- und Warmwasser­ leitung angeschlossen sowie mit umschaltbarem Kaltluft- sowie Warmluftanschluß versehen. Bei Frischlufteinsatz betreibt ein mit 12 Volt versehener Ventilator, der durch eine am Kollektor angebrachte Solarzelle angetrieben wird, die Zwangslüftung im Raum.
Bei direkter Sonneneinstrahlung läuft der Ventilator auto­ matisch an und fördert die im Kollektor erzeugte Warmluft zum Raum. Ist die Sonneneinstrahlung nicht mehr vorhanden, (Nachtbetrieb) so schaltet der Ventilator wegen Strommangel automatisch ab. Eine zusätzliche Regelung in der Anlage ent­ fällt. Wird die Anlage auf Umluftbetrieb durch Umschaltung der Umschaltklappe gestellt, wird der Ventilator durch einen Akku oder Netz betrieben.
Nachfolgend wird der Warmwasser und Luftkollektor anhand einer Zeichnung Fig. 1 näher erläutert:
Im einzelnen zeigen
Fig. 1: eine schematische Zeichnung eines Kollektors für Warmluft und Warmwasseraufheizung mit Umschaltklappe
zum Heizen (Umluft)
zum Lüften (Frischluft)
mit integriertem Warmwasserbereiter, innenliegendem Parabolspiegel, Warm- und Kaltwasseranschluß, Kalt- und Warmluftanschluß, eingebauter transparenter Wärme­ dämmung, aufgelegte Solarzellen.
Gemäß Fig. 1 ist die Wärmeisolation PU - Schaum als Gehäuse mit außenliegenden Glasfaserabdeckung, innenliegender Alu­ miniumfolie (4) oder Spiegel so angeordnet, daß die Sonnen­ strahlen auch bei diffusem Sonnenlicht bei einer Ausrichtung von 45° gegen Süden immer auf den solarbeschichteten Absor­ ber (2) strahlt: der Absorber dient zugleich als Warmwasserspeicher aus Edelstahl.
Damit die eingefangene Wärme im Kollektor nicht mehr ent­ weicht, wird die Sonneneinstrahlseite mit eisenarmen Solar­ glas (13) sowie einer darunterliegenden transparenten Wärme­ dämmung (3) versehen.
Der Warmwasserspeicher (2) endet direkt an der Gehäuseinnen­ kante auf beiden Seiten. Der Kaltwasseranschluß (7) wird von unten, mitte des Gehäuses (12), am Speicher (2) über ein Prallblech (17), das die Vermischung von Kaltwasser sowie Warm­ wasser verhindert, angeschlossen; ebenso der Warmwasseran­ schluß (8) der aber auf der gegenüberliegenden Seite im oberen Bereich des Speichers (2) abgenommen, durch den Speicher geführt und wieder in der Mitte des Kollektors nach unten abgeführt wird. Diese Anordnung verhindert ein Eingefrieren der Anschlüsse in den Wintermonaten.
Der Warmluftanschluß (5) erfolgt ebenso auf der Kaltwasser­ seite des Speichers.
Im Innern des Speichers (2) befindet sich ein Luft-Wasser- Wärmetauscherrohr (15) mit Wärmetauscherlamellen für die Luft­ heizung. Die Warmluftanschlüsse (6) befinden sich auf der gegenüberliegenden Seite des Speichers.
Die Aufheizung der Luft kann wahlweise über das Innere wie bei vorbeschriebener Anordnung erfolgen oder über die Außen­ seite des Speichers (2). Bei dieser Anordnung erfolgt der Kaltluftanschluß (5a) der unteren Seite des Kollektors, linksmittig auf der Stirnseite (5a). Die Warmluftentnahme erfolgt auf der gegenüberliegenden Stirnseite im oberen Be­ reich rechtsmittig (6a). Bei dieser Ausführung wird die Einstrahl­ seite des Kollektors mit Scharnieren (16) zum Aufklappen oder über Schienen zum Ausziehen zum Reinigen des Parabol­ spiegels sowie Speicher ausgeführt.
Der Ventilator (10) wird über eine Solarzelle (1) zum Zwangs­ lüften bei nicht bewohnten Häusern (Frischluftbetrieb) be­ trieben, oder über Elektroanschluß oder Akku (Umluft) zum Heizen.
Bezugszeichenliste
1 SOLARZELLE
2 Warm-Wasser-Speicher V2A. Absorber und Wärmetauscher
3 Transparente Wärmedämmung
4 Parabolspiegel
5 Kaltluftanschluß, unschaltbar:
heizen (Umluft)
lüften (Frischluft)
6 Warmluft zum Raum
7 Kaltwasseranschluß
8 Warmwasseranschluß
9 Umschaltklappe
10 Ventilator
12 Frischluftstutzen
14 Prallblech
15 Wärmetauscherrohr
16 Scharniere

Claims (11)

1. Thermischer Kollektor für die Nutzung von Sonnenenergie für Warmwasseraufheizung sowie Luftaufheizung dadurch gekennzeichnet, daß im Innern des Kollektors ein Speicher (2) der zugleich als Absorber dient, angeordnet ist mit einem Wärmetauscherrohr (15) mit Lamellen im Innern des Behälters die Luftaufheizung angeordnet ist.
Der äußere Warmwasserbereich des Speichers dient zugleich als Speicher für Nachtheizung und Warmwasseraufheizung.
2. Kollektor nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Warmluftaufheizung im äußeren Bereich des Speichers er­ folgt. Die Warm- (6a) und Kaltluftanschlüsse (5a) an den Stirnseiten des Kollektors diagonal angeordnet sind. Bei dieser Ausführung wird die Einstrahlseite über Scharniere (16) oder Schienen zum Reinigen der Einstrahlseite des Innenraumes ausgeführt.
3. Kollektor nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß auf der Einstrahlseite unter der Solarscheibe (13) eine transparente Wärmedämmung (3) für bessere Isolation angebracht ist.
4. Kollektor nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß um den Absorber sich ein Parabolspiegel (4) befindet, der die Sonnenstrahlen auf den Absorber (2) lenkt.
5. Kollektor nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß auf der Ansaugseite der Luft (5) sich eine Umschaltklappe (9) für Umschaltung auf Umluft oder Frischluft befindet.
6. Kollektor nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß auf der Warmluftseite (6) ein Ventilator (10) für Luftförderung befindet.
7. Kollektor nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Kaltwasseranschlüsse (7) im unteren Bereich von unten angeschlossen sind.
8. Kollektor nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Warmwasseranschluß (8) von unten durch den Speicher zum oberen Bereich des Speichers, im Innern des Speichers, geführt wird.
9. Kollektor nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (2) so groß wie der Innenraum des Ge­ häuses ausgeführt wird.
10. Kollektor nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß sich auf der Einstrahlseite des Kollektors eine Solarzelle (1) befindet, die den Ventilator (10) zur Lüftung von Gebäuden antreibt.
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