DE202006001289U1 - Aktive Solarenergie-Schwimmbadheizung mit Photovoltaik-Antrieb - Google Patents

Abstract

Aktive Solarenergie-Schwimmbadheizung mit Photovoltaik-Antrieb
Gekennzeichnet durch:
1. Kombination einer schwimmfähigen, schwarzen Solarfläche mit Kapillarröhren und einer photovoltaikbetriebenen Wasser-Umwälzpumpe
2. völlig wasserdichte Kapselung des Solarpanels und der Umwälzpumpe und deren gemeinsamer Aufbau auf einem schwimmfähigen Kunststoff-Träger mit angeschlossener Solar-Heizfläche
3. Verwendung eines bei Nichtgebrauch platzsparend anklappbaren Rohres zum Ansaugen von kälterem Wasser aus tieferen Wasserschichten
4. Auslass des erwärmten Wassers durch offene Kapillarröhren am Ende der Solar-Heizfläche
5. Verwendung einer sehr leichten und damit falt- bzw. zusammenrollbaren Solarheizfläche zum Erreichen eines kleinen Packmaßes bei Nichtgebrauch
6. automatische Anpassung der Wärmeleistung an die von der Sonne angebotene Energiemenge durch direkte Stromversorgung der Pumpe durch die photovoltaische Solarzelle

Description

• Anwendungsgebiet:
• Wirkungsvolle, energiekostenfreie Heizung von Schwimmbädern im privaten Bereich durch eine schwimmfähige Solarmatte, die bei Bedarf einfach auf die Pool-Oberfläche gelegt wird
• Mängel bisheriger Ausführungen:
• Konventionelle Pool-Heizungen haben verschiedene Nachteile:
• – Strom- oder feuerungsbetriebene Heizungen verursachen hohe Energiekosten und sind umweltbelastend in Aufbau und Betrieb
• – Komplizierter und teurer Einbau, teilweise mit baulichen Massnahmen verbunden
• Normale Solarheizungen haben ebenfalls einige Nachteile:
• – Solarheizungen, die an eine Poolwasser-Umwälzpumpe angeschlossen werden, arbeiten nur zusammen mit dieser Pumpe. Wenn eine lange Sonnenscheindauer ausgenutzt werden soll, muss die – elektrisch betriebene – Umwälzpumpe ebenso lange laufen. Zur Filterung und Chlorierung des Poolwassers reicht jedoch bei einer normal berechneten Anlage meist eine deutlich kürzere Betriebszeit aus.
• – Wenn eine solche Anlage keine teure elektronische Regelung mit Sonnenintensitäts- und Temperatursteuerung enthält, kann sie sogar das Poolwasser wieder abkühlen: wenn über längere Zeit die Pumpe das Poolwasser durch eine Solarfläche pumpt, ohne dass ausreichend Sonneneinstrahlung auftrifft (Wolken, Regen), wird das warme Poolwasser durch die große Fläche abgekühlt.
• Solarheizungen über Wärmetauscher:
• – noch die beste Methode, aber sehr teuer in der Anschaffung und Installation.
• Problemlösung:
• Alle oben genannten Probleme können gelöst werden, indem man die Beheizungstechnik eines Pools vollständig von den anderen technischen Installationen trennt (Umwälzung, Beleuchtung, Reinigung, Desinfektion) und durch ein autarkes, preiswertes System ersetzt, das einfach auf die Pooloberfläche gelegt wird. Es schwimmt darauf und muss lediglich zusammengeklappt und beiseite gelegt werden, wenn der Pool benutzt werden soll. Der Zeitaufwand dafür liegt bei ca. 1 Minute.
• Ausführungsbeispiel:
• Die nachfolgende Beschreibung einer technischen Ausführung bezieht sich auf die beigefügte Zeichnung.
• Auf einer schwimmfähigen Platte aus geschlossenzelligem Leichtschaumstoff (1) befinden sich ein Photovoltaik-Element (2), eine direkt daran angeschlossene selbstansaugende Wasser-Umwälzpumpe (3) und daran angeschlossen eine Solarfläche (5), die aus tiefschwarzem, leichtem, schwimmfähigem Folienmaterial besteht und viele parallele Kapillarröhrchen enthält, die am Ende offen sind. (7)
• Neben der Wasser-Umwälzpumpe befindet sich ein Kaltwasser-Einlaufrohr (4) aus Kunststoff, das nach unten ausklappbar ist, damit die Pumpe kälteres Wasser aus tieferen Schichten ansaugen kann (8). Bei Nichtgebrauch muss dieses Rohr eingeklappt werden.
• Arbeitsweise:
• Die komplette Heizung wird im zusammengefalteten Zustand auf die Wasseroberfläche (8) gelegt und schwimmt sofort darauf. Nun faltet man die leichte schwarze Solarfolie (5) auseinander, die auch auf der Oberfläche schwimmt. Als letztes muss noch das Ansaugrohr (4) mit einem Handgriff nach unten, in das Wasser hineinragend, ausgeklappt werden.
• Die Sonnenstrahlen treffen auf die gesamte Anordnung und bewirken, dass das Photovoltaik-Element (2) elektrische Leistung produziert und gleichzeitig die Solarmatte (5) erwärmt wird. Die elektrische Leistung des Photovoltaik-Elementes wird direkt an den Motor der Umwälzpumpe geleitet und bewirkt, dass die Pumpe Wasser fördert. Das Wasser gelangt durch die Einlauföffnung (8) des Ansaugrohres (4) in die Pumpe und durch den Ausgang der Pumpe (9) gleichmäßig an alle Kapillarröhren der Solarfolie (5). Es durchströmt die Folie und nimmt dabei die Wärme der Folie auf. Am Ende der Solarfolie tritt das erwärmte Schwimmbadwasser wieder aus (7).
• Nimmt die Sonnenstrahlung ab (Bewölkung, Dämmerung), wird kein Wasser mehr gepumpt und die schwimmende Folie wirkt nun als Pool-Abdeckung, die eine Auskühlung durch Kälte oder Wind verhindert.
• Bei Zunahme der Sonneneinstrahlung (Aufklaren, Sonnenaufgang) beginnt die Umwälzpumpe wieder zu fördern, in Abhängigkeit von Sonnenschein-intensität und Einstrahlwinkel:
• – hochstehende Sonne = große Pumpenleistung durch guten Wirkungsgrad des Photovoltaik-Elements
• – tiefstehende Sonne = geringe Pumpenleistung durch schlechteren Wirkungsgrad des Photovoltaik-Elements
• Das gleiche trifft auch für die Solarfolie zu:
• – hochstehende Sonne = Solarfolie wird stark erwärmt und kann auch viel Wärme an das durchfliessende Wasser abgeben
• – tiefstehende Sonne = Solarfolie wird gering erwärmt und kann nur wenig Wärme abgeben
• Da man davon ausgehen kann, dass in der Regel die Sonnenstrahlung immer gleichzeitig auf beide Teile der auf dem Wasser liegenden Solarheizung auftrifft, wird immer die Wassermenge befördert, die auch tatsächlich erwärmt werden kann:
• – Viel Sonne: hohe Durchflussmenge der Pumpe, hohe Wärmeleistung der Solarfolie = große Warmwasserproduktion
• – Wenig Sonne: geringe Durchflussmenge der Pumpe, geringe Wärmeleistung der Solarfolie = geringe Warmwasserproduktion
• Wenn das Schwimmbecken benutzt werden soll, muss der Besitzer lediglich vorn unter den Schwimmkörper ((1) greifen, das Ansaugrohr (4) nach oben klappen und anschließend den Schwimmkörper mehrfach kopfüber auf die Solarfolie klappen, bis der Schwimmkörper von der Solarfolie eingewickelt ist. Dabei wird automatisch das restliche, in den Kapillarröhren befindliche Wasser herausgedrückt, so dass man anschließend alles aus dem Wasser heben und zur Seite legen kann.
• In zusammengelegtem Zustand bedeckt die Solarfolie gleichzeitig das Photovoltaik-Element und verhindert so ein Trockenlaufen der Pumpe.
• Hinweise zur Zeichnung:
• Die ungefähre Größe der dargestellten Bauteile zueinander muss so nicht den tatsächlich zu berechnenden Dimensionen entsprechen und sind nur als ungefähre Angaben zu verstehen. Folgende Bauteile sind noch im Detail zu dimensionieren:
• – Größe und Leistung des Photovoltaik-Elementes
• – Größe und Leistung der Umwälzpumpe
• – Durchmesser der Kapillarröhren und des Ansaugrohres
• – Stärke des Schwimmkörpers
• Die Größe der Solarfolie ist ebenfalls flexibel und an die Größe des Pools durch einfaches Zuschneiden mit der Schere durch den Benutzer selbst anpassbar. Ebenso kann die Anordnung von Photovoltaik-Element und Pumpe variieren.
• Vorteile/Verkaufsargumente:
• – keine Verbrauchskosten
• – keine Installationskosten: auf den Pool legen, fertig
• – preiswert zu fertigen
• – platzsparend zusammenlegbar
• – arbeitet vollautomatisch und stufenlos je nach verfügbarer Sonnenenergie
• – passt auf jede Poolgröße, Solarfolie ist zuschneidbar für Sonderformen
• – funktioniert bei Dunkelheit automatisch als Isolierung gegen Auskühlung
• – gefahrlos durch wasserdichte Kapselung und Niederspannung
• – extrem schnell auf- und abgebaut
• – belegt keine Dachfläche des Wohnhauses
• – verschleissfrei

1

Schwimmkörper aus geschlossenzelligem Leichtschaumstoff, als

Träger für Solarpanel und Motor

2

Solarpanel/Photovoltaik-Element, gekapselt

3

Motor mit Pumpe, direkt geschaltet an Solarpanel

4

Ansaugrohr, schwenkbar für Transport und Lagerung

5

Schwarze Solarmatte mit Kapillarröhren aus leichtem Weichplastik,

schwimmfähig, flexibel roll- und faltbar, offenes Ende

6

Wasserlinie

7

Warmwasseraustritt am Ende der Solarmatte

8

Kaltwassereintritt im Ansaugrohr

9

Pumpenausgang

Claims (1)

1. Aktive Solarenergie-Schwimmbadheizung mit Photovoltaik-Antrieb Gekennzeichnet durch: 1. Kombination einer schwimmfähigen, schwarzen Solarfläche mit Kapillarröhren und einer photovoltaikbetriebenen Wasser-Umwälzpumpe 2. völlig wasserdichte Kapselung des Solarpanels und der Umwälzpumpe und deren gemeinsamer Aufbau auf einem schwimmfähigen Kunststoff-Träger mit angeschlossener Solar-Heizfläche 3. Verwendung eines bei Nichtgebrauch platzsparend anklappbaren Rohres zum Ansaugen von kälterem Wasser aus tieferen Wasserschichten 4. Auslass des erwärmten Wassers durch offene Kapillarröhren am Ende der Solar-Heizfläche 5. Verwendung einer sehr leichten und damit falt- bzw. zusammenrollbaren Solarheizfläche zum Erreichen eines kleinen Packmaßes bei Nichtgebrauch 6. automatische Anpassung der Wärmeleistung an die von der Sonne angebotene Energiemenge durch direkte Stromversorgung der Pumpe durch die photovoltaische Solarzelle