DE202017004008U1 - Solare Trocknung und Heizung - Google Patents

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Abstract

Das Konzept eines mobilen kleinen – Solarluftsystems, welches in Sommer – für Bioprodukte-Trocknung – als auch im Winter – für Heizungsunterstützung – genutzt werden kann.

Description

  • Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Effizienz der bestehenden solaren Technik deutlich zu verbessern. Dies geschieht dadurch, dass ein Solarluftsystem entwickelt wird, welches im Sommer als auch im Winter kontinuierlich genutzt werden kann.
  • Stand der Technik
    • a) Es gibt unterschiedliche standardisierte Solarluftkollektoren, die seit über 40 Jahren für die Heizungsunterstützung an unterschiedlichen Gebäudearten angewendet werden.
    • b) Parallel dazu gibt es unterschiedliche solare (sebst- oder industriell hergestellte) Luftsysteme, die zu unterschiedlichen Trocknungskapazitäten von Bioprodukten angewendet werden können.
  • Solar Trocknungssysteme Endbenutzer
    Einfache selbstgebaute Solarluftkollektoren mit natürlicher Luftbewegung (ohne Ventilatoren) und einfache kleine selbstgebaute Trockner aus Holz (Low-Cost-Systeme). Schule, Umweltschutzvereine Kleine Gärtnerbesitzer
    Selbstgebaute Solarluftkollektoren mit DC-Ventilatoren und autarke Stromversorgung (PV-Modul). Selbstgebaute Trockner aus Holzmaterialien, die meisten ohne Wärmedeckung. Gärtnerbesitzer Kleinbauer
    Gute selbstgebaute oder zertifizierte autarke Solarluftkollektoren. Professionelle Trocknungssysteme mit Materialien, die für Lebensmittel gut geeignet sind und thermisch isoliert sind. Gärtnervereine, Forschungsinstitute Mittelgroße Landwirte
  • Als Bioprodukte verstehen wir hier
    • • Obst: Apfel, Birne, Kirsche, Aprikose, Weinbeere u. a. m.
    • • Gemüse: Tomate, Paprika & Chilis, Kohl, Petersilie, Dill, Zwiebel u. a. m. sowie Pilze
    • • Kräuter: Basilikum, Bohnenkraut, Johanniskraut, Thymian u. a. m.
    • • Heilpflanzen: Ringelblume, Baldrian, Echinacea, Kamille u. a. m.
  • Der aktuelle Stand der Technik für kleine Solarluftsysteme bietet die Möglichkeit die produzierte Solarwärme entweder für Heizungsunterstützung (Fall a) oder für mini-Trocknungsprozesse (Fall b) zu nutzen. Dies bedeutet, dass die Solartechnik nicht gleichzeitig für Sommer und Winter genutzt wird.
  • Der Erfindung zugrunde liegende Problematik besteht darin, dass beim Stand der Technik von kleinen Solarluftsystemen, die für die Heizungsunterstützung angewendet werden, in der Sommerzeit, gerade wenn die solare Einstrahlung am meisten ist, nicht genutzt werden können.
  • Die Lösung
  • Für das oben genanntes Problem zu lösen, wird ein neues Solarsystem konzipiert (Anspruch 1) und nach einem originalen Design gebaut (Anspruch 2). Das vorliegende Solarluftsystem besteht aus folgenden Komponenten:
    • 1. Eine mobile Transportplattform (Ziff. 1 – Zeich. 01) die alle Komponenten (Solarluftkollektor, Hordentrockner und andere Teile) auf einer minimalen Fläche sicher unterbringen kann. Vorteile: 1a. Die Trocknungsprozesse können auf den unterschiedlichsten Standorten in einem Gelände stattfinden. Die flexible Anbindung des Solarsystems in der Winterzeit an dem Fixpunkt des zur beheizten Raum ist in diesem Modus gesichert. 1b. Dank der effizienten 4 Rollen kann die Transportplattform – sehr einfach – die Solarfläche des Systems immer nach dem Sonnenstand horizontal ausgerichtet werden und damit die höchsten Energieerträge erreicht werden können. Das betrifft Stromerzeugung von PV-Modul und die wärme Luft von Solarluftabsorber.
    • 2. Der Solarluftkollektor (Ziff. 2 – Zeich. 01) besteht aus einem Solarluftabsorber, zwei DC-Ventilatoren (Ziff. 3 – Zeich. 01), Thermostat (Ziff. 4 – Zeich. 02) und das an der Plattform des Alu-Befestigungssystems. 2a. Um die Ventilatoren mit Solarenergie elektrisch zu versorgen ist ein PV-Modul erforderlich (Ziff. 5 – Zeich. 01). Der externen PV Modul kann direkt am oberen Teil des Kollektors oder auf einer entfernten günstigen Montageposition aufgestellt werden. Damit wird die eventuelle Verschattungsproblematik des PV-Moduls komplett gelöst. 2b. Der Luftauslass, der auf der Kollektorrückseite angeordnet ist, wird in diesem Fall – im Gegensatz zur üblichen Anordnung des Kollektors- gedreht, so dass die Warmluft unten austritt und auf dem kürzesten Weg – entsprechend der Anordnung auf der Plattform – zum Hordentrockner geführt wird. (Anspruch 3) 2c. Die Verbindung zwischen Luftauslass des Solarluftkollektors und dem Eingangsstutzen des Hordentrockneres wird durch ein kurzes – thermisch isoliertes – Rohr (Ziff. 6 – Zeich. 01) realisiert. Damit werden Wärme- und Druckverluste auf ein Minimum reduziert. 2d. Eine Rückschlagklappe (Ziff. 7 – Zeich. 01), die in der Verbindungsrohr montiert wird, verhindert die Wärmeverluste aus dem Hordentrockner während seines Stillstandes bei geringer solaren Strahlung oder über Nacht (Anspruch 5). 2e. Ebenso wird die Verbindung direkt an der unteren Wanddurchführung ins Gebäude kurzer sein, wobei die warme Luftzufuhr in das Gebäude von unten nach oben stattfinden. 2f. Der Solarluftkollektor soll zertifiziert und bei der BAFA gelistet werden.
    • 3. Der Hordentrockner wurde aus einem geeigneten kommerziellen Kühlschranksgehäuse umgebaut, der eine optimale Anpassung des inneren Volumens (98 Liter) an die Solarfläche (1,1 m2) des Luftkollektors anbieten kann (Anspruch 4). Diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Hordentrockneres aus einem Kühlschrank bietet folgende Vorteile: a) das innere Material eines Kühlschrankes ist für Lebensmittelhaltung gut geeignet, b) der Kühlschrank ist thermisch isoliert. c) eine große Zahl von eingebauten Hordenschienen, die 8 Edelstahl Trocknungsbleche (Ziff. 8 – Zeich. 01)) unterstützen können. Damit wird eine ca. 0,77 m2 Trocknungsfläche entstanden.
  • An der hinteren Seite des Trockneres wird ein entsprechendes dimensioniertes Fenster eingebaut (Ziff. 9 – Zeich. 01), welches die Entlüftung der feuchten Luft möglich macht.
  • Zusätzlich wird im Trockner ein zusätzlicher DC-Ventilator (Ziff. 10 – Zeich. 01) eingebaut, der alleine oder gemeinsam mit dem Luftkollektorventilatoren einen besseren Luftaustausch des Trocknungsprozesses sichern kann. Dieser Ventilator wird vom gleichen PV-Modul des Solarluftkollektors mit Solarstrom versorgt. Der PV-Modul ist damit für die Versorgung von maximal drei DC-Ventilatoren angemessen dimensioniert und ausgewählt.
    • – Ein eingebauter elektrischer Schalter (Ziff. 11 – Zeich. 01) ermöglicht eine unabhängiges, manuelles Starten und Ausschalten dieses Ventilators abhängig von der Stärke der solaren Strahlung. Damit kann der Trocknungsprozess bei der ersten sonnigen Stunde des Tages starten bzw. bis zu den letzten sonnigen Stunden des Tages durchlaufen.
    • – Aufgrund der ursprünglichen Konstruktion des Kühlschrankes wird die warme Luft seitlich durch eine Expansionskammer (Ziff. 12 – Zeich. 01) in die Trocknungskammer geführt und damit eine gleichmäßige Verteilung der Luft auf die einzelnen Horden gesichert.
  • Damit wird ein Hordentrockner geschaffen, welcher mit möglichst geringem Energieeinsatz die zu trocknende Bioprodukte in den Horden schnell und homogen trocknet. Dieser Hordentrockner entspricht der anspruchsvollen technischen Normen und ... sehr wichtig ... den Geboten der Lebensmittelhygiene ebenso.
  • Die Heizungsunterstützung-Funktion wird durch eine manuelle Montage eines Alu-Flexschlauches (Ziff. 13 – Zeich. 02) an den Luftauslass-Stutzen des Solarluftkollektors angeschlossen. Dabei soll zuerst der Hordentrockner einige Zentimeter in Gegenrichtung des Solarluftkollektors geschoben werden; damit lässt sich das Verbindungsrohr leichter abbauen.
    • 4. Das andere Ende des Schlauches wird an der wärmegedämmten Wanddurchführung (Ziff. 14 – Zeich. 02). des Gebäudes gekoppelt. Die Wanddurchführung wird entsprechend der Wanddicke gekürzt und mit einem Zulufttellerventil (Ziff. 15 – Zeich. 02) versehen.
    • 5. Das Durchführungsrohr verfügt über eine Rückschlagsklappe (Ziff. 16 – Zeich. 02) um die Strömungsrichtung bei Stillstand des Solarluftkollektors zu ändern.
    • 6. An dem Kollektor wird das Kabel des im Gebäude installierten Raumthermostates (Ziff. 4 – Zeich. 02) einfach angeschlossen.
    • 7. Die Umstellung zur Trocknungsfunktion erfolgt auf die umgekehrte Weise.
  • Zusammenfassung
    • • Die vorhandene Erfindung bietet ein autarkes Solarluftsystem-Konzept, wodurch die Solarlufttechnik effizient ganzjährig genutzt werden kann in dem einen Solarluftkollektor in umgekehrte Bauweise und einen Hordentrockner auf eine gemeinsame, mobile Plattform montiert sind. Das steigert die energetische Effizienz des Systems und wirkt ganzjährig und gleichzeitig für einen guten Beitrag zur Reduzierung der CO2-Emissionen
    • • Weil der Solarluftkollektor für Heizungsunterstutzung zertifiziert und bei BAFA gelistet ist, erlaubt die staatliche Förderung eine Reduzierung der Investition und damit eine zusätzliche Motivation der Kunden solche Solarsysteme zu nutzen.
  • Bezugszeichenliste
    Zeichnung 01 Zeichnung 02
    (1) mobile Transportplattform
    (2) Solarluftkollektor
    (3) zwei DC-Ventilatoren
    (4) Thermostat
    (5) PV-Modul
    (6) Rohr
    (7) Rückschlagklappe
    (8) Edelstahl Trocknungsbleche
    (9) Luftaustritt Fenster
    (10) DC-Ventilator
    (11) Schalter
    (12) Expansionskammer
    (13) Alu-Flexschlauch
    (14) Wanddurchführungsrohr
    (15) Tellerventil
    (16) Rückschlagklappe

Claims (5)

  1. Das Konzept eines mobilen kleinen – Solarluftsystems, welches in Sommer – für Bioprodukte-Trocknung – als auch im Winter – für Heizungsunterstützung – genutzt werden kann.
  2. Das Design von Solarsystem, dass auf einer spezifischen und begrenzten Fläche der Transportplattform beide Komponenten (Solarluftkollektor + Hordentrockner) angeordnet sind.
  3. Der Solarluftkollektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass um einen festen 75°-Winkel aufgestellt wird und die Auslass der auf der Kollektorrückseite angeordnet ist, nach unten ausgerichtet wird. Dadurch wird die Luftstrom von oben nach unten richten.
  4. Der Hordentrockner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einem passenden – konstruktiven und dimensionierten – Kühlschrank für das gezieltes Verhältnis Trocknungsvolumen/Solarfläche des Luftkollektors ausgebildet ist.
  5. Der Hordentrockner nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Strömungsweg der Wärmeluft eine Rückschlagklappe angeordnet ist und zwischen der Warmluftquelle und Trocknungsraum gezielt einen DC-Ventilator und eine Expansionskammer angeordnet ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111854346A (zh) * 2019-04-28 2020-10-30 浙江康居能源科技有限公司 一种太阳能内循环式高效烘干机
CN111912181A (zh) * 2019-05-08 2020-11-10 浙江康居能源科技有限公司 一种双向可调节的防护型太阳能烘干机

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CN111854346A (zh) * 2019-04-28 2020-10-30 浙江康居能源科技有限公司 一种太阳能内循环式高效烘干机
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