-
Vorrichtung für die Erwärmung eines flüssigen
-
oder gasEdrmigen Wärmeträgers unter Ausnutzung der Strahlung der
Sonne . .. . . .
-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Erwärmung eines flüssigen
oder gasförmigen Wärmeträgers, vorzugsweise von Wasser zur Warmwasser- und/oder
Wärmeversorgung von Gebäuden, Schwimmbädern od.dgl. unter Ausnutzung der Strahlung
der Sonne, bei der mehrere, der Sonnenstrahlung aussetzbare vom Wärmeträger durchflossene
Behälter über
Anschlüsse miteinander verbunden sind.
-
Es ist bekannt, zur Beheizung und Warmwassergewinnung auf einem Hausdach
der Sonnenstrahlung ausgesetzte wassergefüllte Behälter aufzustellen, um so erwärmtes
Wasser zu erhalten. Die relativ schweren wassergefüllten Behälter bedingen einestabile
Dachkonstruktion.
-
Es ist auch bekannt, in schwarz angestrichene Metallplatten eingelassene
Kupferrohre durch eine Glasplatte geschützt der Sonnenstrahlung auszusetzen. Diese
bekannte Konstruktion ist neben der- teuren Herstellung schwer. Wegen der relativ
aufwendigen Montage sollen derartige Vorrichtungen dauernd am Aufstellungsort bleiben.
Auf Dächern bedingt dies wegen auftretendem Schneefall im Winter zusätzliche Sicherungs-
und Abdichtungsmaßnahmen. Bei auf tretendem starken Schneefall kann dieser Schnee
nicht vom Dach abrutschen, so daß die Dachkonstruktion besonders tragfähig sein
muß.
-
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, die neben einer preiswerten Herstellbarkeit
leicht transportierbar und einfach und schnell installierbar und auch wieder leicht
abbaubar ist und die sich auch
leicht an unterschiedlich geformte
Auflageflächen anpassen läßt.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß der Behälter
aus flexiblem Material besteht und zur Bildung des Aufnahmeraums für den Wärmeträger
zwei Materialbahnen mindestens an ihren Rändern dicht verklebt oder verschweißt
sind und zwei obere Anschlüsse für den Abfluß des erwärmten.Wärmeträgers vorgesehen
sind, dieüber einen oberen Durchilußkanal, und zusätzlich zwei untere Anschlüsse
für die Zuleitung des zu erwärmenden Wärmeträgers vorgesehen sind, die über einen
unteren Durchflußkanal miteinander verbunden sind, und daß der obere Durchflußkanal
und der untere Durchflußkanal ebenfalls miteinander in Verbindung stehen. Durch
die Verwendung von flexiblem Material, vorzugsweise Kunststoffolien, die sich leicht
verschweißen und verkleben lassen, ist der so gebildete Behälter anschmiegsam und
paßt sich auch unebenen und unterschiedlich gekrümmten Auflageflächen an. In leerem
Zustand kann der Behälter platzsparend -transportiert und aufbewahrt werden und
er weist ein besonders geringes Gewicht auf, so daß eine einfache und leichte Handhabung
auch an schwer zugAnglidhen Stellen leicht möglich ist. Es lassen sich deshalb aus
solchen BehAltern bestehende Vorrichtungen bequem auch nur vorüber gehend für kurze
Zeit installieren, wenn z.B am Wochenende
irgendwo zum Baden, Duschen
usw. warmes Wasser gewünscht wird. Durch ihr leichtes Gewicht können die Behälter
ohne weitere erforderlichenMaßnahmen auch auf Dächern, beispielsweise auf einem
Garagendach ausgelegt werden.
-
Um das Wasseraufnahmevolumen zwischen den beiden miteinander verbundenen
Materialbahnen zu begrenzen und doch die zur Verfügung stehende Fläche optimal auszunutzen,
kann in vorteilhafter Weise der obere Durchflußkanal und der untere Durchflußkanal
über mehrere parallele Verbindungskanäle verbunden sein, wobei die Verbindungskanäle
besonders rationell durch parallele Längsverklebungen oder Verschweißungen der beiden
Materialbahnen gebildet sind. Vorteilhaft kann die Verklebung bzw. Verschweißung
an vollkommen ebenen Materialbahnen durchgeführt werden und es können dann die Kanäle
durch plastische Verformung der Materialbahnen durch Erhitzen und Aufblasen einfach
hergestellt werden, so daß dann später im normalen Betrieb die Werkstoffbeanspruchung
an allen Stellen der Kanäle etwa gleich ist.
-
Um die einzelnen Behälter ohne seitlichen Abstand eng aneinander anordnen
zu können, um so eine vorhandene Fläche voll auszunützen, sind die vier Behälter'ecken
ausgespart
und in jeder dieser Aussparungen ist ein Anschluß vorgesehen.
Eine problemlose Montage und Demontage ohne Werkzeuge kann dann erfolgen, wenn die
Anschlüsse als Steckkupplungen ausgebildet sind.
-
Als solche Steckkupplungen können die üblicherweise für Gartenschläuche
verwendeten Steckkupplungen dienen, so daß auch, wenn beispielsweise auf einem Wochenendgrundstück
mit Wasseranschluß in kurzer Zeit eine warme Dusche aufgebaut und wieder abgebaut
werden soll, der vorhandene Anschlußschlauch direkt zur Zuführung des zu erwärmenden
Wassers in die Vorrichtung verwendet werden kann. Die entsprechenden Anschlüsse
sind vorteilhaft direkt in die Material bahnen eingeklebt oder eingeschweißt.
-
Zur Verhinderung eines Wärmeverlustes durch die umgebende Luft kann
vorteilhaft über der- den Wänaeträgex: aufnehmenden Materialbahn mindestens eine
zusätzliche strahlendurchlässige Materialbahn vorgesehen sein, durch die mindestens
ein luftgefAllter Zwischenraum gebildet ist. Durch diese zusätzliche MateriaLbahn
selbst und die gebildeten luftgefUllten Zwiachenräume wird jeglicher direkter Wärmeabtransport
durch die umgebende Luft verhindert. Ein raumsparender Transport wird möglich, wenn
der Zwischenraum bzw. die Zwischenräume
vorzugsweise über ein
Ventil aufblasbar sind, so daß die Zwischenräume für den Transport leer und erst
beim Gebrauch aufgeblasen werden. Eine noch weitgehendere Abschirmung und Isolierung
kann dadurch erfolgen, daß zwei solche zusätzlichen Materialbahnen vorgesehen sind,
wobei die untere dieser Materialbahnen abwechselnd mit der oberen Behältermaterialbahn
und der oberen zusätzlichen Materialbahn verbunden ist und so mehrere isolierende
luftgefüllte Zwischenräume gebildet sind.
-
Zweckmäßig ist noch, um eine Überbeanspruchung der Behälter durch
zu hohen Druck zu verhindern, daß der Eintritts druck in die unteren Durchflußkanäle
auf einen Maximaldruck begrenzbar ist.
-
Um die von der Sonne ausgehende Strahlung möglichst vollständig aufnehmen
und in Wärme umwandeln zu können, ist zumindest die Oberfläche des den Wärmeträger
aufnehmenden Behälters entsprechend reflexionsarm ausgebildet, so daß alle auftreffende
Strahlung aufgenommen und in Wärme umgewandelt wird und gleichzeitig die Wärmeabstrahlung
so nieder wie möglich gehalten wird.
-
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung anhand der
beiliegenden Zeichnungen sowie aus weiteren
Unteransprüchen. Es zeigen= Fig. 1 eine Schrägansicht eines Behälters, Fig. 2 eine
Draufsicht auf einen Behälter, Fig. 3 eine schematisierte Darstellung mehrerer miteinander
gekoppelter Behälter, Fig. 4 einen schematisierten Schnitt durch eine andere Behälterausführung'und
Fig. 5 einen Schnitt gemäß der Linie V-V in Fig. 1 durch eine einfache Ausführungsform
eines Behälters.
-
Wie insbesondere aus den Fig. 1 und 5 ersichtlich ist, besteht ein
Behälter 1 aus einer unteren Materialbahn 2 und einer oberen Materialbahn 3. Die
etwa in Draufsicht in Rechteckform verlaufenden Ränder 4 sind dicht verklebt. In
den Ecken 5 bis 8 sind jeweils durch Aussparungen 9 bis 12 zurückgesetzt parallel
zueinander verlaufende Anschlüsse 13 bis 16 eingeklebt. Die.oben angeordneten oberen
Anschlüsse 13 und 14 sind durch einen oberen Durchflußkanal 17 miteinander in Verbindung,
während die unteren Anschlüsse 15 und 16 über einen unteren Durchflußkanal 18 miteinander
verbunden sind.
-
Der obere Durchflußkanal 17 und der untere Durchflußkanal 18 sind
ihrerseits wieder über mehrere parallele Verbindungskanäle 19 miteinander in Verbindung.
Diese Verbindungskanäle 19 werden, wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, durch längliche
Verklebungen oder Verschweißungen 20 gebildet, die sich, wie aus Fig. 2 ersichtlich
ist, im Bereich zwischen dem oberen Durchflußkanal 17 und dem unteren Durchflußkanal
18 erstrecken. Eine natürliche Lage in gefülltem Zustand kann dadurch erreicht werden,
daß die Kanäle bei der Herstellung des Behälters 1 durch Erwärmen und Aufblasen
der Materialbahnen 2 und 3 ausgeformt werden. Durch einen geringen Innendruck in
den Kanälen wird damit die Materialbelastung überall gleichmäßig verteilt, so daß
keine örtlichen Uberbeanspruchungen im Kunststoff auftreten. Wie aus Fig. 3 ersichtlich
ist, können die einzelnen Behälter 1,1',1" über Verbindungsmuffen 21 hintereinander
geschaltet werden. Der durch die Sonnenstrahlung zu erwärmende Wärme träger wird
durch die unteren Durchflußkanäle 18 zugeführt. In jedem Behälter 1 strömt ein Teil
dieses zugeführten Wärmeträgers über die Verbindungskanäle unter Erwärmung langsam
zum oberen Durchgangskanal 17 und wird durch diesen in nicht näher dargestellter
Weise durch die miteinander gekoppelten Behälter 1 über eine Schlauch- oder Rohrleitung
zum
Verbraucher geführt. Zur Verbindung der Behälter 1 können anstatt der Verbindungsmuffen
21 die Anschlüsse 13 bis 16 als leicht verbind- und wieder lösbare Steckkupplungen
ausgebildet sein, um so eine gesamte Vorrichtung zur Erwärmung von Wasser od.dgl.
einfach und rasch aufbauen und wieder abbauen zu können.
-
Eine Wärmeverlust durch Konvektion kann wie in Fig. 4 dargestellt
ist, durch zwei zusätzliche Materialbahnen 22,23 aus strahlungsdurchlässigem Kunststoff
erfolgen.
-
Dabei ist die untere zusätzliche Materialbahn 23 abwechselnd mit der
oberen Materialbahn 3 des Behälters und ;mit der oberen zusätzlichen Materialbahn
22 verbunden. Dadurch werden Zwischenräume 24 gebildet, die nach außen dicht abgeschlossen
und in Betriebszustand mit Luft aufgefüllt sind. Die Materialbahnen 2 und 3 bestehen
aus einem wenig reflektierenden, die Sonnenstrahlung möglichst vollständig aufnehmenden
flexiblen Material, vorzugsweise einer Kunststoffolie, die sich durch Kleben oder
Schweißen besonders rationell verarbeiten läßt.
-
Um beispielsweise für eine Familie bei einem Wochenend aus flug eine
ausreichende Warmwassermenge zum Duschen relativ kurzfristig-zur Verfügung stellen
zu können,
werden beispielsweise fünf Elemente 1 hintereinander
gekuppelt und auf einer sonnenbestrahlten Fläche, beispielsweise einem Garagendach
ausgelegt. Über einen Schlauchanschluß an einem freien unteren Anschluß 16 wird
nach dem Verschließen des anderen freien unteren Anschlusses 15 solange Wasser zugeführt,
bis aus dem zur Wasserentnahme vorgesehenen oberen Anschluß 13 oder 14 Wasser in
einen SchlauchEustritt, der beispielsweise mit der Dusche verbunden ist. Bereits
nach relativ kurzer Bestrahlungszeit ist das in den Behältern l,l',li-usw. der Bestrahlung
ausgesetzte Wasser angewärmt und kann durch Zuleitung frischen Wassers zum Verbraucher
gedrängt werden. Das erwärmte Wasser kann durch das kalte nachfolgende Wasser praktisch
vollständig ohne wesentliche Durchmischung verdrängt werden, wenn die Behälter 1
auf einer geneigten Fläche schräg liegend ausgelegt sind.
-
Zur Erwärmung von Schwimmbädern oder zur Beheizung von Gebäuden oder
zu deren Warmwasserversorgung können auch noch wesentlich mehr solcher Behälter
1 miteinander gekuppelt werden. Die Abführung des erwärmten Wassers kann dann vorteilhaft
durch einen oder mehrere Temperatut fühler 25 gesteuert werden Gegebenenfalls kann
auch bei sektorenweiser Anordnung der Behälter 1 die Steuerung je nach Sonnenbeaufschlagung
der einzelnen
Sektoren geregelt erfolgen, um so eine optimale Wärmeausbeute
zu erhaiten. Selbstverständlich kann durch eine untenliegende Isolierschicht 26
eine Wärmeabwanderung nach unten aus dem Behälter 1 heraus verhindert werden.