DE2741787A1 - Heating swimming pools directly with solar energy - by passing water through black pigmented polyethylene tubing wound as close coil - Google Patents
Heating swimming pools directly with solar energy - by passing water through black pigmented polyethylene tubing wound as close coilInfo
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Abstract
Description
Verfahren zur Gewinnung von Heizenergie durch Process for the production of heating energy
direkte Überführung der eingestrahlten Sonnenenergie in die aufzuheizende Flüssigkeit Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nutzung der Solaranergie für Heizzwecke, für die heute noch fossile Brennstoffe oder deren Umwandlungsstoffe verwendet werden. direct transfer of the radiated solar energy into the energy to be heated Fluid The present invention relates to a method of utilizing solar anergy for heating purposes, for which fossil fuels or their conversion materials are still used today be used.
Heute werden zur Energiegewinnung weitgehend fossile Brennstoffe verwendet. Diese fossilen Brennstoffe sind nicht unbegrenzt vorhanden. Besonders das heute in Kleinanlagen verwandte Heizöl kann nur aus Erdöl gewonnen werden, dessen Vorräte nach zur Zeit gültigen Schätzungen in 25 Jahren erschöpft sein werden.Today, fossil fuels are largely used to generate energy. These fossil fuels are not available indefinitely. Especially today Heating oil used in small plants can only be obtained from petroleum, its stocks According to current estimates, they will be exhausted in 25 years.
Es wird deshalb allgemein versucht, andere Energiequellen zu erschließen. Zum Beispiel Kernenergie Gezeitenenergie Windenergie Solarenergie Während Gezeiten- und Windenergie nur umgewandelte Solarenergie darstellt, ist die Solarenergie, als die dauernd auf die Erde eingestrahlte Energie, eine unerschöpfliche Energiequelle.There is therefore a general attempt to develop other energy sources. For example nuclear power tidal power wind power solar power during tidal and wind energy is only converted solar energy, solar energy is considered to be the energy that is constantly radiated onto the earth, an inexhaustible source of energy.
Die auf die obere Erdatmosphäre auftreffende Energiemenge beträgt nach neueren Messungen 1150 Kcal m²/h (Solarkonstante). Lurch Streuung und Absorption wird ein Teil der direkten Strahlung in diffuse Himmelsstrahlung umgewandelt.The amount of energy hitting the upper atmosphere of the earth is according to more recent measurements 1150 Kcal m² / h (solar constant). Lurch scattering and absorption a part of the direct radiation is converted into diffuse sky radiation.
Die Globalstrahlung (Summe der direkten und diffusen Strahlung) erreicht bei klarem Himmel, in tropischen Gegenden maximal 960 Kcal /m h und im bereich des 50. Breitengrades 620 Kcal /m2h.The global radiation (sum of the direct and diffuse radiation) reached With clear skies, in tropical areas a maximum of 960 Kcal / m h and in the area of the 50th parallel 620 Kcal / m2h.
Ungünstige Witterungsbedingungen - z.s. Wolken, Luftverscamutzung reflektieren oder absorbieren einen eil der Strahlungsenergie.Unfavorable weather conditions - e.g. Clouds, air pollution reflect or absorb part of the radiant energy.
Ein weiters Problem der Nutzung der Solarenergie besteht in der Umwandlung der Strahlungsenergie in Wärmeenergie.Another problem with the use of solar energy is conversion the radiation energy in thermal energy.
An einer rußgeschwärzten Fläche, in einer gegen die Aussenluft isolierten Luftatmosphäre, mit einer für die Strahlung durchläßigen Membran, können auch in unseren Breiten Temperaturen von 9o C gemessen werden.On a soot-blackened surface, isolated from the outside air Air atmosphere with a membrane permeable to radiation can also be used in temperatures of 9o C are measured in our latitudes.
Bei bedecktem Himmel werden jedoch bei dieser Meßanordnung nur Temperaturen von 50 °C - 70 °C erreicht.When the sky is overcast, however, only temperatures are measured with this measuring arrangement from 50 ° C - 70 ° C reached.
Über die Anzahl der Sonnenstunden, bei der eine Temperatur von 9o C erreicht wird, wird viel diskutiert. Nur in diesen Sonnenstunden ist ohne Spiegelreflektoren eine Temperaturniveau von 70 C in sogenannten Solarzellen ohne Unterdruckisolierung zu erreichen. Um in unseren Breiten eine Nutztemperaturniveau von 70 C zu erreichen, ist ein hoher Regelaufwand nötig, um bei entsprechenden Wärmeeinstrahlungen den Heizkreislauf zu schalten.About the number of hours of sunshine at which a temperature of 9o C is achieved is much debated. Only in these hours of sunshine is there no mirror reflectors a temperature level of 70 C in so-called solar cells without vacuum insulation to reach. In order to achieve a useful temperature level of 70 C in our latitudes, a high level of control effort is required to ensure that the To switch the heating circuit.
Für Zeiten mit geringer Strahlungsintensität (starke Wolkenbildung) muß ein großer Wärmevorrat gehalten werden.For times with low radiation intensity (strong cloud formation) a large supply of heat must be kept.
Solarheizungen zur Warmwasseraufbereitung für ein Einfamilienhaus werden zur Zeit für DM 20 ooo.-- bis DM 30 ooo.-- angeboten.Solar heating for hot water preparation for a single family house are currently offered for DM 20,000 to DM 30,000.
Bei einer sehr hoch angenommenen Bedarfsrechnung von loo 1 Wasser bei 50 °C pro Tag und Person, ergibt sich bei einer Wasservorlauftemperatur von 8 °C eine Temperaturdifferenz von 42 C.With a very high demand calculation of 100 1 water at 50 ° C per day and person, results from a water inlet temperature of 8 ° C a temperature difference of 42 C.
Daraus ergibt sich ein Wärmebedarf von W = loo i 42 cal pro Tag und Person.This results in a heat requirement of W = loo i 42 cal per day and Person.
Dies entspricht bei einem elektrischen Energieäquivalent einem Preis von DM o,5.For an electrical energy equivalent, this corresponds to a price from DM o, 5.
Bei einer sehr hohen Schätzung von 200 Sonnentagen ergibt sich bei einem 4 Personenhaushalt eine Kostenersparnis von DM 2.-- K 200 = DM 400.-- pro Jahr.A very high estimate of 200 sunny days results in a 4 person household a cost saving of DM 2 .-- K 200 = DM 400 .-- per Year.
Eine Investition von DM 20 ooo.-- bis DM 30 ooo.-- ist mit einer Ersparnis von DM 400.-- nicht zu amotisieren - zumal noch Wartungs- und Puiripenkosten hinzukommen.An investment of DM 20,000 to DM 30,000 is a saving of DM 400 .-- not to be amotized - especially since maintenance and purse costs are added.
Ein weiterer Energiebedarf besteht in der Beheizung von Schwimmbecken. Für ein Schwimmbecken von 50 m³ Waserinhalt wird zur Erwärmung um 1 C eine Wärmemenge von 50 ooo Kcal benötigt. Das Temperaturniveau des Schwimmbeckens kann zwischen 22 °C und 28 °C angenommen werden. Dieses Temperaturniveau bietet sich für die Solarheizung an, da dieses Temperaturniveau auch bei beaecktem Himmel erreicht wird.Another energy requirement is the heating of swimming pools. For a swimming pool with a water content of 50 m³, an amount of heat is required to increase the temperature by 1 ° C of 50,000 Kcal required. The temperature level of the swimming pool can be between 22 ° C and 28 ° C can be assumed. This temperature level is suitable for solar heating because this temperature level is also reached when the sky is cloudy.
Herkömmliche Solarkollektoren bestehen aus Rippen- oder Lamellenrohren, aus Stahlblech, Kupfer oder vorwiegend Aluminium, die mit Spezialfarbe - rußschwarz - eingefärbt werden müssen, um die bei metallen übliche Strahlungsreflexion durch Spiegelung auszuschalten.Conventional solar collectors consist of finned or lamellar tubes, Made of sheet steel, copper or mainly aluminum, those with a special color - soot black - Must be colored in order to prevent the radiation reflection that is common with metals Turn off mirroring.
Bei den üblichen Schwimmbeckenzusätzen, Kupfersalzen oder Chlor, wird das Schwimmbeckenwasser gegen Aluminium korosiv.With the usual swimming pool additives, copper salts or chlorine, will the pool water is corosive to aluminum.
Aus diesen Gründen muß ein seperater Kreislauf für den Sonnenkollektor geschaffen werden. Für diesen Kreislauf ist eine Umlaufpumpe, ein Ausdehnungsgefäß und ein Wärmetauscher notwendig.For these reasons, there must be a separate circuit for the solar collector be created. For this circuit is a circulation pump, an expansion tank and a heat exchanger is necessary.
Um die Dimension des Wärmetauschers in Grenzen zu halten, muß ein übergangstemperaturgefälle von mindestens 10 °C gehalten werden, daß bedeutet, daß der Sonnenkollektor nicht Wasser auf 22 °C bis 28 C, sondern auf 32 C bis 38 °C erwärmen muß.To keep the dimensions of the heat exchanger within limits, a must transition temperature gradient of at least 10 ° C are maintained, that means that the solar collector does not water at 22 ° C to 28 C, but at 32 C to 38 ° C needs to warm up.
Dieser Kreislauf erhöht die Investitionskosten und erfordert dauernde Betriebskosten.This cycle increases the investment costs and requires continuous Operating cost.
Aufgabe der erfindung sollte es sein, eine wirtschaftliche, moglichst wartungsfreie Solaranlage für ein tiefers Tenperaturniveau, wie z.B. eine Schwimmbeckenwasserheizung zu scilaffen, die folgende Eigenschaften erfüllt - Möglichst vollständige Umwandlung der Solarenergie in wärme - Keinen aufwendigen seperaten Wärmekreislauf - Keine komplizierten Regelungseinrichtung - Keine seperaten Fördereinrichtungen Überraschenderweise zeigte sich, daß alle diese Forderungen mit einem handüblichen Kunststoffrohr zu realisieren sind. Sogenannte Hartpolyäthylenrohre, die in der Substanz matt schwarz eingefärbt sind, garantieren eine vollständige umwandlung der Strahlungsenergie im Kunststoff in Wärmeenergie.The task of the invention should be an economical one, if possible maintenance-free solar system for a lower temperature level, such as swimming pool water heating to scilaffen, which fulfills the following properties - As complete a transformation as possible the solar energy in heat - no costly separate heat cycle - none Complicated control system - no separate conveyor systems. Surprisingly it turned out that all of these requirements were met with a standard plastic pipe are realizing. So-called hard polyethylene pipes, which are matt black in substance are colored, guarantee a complete conversion of the radiant energy in plastic in thermal energy.
Bei einer notwendigen Wandstärke von 2 nun kann die Wärmeenergie sofort von dem, durch die Rohre strömenden Wasser, aufgenommen werden.With a necessary wall thickness of 2, the thermal energy can now be used immediately be absorbed by the water flowing through the pipes.
Diese Rohre sind so korosionsbeständig, daß das Schwimmbeckenwasser direkt durch die Schwimmbeckenfilterpumpe, als Bypass durch die Rohre gepumpt werden kann.These pipes are so corrosion resistant that the pool water can be pumped directly through the swimming pool filter pump, as a bypass through the pipes can.
Die Rohre sind soweit temperaturbeständig, daß auch ohne Wasserkühlung die erreichbare Telnperatur unterhalb der maximalen Temperatur der Rohre bleibt. Die Rohre sind so flexibel, daß sie schneckenförmig aufgerollt werden können.The pipes are temperature-resistant to such an extent that they can also be used without water cooling the achievable temperature remains below the maximum temperature of the pipes. The tubes are so flexible that they can be rolled up in a spiral shape.
Eine Kunststoffrohr mit 25 mm Aussendurch.nesser und von loo m Länge ergibt eine wirksame Fläche von 2,5 m2.A plastic pipe with an outside diameter of 25 mm and a length of 100 m results in an effective area of 2.5 m2.
Bei einer Versuchsanlage konnten Rohr längen von 300 m mit einer üblichen Schwimmbeckenfilterpumpe betrieben werden. dabei wurden Erwärmungen bei ungedrosseltem Durchfluß von 5 C bis 3 °C erreicht.In a test facility, pipe lengths of 300 m could be achieved with a standard Swimming pool filter pump are operated. there were warming with unthrottled Flow of 5 C to 3 ° C reached.
Bei einem ebenen spiralförraigen, ohne Abstand, gewickelten Rohr, wurde bei einer Einstrahlungsfläche von 1 qrn, 490 Kcal bei voller Sonneneinstrahlung pro Stunde gewonnen.In the case of a flat, spiral-shaped, without spacing, coiled pipe, was with an irradiation area of 1 square meter, 490 Kcal with full solar irradiation gained per hour.
L e e r s e i t eL e r s e i t e
Claims (6)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19772741787 DE2741787A1 (en) | 1977-09-16 | 1977-09-16 | Heating swimming pools directly with solar energy - by passing water through black pigmented polyethylene tubing wound as close coil |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE2741787A1 true DE2741787A1 (en) | 1979-03-29 |
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ID=6019133
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DE19772741787 Withdrawn DE2741787A1 (en) | 1977-09-16 | 1977-09-16 | Heating swimming pools directly with solar energy - by passing water through black pigmented polyethylene tubing wound as close coil |
Country Status (1)
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DE (1) | DE2741787A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0095135A2 (en) * | 1982-05-21 | 1983-11-30 | Hydro System S.R.L. | A solar collector with absorber comprising a plurality of spirally coiled tubes defining non-coincident surfaces |
FR2646703A1 (en) * | 1989-05-03 | 1990-11-09 | Guy Pesche | Device for heating water by collecting solar thermal energy |
-
1977
- 1977-09-16 DE DE19772741787 patent/DE2741787A1/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0095135A2 (en) * | 1982-05-21 | 1983-11-30 | Hydro System S.R.L. | A solar collector with absorber comprising a plurality of spirally coiled tubes defining non-coincident surfaces |
EP0095135A3 (en) * | 1982-05-21 | 1984-04-11 | Hydro System S.R.L. | A solar collector with absorber comprising a plurality of spirally coiled tubes defining non-coincident surfaces |
FR2646703A1 (en) * | 1989-05-03 | 1990-11-09 | Guy Pesche | Device for heating water by collecting solar thermal energy |
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