-
Mineralische Flächenabsorberkollektoren
-
Die Erfindung betrifft die Gewinnung von Solar-und Umweltenergie auf
grossen Flächen,vorzugsweise Flachdächern unter Veruendung mineralischer witterungsbeständiger
Gesteine mit geeigneten funktionsbedingten Beimischungen aus Glas,Erzen und Metallen,Metallfasern
und Folienstreifen.
-
Der derzeitige häufige Nachteil von Sonnenkollektoren und Absorbern
ist es, daß überwiegend hochwertige Kunststoffe und Metallegierunqen Verwendung
finden,um zumindest eine ausreichende Zeit den zerstörenden Einwirkungen der ultravioletten
Sonnenstrahlen widerstehen zu können.
-
Diese Praktik führt zu vergleichsweise hohen Kosten und nur begrenzten
Abmessungen der Sonnenkollektoren und Absorber im Verhältnis zum nutzbaren Energiegewinn.
-
Das zur Zeit noch ungünstige Kostennutzenverhältnis der einschlägigen
Solaranlagen bedingt,daß die Solartechnik noch nicht den wirtschaftlichen Durchbruch
gefunden hat.
-
Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Nutzung der Merkmale der
Anmeldung P 28 19 9ei9.5 weitgehend natürliche Verhältnisse von vorzugsweise Flachdächern
zu nutzen,deren schützende Bekiesung beizubehalten und Kiesbeimengungen dergestalt
zu wählen,daß eine vergleichsweise wirkungsvolle Solar-und Umweltenergiegewinnung
erfolgt.Es ist die Aufgabe gestellt, die Flächenbeläge so auszustatten,daß auch
über große Flächen mit vertretbaren Aufwand
weitgehend das Gesamtenergieangebot
aus dem Strahlungsanfall und dem Wärmetausch aus der Umwelt genutzt,dem Verbraucher
oder Pufferspeichern zugeführt werden kann.
-
Die erweiterte Aufgabe der Erfindung ist es,neben der Umsetzung der
anfallenden Strahlenenergie in Wärmeenergie ,den ständigen Wärmetausch des Absorberkollektors
in seinen Kontaktflächen zur Umwelt,insbesondere zum Luftstrom der Dachfläche zu
nutzen.
-
Weiterhin ist es Aufgabe des Absorberkollektors,die gewonnene Energie
für ein Zeitintervall unmittelbar zwischenzuspeichern, sodaß die Nutzung oder Weiterverwendung
der Energie günstiger den Bedarfsanforderungen angepaßt werden kann.
-
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dahingehend gelöst,daß in der Regel
auf eine komplette Vorfertigung der Solarbeläge verzichtet wird und einer Teilvorfertigung
der Vorzug gegeben wird.
-
Auf Rastermatten,die als Sparmatten ausgebildet sein können, vorzugsweise
kunststoffbeschichtet,werden in-geometrischen Formen Energieentzugsrohre verlegt
und befestigt,vorzugsweise mit kunststoffbeschichteten Rödelösen.
-
Jede vorgefertigte Entzugsmatte besitzt zwei Schlauchenden für den
Vor-und Rücklauf der Transportflüssigkeit,sowie den Anschluß an das weiterführende
Netz.
-
Die Abstände der Entzugsrohre sind variabel und richten sich nach
der Wärmeleitfähigkeit des umschliessenden Absorbermaterials.
-
Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin damit gelöst,daß als Absorberkollektormaterialien
mineralische Körnungen vorzugsweise aus natürlichen Vorkommen unbearbeitet oder
gebrochen als Splitt Verwendung finden.
-
Besonders vorteilhaft ist es,vorhandene Bekiesungen von Dächern mit
zu verwenden und diese Kiese durch Basaltsplitt,infolge seines besseren Wärmeleitvermögens
und der Speicherkapazität zu ergänzen oder als Grundmaterial nur Basaltsplitt zu
verwenden.
-
Diese mineralischen Körnungen stellen erfindungsgemäß das Grundmaterial
des Absorberkollektors dar.
-
Die mineralische Körnung wird erfindungsgemäß durch Beimengungen metallischen
Charakters ergänzt,sowie durch Körnungen oder Elemente aus transparenten,strahlungsdurchlässigen
Materialien, die für Sonnenstrahlen durchlässig sind und im Bedarfsfall in ihrer
Formgebung so gewählt sind,daß sie die Bündelung der Sonnenstrahlen bewirken und
temperatursteigernde Brennlinsenwirkungen hervorrufen.
-
Gegenstand der Lösung der Erfindung ist es,daß die Körungsmischungen
der Aabsorberkollektoren variabel sind und auch in den Höhenschichtungen unterschiedlichen
Aufbau und unterschiedliche Mischungsverhältnisse aufweisen.
-
Erfindungsgemäßwird zur Erfüllung der Aufgabenstellung bevorzugt und
besonders vorteilhaft der folgende Aufbau gewählt: Auf der Entzugsmatte und der
vorzugsweise wärmegedämmten Absorberfläche wird Basaltsplitt mit metallischen Beimengungen,auch
Erzen verlegt.Besonders vorteilhaft zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit ist
es,Metallfasern,vorzugsweise schwarz eingefärb te Aluminiumfolienstreifen dem Basaltkies
beizumengen.
-
Dir Absorberkollektorschicht fällt die Wärmeleitung und Wärmespueicherunfzu.Bei
grossen Absorberflächen lassen sich im Absorberkollektor erhebliche Energiemengen
speichern.
-
Die Wärmeleitfähigkeit wird entsprechend dem metallischen Beimengungsverhältnis
weitgehend willkürlich festgelegt.
-
Vorteilhaft ist es,im BereichJder Entzugsrohre auch ungeschwärzte
Folienfasern zusätzlich anzuordnen,um den Wärmetausch und die konzentrierte Energiezufuhr
zum Entzugsrohr zu verbessern.
-
Der Basaltsplitt als mineralische Körnung ist mit metallischen Beimengungen
gut geeignet die Wärmeleitung zu bewerkstelligen.
-
Wird erfindungsgemäß die Auflage gestellt,der Wärmespeicherung den
Vorrang zu geben,kann die Konzentration der beigemengten Metallfasern ermässigt
werden,oder es kann ganz auf diese verzichtet werden.
-
Ertindungsgemäß werden im Bereich der Absorberkollektorebsrfläche
der mineralischen Körnung transparentes Material beigemengt oder auf die Oberfläche
aufgelegt.
-
Besonders vorteilhaft ist es, als Beimengungen Glasbruch nder Glaskörnungen
ggfs. in Konvexlinsenform oder als dicke Linsen zu verwenden. Auch dunkel eingefärbte
Gläser sind bedingt verwendbar.
-
Erfindungsgemäß hat die Oberfläche die Aufgabe als Kollektoroberfläche
zu wirken.Der Glaskörnung obliegt es hierbei die Energiestrahlen der Sonne tiefer
in die mineralische Masse zu leiten und be;m Auftreffen auf die Basaltoberflächen
wird sich o die Strahlenenergie in Wärme umsetzen. Der Vorteil der Glaskörnung ist
es,daß diese die Emissionsverlust mindert und einen Wämeschutz gegen die Luftströmung
an der Dachoberfläche darstellt Erfindungsgemäß wird keine geschlossene Oberfläche
aus Gias herd' gestellt,sodaß die Sonnenstrahlen auch unmittelbar auf die dunkle
Basaltsniittoberfläche oder Körnungsoberfläche treffen.
-
Auch hier erfolgt die Umwandlung der Strahlenenergie in Wärmeenergie
und deren Abtransport zur Solarentzugsmatte. Werden grösser Glasbrocken auf der
Oberfläche des Absorberkollektors verlegt,wie in der Fig.2 dargectellt,wird auch
die Emission und Reflexion dieser Teilflächen vermindertund der Verlustfaktor ermässigt.
-
Gegenstand der Erfindung ist es auch,geformte Glasknrper oder transparente
Kunststoffkörper in oder auf der Obertfläche partiell und in verschiedenen Konzentrationen
unterzubringen, sodaß gerichtet oder zufällig im statistischen Mittel Strahlenbündelunqen
bewirkt werden und höhere Temperaturen als Folge der Brennlinsenwirkungen erzielt
werden können.
-
Über der Absorberkollektoroberflächen können auch gezielt und geordnet,wie
in P 28 19 989.5 dnrgestellt und erläutert, Brennlinsen,Fesnellinsen oder fokussierende
Geräte angeordnet werden.
-
Gegenstand der Erfindung ist es,daß in diesen Bereichen aueh die Lage
der Entzugsrohre auf die Brennpunktbereiche und Brennlinienlagen abgestimmt werden.
-
Ein besonderer Vorteil der Lösung der Erfindung ist es,daß die berfläche
der Absorberkollektoren unempfindlich gegen uv-Bestrahlungen und auch unempfindlich
gegen hohe Temperaturen aus Brennlinsenwirkungen ist.
-
Neben der geschilderten Kollektorfunktion hat der Absorberkollektor
in seiner Oberfläche in all den Zeiten in denen keine Sonnenstrahlung einfällt,die
Aufgabe des Absorbers,des Wärme tauschers zu erfüllen.
-
Hicr ist es besonders vorteilhaft,das Entzugsnetz motorisch über die
wärmepumpe zu betreiben, um jederzeit eine ausreichende lirmedifferenz zur Umwelttemperatur
zu erzwingen um damit Energieumsatzleistungen in weiten Grenzen gewollt zu erzwingen.
-
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist es, daß die gesamte Oberfläche
dem Verwendungszweck angepasst werden kann und auch nachträg oh Änderungen an der
Oberfläche vorgenommen werden können.
-
Erfindungsgemäß wirkt aber die gesamte Oberfläche als Absorber mit
einem über die gesamte Fläche verteiten Entzugsnetz;.
-
Der Wärmetausch findet an der gesamten Oberfläche statt,auch wenn
die Wärmeweiterleitung der transparenten Materialien unterschiedlich ist.Änderungen
der Oberflächenbeschaffenheit, auch nachträgliche, führen damit zu gewünschten Änderungen
der Funktion des Kollektors.
-
Z.B. verändert erfindungsgemäß das Aufstreuen von Basatsplitt die
Absorbereigenschaften und dss Aufstreuen von Glassplitt oder das Auflegen fokussierender
Elemente die Kollektoreigenschaften.
-
Erfindungsgemäß kann der Absorberkollektor auch die Änderung der Aggregatzustände
des Wassers,Dampf,Tau,Schnee,Eis nutzen.
-
Mit der motorisch gesteuerten Wärmepumpe lassen sich erfindungsgemäß
wechselnde Aggregatzustände herbeiführen und zur Energiegewinnung nutzen.
-
Die Figuren erläutern beispielsweise und schematisch das Wesen der
Erfindung.
-
Fig.1 Entzugsmatte, vorzugsweise vorgefertigt mit Sparmatten.
-
Fig.2 verschnitt des Absorberkollektors.
-
Die Fig.1 zeigt die Solarentzugsmatte,aufgelegte Rohre mit Sparmatten
oder auch vollflächige Matten.Die gekennzeichneten Punkte sind die Befestigungen
beispielsweise mit kunststoffummantelten Rödelösen.
-
Die Fig.2 erläutert den Querschnitt des Absorberkollektors.
-
(1) Energieentzugsrohr (2) Kies,Basaltsplitt,mineralische Körnung
(3) Transparente Beimenaungen,Glasbruch,transparente Kunststoffe,fokussierende Elemente'grbssere
Glasbruchbrocken oder Glassplitt.
-
(4) Metallfaserbeimengungen,Verbindungsstränge vom Glasbruch zum Entzugsrohr
verbessern den rmestrom.
-
(5) Mineralische Oberfläche.
-
Die Darstellung der Fig.2 zeigt,daß jede Variation der Zusammensetzung
und Schichtung der Absorberkollektorschicht möglich ist.
-
Damit wird auch eine weitgehend beliebige Veränderung der Eigenschaften
des Absorber-Kollektor - Systems möglich.
-
Patentansprüche siehe besonderes Blatt
L e e r s
e i t e