DE3101913A1 - Solarenergie-kollektor - Google Patents

Description

• Solarenergie-Kollektor
• Die Erfindung betrifft einen Solarenergie-Kollektor der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art.
• Solarenergie-Kollektoren dieser Art finden neuerdings ständig weitere Verbreitung, um die drängenden Energieprobleme zu lösen. Bekannte Kollektorsysteme werden als selbständig einbaubare Flächeneinheiten geliefert und werden üblicherweise auf Hausdächern bzw. bei entsprechender Aufstellung als großflächige Freifeldanlagen höherer Leistung montiert.
• Nachteilig bei den bekannten Kollektorkonstruktionen ist der hohe Kostenaufwand für die Kollektoren selbst sowie für die Umbauarbeiten bei Dacheinbau. Bei großflächigen Anlagen fällt der erhebliche und in Stadtnähe nicht gewährleistete Platzbedarf nachteilig ins Gewicht. Nachteilig ist weiterhin der erhebliche Investitionsbedarf fiar nzuschließende Wärmetausch- bzs. Wärmepumpenanlagen zur Aufbereitung der auf niedrigem Temperaturniveau anfallenden Wärme.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein hinsichtlich der zur Verfügung zu stellenden Flächen sowie der Installationskosten günstigeres Kollektorsystem zu schaffen.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteiles des Anspruches 1 gelöst.
• Dunkle Straßenoberflächen aus Asphalt weisen einen hohen Absorptionsfaktor auf und sind daher als Solarenergie-Kollektoren hervorragend geeignet. Die Temperatur von Asphalt liegt nämlich in der Jahressumme stets über der Lufttemperatur.
• Das notwendige Rohrsystem kann bei der Verlegung der Asphaltschicht in einfacher Weise in das zur Verarbeitung plastische Material eingebettet werden. Die große Stabilität der verdichteten Asphaltschicht erlaubt es, einfache und kostengünstige Rohr- bzw. Schlauchleitungen zu verwenden. Da asphaltgedeckte Bodenflächen als Straßen- bzw. sonstige Verkehrsflächen, wie z. B. Flugplatzbahnen, in erheblicher Größe ohnehin zur Verfügung stehen, bietet es sich an, diese für den vorliegenden Zweck frei verfügbaren Flächen erfindungsgemäß auszurüsten. Das für größeren Einsatz von Solarenergie-Kollektoren bestehende Flächenproblem wird dadurch in besonders günstiger Weise gelöst. Auch die Kollektorkosten lassen sich durch die Doppelnutzung der zu verlegenden Asphaltdeckschicht erheblich senken, da Verkehrsflächen aufgrund ihrer durch den laufenden Verkehr bedingten Abnutzung ohnehin mit erheblichen Kosten in Zeitabständen erneuert werden müssen.
• Das Einbetten der zur Ausrüstung als Solarenergie-Kollektor notwendigen Rohrsysteme würde nur einen Teil der ohnehin notwendigen Straßenreparaturkosten ausmachen.
• Vorteilhaft ist der erfindungsgemäße Kollektor durch die Merkmale des Anspruches 2 gekennzeichnet. Auf diese Weise wird die Wärmeableitung in den Untergrund vermindert und der Wirkungsgrad des Kollektors erhöht. Eine solche auf Asphaltbasis kostengünstig herstellbare Isolierschicht ist auch aus straßenbautechnischen Gründen vorteilhaft, da sie die Frostgefährdung der Straße (Frostaufbrüche) verringert.
• Die Kosten dieser Isoliermaßnahme können daher zumindest teilweise auf die Straßenbaukosten abgewä t werden.
• Weiterhin vorteilhaft ist der erfindungsgemäße Kollektor durch die Merkmale des Anspruches 3 gekennzeichnet. Bei reversibler Ausbildung der angeschlossenen Wärmeaustauscheinrichtungen kann das in der Verkehrsfläche verlegte Rohrsystem in umgekehrter Weise zur Aufheizung verwendet werden, um im Winter die Verkehrsfläche von Schnee und Eis freizuhalten. Eine solche Konstruktion ist für Straßen und insbesondere Brücken sowie Flugplatz start- und -landebahnen außerordentlich vorteilhaft.
• Schließlich ist der erfindungsgemäße Kollektor durch die Merkmale des Anspruches 4 gekennzeichnet. Bei dieser vorteilhaften Ausführung werden die Wärmetransportwege verkürzt, wodurch eine hinsichtlich der Kosten und des Wirkungsgrades günstigc Konstruktion geschaffen wird.
• In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch eine Straßenkonstruktion mit erfindungsgemäßem Kollektor und Fig. 2 eine Darstellung eines auf einer Straße verlegten, an anliegende Häuser angeschlossenen Kollektorsystemes.
• Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besteht eine Asphaltstraßendecke auf dem Boden 1 aus einer Tragschicht 2 mit darüber angeordneter Asphaltdeckschicht 3. Diese in üblicher Weise dunkel ausgebildete Asphaltdeckschicht 3 ist mit einem eingebetteten System von Rohren 4 versehen. Das System 3, 4 bildet einen Sonnenenergie-Kollektor, wobei die durch Absorption der einfallenden Sonnenwärme von der Schicht 3 aufgenommene Wärme an in den Rohren 4 zirkulierendes Wärmetransportmedium abgegeben wird.
• Vorteilhaft ist zwischen der Deckschicht 3 und den darunterliegenden Schichten eine Isolierschicht 5 angeordnet, die wärmeisolierende Eigenschaften besitzt. Eine solche Schicht kann in straßenbautechnisch einfacher Weise auf Bitumenbasis erstellt werden und dient zusätzlich zum Schutz des Untergrundes gegen Frost. Die Wärmeableitung aus der bei Sonneneinstrahlung sich aufheizenden Deckschicht 3 in den Untergrund wird auf diese Weise verringert und der Wirkungsgrad des Kollektors erhöht.
• Fig. 2 zeigt eine vorteilhafte Anwendung der Erfindung. Eine Straße 6 ist mit einem Asphalt-Schichtaufbau, beispielsweise gemäß Fig. 1 versehen. In der Deckschicht sind Rohrleitungssysteme 4 angeordnet, die zur Beheizung bzw. zur sonstigen Energieversorgung von anliegenden Häusern 7 dienen. Die Rohre 4 sind zu diesem Zweck über mit Isolierung 8 versehenen Anschlußrohren an Wärmetauscher 9 angeschlossen, in deren Sekundärkreislauf der Wärmeverbraucher 10 liegt.
• Die gewonnene Wärme kann entweder direkt oder vorteilhaft über Wärmepumpen zur besseren Nutzung der auf niedrigem Temperaturniveau anfallenden Wärme verwendet werden. Vorteilhaft werden die Wärmetauscher 9 reversibel betrieben, um in Frostperioden durch Aufheizung die Straße 6 eisfrei zu halten.
• Von besonderer Wirtschaftlichkeit ist die Erfindung durch die Möglichkeit, den erfindungsgemäßen Kollektor auf Straßen, Parkplätzen, Flugplätzen od. dgl. bei ohnehin anfallenden Reparaturarbeiten zu verlegen. Üblicherweise wird bei solcher Reparatur eine neue Deckschicht aufgebracht, die in einfacher Weise als Deckschicht 3 mit Rohrleitungen 4 ausgebildet werden kann. Beim Auftragen der Deckschicht 3 kann das Rohrleitungssystem in einfacher Weise eingebettet werden.
• Als Rohre 4 kommen Rohre bzw. Schläuche aus beliebig geeigneten Werkstoffen, wie z. B. Stahl, Kunststoff, in Frage.
• Die Technologie solcher Anordnungen ist aus dem Gebiet der Fußbodenheizungen bekannt und erprobt.
• In erster Linie wird an die erfindungsgemäße Nutzung der Verkehrsflächen von Städten gedacht, in denen ein hoher Prozentsatz der Straßenflächen verlegt ist. Hier ergibt sich der Vorteil der engen Nachbarschaft der Sonnenkollektoren zu den Verbrauchern, wodurch sich kurze Wärmetransportwege ergeben. Auch anbaufreie Straßen, wie beispielsweise Fernstraßen, sind erfindungsgemäß nutzbar, wenn die Wärmetransport- und -speicherprobleme durch Weiterentwicklung der Technologie lösbar werden.
• 7s Leerseite

Claims (4)

1. ANSPRUCHE : t17 Solarenergle-Kollektor mit unter einer Solarstrahlung absorbierenden Oberfläche angeordnetem Wärmetransportrohrsystem, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor als mit eingebettetem Rohrsystem (4) versehene dunkle Asphaltdeckschicht (3) einer Verkehrsfläche ausgebildet ist.
2. 2. Kollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unter der Deckschicht (3) eine Wärmeisolierschicht (5) ausgebildet ist.
3. 3. Kollektor mit an das Rohrsystem angeschlossener Wärmeaustauscheinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauscheinrichtung (9) reversibel betreibbar ausgebildet ist.
4. 4. Kollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor (3, 4) auf Straßen (6) verlegt wird, an deren anliegende Häuser (7) das eingebettete Rohrsystem jeweils auf kurzen Wegen (8) angeschlossen ist.