DE3120520C2

DE3120520C2 - Heizvorrichtung mit einem Solarkollektor

Info

Publication number: DE3120520C2
Application number: DE3120520A
Authority: DE
Inventors: Erich 8650 Kulmbach Pöhlmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-05-22
Filing date: 1981-05-22
Publication date: 1984-05-24
Also published as: DE3120520A1

Abstract

Dargestellt und beschrieben ist eine Heiz- und/oder Kochvorrichtung mit einem Solarkollektor (2) zur Wärmeaufnahme, einem Speicherblock (1) zur Wärmespeicherung, einem den Solarkollektor (2) mit dem Speicherblock (1) verbindenden Wärmerohr (4) und einem Heiz- und/oder Kochelement (7). Dabei ist das Wärmerohr (3) während der Wärmeaufnahme und -speicherung vom Solarkollektor (2) zum Speicherblock (1) hin ansteigend geführt. Zum Heizen und/oder Kochen jedoch vom Speicherblock (1) zum Heiz- und/oder Kochelement (7) ansteigend geführt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung mit einem Solarkollektor zur Wärmeaufnahme, einem Speicherblock zur Wärmespeicherung, mindestens einem den Solarkollektor mit dem Speicherblock verbindenden Wärmerohr, wobei der Speicherblock das eine Ende des Wärmerohres umschließt, und einem mit dem Solarkollektor integrierten Heizelement, wobei das Wärmerohr während der Wärmeaufnahme und -speicherung von Sonnenenergie vom Solarkollektor zum Speicherblock und während des Heizens oder Umgebung vom Speicherblock zum Heizelement hin ansteigend geführt ist und wobei zum Wechseln zwischen den Betriebszuständen »Wärmeaufnahme und -speicherung« und »Heizen« der Solarkollektor, der Speicherblock, das Wärmerohr und das Heizelement gemeinsam um 180^ um eine etwa horizontal verlaufende Schwenkachse schwenkbar sind.

Die zuvor erläuterte bekannte Heizvorrichtung (vgl. die US 42 67 825, insbesondere Fig. 4 bis 9) dient zur Beheizung und zur Kühlung von Gebäuden. Dazu ist der einen Wärmeträger enthaltende Speicherblock über Wärmeträgerleitungen mit einer Wärmepumpe eines Gebäudes verbunden. Der Solarkollektor und das Heizelement sind hier miteinander identisch, werden nämlich durch das freie Ende des Wärmerohres gebildet Bei starker Sonneneinstrahlung und entsprechender Schwenkposition von Solarkollektor/Heizelement, Speicherblock und Wärmerohr wird Wärme aufgenommen und an den Wärmeträger im Speicherblock abgegeben. Dadurch kann dann ein entsprechendes Gebäude beheizt v/erden. Umgekehrt findet eine Kühlung des Wärmeträgers durch Wärmeabgabe vom Sonnenkollektor/Heizelement statt, wenn eine um 180° versetzte Schwenkposition eingestellt wird.

Im übrigen ist es bei einer feststehenden, ausschließlich zur Wärmeaufnahme dienenden Heizvorrichtung mit einem Solarkollektor bekannt (vgl. JA 56-34 062 (A)), eine lediglich den Solarkollektor selbst frei lassende thermische Isolierung vorzusehen, um so ungewünschte Wärmeverluste zu vermeiden. Des weiteren ist eine für heiße Klimazonen geeignete Kochvorrichtung mit einem Solarkollektor bekannt, die einen vorzugsweise zusammenfaltbaren Parabolspiegel aufweist (vgl. Lueger »Lexikon der Technik«, Band 7, »Lexikon der Energietechnik und Kraftmaschinen L—Z«, 1965, Seite 314, Stichwort »Sonnenkocher«). Mit dieser bekannten Kochvorrichtung soll es den Bewohnern heißer Klimazonen auf einfache Weise möglich sein, ohne die Verwendung von Brennmaterial allein unter Verwendung von Solarenergie Mahlzeiten zuzubereiten. Diese bekannte Kochvorrichtung ist jedoch bedienungsmäßig, d. h. von der Aufstellung, und der Benutzung her kompliziert, insbesondere da der Parabolspiegel dauernd nachgestellt werden muß, um den Brennpunkt immer auf dem Kochtopf zu halten. Außerdem kann mit dieser bekannten Kochvorrichtung ausschließlich während der heißen Tageszeit gekocht werden, während ein Bedürfnis zur Nahrungsaufnahme bei den Bewohnern heißer Klimazonen in der Regel nur in den kühleren Tagesstunden, z. B. in den Abendstunden besteht. Als Heizvorrichtung mit Langzeit-Speichereffekt ist die zuvor erläuterte bekannte Kochvorrichtung nicht geeignet.
Ausgehend von dem zuvor erläuterten Stand der Technik liegt der Erfindung nun die Aufgabe zugrunde, eine Heizvorrichtung der in Rede stellenden und eingangs erläuterten Art anzugeben, die insbesondere als Kochvorrichtung für heiße Klimazonen geeignet und konstruktiv und bedienungstechnisch optimal einfach aufgebaut ist.

Die erfindungsgemäße Heizvorrichtung, bei der die zuvor aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß ein klotzartiger oder plattenartiger Körper aus einem gut wärmeleitenden Material vorgesehen ist, der das andere Ende des Wärmerohres umschließt, daß der Körper auf einer Seite eine den Solarkollektor bildende Absorberfläche und auf der Rückseite der Absorberfläche eine das Heizelement bildende Heiz- und Kochfläche aufweist und daß der Speicherblock, das Wärmerohr und der Körper als in sich abgeschlossene bauliche Einheit ausgeführt sind. Mit der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung wird das aus dem eingangs erläuterten Stand der Technik bekannte Konzept, das bislang nur in Verbindung mit Wärmepumpen und einer Gebäudeheizung bekannt ist, auf eine leicht zu bedienende Heizvorrichtung für Bewohner heißer Klimazonen in besonders zweckmäßiger Weise übertragen. Damit wird im Ergebnis für die Bewohner heißer Klimazonen eine deren Bedürfnissen optimal angepaßte Vorrichtung verwirklicht, mit deren Hilfe ein Kochen und eine Nahrungsaufnahme dann stattfinden kann, wenn dies von den Bewohnern heißer Klimazonen auch gewünscht wird, nämlich in den kühleren Tagesstunden.

Dabei besteht der wesentliche Gedanke bei der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung darin, diese auch für technisch wirklich vollkommen unerfahrene Personen handhabbar zu machen. Das ist erfindungsgemäß durch die Ausführung des Speicherblockes, des Wärmerohres und des Körpers mit Absorberfläche und Heiz- und Kochfläche als abgeschlossene bauliche Einheit optimal gelungen. Die erfindungsgcmäße Heizvorrichtung wird so stets als Gesamtheit gehandhabt, um zwischen den unterschiedlichen Betriebszuständen zu wechsein.

Mit der Erfindung ist es in überrraschender Weise gelungen, eine Heizvorrichtung zu schaffen, die einerseits als Kochvorrichtung alle Anforderungen bezüglich einer zeitlich richtigen Ernährung von Bewohnern heißer Klimazonen erfüllt, die andererseits auch als Heizvorrichtung im eigentlichen Sinne mit Langzeitspeicher verwendbar ist und die schließlich konstruktiv und bedienungstechnisch so extrem simpel ist, daß auch technisch völlig ungebildete Personen sie zu handhaben vermögen.

Die zuvor erläuterte erfindungsgemäße Heizvorrichtung ist im übrigen vorzugsweise so ausgestaltet, daß der Speicherblock, das Wärmerohr und der Körper mit Ausnahme der Absorberfläche und der Heiz- und/oder Kochfläche von einer thermischen Isolierung umgeben ist. Außerdem empfiehlt es sich für die Handhabung durch technisch ganz unerfahrene Personen, den Körper mit der Absorberfläche und der Heiz- und Kochfläche mit die Betriebszustände kennzeichnenden Symbolen zu versehen. So soll es möglich sein, daß auch Analphabeten jederzeit deutlich erkennen können, welcher Betriebszustand gerade vorliegt.

Natürlich muß auch bei der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung der Speicherblock mit einem Wärmeträgermedium gefüllt sein. Hier ist z. B. ein Salz mit einem geeigneten Schmelzpunkt zu empfehlen. Natürlich kann in an sich bekannter Weise auch ein Feststoff als Wärmeträger verwendet werden. Was das gut wärmeleitende Material des klotzartigen oder plattenartigen Körpers mit der Absorberfläche und der Heiz- und Kochfläehe betrifft, so ist hier beispielsweise auf Aluminium als geeignetes Material hinzuweisen.

Irn folgenden wird die Erfindung anhand siner lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung und im Schnitt ein Ausführungsbeispiel einer eifindungsgemäßen Heizvorrichtung im Betriebszustand »Wärmeaufnahme und -speicherung« und

Fig. 2 die Heizvorrichtung gemäß Fig. 1 im Betriebszustand »Heizen«.

Die in der Zeichnung dargestellte Heizvorrichtung besteht im wesentlichen aus einem quaderförmigen Speicherblock 1 zur Wärmespeicherung, einem klotzartigen bzw. plattenartigen Körper 2 und einem Wärmerohr 3. Der Speicherblock 1 ist allseitig mit einer thermischen Isolierung 4 umgeben. Der Körper 2 besteht aus einem gut wärmeleitenden Material, im dargestellten Ausführungsbeispiel aus Aluminium, und weist einerseits eine einen Solarkollektor bildende, geschwärzte eo Absorberfläche 5 mit einer darüber angeordneten Glasscheibe 6 und andererseits eine ein Heizelement bildende, auf der Rückseite der Absorberfläche 5 angeordnete Heiz- und Kochfläche 7 auf. Die Heiz- und Kochfläche 7 wird durch die Rückseite des klotzartigen Körpers 2 aus Aluminium selbs: gebildet, wobei diese Rückseite noch mit einer gut wärmeleitenden Schutzschicht überzogen ist. Seitlich, also überall tort, wo weder die Absorberfläche 5 noch die Heiz- und Kochfläche 7 ist, ist der Körper 2 mit einer thermischen Isolierung 8 umgeben.

Die Bauhöhe des Körpers 2 ist wesentlich geringer ols die Bauhöhe des Speicherblockes 1, so daß die Heiz- und Kochfläche 7 mit der in Fi g. 1 erkennbaren unteren Begrenzungsfläche des Speicherblockes 1 fluchtet

Das Wärmerohr 3 ist in Schräglage in den Körper 2 und den Speicherblock 1 eingebettet Es weist im Speicherblock 1 mehrere die Wärmeverteilung innerhalb des Speicherblockes 1 begünstigende Rippen 9 auf. Ein Rohrabschnitt 10 des Wärmerohres 3 zwischen dem Körper 2 und dem Speicherblock 1 ist von einer thermischen Isolierung 11 umgeben. Als Wärmeträger ist im Speicherblock 1 ein Salz mit geeignetem Schmelzpunkt vorgesehen. Der Speicherblock 1, der Körper 2 und das Wärmerohr 3 bilden eine hermetisch abgeschlossene bauliche Einheit.

F i g. 1 zeigt den Betriebszustand »Wärmeaufnahme und -speicherung«. In diesem Betriebszustand weist die Absorberfläche 5 am Körper 2 nach oben, während die Heiz- und Kochfläche 7 auf dem "5oden 12 aufliegt. Durch Sonneneinstrahlung wird Sonnenenergie über die Absorberfläche 5 absorbiert und gleichzeitig wird der Körper 2 erhitzt, in Wüstengegenden können dabei Temperaturen von bis zu 500 K erreicht werden. Über das Wärmerohr 3 wird infolge der Schräglage die Wärmeenergie in den Speicherblock 1 übertragen und dort über die Rippen 9 gleichmäßig verteilt. Im Laufe des Tages wird also der Speicherblock 1 auf die sogenannte Leerlauf temperatur des Solarkollektor; aufgeheizt.

In Fig. 2 ist nun der Betriebszustand »Heizen« bzw. »Kochen« gezeigt. Man erkennt deutlich, daß die gesamte Heizvorrichtung als Ganzes um 180° um eine horizontal verlaufende Schwenkachse geschwenkt worden ist, um diesen Betriebszustand zu erreichen. Die Heiz- und Kochfläche 7 weist nun nach oben und das Wärmerohr 3 verläuft von dem Speicherblock 1 zur Heiz- und Kochfläche 7 hin ansteigend. Damit kann Wärme vom Speiqherblock 1 zu Körper 2 und daynh zur Heiz- und Kochfläche 7 übertragen werden. In dieser Stellung kann nun gekocht werden, beispielsweise währer.J der kühlen Tagesstunden. Durch einfaches Schwenken der gesamten Heizvorrichtung um die erwähnte Schwenkachse um jeweils 180° kann zwischen den Betriebszuständen »Wärmeaufnahme und -speicherung« und »Heizen« bzw. »Kochen« umgeschaket werden.

Durch die weitestgehend vollständige thermische Isolierung 4,8,11 ist der Wärmeveriust bei der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung relativ gering und jedenfalls für den gewünschten Anwendungszweck unproblematisch.

In der Zeichnung ist nicht erkennbar, daß am Körper 2 mi' der Absorberfläche 5 und der Heiz- und Kochfläche 7 zwei die Betriebszustände kennzeichnende Symbole angebracht ε nd, nämlich eine Sonncndarsteilung bei der Absorberfläche 5 und ein Kochtopf bei der Heiz · und Kochfläche 7.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Heizvorrichtung mit einem Solarkollektor zur Wärmeaufnahme, einem Speicherblock zur Wärmespeicherung, mindestens einem den Solarkollektor mit dem Speicherblock verbindenden Wärmerohr, wobei der Speicherblock das eine Ende des Wärmerohres umschließt, und einem mit dem Solarkollektor integrierten Heizelement, wobei das Wärmerohr während der Wärmeaufnahme und -speicherung von Sonnenenergie vom Solarkollektor zum Speicherblock und während des Heizens der Umgebung vom Speicherblock zum Heizelement hin ansteigend geführt ist und wobei zum Wechseln zwischen den Betriebszuständen »Wärmeaufnahme und -speicherung« und »Heizen« der Solarkollektor, der Speicherblock, das Wärmerohr und das Heizelement gemeinsam um 180° um eine etwa horizontal verlaufende Schwenkachse schwenkbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein klotzartiger oder plattenartiger «Cörper (2) aus einem gut wärmeleitenden Material vorgesehen ist, der das andere Ende des Wärmerohres (3) umschließt, daß der Körper (2) auf einer Seite eine den Solarkollektor bildende Absorberfläche (5) und auf der Rückseite der Absorberfläche (5) eine das Heizelement bildende Heiz- und Kochfläche (7) aufweist und daß der Speicherblock (1), das Wärmerohr (3) und der Körper (2) als in sich abgeschlossene bauliche Einheit ausgeführt sind.

2. Heizvorrichtung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherblock (1), das Wärmerohr (3) unci der Körper (2) mit Ausnahme der Absorberfläche (5) und drr Heiz und/oder Kochfläche (7) von einer thermischen Isolierung (4, 8, 1!) umgeben sind.

3. Heizvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (2) mit den jeweiligen Betriebszustand kennzeichnenden Symbolen versehen ist.