DE3204219A1

DE3204219A1 - Betonlamellensolarabsorber

Info

Publication number: DE3204219A1
Application number: DE19823204219
Authority: DE
Inventors: Willi Dipl.-Ing. 4050 Mönchengladbach Eckers
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-02-08
Filing date: 1982-02-08
Publication date: 1983-08-18

Description

Beschreibung zum Patentantrag
1. Titel: Betonlamellensolarabsorber 2. Anwendungsgebiet: Die Erfindung betrifft die Absorberfläche und Speichermasse eines im wesentlichen passiv wirkenden Sonnenkollektors.
Der Betonlamellensolarabsorber dient zur Beheizung von Gebäuden unter Ausnutzung der Sonnenstrahlen.
3. Zweck der Erfindung; Durch eine Anordnung von Speichermassen und Absorberflächen in Lamellenform, die den unterschiedlichen Besonnungsverhältnissen und baulichen Situationen angepaßt konstruiert und verlegt werden, sollen mehrere Vorteile bekannter aktiv ur'd passiv wirkendem Solarsystem zusammengefaßt werden, wobei die Betonlamellenkonstruktion eine industrielle Worfertigung als Stahlbetonfertigteil zuläßt.
4. Stand der Technik Heute kennt man zwei grundsätzliche Arten zur Sonnenenergienutzung von Gebäuden, und zwar: 4.1 Aktiv wirkende Systeme Dies sind Solarkollektoren verschiedenster Bauart, die in die Dachfläche oder in andere Begrenzungsflächen von Häusern oder in sonstige Bauteile eingebaut sind. Sie nehmen über eine Ahsorberfläche die Solarenergie auf, die dann über ein Medium und mittels verschiedenen Techniken (Speicher, Wärmetauscher, Wärmepumpe etc.) in den zu beheizenden Raum transportiert wird. Die Absorberfläche selbst hat also keinen direkten 'Kontakt' zu den zu heizenden Räumen.
4.2 Passiv wirkende Solarsysteme sind Wärmesammler und hJärmespeicher, die ohne große fransporttechniken auskommen und direkt oder indirekt auf den zu heizenden Raum einwirken.
Man kennt hier drei verschiedene Grundkonzepte: 4.2.1 Direkter Wärmegewinn Bei direktem Uärmegewinn wirkt der gesamte. Raum durch ein Südfenster als Sonnenkollektor, wobei das Südfenster als Sonnenkollektor bzw. Wermesammler wirkt und die anderen Raumbegrenzungsw flächen (Wände, Decke und Boden) als Speichermasse dienen, die nach der Sonneneinstrahlung (z. B. nachts) ihre gespeicherte Energie an den Raum allmählich abgeben.
4.2.2 Indirekter Wärmegewinn durch Speichermassen Beim indirekten Wärmegewinn wird die Speichermasse, z. 8. Wasserbehälter oder Speicherwand (Trombe-Wand) hinter dem Südfenster durch Sonnenstrahlung aufgeheizt. Der Raum selbst wird dann indirekt über die Wärmeabstrahlung der Speichermasse zeitversetzt geheizt, wobei auch ein sofortiger Wärmegewinn über einen Luftaustausch der Warmluft vor der Speichermasse mit der Raumluft hinter der Speichermasse möglich ist.
4.2.3 Indirekter Wärmegewinn durCh Luftaustausch Das Prinzip des Luftaustausches ist ebenFalls ein System der passiven Solarnutzung (abgestufter Wärmegewinn) und findet in der Form eines Sonnenraumes (z. 8. Wintergarten oder Gewächshaus) eine optimale Anwendungsmöglichkeit.
Die unter Punkt 4.2.1 - 4.2.3 beschriebenen 'passiven Systeme' sind bekannt und heute Stand der Technik. Diese Grundkonzepte sind mehrmals veroffentlicht worden (z. 8.
in der Bauwelt Nr. 29 vom 1. August 19mio S 1249).
4.3 Vor- und Nachteile der passiven Solarheizsysteme Die drei Grundkonzepte der passiven Solarheizsysteme tiaben jedoch alle Uor- und Nachteile, wie z. 8.: 4.3.1 direkte Wärmegewinn Vorteile: direktes Sonnenlicht im Raum Nachteile: bei intensiver Sonneneinstrahlung Überhitzung des Raumes, keine Wärmeregulierung möglich.
4.3.2 indirekte Wärmegewinn durch Speichermassen (z. B. Trombe-Wand) Vorteile: bessere Wärmespeicherung, zeitlich verschiebbare Wärmeabstrahlung des Speichers an den Raum.
Nachteile: Besonnung und Belichtung des Raumes problematisch, da Speichermasse vor dem Südfenster steht.
4.3.3 indirekter Wärmegewinn durch Luftaustausch (vorgelagerter Sonnenraum) Vorteile: Verbindung der Wirkungsweise von der direkten und indirekten Wärmegewinnung sowie saisonbedingter zusätzlicher Raumgewinn (Wintergarten etc.) Nachteile: Abkühlung des Sonnenraumes bei fehlender Sonneneinstrahlung Bei den bisher veröffentlichen Solarhäusern wurden die unterschiedlichen Grundkonzepte angewandt und auf verschiedene Weise kombiniert.
5. Aufgabe und Vorteile des Betonlamellensolarabsorbers b. 1 Verbindung der Funktionsweise der 3 Grundkonzepte der passiven iv en Sola rh ei zs Solarheizsysteme Das vorliegende System der Betonlamellenabsorber soll die Vorteile der drei Grundkonzepte der passiven Solarnitzung verbinden: 5.1.1 Indirekter Wärmegewinn (Speicherung) Die betonlamellen dienen als Wärmesammler (Absorber) und gleichzeitig als Speichermasse sinngemäß wie eine Trombewand (wie in Punkt 4.2.2. beschrieben). Die lamellenförmige Ausführung erhöht den Oberflächenanteil der Speichermasse und Absorbtionsfläche.
5.1.2. Direkter Wärmegewinn Die Anordnung der Speichermasse in Lamellenform ermöglicht durch ihren Abstand untereinander die Belichtung der innenliegenden Räume, wobei auch eine direkte Besonnung z. 13. Aufwärmung der Raume möglich wird.
5.1.3. Indirketer Wärmegewinn (Luftaustausch) Durch die lamellenförmige Anordnung der Betonabsorber wird zwangsläufig das Luftvolumen im Raum zwischen siußerer und innerer Verglesung vergrößert, so daB des Prinzip des Luftaustaueches ebenfalls möglich ist. (Innenverglasung zum Offnen) Durch die lamellenförmige Anordnung der Absurber- bzw.
Speichermasse werden also die unterschiedlichen Wirkungsweisen der drei Grundkonzepte gleichzeitig ermöglicht.
5.2 Sonnenschutz der zu heizenden Räume (Schutz vor Überhitzung) Durch die lamellenförmige Anordnung wird weiterhin erreicht, daß die Betonsolarabsorber heben ihren anderen Funktionen als Sonnenschutz der Aufenthalt@räume dienen.
Durch den Überdeckungsabstand (Ü) und Abstandshöhe (H) wird unter Berücksichtigung der Lamellenstärke (D) und dem Winkel zur Waagerechten (alpha) ein maximaler Einfaliswinkel (ß beta) der direkten Sonnenstrahlen bestimmt (sh. Zeichnung Blatt 1), d. h., bei niedrigem Sonnenstand wie z. a. morgens oder im Winter ist eine direkte Besonnung der Räume über den Lamellenabstand gewährleistet. Gleichzeitig wird jedoch eine Verschattung der Räume bei höheren Sonnenständen erreicht.
5.7 Trägersystem für aktiv wirkende Solarheizsysteme Die Betonlamellensolarabsorber bieten sich zusätzlich noch als Träger für aktiv wirkende Solarsysteme an.
Dies kann durch Auflegen oder Einbau von Leitungs-oder Trägersysteme für ein wärmetransportierendes Medium ermöglicht werden.
5.4 Bautechnische Vorteile Der Betonlamellenabsorber bietet weiterhin folgende bautechnischen vorteile: 1. Er ist als Fensterfläche zur Belichtung von Aufenthaltsräumen zu hutzen.
2. Er kann bei entsprechender statischer Dimensionierung als statische Konstruktion dienen. (Dach- bzw. Wandkonstruktion).
3. Der Betonlamellenabsorber kann als Gewächsbank für Pflanzen im Sonnenraum genutzt werden.
4. Die Betonlamellen können in Stahlbetonfertigteilwerken vorfabriziert und relativ einfach im Baukastensystem aufeinander montiert werden.
5. Betonlamellen können fast bei allen Haustypen, die die klimatischen und besonderen Bedingungen wie Himmelurichtung usw. erfüllen, angewandt werden.
6. Anwendungsbeispiel (Erläuterung der Zeichnung Blatt 2) Der- Betonlamellensolarabsorber funktioniert natürlich nur, wenn er in ein komplettes passives Solarheizungssystem integriert ist. (Sh. Zeichnung 81. 2) Hierzu gehört eine äußere Glasabdeckung genauso wie die innere Verglasung der Lamellenzwischenräume, wodurch erst ein komplettes Sonnenkollektorsystem entsteht. (Sonnenraum) Zusätzlich ist eine bewegliche Wärmedämmung unterhalb der äußeren Verglasung angeordnet, die während der Zeit ahne Sonneneinstrahlung ein rasches Auskühlen des Sonnenraumes und der Aufenthaltsräume verhindert.
Dieses Prinzip des Sonnenraumes entspricht dem heutigen Wissensstand der passiven Solarenergietechnik.
Neu ist lediglich die lamellenförmige Anordnung der Betonabsorber bzw. Betonspeicher.
Die beiliegende Zeichnung 81. 2 stellt einen Schnitt durch ein Gebäude dar. Die Darstellungen sind schematisch und vereinfacht.
Der Schnitt zeigt weiterhin in drei Varianten die Anordnung der Betonlameilensolarabsorber in einem Sonnenraum.
Der Patentantrag bezieht sich also nicht auf das gesamte zuvor beschriebene und im Blatt 2 dargestellte System eines passiv oder auch aktiv wirkenden Solarkollektors, zumal hierzu auch eine komplette Haus- oder Raumgruppe mit allen technischen Besonderheiten hinzugehört.
7. Material Der Betonlamellensolarabsorber besteht vorzugsweise aus Stahlbeton, Dimensionierung nach statischer Berechnung je nach Erfordernis. Art der Zuschlagstoffe und Stahleinlage sowie der Bindemittel sind je nach Erfordernis unterschiedlich. Die Oberfläche kann je nach Bedarf glatt, rauh oder profiliert sein. Zur besseren Wärmeaufnahme erhält sie einen dunklen Anstrich. Der Effekt kann auch durch dunkle Zuschlagstoffe (z. B. Basalt) erreicht werden.
Die Abstützung der Betonlamellensolarabsorber untereinander (im Luftraum zwischen den einzelnen Platten) kann durch verschiedene Konstruktionen erfolgen, wie z. B.
Mauerwerk, Beton- oder Stahlstützen.
L e e r s e i t e

Claims

betonlamellensolarabsorber Patentansprüche C Die lamellenförmige Anordnung von Bauelementen, die vorzugsweise aus Stahlbeton bestehen (Setonlamellensolarabsorber), die in ein pa-ssiv wirkendes Solarheizsystem zur Beheizung von Gebäuden integriert sind und hier als Wärmesammler (Absorber) und Wärmespeicher (Speichermasse) dienen, wobei die Anordnung der Lamellen für jedes Bauvorhaben individuell, je nach baulicher Situation und Besonnungsverhältnissen angepaßt, neu berechnet und konstruiert werden können.

Dadurch gekennzeichnet, dafl - der Neigungswinkel zur Waagerechten Alpha - die Dicke (Lamellenstärke) D - der Überdeckungsabstand Ü - die Abstandhöhe H - die Breite (B) und Länge der Lamellen - die Zahl der senkrechten Abstützung sowie Anzahl der einzelnen Lamellen sind variabel (sh. Zeichnung Blatt 1) 2. Durch unterschiedliche Ausrichtung der Betonlam-ellensolarabsorber zur Sonne (Himmelsrichtung) und zum Einfallswinkel der Sonne können die Lamellen auch verSchiedene Grundformen haben. Sie können verschieden ahgewinkelt oder gar konvexe oder konkave Farmen im Schnitt und in der Draufsicht aufweisen.

Inhalt dieses Antrages ist also die Patentierung des Lamellensystems mit allen seinen uariationsmoglichkeiten in Form und Material.