DE3831125A1

DE3831125A1 - Aufrollbarer kollektor als verschattung und als waermedaemmung fuer glashaeuser zur nutzung von sonnenenergie

Info

Publication number: DE3831125A1
Application number: DE3831125A
Authority: DE
Inventors: Joachim Lorenz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-09-13
Filing date: 1988-09-13
Publication date: 1990-03-22

Description

Die Erfindung betrifft einen aufblasbaren Kollektor als Verschattung und Wärmedämmung für Glashäuser zur Nutzung von Sonnenenergie. Der Kollektor ist flexibel aufgebaut, d. h. wahlweise je nach Intensität der Sonneneinstrahlung kann er verschiedene Funktionen erfüllen.

1. Bei schwacher Sonneneinstrahlung ist der Absorber im Firstbereich aufgerollt, die Sonnenstrahlung dringt unge hindert in das Glashaus ein und beheizt diese passiv über Fußboden und Innenwände (Wintergartenprinzip).
2. Die Sonneneinstrahlung wird stärker und die Temperatur im Glashaus steigt an. Der Absorber wird unter das Glashaus dach abgewickelt und durch einen Kompressor aufgeblasen. Er verschattet auf diese Weise das transparente Dach und bildet mit einem Luftzwischenraum zwischen Glas und Absorber den Heißluftkollektor. Um die einfallende Sonnen energie auszunutzen, ist der Absorber, der als "Luft matratze" aufgebaut ist, sonnenseitig mit einer selek tiven Schicht versehen (z. B. schwarzes Gummi oder auf wendigere selektive Beschichtungen aus Kunststoff). Die Luft zwischen Glas und Absorber heizt sich auf, wird durch ein Gebläse aus dem als Luftkanal ausgebildeten First abgesaugt, durch einen Wärmetauscher geführt und gelangt mit Hilfe eines Luftkanals und eines Verteiler kanals am unteren Ende des Kollektors wieder in den Zwischenraum zwischen Glas und Absorber, um wiederum von der Sonne aufgeheizt zu werden. Die durch den Wärme tauscher gewonnene Energie kann vielfältig genutzt werden:
Brauchwassererwärmung, Speicherung für spätere Heizzwecke usw. Der als Luftmatratze ausgeführte Absorber bildet mit der eingeschlossenen stehenden Luft eine wärmedämmende Schicht zum Innenraum.
3. Die Sonneneinstrahlung wird schwächer und der Absorber wird mittels Kompressor als Vakuumpumpe abgesaugt und wieder im First aufgewickelt. Die Sonnenstrahlen dringen ungehindert in den Innenraum ein und beheizen diesen weiter passiv.
4. Es besteht keine Sonneneinstrahlung mehr, die passiv zur Beheizung genutzt werden kann. Die Energiebilanz wird negativ, d. h. das Glashaus gibt Energie nach außen ab. In diesem Zustand wird ebenfalls der Absorber abgewickelt und aufgeblasen, so daß zwei stehende Luftschichten als Wärmedämmung entstehen: a. die Luftmatratze (Absorber) selbst b. der Luftraum zwischen Glas und Absorber. Auf diese Weise wird eine minimale Energieabgabe durch das Glasdach erreicht.

Bekannt sind eine Vielzahl von Sonnenkollektoren (mit Wasser, als Vakuum-Röhren, als Heißluftkollektoren), die alle stationär montiert sind. Als Verschattung für Glashäuser sind ebenfalls vielfältige Verfahren (z. B. aufwendige Außen verschattungen, Innenverschattungen) entwickelt, die aber ausnahmslos die einfallende Sonnenenergie nicht ausnutzen. Weiterhin sind vielfältige Methoden bekannt, Verglasungen mit einer Wärmedämmung zu versehen (z. B. Klappen, Styropor- Kugeln). Diese sind aufwendig und teuer.

Die Erfindung beruht auf einer Lösung aller drei Probleme mit einer Vorrichtung:

1. Verschattung,
2. Ausnutzung der Sonnenenergie,
3. Wärmedämmung.

Dieses wird dadurch erreicht, daß ein flexibel aufgebauter Absorber (siehe Patentansprüche 3) im First aufgewickelt werden kann.

Ausführungsbeispiel anhand einer nach Süden ausgerichteten verglasten Dachfläche nach den Zeichnungen Fig. 1-4, wobei die Zeichnungen folgendes darstellen:

Fig. 1 Schnitt durch ein verglastes Dach in Giebelebene

Fig. 2 Anordnung des Kollektors unterhalb der Glasfläche

Fig. 3 Absorber - Luftmatratze

Fig. 4 Luftumwälzung und Wärmetauscher.

Gemäß Fig. 1 ist die Südseite des Daches und die Seiten wand isolierverglast (1), während die Nordseite in der üblichen Weise eingedeckt ist. Die Verglasung wird mit Ab stand auf einer Sparrenkonstruktion (2) montiert. Der First wird durch eine eingezogene wärmegedämmte Decke (7) zu einem dreieckigen luftdichten Schacht (6) ausgebaut. In diesem Schacht (6) befindet sich die Aufrollung (4) für den Absorber (3), z. B. ein über einen Motor angetriebenes Wickelrohr. Um den Absorber in die Dachebene zu führen, wird jeweils zwischen den Sparren (2) eine Umlenkrolle (5) montiert. Zur Führung des Absorbers zwischen den Sparren sind an den Sparren Führungsschienen (9) angebracht, in welchen - ähnlich Gardinenleisten - Gleiter mit Rollen (16) laufen. Der Übergang von Umlenkrolle (5) und Führungsschiene (9) ist so zu gestalten, daß die Gleiter (16) zwangsweise in die Führungsschiene eingefädelt werden. Als Absorber kann eine Luftmatratze nach herkömmlichem Prinzip Verwendung finden, d. h. aus vulkanisiertem Gummigewebe, wobei diese glasseitig speziell beschichtet sein muß, um den Anforder ungen als Absorber gerecht zu werden. Sie muß zumindest eine Auflage aus schwarzem Gummi (11) aufweisen und besser noch unter dieser Auflage mit einer reflektierenen Alubedampfung bzw. Aluminiumfolie (12) versehen sein. Die Führungsrollen (16) sind so in die Seiten der Luftmatratze einzusetzen oder zu befestigen, daß sie ihre Lage nicht verändern können. Dieses ist notwendig, um ein einwandfreies Einfädeln in die Führungsschiene (9) zu gewährleisten. Aufgeblasen werden kann die Matratze über einen Kompressor oder ein Gebläse, wobei der Druck einstellbar sein muß. Ein Sicherheitsventil muß vorhanden sein, um ein Platzen der Matratze auch bei der Er wärmung auszuschließen. Das Wickelrohr (4) kann hierbei als Luftverteilungsleitung verwendet werden, wobei die Luft leitung über eine bewegliche Abdichtung angeschlossen sein muß. Die Matratze kann z. B. auf dem Rohr festgeschraubt werden und mit kleinen Schläuchen wird die Luftverbindung zwischen Matratze und Wickelrohr hergestellt. Zum Absaugen der Luft wird der Kompressor als Vakuumpumpe verwendet. Auf seitliche Dichtungen zu den Sparren (2) kann verzichtet werden, die Matratze preßt sich beim Aufblasen an die Sparren an. Lediglich die Verbindung zwischen Absorber (3) und Decke (7) und zwischen Absorber und Luftverteilungs schacht (8) sind mit Gleitdichtungen zu versehen. Das oder die Gebläse (18) sind zweckmäßigerweise am Ende des Schach tes (6) so zu montieren, daß sie die Luft aus denselben ab saugen und durch Luftkanäle (10) mit dem unteren Verteiler schacht (8) verbunden sind. Dieser Luftverteilerschacht ist so zu montieren, daß er die einzelnen Absorberbahnen (3) strömungsgünstig miteinander verbindet. In die Luftkanäle (10) ist ein z. B. Rohrrippenwärmetauscher einzubauen und in üblicher Weise mit z. B. einem Wasserspeicher zu verbinden. Um die Luftfördermengen und die Wärmetauscherflächen zu er rechnen, ist von einer maximalen Energieaufnahme von 800 W/m² auszugehen. Dieser theoretische Wert hat sich durch Versuche bestätigt. Außerdem ist von einer maximalen theoretischen Kollektortemperatur von 130°C auszugehen. Dieses bedeutet, daß sämtliche Materialien, die im Kollektorbereich verwendet werden, danach ausgelegt sein müssen. Vor allem ist dieses auf die Gebläse anzuwenden (Gebläse mit außenliegendem Motor sind sinnvoll). Mit einem derartigen Kollektor sind bei Versuchen Temperaturen von 100°C erreicht worden.

Claims

1. Aufrollbarer Absorber unterhalb einer transparenten Dach haut zur Aufnahme der einfallenden Sonnenenergie und zur Verschattung des Innenraumes, dadurch gekennzeichnet, daß ein Absorber (3) unterhalb einer transparenten Dachhaut (1) von einer Rolle (4) über eine Umlenkrolle (5) mit Hilfe von Führungschienen (9) und Führungsrollen (16) zwischen den Sparren bzw. Dachträgern (2) mit Abstand (19) zur Dachhaut (1) abgerollt wird, daß der Absorber aus einer bzw. mehreren Bahnen (3) besteht und daß der Firstbereich durch eine ge dämmte Zwischendecke (7) zu einem luftdichten Schacht (6) ausgebildet ist.

2. Nach dem Umluftprinzip arbeitender Absorber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Gebläse (18) die durch den Absorber (3) im Zwischenraum (19) erwärmte Luft aus dem Firstschacht (6) mit Hilfe mindestens eines Luft kanals (10) und eines Luftverteilerschachtes (8) in den Zwischenraum (19) zurückführt, daß die durch den Absorber aufgenommene Energie mit Hilfe eines Wärmetauschers (17) innerhalb des Luftkanals (10) entzogen wird.

3. Absorber (3) nach Anspruch 1, ausblasbar und absaugbar als "Luftmatratze" ausgebildet, dadurch gekennzeichnet, daß eine Absorberfolie (11) innig verbunden mit einer Reflexionsfolie (12) durch Stege (14) und Seitenteile (13) mit einer zweiten Folie (15) zu einer "Luftmatratze" verbunden sind, daß die eingeschlossene Luft in der "Luftmatratze" als Wärmedämm schicht zum Innenraum (20) dient.

4. Bei nichteinfallender Sonnenenergie kann der Absorber (3) nach den Ansprüchen 1 und 3 als zusätzliche Wärmedämmung unter der transparenten Dachhaut (1) verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, daß der abgerollte und aufgeblasene Absorber (3) eine wärmedämmende Luftschicht (19) zwischen Dachhaut (1) und dem Absorber (3) bildet und daß der aufge blasene Absorber (3) eine weitere wärmedämmende Luftschicht darstellt.

5. Bei starker Sonneneinstrahlung dient der Absorber (3) nach den Ansprüchen 1 und 3 als Verschattung, dadurch gekenn zeichnet, daß der abgerollte und aufgeblasene Absorber (3) den Lichteinfall durch die transparente Dachhaut (1) absorbiert.

6. Bei geringer Sonneneinstrahlung dient der Innenraum (20) zur passive Sonnenenergienutzung, gekennzeichnet dadurch, daß der abgesaugte Absorber (3) im Firstschacht (6) aufgewickelt ist und die Sonnenstrahlung ungehindert in den Innenraum (20) eindringen kann.