WO2009013341A2 - Vorrichtung zur gewinnung und verwertung von solarwärme - Google Patents

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WO2009013341A2
WO2009013341A2 PCT/EP2008/059729 EP2008059729W WO2009013341A2 WO 2009013341 A2 WO2009013341 A2 WO 2009013341A2 EP 2008059729 W EP2008059729 W EP 2008059729W WO 2009013341 A2 WO2009013341 A2 WO 2009013341A2
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers

Definitions

  • the invention relates to a device for the production and utilization of solar heat.
  • lens systems In order to improve the detection of solar energy, lens systems have been developed with which it is possible to concentrate the incident light and then to apply it to an energy conversion, i. to convert solar energy into heat or electricity. Suitable constructions of these lens systems in conjunction with solar tracking systems make it possible to optimize solar energy input. The converted into heat and / or electricity solar energy can then be supplied to different areas of use.
  • Photothermal use of solar energy also involves the problem of storing the sun's energy, which radiates in excess during the day or in the summer, so that the heat is also available at night or in the sunnier seasons. For this purpose, it is necessary to store the heat generated by the conversion of the radiant energy in efficient systems.
  • the invention is therefore based on the object to optimize the Ein ⁇ case of sunlight and at photothermi- to use the resulting heat energy in appropriate Spei ⁇ chern and provide as needed for use for heating and cooling and with suitable equipment for the recovery of electrical and mechanical energy in households available.
  • the device according to the invention for Gewin ⁇ tion and recovery of solar heat comprises a lens system, a heat absorption system, a heat storage, a heat transfer system and a heat exchange and -abgabesystem, wherein the lens system in a wall of a housing and the other parts are arranged in an evacuated and thermally insulated housing.
  • An embodiment of the device according to the invention is characterized in that the lens system is modular, supported by a frame, disposed in the wall of the housing.
  • the lens system has plano-convex converging lenses whose focal lengths are selected such that each focal point lies in a radiation receiving area of a graphite insert of the heat absorption system.
  • the condenser lenses of the lens system have such curvatures that the position of the focal point even at a changed Son ⁇ neneinstrahlungswinkel is not changeable.
  • the heat absorption system is integrated in the heat accumulator.
  • the thermal storage ⁇ cher has a storage chamber containing a storage material.
  • the storage material used is amorphous carbon, such as pure anthracite in the form of granules.
  • a further embodiment provides that the heat receiving system has a beam receiving area in which the focal points of the converging lenses lie, and are guided by the graphite inserts in the storage chamber inside.
  • An embodiment of the invention is characterized in that the heat transfer system has a heat accumulator arranged in the heat accumulation block, which is connected via a transfer bridge with a heat spreader block, which is arranged in a secondary storage block of the heat exchange system, heat-conducting.
  • a further embodiment is characterized in that the transfer bridge is separable by means of a lifting device of egg ⁇ ner transfer contact surface and a Consequentlyskon ⁇ clock area (secondary storage) such that the heat flow is interrupted in dependence on the heat to be transferred amount.
  • the heat transfer system has a temperature measuring device, a temperature control and a temperature control, so that the determination of the amount of temperature in the secondary storage block, the removal of the heat to be used is regulated.
  • An advantageous embodiment is characterized in that the cherriessammeiblock, the transfer bridge and the heat distribution block contain highly thermally conductive material.
  • heat exchange tubes are arranged in the secondary storage block in a storage material filling, which open into an outlet or inlet embedded in the wall of the housing. From here, the charged with heat carrier medium is recycled and returned after removal of heat back into the secondary storage block for re-absorption of heat.
  • Suitable carrier media are, in particular, liquids or gases.
  • granules of amorphous carbon e.g. made of high purity anthracite.
  • the use of granules has the advantage that expansion behavior attributable to different temperatures in the reservoirs can not cause any problems with regard to the stability of the device according to the invention.
  • a granular bed tolerates possible volume changes of the carbon.
  • crystalline graphite which has a high thermal conductivity ⁇ . This concerns in particular the heat absorption system and the heat transfer system.
  • the existing within the housing vacuum provides the necessary thermal insulation. Attachments to the housing such as the chamber bracket are additionally insulated by means of suitable material. Heat radiation losses are minimized by providing polished metal surfaces on the insides of the housing that reflect the heat radiation.
  • Fig. 4 shows a schematic detailed representation of the co-memory block with heat flow and heat from ⁇ exchange
  • Fig. 5 is a schematic more detailed representation of
  • Fig. 6 is a schematic representation of a solar-powered air conditioning and hot water production
  • Fig. 7 is a schematic representation of a heating system and hot water production.
  • Fig. 1 the basic structure of the device according to the invention is shown schematically.
  • a heat storage 3 with a heat absorption system 2.
  • heat transfer system 4 is heat from the heat storage 3 in a heat exchange and -ausgabesystem 5 can be transported.
  • the converging lenses 1.1 of the lens system 1 are arranged in a vacuum-tight manner in the wall 6.1 of the housing 6 in a modular manner (FIG. 2).
  • the placed inside the housing 6 heat accumulator 3 comprises a storage chamber 3.2 which comprises a storage chamber isolation 3.1 and which is fi xed ⁇ by means of a chamber holder 3.3 inside the housing. 6
  • the storage chamber 3.2 is filled with storage material 3.4.
  • graphite inserts 2.2 of the are arranged in the memory material 3.4.
  • Within the housing 6 is a vacuum 6.2.
  • the converging lenses 1.1 have a curvature 1.2, which allows the solar radiation to always be refracted such that a focal point 1.4 lies in the beam receiving area 2.1 of the heat absorption system 2.
  • ⁇ energy into heat energy is transferred to the graphite inserts 2.2, which then release the heat to the storage material storage chamber 3.4 of the 3.2.
  • the storage material can best ⁇ hen for example ge thoughetem carbon material. Pure carbonaceous material is particularly suitable as the carbon material.
  • the memory material 3.4 thus forms a so-called black ⁇ body, which allows a maximum radiant energy transfer.
  • the storage of the storage chamber 3.2 on a perfectly thermally insulated chamber holder 3.3 significantly reduces possible heat loss.
  • hills- lung losses are ver Ringert ⁇ means of smooth copper areas.
  • Fig. 1 shows schematically the further heat flow of the heat stored in the storage chamber 3.2.
  • the heat is transferred to a transfer bridge 4. 1 of the heat transfer system 4 via a heat accumulation block 4. 4.
  • To the delegation ⁇ supply bridge 4.1 consists of highly thermally conductive materials, such as a copper and graphite combination.
  • the transfer bridge 4.1 On the transfer bridge 4.1, the heat flows in a heat ⁇ exchangeable and dispensing system 5.
  • the transfer bridge 4.1 is immediately adjacent to a neighboring memory block 5.1.
  • Within a storage material filling 5.2 of the secondary storage block 5.1 exchange tubes are arranged 5.4, which take over the heat transferred from the secondary storage block 5.1 and feed through the outlet 5.5 use.
  • the return takes place via an inlet 5.6.
  • Vacuum seals 5.7 prevent a lowering of the vacuum via the outlet 5.5 or the inlet 5.6.
  • the use of heat can be used so ⁇ well for space heating and for room cooling and devices for generating electrical or mechanical energy.
  • FIG. 3 shows a section of the lens system 1.
  • the focal point 1.4 of the converging lens 1.1 lies approximately in the radiation receiving area 2.1 of the graphite insert 2.2.
  • the conversion of solar energy into thermal energy takes place. It can be seen that, despite different angles of incidence of the sun's rays, the focal point 1.4 does not shift significantly.
  • Fig. 5 shows a schematic representation of the heat transfer system 4.
  • the transfer bridge 4.1 which is separated by a lifting device not shown here both from the heat manifold 4.4 and the heat distribution block 4.8, interrupts in this position, the heat flow from the heat storage 3 in the secondary memory block 5.1.
  • the interruption of the heat flow takes place via the temperature control 4.2, a temperature measuring device 4.3 and a temperature control 4.9.
  • the heat exchange and delivery system 5 has a particularly high heat conduction, which is usually achieved by ei ⁇ ne combination of graphite with good heat conducting metals, such as copper.
  • Heat radiation losses are minimized. Heat radiation losses, if any, occur only in the area of the heat transfer system 4, and here in particular to the transmission con contact areas 4.5 and transfer contact areas (secondary storage) 4.6.
  • Fig. 6 shows a schematic representation of an application of the invention with respect to an air conditioning and domestic hot water system 8.
  • the air inlet 8.1 Through the air inlet 8.1, the indoor air is sucked in and in accordance with the geforder ⁇ th temperatures above the air outlet 8.2 or 8.3 used for the generation of cold air or hot air.
  • Warmwas ⁇ sersystem 8.4 the provision of hot water for use in the home.
  • Fig. 7 shows the use of the dispensing system by the heat exchange and 5 ready rack ⁇ th heat through the warm air heater 10 and a hot water heater 9 of a hot water system 8.4 in a schematic representation.
  • a pump 8.6 be ⁇ promotes the heat transfer water.
  • Via a water supply 8.5 water is supplied to the system.
  • the energy costs of this system are practically zero. There are no harmful substances such as CO 2 .

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Gewinnung und Verwertung von Solarwärme. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, den Einfall des Sonnenlichts zu optimieren und die bei fotothermischer Nutzung entstehende Wärmeenergie in geeigneten Speichern aufzunehmen und je nach Bedarf einer Verwendung für die Heizung und auch für die Kühlung in Haushalten einzusetzen. Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einer Vorrichtung zur Gewinnung und Verwertung von Solarwärme umfassend, ein Linsensystem (1), ein Wärmeaufnahmesystem (2), einen Wärmespeicher (3), ein Wärmeübertragungssystem (4) und ein Wärmeaustausch- und -abgabesystem (5), wobei das Linsensystem (1) in einer Wandung (6.1) eines Gehäuses (6) und die weiteren Teile (2, 3, 4, 5) im evakuierten und wärmegedämmten Gehäuse (6) angeordnet sind.

Description

Vorrichtung zur Gewinnung und Verwertung von Solarwärme
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Gewinnung und Verwertung von Solarwärme.
Probleme bei der fotothermischen Nutzung von Sonnenlicht entstehen immer dann, wenn die Sonne nicht scheint, beispielsweise in der Nacht, oder wenn der Einfallswinkel der Sonnenstrahlen so ungünstig ist, dass sie von den an sich bekannten Sonnenkollektoren nicht mehr ausreichend erfasst werden .
Um die Erfassung der Sonnenenergie zu verbessern, wurden Linsensysteme entwickelt, mit denen es möglich ist, das einfallende Licht zu konzentrieren und anschließend einer Energiewandlung zuzuführen, d.h. die Sonnenenergie in Wärme oder auch in Elektrizität zu wandeln. Durch geeignete Konstruktionen dieser Linsensysteme in Verbindung mit Sonnen- nachführungen ist es möglich, den Sonnenenergieeinfall zu optimieren. Die in Wärme und/oder Elektrizität gewandelte Sonnenenergie kann dann verschiedenen Nutzungsbereichen zugeführt werden.
Bei der fotothermischen Nutzung der Sonnenergie besteht auch das Problem, die tagsüber oder im Sommer im Überschuss einstrahlende Sonnenenergie zu speichern, so dass die Wärme auch in der Nacht oder in den sonnenärmeren Jahreszeiten zur Verfügung steht. Hierzu ist es erforderlich, die durch Umwandlung der Strahlungsenergie entstandene Wärme in leistungsfähigen Anlagen zu speichern.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, den Ein¬ fall des Sonnenlichts zu optimieren und die bei fotothermi- scher Nutzung entstehende Wärmeenergie in geeigneten Spei¬ chern aufzunehmen und je nach Bedarf einer Verwendung für die Heizung und auch für die Kühlung sowie mit geeigneten Geräten zur Gewinnung von elektrischer und mechanischer Energie in Haushalten zur Verfügung zu stellen.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des Anspruches 1.
Danach umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Gewin¬ nung und Verwertung von Solarwärme ein Linsensystem ein Wärmeaufnahmesystem einen Wärmespeicher ein Wärmeübertragungssystem und ein Wärmeaustausch- und -abgabesystem, wobei das Linsensystem in einer Wandung eines Gehäuses und die weiteren Teile in einem evakuierten und wärmegedämmten Gehäuse angeordnet sind.
Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Linsensystem modulartig, von einem Rahmen gestützt, in der Wandung des Gehäuses angeordnet ist.
Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass das Linsensystem plankonvexe Sammellinsen aufweist, deren Brennweiten so gewählt sind, dass jeder Brennpunkt in einem Strahlungs¬ aufnahmebereich eines Graphiteinsatzes des Wärmeaufnahmesystems liegt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die Sammellinsen des Linsensystemes solche Krümmungen auf, dass die Lage des Brennpunktes auch bei verändertem Son¬ neneinstrahlungswinkel nicht veränderbar ist. In einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Wärmeaufnahmesystem im Wärmespeicher integriert.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass der Wärmespei¬ cher eine Speicherkammer, die ein Speichermaterial enthält, aufweist. Vorteilhafterweise wird als Speichermaterial amorpher Kohlenstoff, wie reines Anthrazit in Form von Granulaten verwendet.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass das Wärmeaufnahmesystem einen Strahlenaufnahmebereich aufweist, in dem die Brennpunkte der Sammellinsen liegen, und von dem Graphiteinsätze in die Speicherkammer hinein geführt sind.
Eine Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeübertragungssystem einen im Wärmespeicher angeordneten Wärmesammelblock aufweist, der über eine Übertragungsbrücke mit einem Wärmeverteilerblock, der in einem Nebenspeicherblock des Wärmeaustauschsystemes angeordnet ist, wärmeleitend verbunden ist.
Eine weitere Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsbrücke mittels einer Hubvorrichtung von ei¬ ner Übertragungskontaktfläche und einer Übertragungskon¬ taktfläche (Nebenspeicher) trennbar ist, so dass der Wärme- fluss in Abhängigkeit von der zu übertragenden Wärmemenge unterbrechbar ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist das Wärmeübertragungssystem eine Temperaturmesseinrichtung, eine Temperaturkontrolle sowie eine Temperaturregelung auf, so dass durch die Festlegung der Höhe der Temperatur im Nebenspeicherblock die Entnahme der zu nutzendenden Wärme geregelt wird. Eine vorteilhafte Ausgestalung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmesammeiblock, die Übertragungsbrücke und der Wärmeverteilerblock hoch wärmeleitendes Material enthalten.
In einer weiteren Ausgestaltung sind im Nebenspeicherblock in einer Speichermaterialfüllung Wärmeaustauschrohre angeordnet, die in einem in der Wandung des Gehäuses eingelassenen Auslass bzw. Einlass münden. Von hier aus wird das mit Wärme aufgeladene Trägermedium einer Verwertung zugeführt und nach Entnahme der Wärme wieder in den Nebenspeicherblock zur erneuten Wärmeaufnahme zurückgeführt. Als Trägermedien kommen insbesondere Flüssigkeiten oder Gase in Frage .
Als Speichermaterialien werden vorteilhafterweise Granulate aus amorphem Kohlenstoff, z.B. aus hochreinem Anthrazit, verwendet. Der Einsatz von Granulaten hat den Vorteil, dass auf unterschiedliche Temperaturen in den Speichern zurückzuführendes Ausdehnungsverhalten keine Probleme hinsichtlich der Stabilität der erfindungsgemäßen Vorrichtung hervorrufen kann. Eine Granulatschüttung toleriert mögliche Volumenänderungen des Kohlenstoffs.
Für den Wärmetransport wird vorteilhafterweise kristallines Graphit eingesetzt, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf¬ weist. Das betrifft insbesondere das Wärmeaufnahmesystem und das Wärmeübertragungssystem.
Das innerhalb des Gehäuses vorhandene Vakuum sorgt für die erforderliche Wärmedämmung. Befestigungen am Gehäuse wie z.B. die Kammerhalterung sind zusätzlich mittels geeignetem Material gedämmt. Wärmestrahlungsverluste werden dadurch minimiert, dass an den Innenseiten des Gehäuses polierte Metallflächen vorgesehen sind, die die Wärmestrahlung reflektieren.
Die Erfindung wird im Folgenden an einem Ausführungsbeispiel und an Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Hauptteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Wärmeaufnahmesystems und des Wärmespeichers,
Fig. 3 ein schematisches Detail des Wärmaufnahmesystems,
Fig. 4 eine schematische detailliertere Darstellung des Nebenspeicherblockes mit Wärmefluss und Wärmeaus¬ tausch,
Fig. 5 eine schematische detailliertere Darstellung des
Wärmeübertragungssystemes vom Wärmespeicher zum Ne¬ benspeicherblock,
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer mittels Sonnenenergie betriebenen Klimaanlage und Heißwassererzeugung und
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer Heizungsanlage und Warmwassererzeugung.
In Fig. 1 ist der prinzipielle Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch dargestellt. Innerhalb eines Gehäuses 6 befindet sich ein Wärmespeicher 3 mit einem Wärmeaufnahmesystem 2. Mittels eines Wärmeübertragungssystems 4 ist Wärme vom Wärmespeicher 3 in ein Wärmeaustausch- und -abgabesystem 5 transportierbar. Ein Linsensystem 1, das in eine Wandung 6.1 des Gehäuses 6 vakuumdicht eingelassen ist, sammelt die Sonnenstrahlungsenergie so ein, dass sie in Form von Wärme vom Wärmeaufnahmesystem 2 aufgenommen wird. Die Sammellinsen 1.1 des Linsensystemes 1 sind modulartig in der Wandung 6.1 des Gehäuses 6 vakuumdicht angeordnet (Fig. 2) . Der innerhalb des Gehäuses 6 platzierte Wärmespeicher 3 umfasst eine Speicherkammer 3.2, die eine Speicherkammerisolierung 3.1 aufweist und die mittels einer Kammerhalterung 3.3 innerhalb des Gehäuses 6 fi¬ xiert ist. Die Speicherkammer 3.2 ist mit Speichermaterial 3.4 gefüllt. Unterhalb des Linsensystems 1 sind im Speichermaterial 3.4 Graphiteinsätze 2.2 des Wärmeaufnahmesys¬ tems 2 angeordnet. Der Abstand zwischen einem Strahlenauf- nahmebereich 2.1 und der Lichtdurchtrittsebene in der Wan¬ dung 6.1 des Gehäuses 6 entspricht der Brennweite 1.6 der Sammellinsen 1.1. Innerhalb des Gehäuses 6 befindet sich ein Vakuum 6.2. Die Sammellinsen 1.1 weisen eine Krümmung 1.2 auf, die es erlaubt, dass die Sonnenstrahlung immer so gebrochen wird, dass ein Brennpunkt 1.4 im Strahlenaufnahmebereich 2.1 des Wärmeaufnahmesystems 2 liegt. Die in die¬ sem Bereich stattfindende Wandlung der Sonnenstrahlungs¬ energie in Wärmeenergie wird auf die Graphiteinsätze 2.2 übertragen, die dann die Wärme an das Speichermaterial 3.4 der Speicherkammer 3.2 abgeben. Das Speichermaterial kann beispielsweise aus geschüttetem Kohlenstoffmaterial beste¬ hen. Als Kohlenstoffmaterial eignet sich insbesondere rei¬ nes Anthrazit. Das Speichermaterial 3.4 bildet so einen so¬ genannten schwarzen Körper, der einen maximalen Strahlungsenergieübergang ermöglicht. Die Lagerung der Speicherkammer 3.2 auf einer perfekt wärmegedämmten Kammerhalterung 3.3 verringert mögliche Wärmeverluste bedeutend. Wärmestrah- lungsverluste werden mittels polierter Kupferflächen ver¬ ringert .
Fig. 1 zeigt schematisch den weiteren Wärmestrom der in der Speicherkammer 3.2 gespeicherten Wärme. Über einen Wärme- sammelblock 4.4 wird die Wärme auf eine Übertragungsbrücke 4.1 des Wärmeübertragungssystems 4 übertragen. Die Übertra¬ gungsbrücke 4.1 besteht aus gut wärmeleitenden Materialien, beispielsweise eine Kupfer- und Graphit-Kombination. Über die Übertragungsbrücke 4.1 strömt die Wärme in ein Wärme¬ austausch- und -abgabesystem 5. Die Übertragungsbrücke 4.1 liegt unmittelbar an einem Nebenspeicherblock 5.1 an. Innerhalb einer Speichermaterialfüllung 5.2 des Nebenspeicherblocks 5.1 sind Austauschrohre 5.4 angeordnet, die die übertragene Wärme aus dem Nebenspeicherblock 5.1 übernehmen und über den Auslass 5.5 einer Verwendung zuführen. Der Rücklauf erfolgt über einen Einlass 5.6. Vakuumdichtungen 5.7 verhindern ein Absinken des Vakuums über den Auslass 5.5 bzw. den Einlass 5.6. Die Verwendung der Wärme kann so¬ wohl für die Raumheizung als auch für Raumkühlung sowie für Vorrichtungen zur Erzeugung elektrischer oder mechanischer Energie eingesetzt werden.
Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt aus dem Linsensystem 1. Der Brennpunkt 1.4 der Sammellinse 1.1 liegt etwa im Strahlen¬ aufnahmebereich 2.1 des Graphiteinsatzes 2.2. Hier erfolgt die Wandlung der Sonnenstrahlungsenergie in Wärmeenergie. Man erkennt, dass trotz unterschiedlichen Sonnenstrahleneinfallswinkeln der Brennpunkt 1.4 sich nicht wesentlich verschiebt .
In Fig. 4 wird in detaillierterer Darstellung der Fluss der Wärme aus dem Wärmesammelblock 4.4, der die Wärme aus der Speicherkammer 3.2 übernimmt, durch eine Übertragungskontaktfläche 4.5 auf die Übertragungsbrücke 4.1 übertragen und von dort über die Übertragungskontaktfläche (Nebenspeicher) 4.6 in einem Wärmeverteilerblock 4.8 und dann in den Nebenspeicherblock 5.1 geführt. Eine Temperaturmesseinrichtung 4.3 und eine Temperaturkontrolle 4.2 sorgen dafür, dass die erforderlichen Wärmemengen übertragen werden.
Fig. 5 zeigt in schematischer Darstellung das Wärmeübertragungssystem 4. Die Übertragungsbrücke 4.1, die mit einer hier nicht näher dargestellten Hubvorrichtung sowohl vom Wärmesammeiblock 4.4 und dem Wärmeverteilerblock 4.8 getrennt ist, unterbricht in dieser Stellung den Wärmefluss vom Wärmespeicher 3 in den Nebenspeicherblock 5.1. Die Unterbrechung des Wärmeflusses erfolgt über die Temperaturkontrolle 4.2, eine Temperaturmesseinrichtung 4.3 und eine Temperaturregelung 4.9. Dadurch ist es vorteilhafterweise möglich, soviel Wärme in den Nebenspeicherblock 5.1 zu führen, wie am Auslass 5.5 bzw. Einlass 5.6 Wärme benötigt wird. Das Wärmeaustausch- und -abgabesystem 5 weist eine besonders hohe Wärmeleitung auf, die in der Regel durch ei¬ ne Kombination von Graphit mit gut wärmeleitenden Metallen, z.B. Kupfer, erreicht wird.
Der Einsatz von Nickel und Chrom verhindert insbesondere die nachteiligerweise auftretende Wärmestrahlungsverluste in das Vakuum und minimiert aus diesem Grunde den Energie¬ verlust. Für den Transport der Energie vom Wärmespeicher 3 über den Wärmesammeiblock 4.4 und die Übertragungsbrücke 4.1 in den Wärmeverteilerblock 4.8 und dann in den Nebenspeicherblock 5.1 ist ein Temperaturgefälle vom Wärmespeicher 3 bis zum Nebenspeicherblock 5.1 erforderlich.
Mittels hochpolierter Metalloberflächen werden Wärmestrahlungsverluste minimiert. Wärmestrahlungsverluste, wenn überhaupt, treten nur in dem Bereich des Wärmeübertragungssystems 4, und hier insbesondere an den Übertragungskon- taktflächen 4.5 und Übertragungskontaktflächen (Nebenspeicher) 4.6 auf.
Fig. 6 zeigt in schematischer Darstellung eine Anwendung der Erfindung bezüglich einer Klima- und Hauswarmwasseranlage 8. Die über den Wärmespeicher 3 eines Wärmeübertra- gungssystemes 4 in das Wärmeaustausch- und -abgabesystem 5 gelangte Wärme wird über Wasserleitungen 8.51, 8.52 und 8.53 mittels des Wärmeträgers Wasser an die einzelnen Verbraucherstellen transportiert. Über den Lufteingang 8.1 wird die Raumluft angesaugt und entsprechend der geforder¬ ten Temperaturen über den Luftausgang 8.2 bzw. 8.3 zur Erzeugung von Kaltluft oder Warmluft verwendet. Im Warmwas¬ sersystem 8.4 erfolgt die Bereitstellung von Warmwasser für die Verwendung im Haushalt.
Fig. 7 zeigt in schematischer Darstellung die Verwendung der vom Wärmeaustausch- und -abgabesystem 5 bereitgestell¬ ten Wärme über die Warmluftheizung 10 einer Warmwasserheizung 9 und eines Warmwassersystemes 8.4. Eine Pumpe 8.6 be¬ fördert den Wärmeträger Wasser. Über eine Wasserzuführung 8.5 wird dem System Wasser zugeführt. Die Energiekosten dieses Systemes sind praktisch Null. Es entstehen keine klimaschädlichen Stoffe wie z.B. CO2.
Bezugszeichenliste
1 Linsensystem
1.1 Sammellinse
1.2 Krümmung
1.3
1.4 Brennpunkt
1.5 Lichteintritt
1.6 Brennweite
2 Wärmeaufnahmesystem
2.1 Strahlenaufnahmebereich
2.2 Graphiteinsatz
3 Wärmespeicher
3.1 Speicherkammerdämmung
3.2 Speicherkammer
3.3 Kammerhalterung
3.4 Speichermaterial
3.5 Kohlenstoff-Kupfer-Gehäuse
4 Wärmeübertragungssystem 4.1 Übertragungsbrücke
4.2 Temperaturkontrolle
4.3 Temperaturmesseinrichtung
4.4 Wärmesammeiblock
4.5 Übertragungskontaktfläche
4.6 Übertragungskontaktfläche (Nebenspeicher)
4.7 Brückendämmung
4.8 Wärmeverteilerblock
4.9 Temperaturregelung 5 Wärmeaustausch- und -abgabesystem
5.1 Nebenspeicherblock
5.2 Speichermaterialfüllung
5.3 Halterung
5.4 Wärmeaustauschrohre
5.5 Auslass
5.6 Einlass
5.7 Vakuumdichtung
5.8 Zusatzdämmung
6 Gehäuse
6.1 Wandung
6.2 Vakuum
7 Sonne
7.7 Morgensonneposition
7.8 Mittagssonneposition
7.9 Abendsonneposition
8 Klima- und Hauswarmwasseranlage
8.1 Lufteingang
8.2 Luftausgang/kalt
8.3 Warmluft
8.4 Warmwassersystem
8.5 Wasserzuführung
8.51 Wasserleitung
8.52 Wasserleitung
8.53 Wasserleitung
8.6 Pumpe
9 Warmwasserheizung
10 Warmluftheizung

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Gewinnung und Verwertung von Solarwärme umfassend, ein Linsensystem (1) ein Wärmeaufnahmesystem (2) einen Wärmespeicher (3) ein Wärmeübertragungssystem (4) und ein Wärmeaustausch- und -abgabesystem (5) , wobei das Linsensystem (1) in einer Wandung (6.1) eines Gehäuses (6) und die weiteren Teile (2, 3, 4, 5) im evakuierten und wärmegedämmten Gehäuse (6) angeordnet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Linsensystem (1) modulartig, von einem Rahmen gestützt, in der Wandung (6.1) des Gehäuses (6) angeord¬ net ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Linsensystem (1) plankonvexe Sammellinsen (1.1) aufweist, deren Brennweiten (1.6) so gewählt sind, dass jeder Brennpunkt (1.4) in einem Strahlungsaufnahmebereich (2.1) eines Graphiteinsatzes (2.2) des Wärmeauf¬ nahmesystems (2) liegt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammellinsen (1.1) des Linsensystemes (1) solche Krümmungen (1.2) aufweisen, dass die Lage des Brennpunktes (1.4) auch bei verändertem Sonneneinstrahlungswinkel nicht veränderbar ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeaufnahmesystem (2) im Wärmespeicher (3) integriert ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeaufnahmesystem (2) einen Strahlenaufnahmebe- reich (2.1) aufweist, in dem die Brennpunkte (1.4) der Sammellinsen (1.1) liegen, und von dem Graphiteinsätze (2.2) in die Speicherkammer (3.2) hinein geführt sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmespeicher (3) eine Speicherkammer (3.2), die ein Speichermaterial (3.4) enthält, aufweist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeübertragungssystem (4) einen im Wärmespeicher (3) angeordneten Wärmesammeiblock (4.4) aufweist, der über eine Übertragungsbrücke (4.1) mit einem Wärmeverteilerblock (4.8), der in einem Nebenspeicherblock (5.1) des Wärmeaustauschsystemes (5) angeordnet ist, wärmeleitend verbunden ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsbrücke (4.1) mittels einer Hubvorrichtung von einer Übertragungskontaktfläche (4.5) und einer Übertragungskontaktfläche (Nebenspeicher) (4.6) trennbar ist, so dass der Wärmefluss in Abhängigkeit von der zu übertragenden Wärmemenge unterbrechbar ist.
10.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeübertragungssystem (4) eine Temperaturmesseinrichtung (4.3), eine Temperaturkontrolle (4.2) sowie eine Temperaturregelung (4.9) aufweist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmesammeiblock (4.4), die Übertragungsbrücke (4.1) und der Wärmeverteilerblock (4.8) hoch wärmeleitendes Material enthalten, insbesondere Graphit.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Nebenspeicherblock (5.1) in einer Speichermaterialfüllung (5.2) Wärmeaustauschrohre (5.4) angeordnet sind, die in einem in der Wandung (6.1) des Gehäuses (6) eingelassenen Auslass (5.5) bzw. Einlass (5.6) münden .
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