DE19529417A1 - Solarkollektoranlage zur Wasseraufbereitung in Freibäder jeglicher Art - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Solaranlage, welche mit konstruktiven Mitteln den natürlichen Ablauf der Wasserreinigung und Wasseraufberei­ tung für alle offenen und geschlossenen Wasserbecken und Schwimman­ lagen unter Ausnutzung der gesamten Sonnenscheindauer über das ganze Jahr erreichen läßt, als eine Einheit der im Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Es ist bekannt, daß vieler Arten von Solarkollektore auf dem Markt sind, welche schlecht und recht warmes Wasser in Rohrleitungen geführt durch Nutzung der Sonnenenergie erzeugen.

Als einfache Wärmetauscher auf dem Dach montiert erreicht sie die Sonne nur kurzzeitig, was den schlechten Leistungswirkungsgrad ca. 20-25% erklären läßt.

Es ist bekannt, Vakuumröhren mit dem gleichen Ziel der Warmwasserer­ zeugung für eine schnellere und damit kürzere Aufheizzeit eine Ver­ besserung des Leistungswirkungsgrades zu erreichen, wobei auch hier der feste Dacheinbau den Leistungswirkungsgrad negativ beeinflußt.

Es ist bekannt, daß Solarkollektore als reine Lufterwärmer für Heiz­ zwecke und Trockenanlagen Anwendung finden, jedoch auch hier wegen Festeinbau den Leistungswirkungsgrad einschränken.

Es ist bekannt, kombinierte Solarkollektoranlagen für Warmwasser-und Warmlufterzeugung welche auch über das ganze Jahr, (im Winter nur Warmluft) bei schlechtem Leistungswirkungsgrad arbeiten.

Es ist bekannt, Solare Energiestation,welche nach der Sonne justiert, im wesentlichen Warmes Wasser und - oder warme Luft ganzjährig erzeugt, bei einem hohen (80%tigen Leistungswirkungsgrad) wobei mit Kreislauf­ gebundener integrierter Wärmepumpe der Jahresbedarf an Warmwasser für Verbrauch und Heizung sowie Kühlung und Klimatisierung der Wohn­ einheiten ohne zusätzliche Verbrennungen von fossilen Brennstoffen erreicht wird. DE 195 22 426.4

Es ist bekannt, Solare Reaktionsanlage für Meerwasserentsalzung, welche Über lange und breite Solarkollektorflächen bei festem Einbau als Dach­ eindeckung oder Überdachung für Promenadenstraßen die übliche Warm- oder Heißwassererzeugung bis zur Wasserspaltung erreichen will, wobei dies nur in den heißesten Zonen der Erde bei kurzzeitiger direkter Sonneneinwirkung den Erfolg einhalten wird. DE 195 22 427.2
Es ist nicht bekannt,daß drehbare, nach dem Sonnenstand justierbare Solarkollektoranlagen als Wasseraufbereitungs- oder Wasserreinigungs­ anlagen für offene Schwimm- und Freibäder irgendwo auf der Welt diese Aufgabe erfüllen, und das Badewasser entgiftet, aufbereitet (mit Mineralien anreichert, filtert, mit Sauerstoff anreichert, temperiert im ewigen Kreislauf, solange die Sonne scheint.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde mit Hilfe erneuerbarer Energie, insbesondere Sonnenenergie, eine Wasserreinigung, Wasseraufbereitung, Mineralanreicherung einschließlich Sauerstoffanreicherung und Beheizung in allen Schwimm- und Freibädern jeglicher Art, bei höchstmöglichen Leistungswirkungsgrad über das ganze Jahr zu erreichen.

Durch eine allerorts frei aufstellbare nach Sonnenstand justierbare Solarkollektoranlage speziell für Badewasseraufbereitung in einer Größe von ca. 6 m² Solarkollektorfläche lassen sich entsprechend des Wasserbeckenvolumens erforderliche Stückzahlen für die ständige Wasserbehandlung bestimmen, wobei bis zu 8 Einheiten durch einen gemeinsamen Antrieb ständig zur Sonnenachse ausgerichtet eine hohe Durchsatzmenge je nach Verschmutzungsgrad bis zu 80 m³/Tag Badewasser in Trinkwasserqualität aufbereiten und erwärmen.

Durch die gewählte Konstruktion des Solarkollektore ist es möglich das Badewasser in breiten wasserfilmartiger Bewegung, mittels dünn­ wandiger Kondensatsperre über den Siedepunkt aufzuheizen, wobei die Aus- oder Abscheidung der enthaltenen Fremd- und Giftstoffe zunächst gasförmig sich vom Wasserstoff lösen und als Kondensat plus Verunrei­ nigung in den angeordneten Rinnenläufe nach unten ablaufen, wo sie über Rinne gesammelt kristallisieren können, während das reine Kondensat über Schlitze die bodenseitige Auffangwanne passieren, abkühlen und durch Gegenstromführung das Wasserstoffgas aufnehmen,muß die neue Wasser­ artige Flüssigkeit ein Flächenverteiltes Mischkiesbett durchdringen, wobei ein natürlicher Mineralaustausch das Wasser bereichert, während die heiße Luft mit leichter Pumpenunterstützung die Sauerstoffanreich­ rung besorgt nimmt ein nachgeschalteter Kohlefilter - Feinfilter die letzten Schmutzpartikel weg und das gereinigte Wasser fließt in das Becken zurück.

Durch die Aufheizung der angesaugten verschmutzten Badewassermenge über eine Rohrschlange im unteren Drittel der Solarkollektoranlage, wird der Aufbereitungsablauf intensiviert,und gleichzeitig durch Wärmeabgabe an das Durchflußmedium, die darunter befindliche Kies­ schichtzone abgekühlt, was die Verbindung zu Wasser durch die Rückfüh­ rung des Wasserstoffgases durch erneute Kondensation vervollständigt.

Durch die mittige Anordnung der Warmwasserbereitung und Warmluftberei­ tung, verbleibt genügend Warmwasser für den Duschbetrieb und einer Warmluftbeheizung, wobei die Anlage stationär als auch transportabel überall einsatzbereit ist.

Bei einer Solaranlage zur Wasseraufbereitung in Schwimm- und Freibäder jeglicher Art der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bezeichneten Art,wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung gelöst, durch die im kennzeich­ nenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Das Wesentliche der Erfindung ist die Nützung der Natur,nach deren Gesetze, insbesondere die Nutzung der Sonnenenergie für die Regene­ rierung der verunreinigten Gewässer-Schwimm- und Freibäder für eine ständig wiederholbare Nutzung ohne Gesundheitsrisiko bei hoher Wirtschaftlichkeit und Kosten-Leistungs-Verhältnis und geringen Wartungsaufwand. Wasseraufbereitung-Recycling Regenwasser-Gebrauchs­ wasser im Tag- und Nachtbetrieb.

Der besondere Vorteil der Erfindung ist die uneingeschränkte Anwendung- und Einsatzfähigkeit, stationär als auch beweglich, ortsungebunden, durch ständige Justierung zur Sonne maximal erreichbaren Wirkungsgrad, zum Schutze der Umwelt und der Menschen.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert; diese zeigt in

Fig. 1 in Seitenansicht eine betriebsfertige Solarkollektoranlage mit Drehstuhl (eigene Erfindung) im betriebsbereiten Zu­ stand für sich gemäß der Erfindung;

Fig. 2 in Draufsicht den Solarkollektor (ohne Glasabdeckung) mit allen Ein- und Anbauten wie sie für die Erfüllung der Aufgabe erforderlich sind, für sich gemäß der Erfindung;

Fig. 3 in Seitenansicht und Draufsicht den Wasserverteiler für vorgewärmtes Schmutzwasser für sich gemäß der Erfindung;

Fig. 4 in Vorderansicht den Wasserverteiler im eingebauten Zustand mit geschlitzter Verteilerrinne von Trägerprofile getragen für sich gemäß der Erfindung;

Fig. 5 in Vorderansicht geschlitzte Verteilerrinne mit eingelegten Kondensatsperre für sich gemäß der Erfindung;

Fig. 6 in Vorderansicht die Kondensatsperre für sich gemäß der Er­ findung;

Fig. 7 Im Schnitt ein Strahlungsblech mit eingelegter Rohrspirale für Warmwasser oder Schmutzwasser auf einer Schlitz-Boden­ wanne montiert, für sich gemäß der Erfindung;

Fig. 8 in Seitenansicht vierseitig geschlossener Wasserverteiler mit Schmutzwassereinlaufteil für sich gemäß der Erfindung.

Bei den in Fig. 1 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel sei ein Dreh­ stuhl D mit eingelegter Solarkollektoranlage 8 und stromerzeugende Solarzellen 18 im funktionstüchtigen Zustand dargestellt, wobei ein mittels Zeitschaltuhr gesteuerter Getriebemotor zu D die Ausrichtung zur Sonnenachse und ebenso feststellbare Laufrollen eine freie Stand­ ortbestimmung erkennen lassen.

Die Medienführenden Rohrleitungen 5, 6 werden zum Mittelpunkt des Solar­ kollektors 8 zusammengezogen und gemeinsam vom Kernrohr des Drehstuhls D aufgenommen, zwischen den Ständerfüßen zur Pumpe 15, Luftkompressor 21, und in das Wasserbecken W mit Vor- und Rücklaufleitung geführt und angeschlossen, in der Weise, das eine Halbdrehung von 180 Winkelgrade keine Schäden hervorrufen kann.

Selbst der Neigungswinkel der Solarkollektors ist zwischen 5 und 30 Grad entsprechend den Jahreszeiten einstellbar.

Fig. 2 zeigt in Draufsicht den Solarkollektor 8 mit seinen vielseiti­ gen Funktionsstufen und erforderlichen Einbauten, Geräte. So wird zum Beispiel bei einer Wasseraufbereitung in Freibäder ectr. der Schmutzwasser­ eintritt 1 von einer Heizspirale für Schmutzwasser 28 bis 31, durch Solar­ energie erhitzt und oben am Kopf über flexible Rohrleitung 6, mit Anschluß­ nippel 33, über ein Wasserverteilerstück 32( auf eine Verteilerrinne 43, mit gewellten Rinnenlauf 48 mit oben angeordneten Schlitzen 51 aufgege­ ben und durch eine Kondensatsperre 34 für eine intensive Erhitzung in Form eines Schmutzwasser-Wasserfilm 41 verteilt, mit dem Ziel,das Schmutzwasser 1 in seine Bestandteile zu zerlegen und alle unerwünschten Vermischungen abzusondern und getrennt abzuführen, während das Kondensat über die höherliegenden Schlitze 51, in die mit Misch-Kies 14 gefüllte Bodenwanne 25 eindringt und Mineralien aufnimmt, schwimmt der Unrat auf der Verteilerrinne 43 abwärts in eine abgedeckte Regenwasserrinne 12 zur Entsorgung.

Von einem Luftkompressor 21 angesaugte Frischluft kühlt im unteren Bereich die Misch-Kies-Filterlage 14 ab und unterstützt die Verbindung Wasser­ stoff (gasförmig) mit der Mineralgesättigten Flüssigkeit zu Wasser, wobei der Sauerstoff ebenfalls das Wasserprodukt anreichert, welches gefiltert dem Wasserbecken W zurück gegeben wird.

Die Hohlraum-Abkantung 49 der Kondensatsperre 34 nimmt das durch große Hitze freiwerdende Wasserstoffgas auf und leitet es zum höchsten Punkt, von wo es über einen Gasentnahmeanschluß 35, Verbindungs-Rohrleitung 29, zur Gaseingabe 37, im Gegenstrom zu Wasser kondensiert.

Die durchströmende Frischluft heizt sich bis zum Austritt (Warmluft 3) weiter auf und wird im Wasserbecken perlbadartig das Beckenwasser auf­ frischen und heizen.

Für das nötige Warmwasser der Duschanlagen sorgt die mittig angeordnete Rohrspirale für Warmwasser 42 mit Strahlungsbleche 40, wobei eine zwei­ lagige Well-PVC-glasklar als abschließende Isolierhaut unnötige Abküh­ lung verhindern soll.

Fig. 3 zeigt in Seitenansicht ein Wasserverteilerstück 32, welches paketförmig mit einer Schrägfläche ohne Boden ausgebildet an der Rück­ wand den Anschlußnippel 33 für die heiße Schmutzwasseraufgabe 2 aufnimmt, wobei die Auslaufkante der schrägen Fläche auf der Verteilerrinne 43 anstößt, so daß ein gewellter Rinnenlauf 48 die Dicke der durchströmen­ den Wasserschicht bestimmt.

Eine aufgelegte Kondensatsperre 34 mit mittig angeordneter Hohlraum­ abkantung 49 ermöglicht eine intensive Kurzzeiterhitzung des Durch­ flußmediums, was das Kondensat zur Sprengung zwingt und den Wasserstoff löst, welcher sich im Hohlraum sammelt und über den Gasabnahmeanschluß 35 entweichen kann.

Fig. 4 zeigt in Vorderansicht das Wasserverteilerstück 32 in der Flußrichtung,wobei zwei Trägerprofile mit Schlitze 44 die Einlegteile Wasserverteilerstück 32, Kondensatsperre 32 mit Verteilerrinne 43 und Abstandhalter 26, zur Bodenwanne 25, für die gewählte Montagebreite aufnimmt und verbindet.

Fig. 5 zeigt im Schnitt eine Verteilerrinne 43 mit gewellten Rinnen­ lauf 48, deren Schlitze oberseitig angeordnet sind, wobei die seitlichen Begrenzungsflächen-Aufkantung 50 am auslaufenden Ende einige Stege zum einklipsen in die Trägerprofile 44 aufweisen, mit eingelegter Kondensatsperre 34.

Fig. 6 zeigt im Schnitt eine Kondensatsperre 34 deren Auflagerfläche 52 beidseitig nach außen Gefälle aufweisen, wobei zur Stabilisierung mittig eine Hohlraum-Abkantung dient, welche zugleich die Kondensierung des Durchflußmediums unterstützt und den Abzug der Gasentwicklung er­ möglicht.

Fig. 7 zeigt im Schnitt die schlangenförmig gebogene Rohrspirale zur Warmwassererzeugung 42 mit aufgelegten festklipsbaren Strah­ lungsblechen, welche von der Schlitz-Bodenwanne 27 aufgenommen werden.

Fig. 8 zeigt im Schnitt das Wasserverteilerstück 32 mit Anschluß­ nippel 33 und entsprechende Blechabwicklung.

All die dargestellten und beschriebenen Fig. 1 bis 8 machen deutlich, daß nur über eine ständige Ausrichtung zur Sonnenachse mit einen Dreh­ stuhl oder gleichartiges das Kosten-Leistungsverhältnis, der Wirkungs­ grad einer Solarkollektoranlage wirtschaftlich erreichbar ist.

Nur so lassen sich über die Sonnenscheindauer hohe Heizwerte erreichen, welche die Sonnenkraft als Reaktionsträger für Umwandlungsprozesse oder Zerlegungsprozesse, Trennungsabläufe und Rückführungsphasen von dem verschmutzten oder vergifteten oder umweltgeschädigten Wasser Gebrauchswasser-Regenwasser-versalztes Meerwasser oder was erreicht werden soll, tatsächlich umsetzen.

Nur was die Natur in ihrer Vielfältigkeit uns ständig vor Augen führt, uns sichtbar-eßbar-trinkbar-genießbar und fühlbar macht,lassen sich in irgend einer Form, bei richtiger Auswahl der Konstruktion, für Mensch und Tier, für das Leben, nachvollziehen.

Wir beschreien die Energie, montieren Solarkollektoranlagen auf Dach­ neigungen und geben der Sonne nur kurze Zeit die Möglichkeit des Lei­ stungsbeweises,wir freuen uns über jeden Tropfen warmes Wasser aus diesem Prachtstück. Im Gesamtleistungsvermögen eine Ausbeute von weni­ ger als 10%, bei sehr hohem Kostenaufwand.

Wasser ist und bleibt ein Naturprodukt, zwei Teile Wasserstoff und ein Teil Sauerstoff. An der Entstehung hat die Sonnenenergie maßgeblichen Anteil. Wir erleben die Verdunstung durch Aufheizung und können das in den eigenen vier Wänden nachvollziehen. Die Frischluft nimmt die Feuch­ tigkeit auf,ohne das die Luft selbst sich mit Wasserstoff anreichert. Ebenso nehmen die Luftatmosphäre die Feuchtigkeit auf was uns die Wol­ kenbildung anzeigt. Erst eine Abkühlung läßt die Kondensation erreichen, was wir als Regen empfangen. Blitz und Donner zeigt die elementare Energie an, wenn Wasserstoff und Sauerstoff durch Zündung zu Wasser werden. Der Wasserstoffmotor am Himmel. Ebenso könnte der konstruktiv hergestellte Wasserstoffmotor, in Verbindung mit dieser Erfindung unsere gesamten Energieprobleme durch Nutzung der Sonnenenergie plus Nützung der freiwerdenden elementaren Energie für alle Zeit lösen.

Bezugszeichenliste

1 Schmutzwasser-Eintritt
2 heiße Schmutzwasseraufgabe
3 Warmluft-Austritt zum Becken
4 Frischluft-Eintritt
5 Rohrleitung
6 flexible Rohrleitung
7 Solar-Heizungskreislauf
8 Solarkollektor
9 Well-PVC-Doppelverglasung
10 Ortgangverkleidung
11 Wasser-Sammelbehälter
12 Regenwasserrinne
13 Regenwasser-Gebrauchswasser-Badewasser
14 Misch-Kies-Filterlage
15 Umlaufpumpe zu 13
16 Feinfilter
17 Schlauch-Führung
18 Solarzellen für Eigenverbrauch
19 Pumpen-Halterung
20 Entleerung-Zapfhahn
21 Luftkompressor für Warmluft zu 3
22 Vollwärmeschutz
23 Tragrahmen zu S
24 Temperaturfühler
25 Bodenwanne
26 Abstandhalter zu 25
27 Schlitz-Bodenwanne
28 Heizspirale für Schmutzwasser
29 Verbindungs-Rohrleitung
30 Regelventil
31 Temperaturfühler
32 Wasserverteilerstück
33 Anschlußnippel
34 Kondensatsperre
35 Gasabnahme-Anschluß
36 Gas-Rückführung
37 Gaseingabe (H) gasförmig
38 Frischluft-Einführung
39 Warmluft-Abnahme
40 Strahlungsbleche zu 28, 42
41 Schmutzwasser-Wasserfilm zu 43
42 Rohrspirale für Warmwasser
43 Verteilerrinne
44 Trägerprofil mit Schlitze
45 PVC-Rohr zu 33
46 Well-PVC-glasklar-doppelt
47 Verbinder zu 46
48 gewellter Rinnenlauf zu 43
49 Hohlraum-Abkantung zu 34
50 Aufkantung zu 25, 27, 43
51 Schlitze zu 48

Claims (7)

1. Solarkollektoranlage zur Wasseraufbereitung in Freibäder jeglicher Art ist eine werkseitig hergestellte, vielseitig anwendbare stationär- oder bewegliche Anlage, deren konstruktiver Aufbau den Weg für die Zerlegung des Wassers durch die Sonnenenergie öffnet und den möglichen Einsatz des Wasserstoffmotors zur Nutzung der elementaren freiwerdenden Energie für die Rückführung zu Wasser bereit hält;
dadurch gekennzeichnet, daß eine großflächige fünf bis dreißig Winkel­ grad geneigte nach Sonnenstand regulierbare Solarkollektoranlage (8) das verschmutzte,vergiftete, umweltgeschädigte oder versalzte über Pumpe (15) angesaugte Wasser am Schmutzwassereintritt (1) beginnend von der Heizspi­ rale für Schmutzwasser (28) mittels Sonnenenergie erhitzt,über Verbindungs­ rohrleitung (29) nach oben in das Wasserverteilungsstück (32) aufgegeben, gleichmäßig verteilt,die Dicke des Wasserfilmes bestimmt;
daß nebeneinander gereihte Verteilerrinnen (43) mit gewellten Rinnenlauf (48) das Auszuscheidende ableiten und das sich bildende Kondensat über obenseitige Schlitze (51) zur Bodenwanne (25) einströmt, in der Misch-Kies- Filterlage (14) innerhalb der Bodenwanne (25) kondensiert und Mineralien anreichert;
daß eine Kondensatsperre (34) die schnelle Erhitzung des Wasserfilmes erzwingt, und die Wasserspaltung einleitet,wobei das aufsteigende Wasserstoffgas in der mittig angeordneten Hohlraum-Abkantung (49) im Gegenstrom abgeführt wird;
daß je nach Verschmutzungsgrad das Schmutzwasser am Schmutzwasser­ eintritt der linken Hälfte beginnend den Prozeß durchläuft und am Schmutzwassereintritt (1) der rechten Hälfte fortlaufend den Prozeß ein zweites mal durchläuft und dann abschließt;
daß zwischen der linken Hälfte und der rechten Hälfte auf Wunsch eine Warmwassererzeugung und Warmlufterzeugung im üblichen Sinne für Dusche vorgesehen ist;
daß der Wasserstoff vom Gasabnahme-Anschluß (35) über Gasrückführung (36) zur Gaseingabe (37) die Misch-Kies-Filterlage durchströmt,kondensiert sowie die natürliche Rückführung zu Wasser erreicht.

2. Solarkollektoranlage zur Wasseraufbereitung in Freibäder jeglicher Art nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenwanne (25) dreiseitige Aufkantungen (50) aufweist und mit Misch-Kies-Filterlage (14) verfüllt, am-Auslauf einen überdachten Wasserablauf (Regenwasserrinne) 12 mit Kiesstopleiste versehen ist.

3. Solarkollektoranlage zur Wasseraufbereitung in Freibäder jeglicher Art nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserverteilerstück (32) mit rückseitigem Anschlußnippel (33) das heiße verschmutzte Wasser gegen eine konisch abfallende Vorderwand spritzt,deren Auslaufkante zur Stabilisierung eine leichte Aufkantung (50) aufweist.

4. Solarkollektoranlage zur Wasseraufbereitung in Freibäder jeglicher Art nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatsperre (34) mittig durchgehend eine Hohlraum-Abkantung (49) aufweist,deren beide Fußschenkel nach außen ablaufend ein Gefälle aufweisen.

5. Solarkollektoranlage zur Wasseraufbereitung in Freibäder jeglicher Art nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerrinne (43) bodenseitig einen gewellten Rinnenlauf (48) aufweisen, deren Wellenkopf mit Schlitze versehen ist,wobei die beidseitige Rinnenbegrenzung eine Aufkantung (50) haben, und je nach Verwendungszweck nach oben oder unten einbaubar sind.

6. Solarkollektoranlage zur Wasseraufbereitung in Freibäder jeglicher Art nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Rohrschlangen - (Heizspirale für Schmutzwasser (28), Rohrspirale für Warmwasser (42) auf einer geschlitzten Bodenwanne (27) montiert,auf dem luftdurchlässigen Misch-Kies-Filterlage (14) liegend, mit Strahlungsbleche gesichert sind;

7. Solarkollektoranlage zur Wasseraufbereitung in Freibäder jeglicher Art nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle nebeneinander liegenden Verteilerrinnen (43) mit eingelegter Kondensatsperre (34) und Wasserverteilerstück (32) jeweils in gewählter Breite der Bodenwanne (25) als eine Montageeinheit mittels Trägerprofil (44) verbunden, auch auf jede Dachhaut als Solarteil montierbar sind.