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Anlage zur Nutzung von Umgebungswärme
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Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Nutzung von Umgebungswärme
mit einer mit einem Boiler gekoppelten Wärmepumpe, die mittels eines Kollektors
beheizbar ist, insbesondere zur Nachrüstung konventioneller Heizungsanlagen mit
einer aus der Umgebung gespeisten, weiteren Wärmequelle.
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Mit Anordnungen dieser Art list sich der Verbrauch an konventionellen
Brennstoffen erheblich reduzieren, was sowohl rur des Kostenseite her als auch von
der Frage der Umweltbelastungn her erwünscht ist. Die bisher bekannten anordnungen
dieser Art sind in der Regel so ausgelegt, daß diese am Ort und Stelle mehr oder
weniger handwerksmäßig
zusammengebaut werden müssen. Der hiermit
verbundene Aufwand ist daher nicht unbeträchtlich und zwar sowohl was den Teilebedarf
als auch die Montagezeit als auch den Raumbedarf anbetrifft. Außerdem erfordern
derart handwerksmäßig zusammengestellte Anlagen einen erhöhten Wartungsaufwand0
Hieraus ist erkennbar, daß die bekannten Anordnungen eine relativ schlechte Wirtschaftlichkeit
ergeben. Die bekannten Flachkollektoren werden zwar bereits als Baueinheit geliefert.
Diese Kollektoren ermöglichen jedoch infolge fehlender Konvektion keine ausgedehnte,
d.h. weit in die sogenannten Übergangszeiten hinein sich erstreckende, und daher
insgesamt praktisch keine wirtschaftliche Nutzung der Vorteile einer Wärmepumpe0
Außerdem nehmen sich Kollektoren dieser Art infolge hier durch das Isolierglas geschaffener
großer Spiegelflächen an Gebäuden etc., wo es insbesondere auch auf das äußere Aussehen
ankommt, äußerst störend aus.
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Hiervon ausgehend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung unter
Vermeidung der Nachteile der bekannten Anordnungen einen Bausatz für Anlagen eingangs
erwähnter Art zu schaffen, wobei nicht nur eine industrielle Vorfertigung und einfache
Endmontage sowie eine kompakte Bauweise und eine platzsparende Aufstellung, sondern
gleichzeitig auch eine ausgezeichnete Nutzung der Möglichkeiten einer Wärmepumpe-Boilereinheit
und zwar mit höchst einfachen Mitteln und daher insgesamt eine bisher nicht für
möglich gehaltene Gesamtwirtschaftlichkeit erreicht werden und wobei außerdem ein
sauberes und nicht als störend zu empfindendes äußeres Aussehen gewährleistet ist.
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Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der Erfindung in überraschend
einfacher Weise dadurch, daß die Wärmepumpe und der dieser nachgeordnete Boiler
als vormontierte Baueinheit ausgebildet sind, und daß der Kollektor als aus
mindestens
einem vorgefertigten Gitterelement bestehendes Rohrgitter ausgebildet ist.
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Der erfindungsgemäße Rohrgitter-Kollektor besitzt wegen der guten
Flächendeckung eines Rohrgitters bei gleichzeitig vorhandener guter Oberflächenumspülung
ein ausgezeichnetes Wärmeaufnahmevermögen, so daß die Wärmepumpe und der Boiler
in vorteilhafter Weise relativ leicht dimensioniert und einfach einer ausgezeichnet
isolierten Baueinheit zusammengefaßt werden können, was nicht nur auf die Gestehungskosten
sondern auch auf den Platzbedarf und die Wärmewirtschaftlichkeit positiv durchschlägt.
Gleichzeitig ist hierdurch in vorteilhafter Weise sichergestellt, daß die Wärmepumpe
trotz vielfach gefordertem hohem Boilertemperaturniveau auch noch bei relativ niederer
Außentemperatur auf verhältnismäßig gute Leistungskennzahlen kommt und in weiten
Bereichen ganz außer Betrieb genommen werden kann, so daß die durch die Wärmepumpe-Boilereinheit
gegebene Soglichkeit zu einer optimalen Nutzung kostenloser Umgebungsenergie bei
minimalem Fremdenergieeinsatz in erwünschter Weise voll ausschöpfbar sind. Die Nachteile
des schlechten Wirkungsgrads konventioneller Brenneranlagen in der SosuPaer-und
Übergangszeit lassen sich hierdurch in vorteilhafter Weise nahezu vollständig ausschalten,
da hierauf nur noch zu ausgesprochenen Niedertemperaturzeiten, in denen diese konventionellen
Energiequellen brauchbare Wirkungsgrade erreichen, zurückgegriffen werden braucht.
Ganz abgesehen davon erlauben die erfindungsgemäßen Maßnahmen auch noch die beim
Gefrieren von Wasser etc. frei werdende WEn e zu nutzen.
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Hierzu ist der erfindungsgemäße Rohrgitterko 11 ektor einfach unter
Wasser zu setzen, was dieser ohne weiteres erlaubt.
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Der erfindungsgemäße Rohrgitterkollektor arbeitet in aufrechter, und
geneigter bzw0 liegender Stellung praktisch
gleich zufriedenstellend,
so daß dieser Kollektor sowohl zur Anbringung auf Flach- oder Schrägdächern als
auch an senkrechten Fassadenfronten bzw. -brü stungen in gleichem Maße geeignet
ist. Da der erfindungsgemäße, als Niedertemperaturkollektor mit dennoch verhältnismäßig
hoher Ausgangsteiperatur arbeitende Rohrgitterkollektor in vorteilhafter Weise keine
Isolation benötigt, springt dieser Kollektor sichtaäßig auch nicht störend ins Auge1
sondern bleibt verhältnisiäßig unscheinbar, was bei einer Anbringung an Sichtflächen
höchst erwünscht ist.
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Die Ausgestaltung des Kollektors in Form eines Rohrgitters ergibt
in vorteilhafter Weise ersichtlich eine relativ leichte,
selbsttragende
Konstruktion, was nicht nur die Lagerhaltung und den Transport erleichtert, sondern
auch die Montage wesentlich erleichtert und gleichzeitig große Freizügigkeit bei
der Standort au swahl gewährleistet. Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile
sind demnach insbesondere in einer ausgezeichneten Wirtschaftlichkeit und zwar sowohl
auf der Herstellerseite als auch auf der Betreiberseite zu sehen.
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Eine besonders saubere und daher bevorzugte Ausführungsform kann darin
bestehen, daß das Gitterelement eine Anzahl mit Abstand parallel nebeneinander angeordneter
Gitterrohre aufweist, die mit ihren Enden an jeweils ein etwa senkrecht hierzu verlaufendes
Verteilerrohr bzw. Sammelrohr angesetzt sind. Diese Maßnahmen ergeben gleichzeitig
eine hochstabile Rahmenkonstruktion, die mit fertigungstechnisch relativ einfachen
Mitteln und in vorteilhafter Weise unter Verwendung von praktisch handelsüblichen
Teilen verwirklicht werden kann.
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Zweckmäßigerweise kann dabei der lichte Abstand der Gitterrohre im
Bereich zwischen der Hälfte und dem Eineinhalbfachen ihrer Querschnittiweite liegen.
Hierdurch ergeben sich ausreichende Flächendeckungswerte bei gleichzeitig gewährleisteter
ausreichender Oberflächenkonvektion.
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Vielfach kann es sich als zweckmäßig erweisen, wenn das Rohrgitter
aus mehreren, miteinander gekoppelten Gitterelementen besteht. Diese Maßnahme gewährleistet
im Bereich der Fertigung eine relativ hohe Standardisierung und ermöglicht dennoch
eine Anpassung der Kollektorgröße an die Verhältnisse des jeweiligen Einzelfalls.
Als zweckmäßig kann es sich dabei erweisen, wenn die miteinander gekoppelten Gitterelemente
trömungsßig parallel geschaltet werden. Hierzu brauchen derartige Gitterelemente
lediglich mit den einander jeweils zugewandten Enden ihres Verteiler- bzw. Sammelrohrs
aneinander festgelegt werden. Hierdurch ergibt sich eine besonders
einfache
Montage. Gleichzeitig gewährleistet die Parallelschaltung verhältnismäßig kurze
Durchlaufzeiten und damit ein relativ dynamisches Regelverhalten.
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Eine weitere, in vielen Fällen äußerst zweckmäßige Maßnahme kann darin
bestehen, daß zur Distanzierung benachbarte: Gitterelemente an den einander zugewandten
Verteiler- bzw.
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Sammelrohrenden festlegbare Distanzstücke vorgesehen sind.
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Hierdurch besteht die Möglichkeit, eventuellen Hindernissen im Bereich
des Aufstellungsorts leicht und einfach ausweichen zu können.
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In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung können an die Verteiler-
und Sammelrohre zum Anschluß der Gitterrohre vorgesehene, querschnittsmäßig diesen
angepaßte Montagestutzen angeformt sein. Hierdurch wird eine nicht unwesentliche
Herstellungserleichterung erreicht. Vielfach kann es sich dabei als zweckmäßig erweisen,
wenn die Gitterrohre mit stumpfem Stoß an die Montagestutzen angesetzt, vorzugsweise
angeschweißt werden. Hierbei werden Wirbelkanten im Verbindungsbereich vermieden,
so daß auch noch bei relativ hohen Strömungsgeschwindigkeiten eine laminare Strömung
zu erwarten isto Eine andere Ausführungsform kann darin bestehen, daß die Gitterrohre
mit ihren Enden in die Montagestutzen eingreifen. Hierbei ergibt sich in vorteilhafter
Weise ein relativ langer Überlappungsbereich, so daß eine relativ kostengünstige
Klebverbindung vorgenomDen werden kann.
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Zur Bewerkstelligung einer besonders guten Wärmeaufnahmefähigkeit
sind die Gitterrohre in weiterer Fortbildung der Erfindung als Konvektions- und
Absorberrohre ausgebildet. Hierzu können die Gitterrohre vorteilhaft mit angeformten
Rippen versehen sein. Diese Maßnahme ergibt in vorteilhafter Weise nicht nur eine
erwünschte Oberflächenvergrößerung sondern gewährleistet auch eine hohe Steifigkeit.
Als besonders vorteilhaft
kann es sich dabei erweisen, wenn die
Rippen durch radiale Querschnittsausbuchtungen gebildet sind und damit voll in den
durchströmten Querschnitt einbezogen werden können.
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Eine weitere zweckmäßige Maßnahme besteht darin, daß die Gitterrohre
wärmeleitfähiges Wandungsmaterial aufweisen, so daß ein schneller Wärmedurchgang
gewährleistet ist. Vielfach reicht es bereits aus, wenn die Gitterrohre aus dünnwandigem
Kunststoff bestehen. Hierbei handelt es sich in vorteilhafter Weise um ein relativ
billiges, einfach zu verarbeitendes und leicht einzufärbendes Material, Zur Gewährleistung
eines besonders guten Absorptionsvermögens können die Gitterelemente dunkel, vorzugsweise
in der Farbe des Aufstellungsorts, etwa des darunter sich befindenden Dachs eingefärbt
sein, Hierdurch ist sichergestellt, daß der erfindungsgemäße Kollektoraufbau die
äußere Ansicht in keiner Weise stört.
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Zur weiteren Sichtverbesserung können im Bereich der Stoßfuge benachbarter
Gitterelemente im Abstand regulärer Gitterrohre angeordnete Leerrohre vorgesehen
sein, was ersichtlich den Eindruck eines ununterbrochenen Gitters erweckt. In einer
anderen Ausführungsform läßt sich dieses Ziel auch dadurch erreichen, daß mindestens
eines der im Stoßbereich zweier Gitterelemente sich gegenüberliegenden Gitterrohre
mit einem hiervon abzweigenden, im Abstand regulärer Gitterrohre angeordneten Nebenrohr
versehen ist.
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Hierbei ergibt sich gleichzeitig in vorteilhafter Weise eine ausgezeichnete
Nutzung des zur Verfügung stehenden Platzes.
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Bei vorhandenem Gefälle, wie einer Dachanordnung des Kollektors
erweist
es sich, wie Versuche gezeigt haben, als besonders zweckmäßig, wenn die Gitterelemente
mit steigenden Gitterrohren verlegt sind. Zweckmäßigerweise soll sich dabei das
Verteilerrohr unten und das Sammelrohr oben befinden. Diese Maßnahmen gewährleisten
nicht nur ein besonders sauberes äußeres Aussehen sondern ergeben gleichzeitig auch
eine exakte Füllung sämtlicher Gitterrohre.
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Zweckmäßigerweise können bei Dachanordnungen die einzelnen Gitterelemente
einfach auf eine sich anbietende Dachhaut aufgelegt sein. Hierdurch wird in vorteilhafter
Weise jeder Eingriff in die Dachkonstruktion vermieden, was die Montage besonders
vereinfacht und sich insbesondere bei nachträglichem Einbau besonders positiv auswirkt.
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Eine weitere ganz besonders zu bevorzugende Maßnahme kann darin bestehen,
daß die Gitterelemente mittels die Verteiler- und Sammelrohre umgreifender, biegsamer
Haltebänder festgelegt werden. Diese können bei Dachanordnungen einfach zwischen
den einzelnen Dachelementen durch die Dachhaut hindurchgeschoben und an der tragenden
Dachkonstruktion befestigt werden, was einen ausgezeichneten Halt ergibt.
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In vorteilhafter Weise können die Haltebänder als Kunststoff-Lochbänder
ausgebildet sein. Hierdurch werden garantierte Vorrottungssicherheit und leichte
Anbringbarkeit erreicht.
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Vielfach kann es sich bei Dachanordnungen auch als zweckmäßig erweisen,
wenn im Kollektorbereich anzuordnende, mit gaubenartigen Banddurchtrittsfenstern
entsprechenden Querschnitts versehene Dachelemente vorgesehen sind0 Diese Elemente
gewährleisten eine besonders einfache Banddurchführung.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung können
die
Gitterelemente auf an den Verteiler- bzw. Sammelrohren mit Schellen festlegbaren
Fußleisten abgesetzt sein.
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Hierdurch wird in vorteilhafter Weise eine punktförmige Belastung
der Aufstellfläche vermieden. Gleichzeitig wird dabei ein für gute Oberflächenumspülung
ausreichender Abstand von der Aufstellfläche gewährleistet0 Bei Kollektoren großer
Länge kann es sich als zweckmäßig erweisen, wenn die Gitterrohre mittels mindestens
einer, hier etwa im Bereich ihrer halben Länge angeordneten, quer hierzu verlaufenden,
mit entsprechenden Gitterohrsitzen versehenen Stützleiste unterfangen sind. Diese
Maßnahme ergibt in vorteilhafter Weise eine nicht unbeträchtliche Entlastung der
Gitterrohre, so daß auch bei relativ dünnen Wandstärken große Rohrlängen vorgesehen
werden können. Zur Sicherung des Kollektors gegen Windangriff können die Gitterelemente
im Bereich der Stützleiste mittels eines Niederhaltebands überspannt werden. Vielfach
kann es sich auch als zweckmäßig erweisen, wenn eine oder mehrere Stützleisten zur
Sicherung der Gitterrohre auf diese aufgezogen und hierzu mit von den Gitterrohren
unter entsprechendem Spiel durchsetzten Ausnehmungen versehen sind. Ein separates
Niederhalteband kann hier entfallen. Dennoch ist es möglich, derartige Stützleisten
an die gewünschte, erst bei der endgültigen Montage sich ergebende Stützstelle,
zu bringen.
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Eine weitere Montageerleichterung, insbesondere bei Dachanordnungen,
kann darin bestehen, daß den an das Verteiler- bzw. Sammelrohr anzuschließenden
Steig leitungen zugeordnete, mit gaubenförmigen Durchtrittsfenstern entsprechenden
Querschnitts versehene Dachelemente vorgesehen sind. Eine besonders einfache Ausführungsform
kann darin bestehen, daß hierfür einfach vorhandene, mit Lüftungsgauben
versehene
Dachelemente Verwendung finden.
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Mit Vorzug kann die Wärmepumpe-Boilereinheit zum Stillegen der Wärmepumpe
mit einer die Wärme pumpe umgehenden Bypassleitung zwischen Kollektor und Boiler
versehen sein.
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Diese Maßnahme, die sich bei einer vormontierten Baueinheit leicht
und einfach verwirklichen läßt, erlaubt, wie oben bereits angedeutet, in vorteilhafter
Weise mehrere der jeweiligen Wärmeaufnahme im Bereich des Kollektors angepaßte Betriebsweisen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden
Beschreibung bevorzugt er Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung in Verbindung
mit den Ansprüchen.
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Hierbei zeigen: Figur 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen
Anlage, Figur 2 eine Draufsicht auf eine besonders bevorzugte Kollektorausführung,
Figuren 3 bis 5 bevorzugte Gitterrohrprofile, Figur 6 ein Beispiel für einen Gitterrohranschluß
in vergrößerter Darstellung, Figur 7 ein Montagebeispiel für einen Dachkollektor,
Figur 8 eine besonders bevorzugte Stützleistenausführung und Figur 9 eine bevorzugte
Rohranordnung ir Bereich eines Gitterstoßes.
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Die in Fig. 1 dargestellte bivalente Heizungsanlage umfaßt eine bei
1 angedeutete Wärmepumpe, die von einem Umgebungswärme aufnehmenden Kollektor 2
gespeist wird. Die Wärmepumpe 1 ist hierzu mittels einer Ringleitung 3a bzw. 3b
in den Kollektorkreislauf einbezogen. Als Betriebsmittel kann dabei einfach Wasser
vorgesehen sein, dem zweckmäßig ein geeignetes Frostschutzmittel beigemischt sein
kann. Der Aufbau und die Betriebsweise der Wärmepumpe 1 sind an sich bekannt. Die
Wärmepumpe 1 wird mit einem Trägermedium betrieben, das bei den vom Kollektor 2
gelieferten Temperaturen verdampft, anschließend durch Kompression auf höheres Temperaturniveau
gebracht wird und dem dann durch Kondensation diese Wärme wieder entzogen wird.
Die hierbei freiwerdende Wärme wird in einen Speicher eingespeist. Hierzu ist der
Wärmepumpe 1 ein mit Speichermedium, vorzugsweise Wasser, beaufschlagter Boiler
4 nachgeordnet. Im vorliegenden Fall sind die Wärmepumpe 1 und der Boiler 4 vorteilhaft
zu einer als Ganzes mit 7 bezeichneten Baueinheit zusammengefaßt, was in erwünschter
Weise eine Werkstattmontage erlaubt und gleichzeitig die Aufstellungsarbeiten vor
Ort wesentlich vereinfacht. Der Boiler 4 kann direkt an einen entsprechenden Verbraucher
angeschlossen sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Boiler 4 zur Bildung
einer bivalenten Heizungsanlage mit einem bei Zentralheizungen herkömmlicher Art
vorhandenen, mit einem Brenner 5 versehenen Kessel 6 gekoppelt. Infolge der hier
vorgenommenen Einspeisung von über den Kollektor 2 der Umgebung entnommener Energie
können die Betriebszeiten des Brenners 5 und damit der Brennstoffverbrauch und die
durch Abgasemission verursachte Umweltbelastung ganz entscheidend reduziert werden.
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Der Kollektor 2 ist, wie Fig. 2 anschaulich erkennen läßt, als aus
einem oder mehreren miteinander gekoppelten, als Ganzes mit 8 bezeichneten Gitterelementen
bestehendes Rohrgitter ausgebildet. Diese Konzeption erlaubt in vorteilhafter
Weise
eine ausgezeichnete Wärmeaufnahme aus der Umgebung infolge Konvektion und Absorption.
Die Gitterelemente 8 erlauben wie die Baueinheit 7 eine weitgehende Werkstattfertigung,
was eine exakte Ausführung garantiert und die Montage vor Ort wesentlich erleichtert.
Die Gitterelemente 8 bestehen aus einer Anzahl vorzugsweise parallel nebeneinander
angeordneter Gitterrohre 9, die mit ihrem einen Ende an ein gemeinsames Verteilerrohr
10 und mit ihrem anderen Ende an ein gemeinsames Sammelrohr 11 angesetzt sind. Der
lichte Abstand zwischen den einzelnen Gitterrohren liegt vorzugsweise im Bereich
zwischen der Hälfte und dem Eineinhalbfachen ihrer Querschnittsweite, was ausreichende
Flächendeckung und gleichzeitig ausreichende Konvektionsströmung ermöglicht. Im
dargestellten Ausführungsbeispiel sind einfache Rundrohre zur Bildung der Gitterrohre
9 vorgesehen.
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Hierbei hat sich ein im Bereich des Außendurchmessers liegender Rohrabstand
als besonders zweckmäßig erwiesen. Zur Gewährleistung eines hohen Absorptionsgrades
sind die Gitterelemente 8 insgesamt oder jedenfalls die Gitterrohre 9 dunkel bzw0
schwarz angelegt. In weiterer Vervollkommnung kann gleichzeitig für große Wärmeaufnahme-
und -übergangsflächen Sorge getragen werden, was sich hinsichtlich der Wärmeübertragung
sowohl durch Konvektion als auch durch Absorption vorteilhaft auswirkt.
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Hierzu können, wie die Fig. 3 und 4 erkennen lassen, die Gitterrohre
vorteilhaft als Rippenrohre ausgebildet sein.
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Bei dem in Fig0 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind hierzu einfach
an den runden Rohrkörper radial abstehende Rippen 12 angesetzt. Die Beibehaltung
eines runden Rohrkörpers erlaubt eine verhältnismäßig einfache Gitterherstellung,
da zur Aufnahme der Rohrenden vorgesehene Ausnehmungen vorteilhaft als einfache
Bohrungen ausgeführt werden können. Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbei
spiel sind durch radiale Querschnittsausbuchtung gebildete
Hohlrippen
13 vorgesehen, an deren Innenoberfläche vorteilhaft direkt Wärme abgenommen wird.
Die dargestellten Rippenausführungen ergeben ersichtlich auch eine nicht unbeträchtliche
Erhöhung des Widerstandsmoments, was sich in vorteilhafter Weise in einer hohen
Biege- und Verwindungssteifigkeit der gesamten Gitterelemente 8 bemerkbar machen
kann. Bei der in Fig. 5 dargestellten weiteren Ausführungsform sind zur Bildung
der Gitterrohre flache Lamellenrohre 14 vorgesehen, die ebenfalls relativ große
Außen- und Innenoberflächen aufweisen. Bei einer Ausführungsform dieser Art kann
es sich als besonders zweckmäßig erweisen, jeweils benachbarte Gitterrohre, wie
anhand der zwei in Fig. 5 dargestellten Lamellenrohre angedeutet ist, gegeneinander
anzustellen, so daß sich trotz des flachen Rohrquerschnitts eine gute Steifigkeit
ergibt und gleichzeitig bei relativ geringem Platzbedarf eine ausgezeichnete Flächendeckung
mit vorteilhaft nach zwei Seiten günstig ausgerichteten Lamellenflächen erreicht
wird0 Wie Versuche gezeigt haben, kommt man jedoch vielfach bereits mit einfachen
Rundrohren, wie in Fig. 2 gezeigt, aus.
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Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind diese in
einer Ebene nebeneinander angeordnet. Es wäre aber auch ohne weiteres denkbar, zwei
oder mehrere hintereinander liegende Rohrebenen mit vorzugsweise jeweils gegeneinander
versetzten Gitterrohren vorzusehen. Die Gitterrohre 9 können zur Bewerkstelligung
eines guten Wärmedurchgangs durch den Rohrmantel aus einem gut wärmeleitenden Material,
wie Aluminium oder Kupfer, hergestellt sein. Die Gitterrohre 9 lassen sich jedoch
verhältnismäßig dünnwandig ausführen, so daß vielfach Kunststoff als Rohrmaterial
Verwendung finden kann und dennoch ein ausreichender Wärmefluß stattfindet0 Kunststoffrohre
lassen sich in vorteilhafter Weise mit praktisch jedem gewünschten Querschnitt als
Extrusionsprodukte herstellen, was in erwünschter Weise eine nicht unbeträchtliche
Herstellungsrationalisierung ermöglicht.
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Wie in Fig. 6 anhand eines Verteilerrohrs 10 angedeutet ist, können
die Verteilerrohre 10 bzw. Sammelrohre 11 gebauter Gitterelemente zur Erleichterung
und Vereinfachung ihrer Verbindung mit den hieran anzusetzenden Gitterrohren 9 mit
angeformten, querschnittsmäßig auf die anzusetzenden Gitterrohre 9 abgestimmten
Montagestutzen 15 versehen sein.
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Diese können etwa nachträglich durch Aufbördeln des Rands einer entsprechenden
Ausnehmung oder bereits mit der Rohrherstellung angeformt werden. Das in Fig. 6
rechts gezeichnete Gitterrohr 9 ist mit dem zugehörigen Montagestutzen 15 stumpf
zusammengestoßen. Hierbei werden im Stoßbereich störende Wirbelkanten etc. vermieden.
Das genannte Gitterrohr 9 ist dabei zweckmäßig mit dem zugeordneten Montagestutzen
15 verschweißt. Eine andere Ausführungsform ist in Fig. 6 links dargestellt. Hierbei
ist der Montagestutzen 15 gegenüber dem vorstehend beschriebenen Beispiel etwas
verlängert, so daß eine Steckverbindung vorgesehen sein kann. Zweckmäßigerweise
kann jedoch das in den genannten Montagestutzen eingesteckte Gitterrohr 9 zusätzlich
verklebt sein. Selbstverständlich wäre es auch denkbar, das Gitterrohr 9 auf den
betreffenden Montagestutzen 15 aufzustecken, was sich etwa im Bereich des Verteilerrohrs
als zweckmäßig erweisen kann0 Der in Fig. 2 dargestellte Rohrgitter-Kollektor besteht
aus mehreren, miteinander gekoppelten Gitterelementen 8, die in vorteilhafter Weise
in einigen Standardgrößen bereitgehalten werden können und durch entsprechende Kombination
zu praktisch jeder gewünschten Kollektorfläche zusammengesetzt werden können. Im
dargestellten Ausführungsbeispiel sind die miteinander gekoppelten Gitterelemente
8 strömungsmäßig parallel geschaltet. Hierzu sind diese Gitterelemente 8 einfach
nebeneinander angeordnet und mit den einander jeweils zugewandten Enden ihres Verteilerrohrs
10 bzw. Sammelrohrs 11 aneinander festgelegt. Hierzu können die Enden der miteinander
zu verbindenden Rohre mit entsprechenden
ineinandergreifenden Verbindungsmitteln
versehen sein. Sofern die Verteilerrohre 10 bzw. Sammelrohre 11 als Kunststoff-Formlinge
ausgebildet sind, können hierfür vorteilhaft Klemmring-Kupplungen der bei 16 angedeuteten
Art vorgesehen sein. Bei Elementen dieser Art werden die mittels einer entsprechenden
Konusbüchse jeweils aufgeweiteten Rohrenden durch Überwurfmuttern 17 an einem gemeinsamen
Zwischenstück festgelegt. Es sind demnach hierbei einfache Handhabung und geringer
Platzbedarf sichergestellt. Vielfach kommt es vor, daß der vorgesehene Kollektor-Aufstellungsort
durch ein Hindernis, wie etwa eine Antenne oder einen Kamin etc.
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verbaut ist. Zur Überbrückung derartiger Stellen können zwischen zwei
benachbarten Gitterelementen, wie Fig. 2 weiter erkennen läßt Distanzrohre 18 eingezogen
werden0 Die Festlegung der Distanzrohre 18 geschieht in derselben Weise wie vorher
im Zusammenhang mit der Verbindung zweier Gitterelemente geschildert wurde. Die
vom Kollektor 2 zur Wärmepumpe 1 führenden, als Steigleitungen ausgebildeten Leitungsstränge
3a bzw. 3b, die in Fig. 2 lediglich anhand ihrer kollektorseitigen Enden angedeutet
sind, sind zweckmäßigerweise an einander diagonal gegenüberliegenden Kollektorecken
an das Verteilerrohr 10 bzw. Sammelrohr 11 der jeweils äußeren Gitterelemente 8
angeschlossen0 Hierdurch ist in vorteilhafter Weise eine weitgehend gleichmäßige
Beaufschlagung des gesamten Gitters sichergestellt. Zum Anschluß der Leitungsstränge
3a bzw. 3b können das betreffende Verteilerrohr- bzw. Sammelrohrende mit jeweils
einer passenden Anschlußmuffe 19 versehen sein. Die hierzu nicht gebrauchten Rohrenden
sind einfach durch entsprechende Schraubdeckel etc.
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verschlossen. Zur Entlüftung des gesamten Leitungssystems kann eine
in Fig. 2 bei 20 angedeutete Entlüftungseinrichtung vorgesehen sein. Diese befindet
sich zweckmäßig am freien Sammelrohrende des in Abströmrichtung hintersten Gittereleagents0
Dachflächen
stellen bevorzugte Aufstellung sorte für Kollektoren dar. Wie das in Fig. 7 dargestellte
Montagebeispiel zeigt, werden die Gitterelemente 8 des erfindungsgemäßen Rohrgitter-Kollektors
bei einer derartigen Anordnung so verlegt, daß sich die Verteilerrohre 10 unten
und die Sammelrohre 11 oben befinden und die hieran festgelegten Gitterrohre 9 entsprechend
der Dachschräge ansteigen, so daß stets eine vollständige Kollektorfüllung sichergestellt
ist. Gitterelemente hier vorliegender Art, die vorteilhaft eine praktisch selbsttragende
Rahmenkonstruktion bilden, können einfach auf die Dachhaut aufgelegt werden. Da
es sich hierbei um einen sogenannten Niedertemperatur-Kollektor handelt, ist keine
weitere Isolierung erforderlich.
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Vielmehr kann dabei die über das Dach nach außen entweichende Wärme
vom Kollektor zumindest teilweise wieder aufgenommen werden. Zur Halterung des gesamten
Rohrgitters sind im dargestellten, besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel mit
21 bezeichnete Haltebänder vorgesehen, die schellenartig um die Verteilerrohre 10
bzw. Sammelrohre 11 herumgelegt und an der Dachkonstruktion befestigt sind0 Die
Haltebänder 21 sind zweckmäßig als biegsame Lochbänder aus Kunststoff ausgeführt.
Zur dachseitigen Festlegung der Haltebänder 21 sind diese zweckmäßig durch die Dachhaut
hindurchgesteckt.
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Dies kann einfach dadurch geschehen, daß die Haltebänder 21, wie in
Fig. 7 unten dargestellt ist, einfach zwischen zwei Dachelementen 22 hindurchgesteckt
sind. In manchen Fällen kann es sich unter Umständen als zweckmäßig erweisen, zur
Durchführung der Haltebänder 21, wie in Fig0 7 oben dargestellt ist, spezielle,
mit gaubenartigen Banddurchtrittsfenstern 23 versehene Dachelemente 24 vorzusehen,
die in entsprechender Nähe der zu haltenden Verteiler- bzw. Semmelrohre anzuordnen
sind. Zur Bewerkstelligung des gewünschten Abstands der Gitterrohre 9 von den Dachelementen
22 sind im dargestellten AusfUhrungsbeispiel einfach an den Verteiler-und Sarmelrohren
10 bzw. 11 schellenartig festlegbare Fußleisten
25 entsprechender
Stärke vorgesehen. Diese gewährleisten gleichzeitig eine annähernd gleichmäßige
Gewichtsübertragung auf der gesamten Kollektorbreite. Zur Entlastung der Gitterrohre
9 ist etwa auf halber Länge der Gitterrohre eine quer hierzu angeordnete Stützleiste
26 vorgesehen, mittels welcher die Gitterrohre 9 unterfangen sind. Zweckmäßigerweise
kann die Stützleiste 26 mit einer der Gitterrohrteilung entsprechenden Sitzteilung
versehen sein. Die Stützleiste 26 ist zweckmäßigerweise ebenfalls mittels eines
Haltebands 21 an der Dachkonstruktion festgelegt. Die Haltebänder 21 können einfach
mittels einer Holzschraube eoder eines entsprechenden Nagels etc. gesichert sein,
wie anhand des der Stützleiste 26 zugeordneten Haltebands 21 bei 27 angedeutet ist.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Gitterelemente im Bereich der Stützleiste
26 mittels eines Niederhaltebands 28 überspannt, was eine ausreichende Sicherheit
auch gegen starken Windangriff bietet. Dadurch, daß der gesamte Kollektor dunkel,
vorzugsweise in der Dachfarbe angelegt ist, werden Störungen der Dachansicht weitestgehend
vermieden.
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Die an den Kollektor anzuschließenden Enden der zur Wärmepumpe führenden
Leitungsstränge 3a bzw. 3b sind zweckmäßig, wie in Fig. 7 anhand des dem Sammelrohr
11 zugeordneten Leitungsstrangs 3a angedeutet ist, im Bereich spezieller, mit gaubenförmigen
Durchtrittsfenstern 29 entsprechenden Querschnitts versehenen Dachelementen 30 durch
die Dachhaut hindurchgeführt. Vielfach können hierzu einfach vorhandene, mit Lüftungsgauben
versehene Dachelemente Verwendung finden.
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Kollektoren erfindungsgemäßer Art arbeiten normalerweise als Niedertemperatur-Kollektoren.
In diesem Fall wird hiervon die Wärmepumpe 1 gespeist, wie weiter oben bereits beschrieben
wurde. Bei ausreichender Sonneneinstrahlung lassen sich jedoch infolge erhöhter
Absorption am Kollektorausgang
Temperaturen erreichen, die eine
direkte Boilerspeisung erlauben. In diesem Fall kann die Wärmepumpe außer Betrieb
gesetzt werden. Zweckmäßigerweise ist daher eine die Wärmepumpe umgehende Bypassleitung
zwischen Kollektor und Boiler vorgesehen. In Fig. 1 ist dies durch von den Leitungssträngen
3a bzw. 3b abgehende, direkt zum Boiler 4 führende, zweckmäßig absperrbare Zweigleitungen
3c angedeutet.
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Vorstehend sind zwar einige besonders bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung näher erläutert, ohne daß jedoch hiermit eine Beschränkung verbunden
sein soll. Vielmehr stehen dem Fachmann eine Reihe von Möglichkeiten zur Verfügung,
um den allgemeinen Gedanken der Erfindung an die Verhältnisse des Einzelfalls anzupassen.
So könnte, wie Fig. 8 zeigt, zur Bildung der Stützleiste 26 etwa auch eine mit Ausnehmungen
31 zum Durchstecken der Gitterrohre versehene Schiene vorgesehen sein, wodurch ein
separates Niederhalteband entbehrlich würde. Die Ausnehmungen 31 lassen sich einfach
durch Stanzen herstellen. Derartige Schienen werden einfach bei der Kollektorherstellung
bereits auf die Gitterrohre aufgezogen. Zweckmäßig besitzt der Durchmesser dieser
Ausnehmungen 31 gegenüber dem Rohrdurchmesser leichtes Spiel, so daß eine derartige
Schiene bei der Endmontage des Kollektors leicht an den gewünschten Ort geschoben
werden kann.
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Beim Zusammenbau mehrerer Gitterelemente 7 kann sich im Stoßbereich
unter Umständen eine Rohrlücke ergeben, was zu einer auffallenden Ungleichmäßigkeit
führt. Zur Vermeidung dieser Erscheinung können im Stoßbereich in entsprechendem
Abstand zu den benachbarten Rohren angeordnete Leer- bzw. Blindrohre vorgesehen
sein. Diese können, wie Fig. 9 erkennen läßt, vorzugsweise als seitlich mit
entsprechendem
Abstand ausgestellte, direkt an die äußeren Gitterrohre angesetzte Nebenrohre 32
ausgebildet sein.
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In ganz besonders bevorzugter Weise können diese Nebenrohre strömungsmäßig
mit dem zugehörigen Gitterrohr verbunden sein. Der erfindungsgemäße Rohrgitterkollektor
könnte, wie weiter oben bereits hervorgehoben, ohne weiteres auch an einer senkrechten
Fassadenbrüstung etc. angebracht oder einfach auf ebenen Untergrund, etwa ein Garagendach,
aufgelegt oder, was insbesondere bei Nutzung der Vereisungswärme vorteilhaft sein
kann, eingebettet werden.