DE29509683U1 - Geothermisches Solarhaus - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist:
" Geothermisches-Solarhaus"

Solarenergie und geothermische Wärme werden heute allgemein energietechnisch genutzt.

Diese Nutzung ist jedoch sehr oft mit großem Aufwand und erheblichen Kosten verbunden, so daß ein durchschlagender Erfolg bisher ausgeblieben ist.

Während z.Bsp. Sonnenkollektoren durch ihre enormen Glasflächen und einem enormen Gewicht die Statik der einzelnen Dachgeschoßwohnungen einschränkt, ist auch noch ein zusätzlicher Installationsaufwand erforderlich, so daß diese Maßnahmen den Bauherrn oft abschrecken.

Für Regionen die von der Sonne benachteiligt sind, sind derartige Sonnenkollektoren somit undenkbar.

Bekannt sind auch geothermische Systeme bei denen Erdwärme über Wärmepumpen produziert werden.

Auch diese Systeme haben ihre Unwirtschaftlichkeit durch zu hohe Störanfälligkeiten, Wartungs.-u.Reparaturkosten unter Beweis gestellt.

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Bin großer Nachteil der bisherigen Bauweise war die Beschaffung von Bauholz zum Beispiel für die Dachkonstruktion vor allem in solchen Gegenden wie in Wüstenländern oder bei den Bergvölkern bei denen Baumaterial ohnehin unerschwinglich

Aber auch in Katastrophengebieten und erdbebengefährdeten Gebieten bedarf die Bauweise ein Umdenken,

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Die neue Erfindung "Geothermisches-Solarhaus" soll nun ein geothermisches Solarhaus so erstellen, daß z.Bsp. der Einsatz von Bauholz zu 80 % vermindert wird, denn die neue Konstruktion hat eine starre und doch leichte und flexible Eigenschaft.

Sie besteht aus glasfaserverstärktem Kunststoff. In diesen Kunstsoff werden Vliesmatten mit einem Epoxydharz getränkt.

In diesem Epoxydharz werden Kupferplättchen millionenfach als Kupferpulver eingemischt., so daß nach dem Tränken und Aushärten eine durch und durch kupfergetränkte glasfaserverstärkte Dachhaut entsteht.

Ist z.Bsp. ein Modell mit einer Größenordnung von 2,6 m Länge und einer Breite von 1,5 m zu einem kleinen Bogen gespannt, und werden die beiden Außenränderänder angebogen, so entstehen nach dem Ablösen einer Bahn Versteifungen an den Enden welche als Dachrinnen ihren Einsatz finden.

Solche Bahnen können nun in beliebiger Stückzahl übereinander geschichtet bequem transportiert werden.

Soll z.Bsp. ein Gartenhaus mit Wintergarten erstellt werden in einer Größenordnung von 2,60 m Breite und 4 m Länge so werden im Erdreich Bohrungen auf Frosttiefe angebracht und an der Fußsohle wird dann eine Spülung vorgenommen, welche die Grundfläche vergrößert.

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Diese Bohrungen werden dann mit Beton gefüllt und es werden einige Betonstähle in diese Betonmasse gestochen. Die Betonstähle werden gebündelt und ein Kunststoffrohr wird über die Betonstähle geschoben und ebenfalls in den Beton eingelagert.

Anschließend wird dieses Kunststoffrohr mit Beton gefüllt und nach allen Seiten lotrecht ausgerichtet verankert. Im oberen Bereich wird eine Stahlschraube in Beton eingelagert, welche ca. 15 cm herausragt. Je nach Größe und Länge des geothermischen Solarhauses werden dem entsprechend Standfeiler dazu gestellt und ausgerichtet.

Nach dem Aushärten wird ein Windverband entsprechend der Hallenbauweise montiert.

Danach werden über die Breite Holzbohlen mit den herausragenden Schrauben befestigt.

Im Anschluß daran werden in der Längsrichtung ca. 4m lange dickwandige Bretter mit den Schrauben verbunden. Die Längsbretter werden nun mit den Querbohlen verschraubt, so daß im oberen Bereich ein festes Rahmengerüst entsteht. Im Anschluß daran wird eine Dachbahn, welche in den Dachrxnnenbogen vorgebohrt ist, quer über das Rahmengerüst geführt und mit der Schraube und entsprechenden Unterlegbefestigungen mittels einer Mutter befestigt.

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Danach wird die gesamte Bahn in der Mitte gehoben und mittels der Bohrung mit der gegenüberliegenden Schraube, entsprechned der vorherigen Weise festgeschraubt. Ein dickwandiges Brett wird nun auf eine Querbohle gestellt, nachdem ein entsprechender Radius im oberen Bereich angeformt ist.

Das Brett wird dann mit einem Werkzeug in die senkrechte Lage geführt und an der Dachkuppe von außen festgeschraubt. Bei der gegenüberliegenden Seite wird genauso verfahren, so daß sich die gesamte Bahn äußerst stramm anspannt. Damit ein wirklich gutes Spannen erreicht wird, wird innerhalb des Dachrinnenbogens eine feste Kunststoffleiste gelegt und mit den darunter liegenden Längsbrettern an mehreren Festpunkten verschraubt.

Genauso wird mit den zwei nachfolgen Bahnen verfahren. Die Stirn.-und Rückseite werden entsprechend der Formgebung verkleidet.

Bin rechtwinklig angesetztes Gebäudeteil wird mittels zwei Betonsäulen und zwei Lagerhölzern mit den bestehenden Betonsäulen verbunden.

Drei quergelegte Lagerhölzer dienen ebenfalls entsprechend der vorhergehenden Bauweise zur Bespannung Der winkelige Anbau wird nunmehr isolierverglast. Vorher wird jedoch der Boden ausgetragen und es werden im unteren Bereich Hartschaumplatten verlegt.

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Auf diese Platten werden Kupferohre oder Kunststoffrohre befestigt.

Diese Rohre werden an einen zentral installiertem Wasserbehälter angeschlossen, so daß sie später als Fußbodenheizung dienen.

Der Bodenaushub wird mit entsprechender Düngung wieder eingebracht.

Im Zentralbereich ist eine Erdsonde, welche am unteren Ende einen Wärmetauscher, in Form einer Kupferschnecke, angebracht.

Beide offenen Enden werden nun an den zentralgelagerten Wasserbehälter angeschlossen.

Die Dachhaut wird nunmehr von innen reflektierend verspiegelt.

Anschließend wird die Decke, vorzugsweise aus Kieferholz, untergeschraubt.

Zuvor erhält jedoch die Seitenverbindung mit dem Dach eine Isolierschaumverbindung.

Nachdem ein Teil der Decke befestigt wurde werden tiefschwarze Kunststoffrohre auf die Decke gelegt und ein Ende des Kunststoffrohres wird an einem kleinen Wasserbehälter, welcher mit Entlüftung.-u.Exspannsionsgefäß ausgestattet ist, verbunden.

Das andere offene Ende wird nun mit an den Zentralbehälter angeschlossen.

Eine zweite Leitung verbindet nun den Zentralwasserbehälter mit dem oben liegenden Entlüftungsbehälter.

Im Anschluß kann die Decke weiter momtiert werden.

— &Pgr; —

Zur besseren Isolierung ist es erforderlich, daß auf dem gesamten Dachboden aluminiumkaschierte Isolierwolle ausgelegt

Nachdem Wände, Fenster, Türen gut isoliert eingebracht sind und die Fußbodenbretter entsprechend auf Lagerhölzer befestigt wurden, sollte auch unterhalb des Bodens ein Isoliermaterial angeordnet werden.

Dieses so zusammen gestellte Gebäude stellt nunmehr das "Geothermische-Solarhaus" dar.

Wird nämlich das Zentralbecken mit Wasser gefüllt, füllt sich das Gesamte Rohrnetzsystem mit Wasser und entlüftet sich an der oberen Zentralentlüftung.

Ein Druckmanometer zeigt den entsprechenden Druck an.

Da die gesamte Dachform nunmehr durch ihre eingelagerten Kupferplättchen als Sonnenkollektor wirkt, wird der Wärmeleitstrahl in diesen Hohlkörper als Energiefalle eingefangen.

Weil jedoch Wärme immer zum kältesten Punkt zieht, wird diese Wärme, nachdem ein Fühler eine bestimmte Temperatur fühlt, mit einer Umwälzpumpe in das Zentralbecken abgeleitet.

Sofern das Zentralbecken eine Übertemperatur erreicht, wird diese Wärme über einer zweiten Umwälzpumpe anhand eines Messfühlers die Temperatur in das Erdreich oder Schwimmbecken abfließen lassen, so daß bei Sonneneinwirkung immer eine gewünschte kühle Temperatur gewählt werden kann.

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In den Jahreszeiten mit Kälteperioden wird die Erdsonde, kombiniert mit Solarwärme, immer warmes Wasser durch die Fußbodenrohre leiten.

Im Wintergarten wird Sauerstoff von Algen produziert und Ozon abgebaut.

Es sollten vorzugsweise nur solche Pflanzen im Wintergarten eingebracht werden, die äußerst sauerstoff,-und wärmespendend sind.

In den Fällen jedoch wo z.Bsp. die Sonne gnadenlos brennt und Trinkwasser eine Mangelware ist, können derartige "geothermische Solarhäuser" zum einen die Innentemperatur kühlen und auch zur Trinkwassergewinnung eingesetzt werden, denn statt einer isolierten Dachfläche werden sogenannte Pfannen mit salzigem Meerwasser gefüllt. Sobald das Salzwasser verdampft bildet sich ein Rinnsal oberhalb der versiegelten Decke, wo es einem Schwamm als Trinkwasser zugeführt wird.

Das noch enthaltene Salz wird vom Schwamm gefiltert, so daß reines Trinkwasser den eingelagerten Rinnen zugeführt wird.

Das anfallende Salz kann bei hohen Temperaturen eingeschmolzen und zu Lava bzw. Muttererde verarbeitet werden. Anhand der Beschreibung läßt sich erkennen wie vielfältig dieses "geothermische Solarhaus" weltweit eingesetzt werden kann.

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Anhand einer schematischen Darstellung soll nun die Erfindung im Einzelnen näher beschrieben werden:

Abb. 1 zeigt das geothermische-Solarhaus in der Vorderansicht mit seitlich versetztem Wintergarten.

Abb. 2 zeigt das geothermische Solarhaus in der Ansicht

von oben mit aufgelegter Holzkonstruktion.

Abb. 3 zeigt eine Form auf welcher das geothermische

Solardach auflaminiert wird.

Abb. 4 zeigt die abgezogene Solardachbahn in der

gestreckten Länge.

Abb. 5 zeigt das geothermische Solardach mit eingelagerten Salzwasserbecken und mit Wärmetauscher und untergelegten Schwämmen, wobei die Gegenströmer mit der Erdsonde verbunden sind.

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Damit ein solches Gebäude erstellt werden kann ist es erforderlich Bohrungen Nr.1 vorzunehmen. In diesen Bohrungen Nr.1 wird Beton eingefüllt. Anschließend wird ein Kunststoffrohr Nr,2 in den Betonmörtel gesteckt.

Von oben werden dann dünne Betonstähle in das Kunststoffrohr Nr.2 bis zum Fußende eingelassen. Danach wird auch das Kunststoffrohr Nr.2 mit Betonmörtel gefüllt.

Am obigen Ende wird eine lange Schraube Nr.2a in den Beton zentrisch eingebettet.

Der so erstellte Betonfeiler Nr.2 wird ausgerichtet und zum Aushärten gebracht.

Nachdem nunmehr acht Feiler Nr.2 nach dem gleichen Verfahren eingebracht sind und die Aushartungszeit beendet ist, werden Windverbände Nr.3 angebracht. Anschließend werden drei Querverbinder Nr.4 , vorzugsweise aus Holzbohlen, über die Schrauben gelegt. Die Längsbohlen Nr.5 werden jeweils über die Ecken mit den Querverbindern Nr.4 verschraubt.

An einer Dachbahn Nr.6, welche vorher auf einer Form Nr.6a aus Glasfaservlies und Epoxydharz mit feinstem Kupferlaminat vermischt, zu einer glasfaserverstärkten Kunststoffmatte, auf diese Form Nr.6a auflaminiert wurde, sind an den Enden Versteifungen Nr.6b angeordnet.

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Nach dem Aushärten wird die Dachbahn Nr.6 von der Form Nr.6a abgelöst

Diese Dachbahn Nr,6 wird nun in den Versteifungskanten Nr.6b mittels vorgebohrten Löchern an einer Seite mit den Schrauben Nr.2a verbunden und auf der ganzen Länge mittels einer eingelegten Verstärkung auf die Längsbohle Nr.5 verschraubt.

Im Anschluß daran wird die gegenüberliegende Versteifungskante in der gleichen Weise verschraubt.

Durch die Verkürzung entsteht in der Mitte eine Wölbung.

Diese Wölbung wird gespannt durch ein Spannbrett Nr.7 Je nach Länge des geothermischen Solarhauses werden mehrere Lagen der Dachbahn Nr.6 mit ca. 10 cm Überlappung mittels Dichtstoffes und eines Konterrahmens verschraubt.

Nachdem die Dachbahn Nr.6 aufgebracht ist, ist ein massiver Hohlkörper entstanden.

Die Außenwände werden entsprechend mit Fenster und Türen ausgerüstet und mit Holz oder Mauerwerk verkleidet.

Der Wintergarten erhält entsprechende Isolierverglasung.

Zentrisch im geothermischen-Solarhaus It. Abb.l wird eine Erdsonde Nr.11 aus Kupferohr auf ca.10 - 15 m Tiefe in das Brdreich eingelassen.

Am unteren Ende der Erdsonde Nr.11 ist ein Wärmetauscher Nr.lla angeordnet.

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Nachdera die Brdsonde Nr.11 haarnadelförmig in das Erdreich eingebracht ist, werden die beiden offenen Enden mit einem Zentralbehälter Nr.13 verbunden.

Oberhalb einer Decke befinden sich schwarze Rohre Nr.8a, welche über die gesamte Decke verlegt, mit einem Entlüftungstopf Nr.9 verbunden sind.

Die Zuleitung erfolgt vom Zentralbehälter Nr.13 über eine Umwälzpumpe Nr.8a.

Die Ablaufleitung wird als Rücklaufleitung dem Sammelbehälter Nr.13 zugeführt.

Die Stirnseiten Nr.10 der Dachhaut Nr.6 werden entsprechend mit Holz.-oder Kunststoffgiebeln Nr.10 mit den Dachbahnen Nr.6 verschraubt und verklebt· Die Versteifungskanten Nr.6b in der Dachbahn Nr. 6, welche nun als Dachrinne genutzt wird, werden an den Auflegestellen mit Silikon oder PU-Schaum abgedichtet, so daß ein absoluter Hohlkörper, welcher auch zur Decke hin isoliert ist, entsteht.

Durch die eingelagerten Kupferplättchen, welche in den Dachbahnen Nr.6 angeordnet sind, kann ein Wärmestrahl eindringen.

Da jedoch die Innenfläche verspiegelt ist und die Decke ebenfalls mit aluminiumkaschierter Isolierwolle reflektierend ist, ist die Wärme in diesem Hohlkörper gefangen.

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Nachdem der Zentralbehälter Nr.13 mit Wasser gefüllt wurde, füllt sich die gesamte Anlage bis zum Entlüftungstopf Nr.9.

Sobald nun eine erhöhte Temperatur im Dachhohlkörper ansteht wird mittels eines Wärmefühlers die Umwälzpumpe Nr.8a in Bewegungs gesetzt.

Diese läßt das Wasser im gesamten Dachbereich durch die tief schwarzen Rohre Nr.8 fließen.

Da bekanntlich Wärme immer zum kältesten Punkt zieht erwärmt sich somit das Wasser im Zentralbehälter Nr.13.

Eine Umwälzpumpe Nr.15 erwärmt die Fußbodenheizung Nr.14 aus dem Zentralbehälter Nr.13.

Sobald eine Übertemperatur in dem Behälter Nr.13 ansteht, schaltet sich eine Umwälzpumpe Nr.12 ein und bringt Wärme in die ca. 10° C kühle Erdwärme oder Schwimmbecken.

Somit ist es nunmehr möglich an sehr heißen Tagen eine kühle Zimmertemperatur zu erreichen.

An den Tagen jedoch wo ein Wintereinbruch Minustemperaturen anstehen läßt, wird die Fußbodenheizung Nr.14 über die Erdsonde Nr.11 mit warmen Wasser versorgt.

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Weil jedoch dieses geothermische Solarhaus bsonders gut isoliert ist und die Dachfläche als Sonnenkollektor auch noch Wärme aufnimmt und außerdem durch den Aufenthalt von Personen und Lichtquellen, sowie besonders geeignete wärmespendende Pflanzengewächse, Wärme entsteht, kann auch an solchen Tagen mit einer Zimmertemperatur von 18° C gerechnet werden.

Es ist somit ein geothermisches Solarhaus entstanden, welches in allen Jahreszeiten ein behagliches Wohnklima entstehen läßt.

In den Fällen wo die Sonne dauerhaft brennt und Trinkwasser eine Mangelware ist, kann das geothermische Solarhaus aus salzigem Meerwasser Trinkwasser gewinnen.

Dazu ist es erforderlich, daß oberhalb der Deckenkonstruktion salziges Meerwasser in sogenannte Behälterpfannen Nr.16 gepumpt wird.

Unterhalb der Dachbahnen Nr,6 werden dann entsprechend Schwämme Nr.17 angeordnet.

Durch die hohen Temperaturen in diesem geschlossen Dachhohlkörper verdampft nun das Wasser.

Dieser Wasserdampf wird von den Schwämmen Nr.17 aufgesaugt.

Der gesättigte Schwamm Nr. 17 läßt nun das Wasser über die Schwerkraft in eine Rinne Nr.19 fließen, wo es in einem Sammelbehälter Nr.20 lagert.

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Es ist auch möglich mittels Taupunktunterschreitung über die Erdsonde Nr.12a wasserführende Schnecken Nr.17 u.Nr.21 in den Dachboden einzulagern und somit eine Taupunktunterschreitung zu ermöglichen.

Das hierbei anfallende Kondensat wird in die Rinne Nr.19 geleitet.

Bei dieser Anordnung können die wasserführenden Schnecken Nr.18 u. Nr.21 in Trockenregionen durch Taupunktunterschreitung Trinkwasser aus der relativen Luftfeuchtigkeit auskondensieren.

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Claims (1)

1. &Iacgr;6-

   PaLfcrrrfransprüche

   n spruch 1) Dadurch gekennzeichnet, daß eine Sonnenkollektor-Dachbahn aus glasfaserverstärkten Kunststoffbahnen in einer Bogenform so geformt ist, daß an den Enden Aufbiegungen als Verstärkung geformt sind, und daß diese später als Dachrinnen genutzt werden können, und daß in dem glasfaserververstärktem Kunststoffharz Kupferlaminatplättchen in Pulverform in das Harz eingemischt wird.

   Die Oberfläche der Sonnenkollektor-Dachbahn ist ebenfalls mit Kupferpulverplättchen auf Hochglanz beschichtet und versiegelt.

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   Die Innenfläche der Sonnenkollektor-Dachbahn ist verspiegelt und an der Innenkante sind kleine Wasserrinnen im unteren Bereich angeordnet.

   Durch Aufwölben in der Mitte der Sonnenkollektor-Dachbahn wird die gestreckte Länge gekürzt, so daß nach Aufmontieren auf einer ebenen Fläche ein Hohlkörper entsteht an derera Enden die Dachrinnen angeformt sind und als Befestigungen dienen.

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   P"altranspruch 2) dadurch gekennzeichnet, daß eine Sonnenkollektor-Dachbahn als Hohlkörper auf ein geotherraisches-Solarhaus aufgesetzt wird, und daß in diesem Hohlkörper wasserführende Rohre, in Meanderbandform auf einer Isolierwolle gebettet, gelagert sind.

   Die Rohrenden sind mit einem Zentralbehälter im Erdreich über einer Umwälzpumpe verbunden.

   Der Zentralbehälter ist an einer Brdsonde angeschlossen. Die Erdsonde besteht aus zwei Kupferrohren. Diese sind an der tiefsten Stelle an einem Wärmetauscher angeschlossen und im oberen Bereich durch eine Umwälzpumpe mit einem Zentralbehälter verbunden. Ebenfalls mit dem Zentralbehälter verbunden sind Fußbodenheizungsrohre über eine Umwälzpumpe angeordnet.

   Diese Anordnung in einem gut isoliertem Hohlkörper stellt das geothermische Solarhaus dar.
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   nspruch 3)

   dadurch gekenntzeichnet, daß die Sonnenkollektor-Dachbahn im Hohlkörper Wasserbecken angeordnet hat, welche Meerwasser aufnehmen können. Oberhalb dieser Wasserbecken sind wasserführende Lamellen oder Autokühler mit der Erdsonde über einer Umwälzpumpe, welche vom Erdreich abgekühltes Wasser durch die Lamellen oder Autokühler schickt, verbunden, so daß durch Taupunktunterschreitung Kondensat anfällt, so daß eine Meerwasserentsalzungsanlage entstanden ist.

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   n spruch 4)

   dadurch gekennzeichnet, daß zur Trinkwassergewinnung im geothermischen-Solarhaus ein Heizkörper in Form eines Autokühlers mit der Erdsonde so verbunden ist,so daß vom Erdreich abgekühlte Wasser durch den Autokühler fließt und durch Taupunktunterschreitung der relativen Luftfeuchtigkeit Wasser entzogen wird.
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   &Rgr;*&idiagr;&tgr;«&tgr;&idiagr;&Ggr;&bgr;&eegr;spruch 5) dadurch gekennzeichnet, daß an der

   verspiegelten Innenseite Schwammlagen
   angeordnet sind, welche den Wassernebel aufsaugen, welcher über die Schwerkraft wasserführenden Rinnen zugeleitet wird.

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