DE29800112U1

DE29800112U1 - Flacher Speicherkollektor

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Publication number: DE29800112U1
Application number: DE29800112U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-01-07
Filing date: 1998-01-07
Publication date: 1998-03-05
Anticipated expiration: 2008-01-08

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft den Bereich der Solartechnik und zwar einen flachen Speicherkollektor, der dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Absorbtionsfläche vorderseitig auf einem flach ausgeführten Speicherbehälter aufgebracht ist. Vor dieser Absorbtionsfläche befindet sich eine transparente Wärmedämmung mit Luftspalt und Schutzglas. Hinter dem Speicherbehälter ist eine opake Wärmedämmung angebracht. Zusätzlich ist ein die Konstruktion nach hinten und zu allen vier Seiten ummantelndes Schutzgehäuse vorhanden.

Stand der Technik

Solarkollektoren wandeln Sonnenstrahlung in Wärme um, die zur Brauchwassererwärmung oder zu Raumheizungszwecken genutzt werden kann. Die gewonnene thermische Energie kann in mit Wasser (oder anderen Speichermedien) gefüllten Behältern gespeichert werden.

Herkömmliche Kollektorsysteme benötigen große Speicher, die in der Regel im Keller der Gebäude aufgestellt werden. Bei nachträglicher Installation ist daher eine genügend große freie Stellfläche notwendig. Die Größe der Speicher resultiert aus dem Konstruktionsprinzip, bei dem die von mehreren Kollektoren gewonnene thermische Energie in einem zentralen Speicher gelangt. Vor allem bei größeren Mehrparteienhäusern stellen die Stellfläche für den Speicher und die Wärmetauscherleitung zwischen Kollektor und Speicher ein erhebliches Problem dar.

Zusätzlich sind bei nachträglicher Installation zahlreiche Mauerwerksdurchbrüche notwendig, da eine Wärmetauscherleitung die Wärme von den Kollektoren vom Dach zum Speicher in den Keller transportieren muß. Diese Durchbrüche stellen einen großen Arbeite- und damit auch Kostenaufwand dar.

Solarspeicher bzw. Speicherkollektoren üblicher Bauweise sind dadurch gekennzeichnet, daß sie stets vollständig mit Wasser gefüllt sind, so daß zunächst der ganze Speicher bzw. ein bestimmter Teil (beim Schichtenspeicher) erwärmt werden muß um die gewünschte Temperatur entnehmen zu können.

In der Regel werden Kollektoren schräg installiert. Messungen in Plymouth, UK, haben ergeben, daß nur 1/3 der Solarstrahlung auf das (schräge) Dach und 2/3 auf die (senkrechte) Gebäudefassade auftreffen (vgl. Pontenagel (Hrsg.), "Das Potential der Erneurbaren Energien in der EU", S.67, Springer Verlag).

Die Absorberflächen, an denen die Umwandlung von Sonnenstrahlen in Wärme erfolgt, verfugen über sogenannte selektive (auch ultra-schwarze) Beschichtungen, die bei höheren

Betiebstemperaturen wesentlich mehr elektromagnetische Energie aufnehmen können als herkömmliche schwarze Farbe und somit die thermische Ausbeute des Systems steigern.
Konventionelle Isolierungen zur Reduzierung von Wärmeverlusten (z.B. Styropor, Glasoder Steinwolle) sind opak, d.h. lichtundurchlässig. Unter Verwendung anderer Werkstoffe können sie jedoch auch transparent ausgeführt sein, so daß das gedämmte System die Sonneneinstrahlung aufnimmt und sich somit erwärmen kann und gleichzeitig Wärmeverluste verringert werden.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen einfachen und kostenoptimalen Speicher zu realisieren.

Die erfinderische Leistung besteht darin, daß eine Absorbtionsfläche vorderseitig auf einem flach ausgeführten Speicherbehälter aufgebracht ist. Vor dieser Absorbtionsfläche befindet sich eine transparente Wärmedämmung mit Luftspalt und Schutzglas. Hinter dem Speicherbehälter ist eine opake Wärmedämmung angebracht. Zusätzlich ist ein die Konstruktion nach hinten und zu allen vier Seiten ummantelndes Schutzgehäuse vorhanden.

Durch die Vereinigung fast aller Bauteile in einem Gehäuse wird eine einfache Montage in Modulbauweise ermöglicht, die auch eine Integration in die Gebäudefassade erlaubt.

Die einfache Ausführung ermöglicht eine Umsetzung der erfindungsgemäßen Konstruktion zu geringen Fertigungskosten.

Erreichte Vorteile

Folgende Vorteile werden durch die erfindungsgemäße Lösung erreicht:

- Bei Montage vor der Gebäudefassade wirken die transparente und die opake Wärmedämmung gleichzeitig als Wärmeschutzverkleidung des Gebäudes.

- Es entsteht kein zusätzlicher Raumbedarf für den Speicher im Gebäude.

- Es sind weniger Mauerdurchbrüche notwendig, da der Wärmetauscherkreislauf zwischen Absorber und Speicher entfällt und der Kollektor in Verbrauchernähe installiert werden kann (im Idealfall an der Außenwand des Badezimmers, so daß die Länge der Vor- und Rücklaufleitung zum Kollektor minimal ist).

- Wird die Solltemperatur bei zu schwacher Sonnenstrahlung z.B. im Winter nicht erreicht, kommt es trotzdem zu einer Erwärmung des Speichers. Überschreitet diese Speichertemperatur die Innentemperatur im Gebäude, so wird der k-Wert der Gebäudefassade negativ, so daß das Kollektormodul zur zusätzlichen Heizung des Gebäudes beiträgt.

- Erfolgt die Montage im Rahmen einer Wärmeschutzmaßnahme, verringern sich die Montagekosten, da das Kollektormodul ähnlich wie die Dämmung installiert werden kann.

- Einfache Bauweise mit geringen Wandstärken, da der Speicher drucklos betrieben wird.

- Durch die einfache Ausführung ist eine Herstellung im Selbstbau möglich.

- Durch Variation der Schichtdicke der transparenten Wärmedämmung kann eine einfache Anpassung auf das jahreszeitliche Haupteinsatzgebiet des jeweiligen Moduls erreicht werden.

Für den Sommerbetrieb sind dünne Schichtdicken zu wählen, da der Wärmeverlust an der Vorderseite bei hohen Außentemperaturen gering ist. Zusätzlich erlauben dünne Schichtdicken eine höhere Durchlässigkeit des Sonnenlichts und damit eine bessere thermische Ausbeute des Systems. Für den Haupteinsatz im Frühjahr bzw. Herbst sind entsprechend größere Schichtstärken zu wählen, die eine entsprechend bessere Isolierung bei kalter Umgebung gewährleisten.

- Durch Kombination mehrerer Module mit unterschiedlichen Schichtstärken der transparenten Wärmedämmung kann eine auf die individuellen Anforderungen optimierte Auslegung der Anlage realisiert werden.

- Um die Anlagenkosten gering zu halten, können mehrere Kollektormodule über eine Pumpe an den Brauchwasserkreis angeschlossen werden.

- Zur weiteren Kostenreduzierung kann die transparente Wärmedämmung aus Aerogel gefertigt werden.

- Durch die einfache Ausführung und die sich daraus ergebenden geringen Materialkosten bleiben die Gesamtkosten der Anlage gering. Auch wenn die Wärmeverluste an der Vorderfläche relativ groß sind und dadurch der Gesamtwirkungsgrad geringer ist als z.B. bei Vakuumröhrenkollektoren ist wegen der geringeren Anlagenkosten der Erfindung ein geringerer Preis pro kWh erzeugter thermischer Energie zu erwarten.

Erläuterung der Zeichnung

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung erläutert. Es zeigen schematisch:

Fig.l : einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Speicherkollektormodul
Fig.2 : einen Schnitt durch die Ebene A-A von Fig. 1

Zu Fig.l: Der Speieherkollektor weist einen Wasserspeicherbehälter 1 mit aufgebrachter Absorberfläche 2 auf. Zur Verminderung der vorderseitigen Wärmeverluste dient eine transparente Wärmedämmung 3 die durch eine Glasscheibe 12 gegen äußere Einflüsse geschützt wird. Im Spalt 13 kann sich die eingeschlossene Luft erwärmen.
Rückseitige Wärmeverluste werden durch eine opake Wärmedämmung 4 reduziert, die gleichzeitig als Wärmeschutz für die dahinterliegende Fassade dienen kann.
Als Druckentlastung des Speicherbehälters 1 dient ein zur Umgebung offenes Rohrstück 7, das an der Oberseite von 1 angebracht ist. Der Durchmesser von 7 ist so zu wählen, daß durch Versagen der Ventile 6 bzw 8 überlaufendes Wasser abgeführt werden kann.
Zur Erleichterung der Montage und zum Schutz gegen äußere Einflüsse ist der Speicherkollektor im ein festes Gehäuse 14 gefaßt.

Zu Fig.2: Der am Speicherboden installierte Temperaturfühler 5 steuert den Kaltwasservorlauf 10 über das Ventil 6. Der Kaltwassereintritt erfolgt im oberen Teil des Speichers.
Der Rücklauf 11 ist am Speicherboden angebracht und erfolgt über die Öffnung des Ventils 8 und die Pumpe 9.

Claims

Flacher Speicherkollektor Schutzansprüche

1) Flacher Speicherkollektor

dadurch gekennzeichnet,

daß eine Absorbtionsfläche vorderseitig auf einem flach ausgeführten Speicherbehälter aufgebracht ist. Vor dieser Absorbtionsfläche befindet sich eine transparente Wärmedämmung mit Luftspalt und Schutzglas. Hinter dem Speicherbehälter ist eine opake Wärmedämmung angebracht. Zusätzlich ist ein die Konstruktion nach hinten und zu allen vier Seiten ummantelndes Schutzgehäuse vorhanden.

2) Speicherkollektor nach Schutzanspruch 1

dadurch gekennzeichnet,

daß der Speicherbehälter im oberen Teil über mindestens einen Druckausgleich zur Umgebung verfügt, der einen drucklosen Betrieb ermöglicht und gleichzeitig als Notüberlauf dient.

3) Speicherkollektor nach Schutzanspruch 1

dadurch gekennzeichnet,

daß am Boden des Speicherbehälters mindestens ein Temperaturfühler angebracht ist, der zur Steuerung des Kaltwasservorlaufs dient.

4) Speicherkollektor nach Schutzanspruch 1

dadurch gekennzeichnet, ^_n

daß das Schutzgehäuse so ausgeführt ist, daß der Kollektor als Modul zur Montage auch vor der Gebäudefassade geeignet ist.