DE19912007A1 - Solarkompaktanlage - Google Patents

Abstract

Solarkompaktanordnung mit einem flächen- oder hohlspiegelförmigen Kollektor, der in einem Winkel von etwa 0 DEG bis etwa 90 DEG zur Senkrechten geneigt auf einer Grundplatte angeordnet und mit einem Leitungssystem für den Vor- und Rücklauf des Wärmeaustauschmediums verbunden ist, wobei die Grundplatte (1) zumindest um eine senkrechte Achse um einen Winkel von etwa 0 DEG bis etwa 180 DEG drehbar gelagert ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Solarkompaktanordnung.

Eine Solaranlage ist üblicherweise nicht als Kompakt­ anlage der erfindungsgemäßen Art, sondern als Anordnung der Solarkollektoren auf einem Hausdach ausgebildet, die über Leitungen, Pumpen, Armaturen, Sicherheitseinrichtungen o. ä. mit einem Warmwasserspeicher verbunden sind; das gespeicher­ te, erwärmte Wasser wird beispielsweise als Brauchwasser oder als Heizungswasser verwendet.

Derartige Anordnungen werden jeweils vor Ort den ent­ sprechenden baulichen Bedingungen des auszurüstenden Daches und Hauses angepaßt und zusammengesetzt. Diese Verfahrens­ weise ist sehr kosten- und arbeitsintensiv.

Anordnungen der beschriebenen Art können sinnvollerwei­ se auch nur auf der Sonne zugewandten Dächern installiert werden, so daß nur ein relativ geringer Prozentsatz der Häuser überhaupt für derartige Anordnungen in Frage kommt; auch liegen viele Häuser ganzjährig oder monatsweise im Schatten, so daß auch für diese Häuser eine solche Anordnung oft wenig sinnvoll erscheint.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Solarkompaktanord­ nung zur Verfügung zu stellen, die hausdach-unabhängig be­ trieben werden kann und die im wesentlichen vorgefertigt werden kann, sowie durch Normierung der Bauteile, die dach­ unabhängig sind, der Massenproduktion zugänglich ist. Dar­ überhinaus soll sie zusätzlich auch für solche Häuser ein­ setzbar sein, deren Dach, aus welchen Gründen auch immer, nicht ganzjährig und optimal der Sonneneinstrahlung ausge­ setzt ist. Schließlich soll sie nach Möglichkeit über das ganze Jahr in optimaler Ausrichtung zur jahreszeitenabhän­ gigen Sonneneinstrahlung betreibbar sein.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch die Solarkom­ paktanordnung gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfol­ genden Ansprüchen 2 bis 12.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.

Fig. 1 ist ein schematischer Schnitt durch eine bevor­ zugte Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 ist ein um 90° um die senkrechte Mittelachse gedrehter Schnitt durch die Anordnung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 ist ein schematischer Schnitt durch eine andere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung.

Gemäß Fig. 1 besteht die erfindungsgemäße Solarkom­ paktanordnung aus einer im wesentlichen waagerecht angeord­ neten Grundplatte oder Grundgerüst 1, die/das um ein Zen­ tralrohr 10 drehbar angeordnet ist.

Die Drehbarkeit wird durch Drehkranz 7 und Flachriemen 9 sowie den diese antreibenden Antrieb 8 gewährleistet. Auf diese Weise kann die Grundplatte 1 um die Senkrechte um etwa 180° geschwenkt werden.

Auf der Grundplatte 1 ist im Frontbereich ein Unter­ balken 2 und im hinteren Bereich eine Installationswand oder ein Installationsgerüst 5 angeordnet. Mit einer Neigung von etwa 90° zur Grundplatte sind Kollektoren 14 flächenförmig angeordnet, die etwa bis zum oberen Ende der Rückwand 6, die ebenfalls auf der Grundplatte 1 angeordnet ist, sich er­ strecken. Im Bereich des Zusammentreffens von Rückwand 6 und Kollektoren 14 ist ein Oberbalken 3, der im wesentlichen parallel zum Unterbalken 2 ausgerichtet ist, vorgesehen. Auf der Installationswand 5 im rückwärtigen Bereich der Grund­ platte 1, die sich von der Grundplatte bis unterhalb der Kollektorfläche erstreckt, sind die verschiedenen Instrumen­ te und Funktions-, Überwachungs- und Steuerungselemente angeordnet, beispielsweise die Übergabestation 12 und Teile der Vor- und Rücklaufleitungen 13 für Zulauf von kälterem und Ablauf von erwärmtem Wasser. Die Anordnung wird bevor­ zugt durch seitliche trapezförmige Wände 4 gegen Witterungs­ einflüsse abgeschlossen. Drehkranz 7 mit Gegenlager werden durch Träger 11 abgestützt; der Fuß der Träger 11 und/oder des Zentralrohres 10 können zur Verankerung im Boden vor­ gesehen sein; sie können jedoch auch als selbsttragende Ausleger ausgebildet werden.

Dadurch, daß die Vorrichtung um das Zentralrohr 10 schwenkbar ausgebildet ist, kann sie dem jeweiligen Sonnen­ stand, der sich in Abhängigkeit von der Tageszeit kontinu­ ierlich ändert, in horizontaler Ebene nachgeführt werden. Der Nachführungsantrieb 8 kann in entsprechender Weise pro­ grammiert sein; es ist jedoch auch möglich, mittels eines Sonnenlichtsensors, der kontinuierlich den optimalen Sonnen­ einstrahlungswinkel feststellt, den Antrieb 8 entsprechend zu steuern.

In der Antriebsanordnung sind Endschalter vorgesehen, die am Abend die Endstellung des Kollektors begrenzen und die Rückschwenkung der Grundplatte 1 mit Kollektorfläche 14 in die Ausgangsstellung (Morgenstellung) auslösen.

Die Rohrleitungsverbindungen zwischen dem festen und dem sich drehenden Teil der Anordnung werden durch elastische Schläuche bzw. durch längere Schläuche, die in geeigneter Weise gelegt oder gerollt sind, bewirkt.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann in ihren Einzel­ teilen serienmäßig vorgefertigt und zusammengesetzt oder als Bausatz gehandelt und transportiert werden; er kann an jeder geeigneten Stelle eines Grundstücks aufgestellt werden, und ist damit nicht mehr abhängig von der jeweiligen Lage und Konstruktion des einzelnen Hauses oder Hausdaches.

Fig. 2 stellt schematisch die rückwärtige Ansicht der Anordnung gemäß Fig. 1 dar, wobei gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und entsprechend die Beschreibung zu Fig. 1 zu berücksichtigen ist. In Fig. 2 wird deutlich, daß die Grundplatte 1 keineswegs die gesamte Breite der Kollektorflächen haben muß, weil die Kollektoren 14 im wesentlichen von dem Unterbalken 2 und dem Oberbalken 3 getragen werden, die wiederum die Grundplatte 1 beidseitig überragen können.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform wird in Fig. 3 wiedergegeben, in der die erfindungsgemäße Anordnung nicht nur um die senkrechte Achse drehbar sondern zusätzlich um eine waagerechte Achse schwenkbar ausgebildet ist. Hierdurch wird ermöglicht, die Kollektoren auch dem sich über den Tag und über die Jahreszeiten ändernden Höhenstand der Sonne nachzuführen.

Während der Anlagenkorpus aus Grundplatte oder Grundge­ rüst 1, Unterbalken 2, Oberbalken 3, Rückwand 6 und Seiten­ wänden 4 im wesentlichen dem gemäß der Vorrichtung gemäß Fig. 1 entspricht, ist bei dieser Ausführungsform der flä­ chige Kollektor 14 im unteren Bereich seines Kollektorträ­ gers 16 auf einem Horizontallager 15 auf einer horizontalen Schwenkachse angeordnet, während er im oberen Bereich über einen Horizontalantrieb 17 mit der Installationswand 5 ver­ bunden ist.

Wie beschrieben, kann die Steuerung der Nachführung um die senkrechte Achse uhrzeitgesteuert sein, wobei nach Son­ nenuntergang die Anlage wieder in den Ausgangszustand zu­ rückgeführt wird. Die Nachführung um die horizontale Achse des Horizontallagers 15 mittels des Horizontalantriebs 17 wird durch einen Einstrahlungsensor mit Helligkeitsvergleich und Endlagenschalter bevorzugt durchgeführt. Auch in diesem Fall werden, wie bereits beschrieben, die Bewegungen der beweglichen Teile gegenüber den feststehenden Teilen der Anlage durch flexible Schläuche oder durch Schläuche ent­ sprechender Länge verbunden.

Die erfindungsgemäßen Anordnungen können zur Leistungs­ steigerung modular zu einer Gesamtanlage miteinander ver­ bunden werden.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Anordnung kann durch einfache Normierung ihrer Einzelteile ohne Berücksich­ tigung der jeweiligen Haus- oder Dachkonstruktion in wirt­ schaftlicher Weise und in großer Stückzahl (Massenproduk­ tion) hergestellt werden; sie kann ebenfalls bereits im Werk fertig montiert oder als einfach zusammenzubauender Bausatz an den Ort ihrer Aufstellung transportiert werden. Der benö­ tigte Antrieb (erste bevorzugte Ausführungsform) oder die benötigten Antriebe (zweite Ausführungsform) können elektri­ sch angetrieben werden, wobei die elektrische Energie über Solarzellen, die in die Kollektorfläche der Vorrichtung integriert sein können, über eine Batterie, die bevorzugt auf der Installationswand 5 angeordnet ist, gewonnen bzw. gespeichert wird.

Claims (12)

1. Solarkompaktanordnung mit einem flächen- oder hohlspiegelförmigen Kollektor, der in einem Winkel von etwa 0° bis etwa 90° zur Senkrechten geneigt auf einer Grundplat­ te angeordnet und mit einem Leitungssystem für den Vor- und Rücklauf des Wärmeaustauschmediums verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (1) zumindest um eine senkrechte Achse um einen Winkel von etwa 0° bis etwa 180° drehbar gelagert ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Grundplatte (1) eine Gerüstkonstruktion aus einem Unterbalken (2) und einem Oberbalken (3), die durch zwei trapezförmige Seitenwände (4) miteinander verbunden sind, sowie einer Rückwand (6) angeordnet ist.

3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß auf der Grundplatte (1) zwischen Kollektor (14) und Rückwand (6) eine Installationswand (5) angeordnet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Installationswand (5) die Rohrleitungs-, Armatu­ ren und Steuerungselemente einer Solaranlage ausgebildet bzw. auf ihr angeordnet sind.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (1) an ihrer Unterseite einen Drehkranz (7) aufweist, der in einem Bau­ teil gelagert ist, das auf festem Untergrund verankerbar ist, wobei der Drehkranz (7) von einem Antrieb (8), der ebenfalls auf der Grundplatte (1) angeordnet ist, mittels eines Flachriemens (9) antreibbar ist.

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Vor- und Rücklaufleitungen (13) von und zum Kollektor (14) durch den Oberbalken (3) zur Installationswand (5) geführt sind.

7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Versorgungsrohr (10) aus der Anordnung herausführt, wobei in diesem Versorgungsrohr Lei­ tungen für Zu- und Abfuhr des Austauschmediums sowie ggf. Stromleitungen oder Steuerungsleitungen geführt werden.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein gewickelter Wellrohrschlauch, über der Grundplatte (1) verlegt, den dynamischen mit dem statischen Teil der Anlage verbindet.

9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Drehung der Grundplatte (1) mit. Kollektor (14) durch einen Einstrah­ lungssensor für Sonnenlicht mit Helligkeitsvergleich und Endlagenschalter erfolgt, wobei bei Erreichen eines Endla­ genschalters die Anordnung in die Ausgangsstellung zurückge­ führt wird.

10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte um eine waage­ rechte Achse, die parallel zum Oberbalken (3) bzw. Unter­ balken (2) verläuft, um einen Winkel von etwa 0° bis etwa 90° drehbar ist.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß im Frontbereich der Grundplatte (1) ein Horizontal­ lager (15) mit einer horizontal sich erstreckenden Achse an­ geordnet ist, mit der der Kollektorträger (16) schwenkbar verbunden ist, wobei der Kollektorträger (16) in seinem obe­ ren Bereich mit einem Horizontalantrieb (17) verbunden ist, der an der Installationswand (5) fixiert ist.

12. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Antrieb (8) und/oder (17) elek­ trisch über eine Batterie angetrieben werden, die innerhalb der Anordnung angeordnet ist und durch Solarzellen gespeist wird, die in der Fläche der Kollektoren (14) integriert sind.