DE19912007A1

DE19912007A1 - Compact solar unit has collector on base plate with pipe system connection, structure of girders and walls

Info

Publication number: DE19912007A1
Application number: DE19912007A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Schulz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-03-17
Filing date: 1999-03-17
Publication date: 2000-09-21

Abstract

The solar compact unit has a flat-surfaced or hollow-mirror-like collector positioned on a base plate at an angle of between 0 and 90 degrees in relation to the vertical. The unit is connected to a pipe system for the forward and backward flow of the heat-exchanger medium. The base plate (1) is pivot mounted on a vertical axle at an angle of between 0 and 180 degrees. A structure of an underneath (2) and top (3) girder joined by two trapezoid side walls (4) are positioned on the base plate with back wall (6). An installation wall(5) is positioned on the base plate between the collector (14) and back wall.

Description

Die Erfindung betrifft eine Solarkompaktanordnung.The invention relates to a solar compact arrangement.

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.A solar system is usually not a compact one plant of the type according to the invention, but as an arrangement of Solar panels trained on a house roof that over Pipes, pumps, fittings, safety devices or similar are connected to a hot water tank; the saved te, heated water is used for example as process water or used as heating water.

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.Such arrangements are each ent on site speaking structural conditions of the roof to be equipped and adapted to the house and put together. This procedure wise is very costly and labor intensive.

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.Arrangements of the type described can usefully installed only on roofs facing the sun be, so that only a relatively small percentage of the Houses at all for such arrangements; also many houses are in the year round or monthly Shade, so that such an arrangement also for these houses often makes little sense.

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.The object of the invention is a solar compact arrangement to make available that independent of the roof can be driven and which is essentially prefabricated can be, as well as by standardizing the components that roof are independent, accessible to mass production. Dar In addition, it should also be used for such houses be settable, whose roof, for whatever reason, not all year round and optimally exposed to sunlight sets is. After all, if possible, it should all year round in optimal alignment with the seasons be operable in direct sunlight.

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.The object of the invention is achieved by the solar com Pact arrangement solved according to claim 1. More beneficial Refinements of the invention result from the following claims 2 to 12.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.The invention is illustrated by the attached figures explained.

Fig. 1 ist ein schematischer Schnitt durch eine bevor zugte Ausführungsform der Erfindung, Fig. 1 is a schematic section through a prior ferred embodiment of the invention,

Fig. 2 ist ein um 90° um die senkrechte Mittelachse gedrehter Schnitt durch die Anordnung gemäß Fig. 1, Fig. 2 is a 90 ° around the vertical center axis of twisted section through the arrangement according to FIG. 1,

Fig. 3 ist ein schematischer Schnitt durch eine andere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Fig. 3 is a schematic section through another preferred embodiment of the invention.

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.Referring to FIG. 1, the invention Solarkom pact arrangement of a substantially horizontally angeord Neten base or backbone 1, the / the tralrohr a Zen 10 is arranged rotatably.

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.The rotatability is ensured by the slewing ring 7 and flat belt 9 and the drive 8 driving them. In this way, the base plate 1 can be pivoted about the vertical by about 180 °.

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.On the base plate 1 , a lower beam 2 is arranged in the front area and an installation wall or an installation scaffold 5 in the rear area. With an inclination of approximately 90 ° to the base plate, collectors 14 are arranged in a surface shape, which extends approximately to the upper end of the rear wall 6 , which is also arranged on the base plate 1 . In the area where the rear wall 6 and the collectors 14 meet, an upper beam 3 , which is aligned essentially parallel to the lower beam 2 , is provided. On the installation wall 5 in the rear area of the base plate 1 , which extends from the base plate to below the collector surface, the various instruments and functional, monitoring and control elements are arranged, for example the transfer station 12 and parts of the supply and return lines 13 for supplying colder and discharging heated water. The arrangement is completed before given by lateral trapezoidal walls 4 against weather influences. Slewing ring 7 with counter bearing are supported by carrier 11 ; the foot of the carrier 11 and / or the central tube 10 can be seen for anchoring in the ground; however, they can also be designed as self-supporting cantilevers.

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.Because the device is designed to be pivotable about the central tube 10 , it can stand the respective sun, which changes continuously depending on the time of day, are tracked in the horizontal plane. The tracking drive 8 can be programmed in a corresponding manner; However, it is also possible to control the drive 8 accordingly by means of a sunlight sensor, which continuously detects the optimal solar radiation angle.

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.Limit switches are provided in the drive arrangement, which limit the end position of the collector in the evening and trigger the pivoting back of the base plate 1 with the collector surface 14 into the starting position (morning position).

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.The pipe connections between the fixed and the rotating part of the assembly are made by elastic Hoses or through longer hoses that are suitable Laid or rolled, causes.

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.The arrangement according to the invention can in its individual parts prefabricated and assembled as standard or as Kit traded and transported; he can on everyone suitable location of a plot of land, and is no longer dependent on the respective location and Construction of the single house or house roof.

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. FIG. 2 schematically represents the rear view of the arrangement according to FIG. 1, the same components being provided with the same reference numerals and the description of FIG. 1 correspondingly being taken into account. In Fig. 2 it is clear that the base plate 1 does not have to have the entire width of the collector surfaces, because the collectors 14 are essentially supported by the lower beam 2 and the upper beam 3 , which in turn can project beyond the base plate 1 on both sides.

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.Another preferred embodiment is shown in FIG. 3, in which the arrangement according to the invention is not only designed to be rotatable about the vertical axis but also to be pivotable about a horizontal axis. This enables the collectors to also track the height of the sun, which changes over the day and over the seasons.

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. 1 , lower beam 2 , upper beam 3 , rear wall 6 and side walls 4 essentially corresponds to that according to the device according to FIG. 1, in this embodiment the flat collector 14 in the lower region of its collector carrier 16 arranged on a horizontal bearing 15 on a horizontal pivot axis, while it is connected in the upper region via a horizontal drive 17 to the installation wall 5 .

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.As described, the control of the tracking around the vertical axis can be time-controlled, the system being returned to the initial state after sunset. The tracking around the horizontal axis of the horizontal bearing 15 by means of the horizontal drive 17 is preferably carried out by an irradiation sensor with a brightness comparison and limit switch. Also in this case, as already described, the movements of the moving parts relative to the fixed parts of the system are connected by flexible hoses or by hoses corresponding to the length.

Die erfindungsgemäßen Anordnungen können zur Leistungs steigerung modular zu einer Gesamtanlage miteinander ver bunden werden.The arrangements of the invention can for performance modular increase to an overall system be bound.

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.The manufacture of the arrangement according to the invention can be produced in a cost-effective manner and in large numbers (mass production) by simple standardization of its individual parts without taking into account the respective house or roof construction; it can also be fully assembled in the factory or transported to the place of installation as an easy to assemble kit. The required drive (first preferred embodiment) or the required drives (second embodiment) can be electrically driven, the electrical energy via solar cells, which can be integrated into the collector surface of the device, via a battery, which is preferably on the installation wall 5 is arranged, won or stored.

Claims

1. Solar compact arrangement with a flat or hollow mirror-shaped collector, which is inclined at an angle of about 0 ° to about 90 ° to the vertical on a Grundplat te and connected to a line system for the flow and return of the heat exchange medium, characterized in that the base plate ( 1 ) is rotatably supported at least around a vertical axis through an angle of approximately 0 ° to approximately 180 °.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that on the base plate ( 1 ) a scaffold construction of a lower beam ( 2 ) and an upper beam ( 3 ) which are interconnected by two trapezoidal side walls ( 4 ) and a rear wall ( 6 ) is arranged.

3. Arrangement according to one of claims 1 or 2, characterized in that an installation wall ( 5 ) is arranged on the base plate ( 1 ) between the collector ( 14 ) and rear wall ( 6 ).

4. Arrangement according to claim 3, characterized in that on the installation wall ( 5 ) the piping, Armatu ren and control elements of a solar system are formed or arranged on it.

5. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the base plate ( 1 ) on its underside has a slewing ring ( 7 ) which is mounted in part in a construction which can be anchored on a solid surface, the slewing ring ( 7 ) of a drive ( 8 ), which is also arranged on the base plate ( 1 ), can be driven by means of a flat belt ( 9 ).

6. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that supply and return lines ( 13 ) from and to the collector ( 14 ) through the upper beam ( 3 ) to the installation wall ( 5 ).

7. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that a supply pipe ( 10 ) leads out of the arrangement, wherein in this supply pipe Lei lines for supply and discharge of the exchange medium and possibly power lines or control lines are performed.

8. Arrangement according to claim 7, characterized in that a coiled corrugated tube, laid over the base plate ( 1 ), connects the dynamic with the static part of the system.

9. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the control of the rotation of the base plate ( 1 ) with. Collector ( 14 ) by an irradiation sensor for sunlight with brightness comparison and limit switch is carried out, the arrangement being returned to the starting position when a limit switch is reached.

10. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the base plate about a horizontal right axis, which runs parallel to the upper beam ( 3 ) or lower beam ( 2 ) by an angle of about 0 ° to about 90 ° is rotatable .

11. The arrangement according to claim 10, characterized in that in the front region of the base plate ( 1 ) a horizontal bearing ( 15 ) is arranged with a horizontally extending axis to which the collector support ( 16 ) is pivotally connected, the collector support ( 16 ) in its upper region is connected to a horizontal drive ( 17 ) which is fixed to the installation wall ( 5 ).

12. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the drive ( 8 ) and / or ( 17 ) are driven elec trically via a battery which is arranged within the arrangement and is fed by solar cells which in the surface of the collectors ( 14 ) are integrated.