DE202009008630U1

DE202009008630U1 - Bedarfskollektor

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Publication number: DE202009008630U1
Application number: DE202009008630U
Authority: DE
Original assignee: KORRMANN VOLKER
Current assignee: KORRMANN VOLKER
Priority date: 2009-06-22
Filing date: 2009-06-22
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2019-06-23

Abstract

Der BK ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kollektorfolie in einer lichtundurchlässigen Kiste auf einer zentralen Abrollvorrichtung aufgerollt ist.

Description

Beschreibung allgemein
Beim Einsatz von Folienkollektoren hat man das Problem, dass diese Kollektoren zwar kostengünstig sehr großflächig verwendbar sind, die Energie dieser sehr großflächigen Kollektoren jedoch in den Sommermonaten nicht vollständig abgenommen werden kann und es somit zu Überhitzungsproblemen kommt.
Weiterhin besteht das große Problem der zu geringen Haltbarkeit der Folien aufgrund der UV-Zersetzung. Ein drittes großes Problem sind die möglichen Wetterbelastungen und die daraufhin benötigte stabilere Bauweise.
Mit Hilfe der Bedarfskollektoren lassen sich diese Probleme sehr elegant auf einen Schlag lösen. Der Bedarfskollektor ist ein Folien-Luft-Kollektor, welcher nur bei Bedarf ausgefahren wird. Bei Überhitzung, starken Wind, Regen oder Schnee wird der Kollektor von der Sicherungsautomatik eingefahren. Auch bei Stromausfall wird der Kollektor mittels einer Batterie eingefahren, um eine drohende Überhitzung zu vermeiden.
Weiterhin wird der Kollektor nur im Bedarfsfall überhaupt erst ausgefahren, und im Sommer nach der Bedarfsdeckung wieder eingeholt, wobei über eine Steuerung und Schwellwertschaltung ein ständiges Ein- und Ausfahren verhindert wird. Auch Sommer und Winter werden von der Steuerung automatisch erkannt.
Zudem ist ein teilweises Ausfahren zur Deckung der Grundlast möglich, wobei dieser stärker UV belastete Folienbereich nach mehreren Jahren separat über eine Klemmverbindung ausgewechselt werden kann. Auch ein Abschneiden nach mehreren Jahren und eine Bevorratung von Extra Folie für mehrere Abschneidvorgänge ist hier möglich.
Ein weiterer Vorteil der Anlage ist, dass mit Hilfe der Überdimensionierung eine sehr hohe Spitzenleistung erreicht wird, was auch eine geringere Dimensionierung des Wärmespeichers ermöglicht.
Aufgrund dieser Maßnahme und der massiven Überdimensionierung des Kollektors, sind die Folien im Sommer dem Sonnenlicht immer nur wenige Stunden ausgesetzt, was die Lebensdauer der Folie um mehrere Jahre verlängert.
Andererseits werden in den kälteren Monaten aufgrund der großen Flächen bessere Abdeckungsgrade bei der Wärmeversorgung erreicht sowie ein gleichzeitiger Wärmedämmungseffekt für das Dach.
Ein weiterer wichtiger Punkt bei der Kostenersparnis ist, dass als Rezeptor – wenn möglich – das bereits wärmegedämmte Dach verwendet wird. Das gilt sowohl für Flach-, als auch Schrägdächer. Flachdächer heizen sich im Sommer auch ohne Kollektor auf bis zu 80°C auf. Diese Temperatur wird bei den Bedarfskollektoren aufgrund der laufenden Lüftung zum Abtransport der Wärme ebenfalls nicht überschritten. Sollte es aufgrund nicht ausreichender Lüftung zu einer weiteren Temperaturerhöhung kommen, so wird der Bedarfskollektor automatisch stufenweise eingeholt. Ist das Dach noch nicht wärmegedämmt, so ist eine weitere Wärmedämmschicht und Versiegelung im Kollektorbereich auf dem Dach aufzubringen. Optional ist auch eine Bauweise mit ausfahrbarer Rezeptorfolie möglich.
Selbstreinigung
Beim Ein- und Ausfahren des Kollektors im Regelbetrieb (nicht Notstrom Einholung) wird die Folie auf der Ober- und Unterseite mit Hilfe rotierender Bürsten gereinigt, was im Regelbetrieb den Wirkungsgrad der Anlage auf einem gleich bleibenden Niveau hält.
Technische Beschreibung
Das Zentralstück des Kollektors ist die Folienbox, welche die durchsichtige Kollektorfolie auf einer Abrollautomatik enthält. Weiterhin sind in der Folienbox die Wärmetauscher, das Gebläse sowie ein Motor mit einer Wechselschaltung bzw. Wechselgetriebe angebracht. Die Folie wird beispielsweise mit Hilfe eines Seilzuges ausgerollt, welcher seitlich über die die beiden Schienen läuft. Wichtig dabei sind die fest auf dem Dach angebrachten schlecht wärmeleitenden Abstandshalter, welche eine Auflage der Kollektorfolie auf dem Dach verhindern. Über das Gebläse wird nun die Luft durch den Wärmetauscher und unter der Folie angesaugt. Die seitlichen Gummidichtungen verhindern dabei, dass die Luft von der Seite des Kollektors gezogen wird. Längliche schräggestellte Abstandshalter sorgen zudem für eine Verwirbellung der angesaugten Luft. Durch das regelmäßige ansaugen der Luft kann zudem eine Überhitzung des Daches vermieden werden.
Zur Erreichung höherer Temperaturen oder bei nicht wärmegedämmten Dächern gibt es eine alternative Bauweise, bei der ebenfalls eine schwarze Rezeptorfolie mit ausgefahren werden kenn. Abstandshalter sorgen dafür, dass die Rezeptorfolie nicht mit dem Dach in Berührung kommt. Weitere, mittels einer Zwischenverspannung angebrachte Abstandshalter, sorgen dafür das auch die Kollektorfolie nicht mit der Rezeptorfolie in Berührung gerät.
Einsatzgebiete
Die folgenden Einsatzgebiete ergeben sich für Bedarfskollektoren
Warmwasserversorgnung
Mit Hilfe eines Speicherwassertanks kann die Warmwasserversorgung im Sommer und Winter optimal unterstützt werden.
Poolheizung
Ein idealer Ergänzungsfall neben der Warmwasserversorung ist die gleichzeitige Nutzung der Kollektoranlage als Poolheizung. Aufgrund der massiven Überdimensionierung im Sommer kann die Badesaison somit massiv verlängert werden.
Gebäudeklimatisierung
Die LTC Kältemaschinen der Firma Invensor (www.invensor.com) können bereits ab 65°C Kollektortemperatur betrieben werden. Somit ist im Sommer auch mit den Folienkollektoren eine solar betriebene Gebäudeklimatisierung möglich. Bei Bedarf reichen wenige Quadratmeter klassische Glas-Luftkollektoren zur letzten Temperaturerhöhung aus.
Gebäudelüftung
Im Winter ist eine Heizunterstützung in Form der Gebäudelüftung möglich. Die Lüftung erfolgt über vorerwärmte Frischluft aus dem Kollektor, was die Luftqualität verbessern und den Energieverbrauch deutlich senken sollte.
In Kombination mit einer Poolheizung ist zudem eine Raumklimatisierung im Sommer möglich, indem der Kollektor eingezogen, und mit Hilfe des Wärmetauschers die Frischluft für das Gebäude mit Hilfe des Poolwassers gekühlt wird.
Ferienhaus Solaranlage
Auch in südlichen Ländern wird teilweise – gerade bei privaten Ferienhäusern – wegen der langen Leerstandszeiten und den daraus resultierenden Überhitzungsproblemen auf Solaranlagen verzichtet. Auch hier bieten sich Bedarfskollektoren an.
Trocknung von Früchten
Zur Trocknung von Früchten werden Temperaturen von 40 bis 70 Grad benötigt, die vom Kollektor direkt bereitgestellt werden können.
Aktueller Stand der Technik
Wir haben folgende Publikationen gefunden, die in eine ähnliche Richtung gehen:

http://www.dbu.de/projekt_06295/_db_1036.html
http://www.dbu.de/PDF-Files/A-06295.pdf
http://www.patent-de.com/20061026/DE202005007474U1.html
http://www.zae-bavern.de/deutsch/abteilung-1/projekte/
http://www.zae-bayern.de/files/conergy_folienkollektor.pdf

Zum Thema Solarkollektor haben wir zudem die folgenden Patentschriften recherchiert:

Nr	Beschreibung
1	Lüftungsgitter, nach außen abfallend. Kann optional auch durch Lüftungsschlauch für Gebäudebelüftung ersetzt werden.
2	Lüfter, optional als Vertikallüfter
3	Optional Wärmetauscher
4	Gelenke/Scharniere
5	Locker aufliegende Lüftungsklappe. Stellung bei voll ausgefahrener Kollektorfolie. Dient als Rückschlagventil.
6	Gehäuse
7	Locker aufliegende Lüftungsklappe. Stellung bei voll eingerollter Kollektorfolie
8	Voll aufgerollte Kollektorfolie (gestrichelte Darstellung)
9	Metallrolle Motorbetrieben
10	Rohr zum Schutz vor Verletzung der Folie.
11	Ausgezogene Kollektorfolie (UV5 Gewächshausfolie)
12	UV5 Folie in voll eingerollten Zustand (gestrichelte Darstellung)
13	Austrittsöffnung für Folie
14	Folienabschlussstange, mit Folie verbunden; Größer als Austrittsöffnung; Stellung bei voll eingerollter Kollektorfolie (gestrichelte Darstellung)
15	Ablenkrolle
16	Seilzug zum Ausfahren der Kollektorbahn
17	Schiene die optional als seitlich geschlitztes Rohr ausgeprägt sein kann.
18	Folienbox
19	Zentrale Kabeltrommel und Motorbetriebener Seilzug (übereinanderliegend)
20	Kontakt für Endabschaltung des Aus- und Einrollvorgangs
21	Abstandshalter auf dem Dach
22	Schutzfolie, welche das Endstück der Kollektorfolie vor Sonnenlicht schützt. (weiß, dick, UV-beständig)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10206022426 A1 [0022]
- DE 4325887 C2 [0022]
- DE 4103344 A1 [0022]
- DE 3708196 A1 [0022]
- DE 3305838 A1 [0022]
- DE 3200998 A1 [0022]
- US 3908831 [0022]
- US 3022781 [0022]
- EP 0208691 [0022]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- http://www.dbu.de/projekt_06295/_db_1036.html [0021]
- http://www.dbu.de/PDF-Files/A-06295.pdf [0021]
- http://www.patent-de.com/20061026/DE202005007474U1.html [0021]
- http://www.zae-bavern.de/deutsch/abteilung-1/projekte/ [0021]
- http://www.zae-bayern.de/files/conergy_folienkollektor.pdf [0021]

Claims

Der BK ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kollektorfolie in einer lichtundurchlässigen Kiste auf einer zentralen Abrollvorrichtung aufgerollt ist.
Der BK ist dadurch gekennzeichnet, dass Die Kiste auf voller länge zum Auswechseln der Kollektorfolie geöffnet werden kann.
Der BK ist dadurch gekennzeichnet, dass an der Oberseite der Austrittsöffnung (13) ein abgerundetes und optional gefüttertes Formteil angebracht ist.
Der BK ist dadurch gekennzeichnet, dass direkt hinter der Austrittsöffnung über und unter der Folie auf voller Länge zwei rotierbare Reinigungsbürsten angebracht sind, die beim Einrollvorgang im Normalbetrieb hoch- bzw. runtergeklappt werden und die einzuziehende Folie gegenläufig abputzen.
Der BK ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kollektorfolie aus einer durchsichtigen Gewächshausfolie (z. B. UV5/PE Folie) besteht.
Der BK ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kollektorfolie am ausfahrbaren Ende auf voller Länge mit einer starren Stange verbunden ist (Folienabschlusstange 14). Einige wenige Zentimeter der Folie sind zudem mit Hilfe einer hellen Schutzfolie verklebt, die dieses Anschlussstück vor dem UV-Licht schützt.
Der BK ist dadurch gekennzeichnet, dass die Folienabschlussstange (14) breiter ist als die Austrittsöffnung (13) der Folienbox (18).
Der BK ist dadurch gekennzeichnet, dass die Folienabschlussstange (14) an den Seiten in die Laufschiene (17) greift.
Der BK ist dadurch gekennzeichnet, dass parallel zur Laufschiene im Seitenbereich der Kollektorfolie auf dem Dach je zwei Gummidichtungen angebracht sind. Die Gummidichtungen haben dabei die gleiche Höhe wie die Abstandshalter (21). Die Gummidichtungen liegen parallel mit einem Abstand von wenigen Zentimeter zur Laufschiene.
Der BK ist dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Dach im Bereich der ausfahrbaren Kollektorfolie mehrere Abstandshalter in Regelmäßigen Abständen und Reihen angebracht werden. Die Abstandshalter bestehen aus einem schlecht wärmeleitenden und wetterbeständigen Material und sind in einer hellen Farbe gehalten.
Der BK ist dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter oben abgerundet sind und zum Dach hin in einen spitzen Winkel bilden. Die Abstandshalter sind Rückbaubar auf dem Dach angeklebt. Beispielsweise mit Silikon.
Der BK ist dadurch gekennzeichnet, dass die Metallrolle (9) auf der die Kollektorfolie (11) aufgerollt wird, an den Seiten der Folienbox (18) mit Hilfe eines Kugellagers aufgehängt ist.
Der BK ist dadurch gekennzeichnet, dass die Metallrolle (9) über ein umschaltbares Getriebe bzw. Wechselschaltung eingerollt oder auf Leerlauf geschaltet werden kann.
Der BK ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Motor im Seitenbereich der Folienbox (18) untergebracht ist, der über das umschaltbare Getriebe entweder die Folienrolle einrollen kann, oder über den Seilzug die Folienabschlusstange (14) an der Laufschine (17) ausziehen kann.
Der BK ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ausziehvorgang und der Einrollvorgang mit Hilfe der Endabschalter (20) begrenzt wird.
Der BK ist dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren der Folienbox an der Decke mit Hilfe von Scharnieren (4) eine Lüftungsklappe (5) angebracht ist, welche immer locker und ohne Gewicht auf voller Länge auf der Folienrolle überstehend aufliegt. Die Lüftungsklappe ist zudem an der Reibefläche durch ein Fließ gepolstert.
Der BK ist dadurch gekennzeichnet, dass hinter der Folienrolle auf voller Höhe der Folienbox 1–3 Reihen Luft-Wasser Wärmetauscher angebracht sind. Bei der Anbringung von mehreren Reihen arbeiten die Wärmetauscher gegenläufig. Der Ausgang liegt immer auf Seiten der Kollektorfolie. Bei einem reinen Warmluft/Belüftungskollektor kann optional auf einen Wärmetauscher verzichtet werden. Der oder die Wärmetauscher sind zentriert angebracht und nicht zwingend auf voller Länge der Folienbox.
Der BK ist dadurch gekennzeichnet, dass hinter dem Wärmetauscher ein Lüfter angebracht ist. Der Lüfter ist zentriert und nicht zwingend auf der vollen Länge der Folienbox angebracht. Der Lüfter kann optional auch als Achsenlüfter gestaltet sein.
Der BK ist dadurch gekennzeichnet, dass an der Rückwand der Folienbox ein Lüftungsgitter angebracht ist.
Der BK ist dadurch gekennzeichnet, dass optional das Lüftungsgitter automatisiert von einer Steuerung hochgeklappt werden kann.
Der BK ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung beim Einziehen der Folie im Normalbetrieb, die Folie mit Hilfe der Reinigungsbürsten säubert und den Gebläseluftstrom des Lüfters umkehrt, so dass die Luft in Richtung Kollektorfolie geblasen wird.
Der BK ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung dafür sorgt, dass nach dem Ausfahren des Kollektors das Gebläse für einen kurzen Zeitraum auf Maximalleistung auf Gegenstrom (Luftstrom in Richtung Kollektorfolie) schaltet und somit den Kollektor reinigt.
Der BK ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Batterie oder Solarkollektorgespeiste Notstromautomatik den Kollektor im Notstrombetrieb einholen kann. Bei dieser Einholung wird von einer Steuerung die Gegenluft und die Reinigungsfunktion überbrückt bzw. zeitweise desaktiviert.
Der BK ist dadurch gekennzeichnet, dass optional eine Überverspannung mit mehreren dünnen Drähten zwischen der Folienbox und einer optionalen Abschlussleiste am Ende der Laufschienen (17) angebracht sein kann. Diese Überverspannung kann nach ausfahren von einer Steuerung press abgesenkt werden.
Der BK ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung kann zur Sicherung einer Grundlast den Kollektor auf eine fest definierte Länge unterhalb der Hälfte der Kollektorfläche ausfahren. Die somit stärker belastete Kollektorfolie kann mit Hilfe eines Klemmprofils, welches als zwei sehr dünne flache Stangen ausgebildet ist, vorzeitig separat ausgewechselt werden. Die Klemmprofilstangen werden dabei an den Außenkanten mit einander verbunden. Eine Bevorratung von mehreren Metern zur mehrfachen vorzeitigen Auswechselung des Grundlastanteils kann alternativ ebenfalls vorgesehen werden.
Der BK ist dadurch gekennzeichnet, dass für die Bauform auf nicht wärmegedämmten Dächern vor dem Ausfahren der Kollektorfolie einige Zentimeter unterhalb der Kollektorfolie eine schwarze nicht spiegelnde Rezeptorfolie ausgezogen werden kann. Diese Rezeptorfolie hat eine eigene Ab- und Aufrollstange, welche ebenfalls über das schaltbare Getriebe angesteuert wird.
Der BK ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Bauform mit Rezeptorfolie die aufgespannte Rezeptorfolie auf einer sehr dünnen Rolle aufgerollt wird, was im ausgefahrenen Zustand eine gleichzeitige Luftansaugung ober- und unterhalb der Rezeptorfolie ermöglicht.
Der BK ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Bauform mit Rezeptorfolie eine zusätzliche Zwischenverspannung, analog der bereits beschriebenen Oberverspannung, angebracht ist. Die Zwischenverspannung, die immer oberhalb und in einer Reihe mit den Abstandshaltern (21) angebracht ist, weist ebenfalls eigene umgedrehte Abstandshalter aus, welche ein Aufliegen der Kollektorfolie auf der Rezeptorfolie verhindern. Beim Ausziehen der Rezeptorfolie kann diese jedoch zwischen den Abstandshaltern und den Zwischenverspannungsabstandhaltern durchgezogen werden. Die Rezeptorfolie wird oberhalb der Zwischenverspannungsabstandhalter ausgezogen.
Der BK ist dadurch gekennzeichnet, dass unter den Eckpunkten der Folienbox und der Laufschienen Befestigungsplatten angebracht sind. Die Befestigungsplatten werden mit Silikon auf das Dach geklebt. Die Platten haben in der Mitte an der Oberseite einen Stift mit Gewinde. Mit Hilfe dieses Stiftes kann der Aufbau um mehrere Millimeter Flexibel auf dem Dach angebracht werden. Die Folienbox und schienen weisen dafür entsprechende längliche Befestigungsschlitze auf.
Der BK ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung Notsituationen wie Überhitzung der Kollektorfläche, starken Wind, Regen, oder Schnee erkennt und in diesem Fall den Kollektor einzieht. Bei dieser Form der Noteinholung wird die Lüftung vorher abgebremst und anschließend auf maximalen Gegenschub geschaltet.
Der BK ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Minimalbauweise auf Schrägdächern möglich ist, die nur aus einer fest installierten Rezeptorfolie und Kollektorfolie besteht, welche direkt mit Hilfe der Abstandshalter zwischen Dach und Rezeptorfolie und Rezeptorfolie und Kollektorfolie befestigt ist. Die Minimalbauweise besteht weiterhin aus einer im oberen Bereich zentral angebrachten Einheit aus Wärmetauscher und Lüfter sowie festen seitlichen und oberen Begrenzungen, die das seitliche ansaugen von Luft verhindern.
Der BK ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung den Energiebedarf über Sensoren und einstellbare Schwellwerte erkennt und den Kollektor entsprechend ein und ausfährt sowie die zugehörige Lüftung und Wasserumwälzung im Wärmetauscher und angeschlossenen Wasserspeicher steuert.
Der BK ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Elektronik über mehrere Wärmesensoren auf dem Dach die Lüftung und Wasserumwälzung bedarfsgerecht regelt. Dabei wird bei geringeren Temperaturen die Luftumwälzung und Wasserumwälzung entsprechend reduziert oder sogar gestoppt. Die Folie bleibt jedoch im Winter auch beim Lüfterstillstand als zusätzliche Dachwärmedämmung ausgefahren.
Der BK ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung dafür sorgt, dass beim ein- und ausziehen der Kollektorfolie die Rezeptorfolie bereits immer voll ausgezogen ist.
Der BK ist dadurch gekennzeichnet, dass optional die Abstandshalter als mehrere Zentimeter lange schräggestellte Luft-Ablenkstücke ausgeprägt sein können, welche die vom Lüfter angesaugte Luft verwirbeln.
Der BK ist dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlusstange optional an der Unterseite über einen groben Luftfilter zum Schutz des Kollektors vor Laub und groben Schmutzpartikeln erweitert werden kann. Dieser Luftfilter kann alternativ auch an den möglichen Auszugspositionen der Kollektorfolie fest angebracht sein.
Der BK ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Folienbox die Wärmetauscher und Lüfter zentriert angebracht sind. Der restliche Abstand zwischen Wärmetauscher und Folienbox wird von einer Trennwand in dergestalt abgetrennt, dass der Lüfter nur Luft durch den Bereich des aufgezogenen Wärmetauschers ansaugen kann.
Der BK ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Bauform mit zusätzlicher Rezeptorfolie auch die seitlichen Gummidichtungen eine Zwischenverspannung benötigen. Mit Hilfe dieser Zwischenverspannung sind auch hier weitere Gummidichtungen vorzusehen, welche das ziehen von Seitenluft verhindern.
Der BK ist dadurch gekennzeichnet, dass ein schräg überstehendes Blech als Regenschutz für die Auslassöffnung am oberen Ende der Folienbox oberhalb der Auslassöffnung angebracht ist.