DE2616589A1

DE2616589A1 - Verfahren und vorrichtung zur gewinnung von waermeenergie

Info

Publication number: DE2616589A1
Application number: DE19762616589
Authority: DE
Inventors: Kjell Folkesson; Leif Norell
Original assignee: Svenska Flaktfabriken AB
Current assignee: ABB Technology FLB AB
Priority date: 1976-04-14
Filing date: 1976-04-14
Publication date: 1977-10-27

Description

"Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Wärmeenergie"
Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Gewinnung von Wärmeenergie und ist in der Einleitung von Anspruch 1 bzw. dem ersten Vorrichtungsanspruch naher umrissen.
Die Erfindung zielt insbesondere auf die Erwürmung von Wohnungen ab unter Ausnutzung von in erster Linie frei vorkommender Energie, wie Sonnenenergie und at#mosphärischer Luft.
Es ist bereits vorbekannt, aus der Sonnenstrahlung auf verchiedene Weise Wärmeenergie zu gewinnen. Ausserdem ist es bekannt, mittels einer sogenannten Wärmepumpe Wärmeenergie zu gewinnen aus der atmosphärischen Luft, See- oder Meerwasser, Quellen u.dol., wobei das Temperaturniveau in der Wärmepumpe erhöht wird und ein Wärmeentzug auf diesem angehobenen Niveau erfolgt. Wie bekannt, besieht das raste Problem in beiden Fällen darin, dass die Energiegewinnung im allgemeinen sinkt, wenn der Wärmebedarf steigt, beispielsweise bei sinkender Aussentemperatur.
Allgemein hat die erfindung zum Ziel, die Ausnutzung von befindlichen, freien Energiequellen so wirtschaftlich wie möglich zu erlauben.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäss durch ein Verfahren bzw.
eine Vorrichtung wie im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 bzw. dem ersten Vorrichtungsanspruch beschrieben verwirklicht.
Weitere Kennzeichen und Vorteile gehen aus folgender Beschreibung unter Hinweis aus beigefügte Zeichnungen hervor. In diesen zeigen: Fig. 1 ein schematisches Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung, Fig. 2 ein anderes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung ebenso schematisiert, Fig. 5 eine Prinzipskizze des erfindungsgemässen Verfahrens und Fig. 4 - 6 abgeänderte Ausführungsbeispiele eine Kollektors.
Die gezeigten Ausführungsbeispiele beziehen sich vorzugsweise auf Wohnhäuser, die mit Wärmeenergie zu versorgen sind.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführung ist 1 ein Wärmeempfänger oder ein sogenannter Kollektor, der beispielsweise einen Teil eines Kausdaches bildet und vorzugsweise zur Auffangung der Sonnenwärmestrahlung vorgesehen ist. Ein solcher Kollektor ist ah sich bekaimt und braucht hier nicht näher beschrieben zu werden. Durch diesen Wärmekollektor 1 zirkuliert ein wärmetragendes Medium, vorzugsweise Wasser, oder in gewissen Fällen ein Kältemedium, beispielsweise Freon, welches von einer Pumpe 14 bzw. einem Kompressor 6 in Umlauf versetzt wird. Beim Passieren des Kollektors erhält das Wärmetragende Medium Wärme von der Sonnenstrahlung, die somit den kollektor erwärmt. Dieser erhält jedoch auch Wärme dadurch, dass auf dessen Rückseite ein Spalt 12 angeordnet ist, der vorzugsweise an die atmosphärische Luft angeschlossen werden kann. Ein solcher Anschluss ist in Fig. 1 - 3 geligt.
Der Luftfluss durch den Spalt ist mittels einer Klappe od. dgl. 4 regulierbar. 11-ach Eintritt bei 4 streicht die atmosphärische Luft an der Rttckseite des Kollektors 1 entlang, um am anderen Ende iber einen Sammelkanal 3 mit Hilfe eines Gebläses 2 abgezogen zu werden.
Beim Passieren durch den Spalt gibt die Luft einen Teil ihrer Wärmeenergie an den Kollektor 1 ab, wovon die Energie auf das wärmetragende Medium überftihrt wird.
Bei ausreichender Sonnenstrahlung kann die Klappe 4 vorzugsweise geschlossen sein und das Gebläse 2 abgeschaltet oder wirkungslos gemacht. Der Sammelkanal 3 gestattet Anschluss mehrerer Kollektoren an dasselbe Gebläse 2. Mit 5 ist ein weiteres Gebläse bezeichnet, welches beispielsweise dem Spalt 12 in der Nähe der Klappe verbrauchte Ventilationsluft zuführt. Auf diese Weise gibt auch die verbrauchte Luft Energie an den Kollektor ab.
Das auf obengenenn#e Weise im Kollektor 1 erwärmte wärme tragende Medium wird mittels der Pumpe 14 über Leitungen zu einem Wärmewechsler 7 transportiert, wobei dessen Energie der Wärmepumpe zugeführt wird, da der Wärmewechsler der Verdampfer der Wärmepumpe ist. In der Wärmepumpe wird das Temperaturniveau auf bekannte Weise erhöht, und im Wärmewechsler 8, welcher der Kondensor der Wärmepumpe ist, wird die Energie zu einem wärmeempfangenden Medium überführt, beispielsweise Wasser, welches auf geeignete Weise zum Erwärmen eines Gebäudes verwendet wird. Dies kann über ein Akkumulationssystem 9 bzw. ein Luft heizaggregat 11 mit Wärmewecheler 10 geschehen. Hier können natürlich verschiedene Ldsungen in Frage kommen, wie z.B. Heisswasserheizkörper, Erwärmung von Verbrauchsheisswasser u.s.w..
Das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 stimmt ixrlgrossen mit dem Ausftihrungsbeispiel gemäss Fig. 1 überein abgesehen von folgenden Einzelheiten. Hier wird an Stelle von Wasser Luft verwendet als zirkulierender Wärmeträger und eine Akkumulierung geschieht beispielsweise im einen Kiesbett od. dgl. unter einem Haus. Die Pumpen werden somit von Gebläsen ersetzt0 In Fig. 3 bezeichnet 1 eine Wärmepumpe mit Wärmewecheler, 2 eine primäre Energiequelle, insbesondere atmosphärische Luft, 3 einen primären Wärme empfänger oder Kollektor, vorzugsweise in Form einer Rippenbatterie mit Gebläse, 4 eine sekundäre Energiequelle mit sekundärem Wärme empfänger oder Kollektor, insbesondere für Sonnenwärmestrahlung, 5 ein Reguliersystem und 6 einen Empfänger. Die Ausführungsformen gemäss Fig. 1 und 7 sind somit spezielle Anwendungsbeispiele der Prinzipausfihrung gemäss Fig. 3.
Dank der Wärmepumpe kann Wärme auf einem Temperaturniveau aufgenommen werden, welches niedriger ist als das der atmosph##ischen Luft. Der Wirkungsgrad des Kollektors wird damit grösser. Durch die Kombination von Wärmegewinnung aus der atmosphärischen Luft und einer anderen billigen Energiequelle wie Sonnenenergie und verbrauohter Ventilationsluft wird ein höherer totaler Wirkungsgrad erreioht als bei nur einer Energiequelle.
In Fig. 1 ist ein Ventilationsspalt 17 auf der Vorder- oder Sonnenseite des Kollektors angeordnet. Genaite Vorder- oder Sonnenseite kann durch eine an und für sich bekannte Verglasung gebildet sein, welche einen oder mehrere listanuräume ii Verhältnis zum Kollektor freilässt. Der Raum oder die Räume 17 sind vorzugsweise durch Klappen 4 drossel- oder absperrbar Auf der Rückseite kann eine Isolierung 16 angeordnet sein.
Die in Fig. 5 gezeigte Ausführung stimmt im grossen mit der in Fig. 1 gezeigten überein. Auf der Vorderseite des Kollektors ist hier ein geschlossener Raum 18 angeordnet unter Glas und auf der Rückseite des Kollektors ist ein Spalt 19 angeordnet, durch den Luft am Kollektor vorbei beispielsweise gezogen wird. Die andere Seite des Spaltes kann von einer Isolierung 16 gebildet werden. Auch in diesem Fall kann eine regulierende Klappe 4 vorzugsweise im Einlauf vorhanden sein.
Die Ausführung gemäss Fig. 6 stimmt im grossen mit der Ausführung gemäss Fig. 5 überein, jedoch der vorderer Bauni 13 ist nicht geschlossen, sondern auch durch diesen strömt Luft. Auf diese Weise erhält der Kollektor eine grössere Wärmeüberführende Kontaktfläche gegenüber der vorbeiströmenden Luft. Natürlich können ausserdem auf der Vorderseite ein oder mehrere geschlossene verglaste Räume angeorilet sein.
Oben beschriebene und in den Zeichnungsfiguren gezeigte Ausführungsformen sind lediglich nicht begrenzende Beispiele, die im Rahmen des Erfindungsgedankens bzw. folgender Patentansprüche beliebi@ abgeändert und ergünzt werden können. So ist es natürlich sowohl möglich als auch in gewissen Fällen wänschenswert, die Rückseite des Kollektors mit einer flächenvergrössernden Profilierung wie in Fig. 2 angedeutet zu versehen. Auch auf der Vorderseite des Kollektors und /oder in dem -selben kann eine solche flächenvergrössernde Profilierung in Form von Flanschen, Rippen oder ähnlich vorhanden sein.

Claims

P a t e n t a n s p r ,i c h e 1. Verfahren zur Gewinnung von Wärmeenergie, wobei Sonnenenergie von wenigstens einem Kollektor (1) aufgenommen wird, welcher von einem die Wärmeenergie transportierenden Medium durchströmt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s 5 ausser der Sonnenenergie Energie aus einem wärmeabgebenden Medium aufnehmbar ist, welches am Kollektor vorbei oder durch diesen geführt wird.
2. Verfahren nacil Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wärmeabgebende Medium atmosphärische und/oder verbrauchte Luft bzw. ein Prozessgas ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftstrom zum Kollektor mittels Geblasen oder durch Drosselung oder Absperrung mittels Klappen 4 reguliert wird.
4. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens gemäss Anspruch 1, wobei ein Kollektor (1) zum Auffangen der Sonnenwärmestrahlung mit Kanälen für ein wärmetransportierendes Medium versehen ist, g ek e n n z e i c h n e t d u r c h in Kollektornähe oder in diesem angeordnete Passagen (17,18,19) für ein vorbeigeführtes wärmeabgebendes Medium, z.B. Luft oder ein anderes Gas.
5, Vorrichtung nach anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass genannte Passagen (17,18,19) durch auf der Rück- und/oder Vorderseite des Kollektors angeordnete spaltförmige Räume gebildet sind, welche an ein Gebläse (2) angeschlossen sind.
6. VorSchtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Passagen (17,18,19) mit Anschlüssen für ein Gebläse sowie eine Klappe (4) zum Regulieren der Luftmenge versehen sind, welche in genannte Passagen einzuführen ist.
7. Vorrichtung nach wenigstens einem der anspräche 4 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass Abluft- bzw. Prozessgasleitungen an gennante Passagen angeschlossen sind.
8. Vorrichtung nach den Ansprichen 4 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Kollektor (1) zugswandten Seite der Isolierschicht (16) durch Belegen mit anderem Material, Anstrich oder andere Flächenbehandlung ein Absorptionsvermögen gegeben ist, welches grösser ist Fals bei der unbehandelten Isolierschichtfläche.