DE2720075A1

DE2720075A1 - Strahlenverstaerker und zellenspeicher

Info

Publication number: DE2720075A1
Application number: DE19772720075
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Emmerich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-05-05
Filing date: 1977-05-05
Publication date: 1978-11-09

Description

Wilhelm Emmerich 355o Marburg/L.den 25.4·.77

-Elektromeister- Köhlersgrundgasse

Strahlenverstärker und Zellenspeicher

Die Erfindung beinhaltet eine Verbesserung der Wärmerückgewinnungsanlage ,genannt in der Patentanmeldung P 262o395· 2 Mit dieser Erfindung soll die Sonneneinstrahlung auf die Dachhaut von Gebäuden erweitert im Temperaturniveau angehoben,gesteuert und deren Energie gespeichert werden_e Ein Strahlenverstärker und ein Zellenspeicher, der diese Eigenschaften hat, kann u.a. mit großem Vorteil zur Nutzbarmachung der Kosmischen-sov/ie Sonnenstrahlung für Heißwasser-und Heizungszwecke eingesetzt werden.

Beim Ausnutzen der Kosmischen-und Sonnenstrahlung für Heißwasser u.Heizungszwecke besteht ein Interresse, dies möglichst ganzjährig mit dem erforderlichen Temperaturniveau zu erreichen. Man gewinnt so den Vorteil einer optimalen Energiegewinnung mit minimalem Fremdenergieaufwand.

Der Strahlenverstärker gemäß der Erfindung arbeitet auf dem Prinzip einer Sammellinse,deren beiderseitigen Flächen konvex ausgebildet sind. Durch die konvexe Profilgebung der beiderseitigen Linsenflächen wird eine Sammlung der Strahlen,sowie deren Bündelung erzielt. Die Bündelung der Strahlen hat eine Anhebung der Temperatur,vorzugsweise auf der Dachhaut,zur Folge.Zur Steuerung der Temperatur die der Dachhaut zugeführt,wird ein thermisch steuerbarer Reflektor vorgeschlagen. Der Reflektor gemäß der Erfindung,besteht aus verstellbaren Spiegellamellen,die vorzugsweise durch eine mechanische Verstelleinrichtung zu einer geschlossenen Reflektorschicht verändert werden kann. Die Überwachung der Temperatur auf der Dachhaut, sowie die des Mediums,das in der mehrröhrigen Leitung unter der Dachhaut geführt wird,geschieht vorzugsweise mit-einer_ö eins teJ-lharejl· Bimetallfeder. -2

Die Bimetallfeder wird hierzu vorzugsweise dicht an der Dachhaut geführt. Die mechanische Veränderung der Bimetallfeder wird zur Betätigung des lamellierten Reflektors genutzt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnungen Fig. 1, 2, 3» 4- u.5 beschrieben welche in nicht maßstabgerechten, schematischen Darstellungen einen Strahlenverstärker und einen Zellenspeicher, gemäß der Erfindung zeigen. Ein Strahlenverstärker mit Dachaufbau wird in Fig.1 gezeigt. Die Sammellinse ist mit Ziffer 1 deren konvexe Strahleneintrittsfläche mit 2 und die konvexe Strahlenaustrittsfläche mit Ziffer 3 bezeichnet. Die Sammellinse 1 wird in dem, um den Drehpunkt 11, verstellbaren Rahmen 4- gehalten. Der Drehpunkt 11 befindet sich in der Halterung 19, die an der Dachhaut AO ohne deren Veränderung befestigt werden kann. Durch die Verstellmöglichkeit der Sammellinse 1 in den Pfeilrichtungen 9, kann dieselbe in den günstigsten Strahleneinfallwinkel eingestellt werden. Die Reflektorlamellen sind mit der Ziffer 5 bezeichnet und auf den Stiften 12 u.13 drehbar in Pfeilrichtung 2o in dem Rahmen 4- thermisch verstellbar gelagert. Das thermische Verstellen der Reflektorlamellen 5 erfolgt mit der Bimetallfeder 6, die an der Halterung 14 befestigt ist. Unterhalb der Dachhaut 1o wird die mehrröhrige Leitung 8, in der das Medium, welches zum Energietransport vom Dachbereich zur Bedarfsstelle genutzt wird, geführt.

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In Pig.2 ist der Strahlenverstärker in einer thermischen Phase, in der die gewünschte Dachhauttemperatur, sowie die des Mediums, in der mehrröhrigen Leitung 8 noch nicht erreicht ist, in Drauf-und Vorderansicht dargestellt. Die Vorderansicht ist als Schnittfläche durch die Mittellinie 22 gezeigt. In dieser thermischen Phase befindet sich die Bimetallfeder 6 in der Stellung, in der sie das Gestänge 7 nicht betätigt und die Reflektorlamellen 5 in den günstigsten Winkeln zur Sammellinse 1 stehen, in denen sie die meisten Strahlen 16, ohne Ablenkung zur Dachhaut 1o, passieren lassen. In dieser Stellung der einzelnen Reflektorlamellen 5» wird die größte Strahlenbündelung 17 und somit die größte Temperaturanhebung auf der Dachhaut Io erreicht und von dem Medium in der mehrröhrigen Leitung 8 aufgenommen.

In Fig.3 ist der Strahlenverstärker in einer thermischen Phase, in der die gewünschte Temperatur auf der Dachhaut 1o, sowie die Temperatur des Mediums in der mehrröhrigen Leitung 8 erreicht ist in Drauf-und Vorderansicht dargestellt. Die Vorderansicht ist als Schnittfläche durch die Mittellinie 22 gezeigt. In dieser thermischen Phase ist die Bimetallfeder 6 in Pfeilrichtung 15 durchgebogen und hat das Gestänge 7 mit dem sämtliche Lamellenreflektoren 5 durch die Halterungen 18 beweglich verbunden sind, in Pfeilrichtung 21 kreisförmig verstellt. Durch das kreisförmige Verstellen des Gestänges 7 werden die Reflektorlamellen 5 um die Achsen 12 u. 13 in Pfeilrichtung 2o so gedreht, daß die austretenden Strahlen aus der Sammellinse 1 dementsprechend abgelenkt und verteilt werden und das Ansteigen der Temperatur auf der Dachhaut 1c begrenzt wird. Steigt die Dachhauttemperatur jedoch weiterhin an, so biegt sich die Jtiimetallfeder 6 noch weiter in Pfeilrichtung 15 durch und das Strahlenbündel 17 wird der Stellung der Reflektorlamellen 5 entsprechend noch mehr aufgeteilt. Durch die automatische, stufenlose Aufteilung des Sti*ahlenbündels 17 wird die gleiche Energiemenge mit einem nutzbaren

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Temperaturniveau zur Dachhaut geführt. Das Temperaturniveau der Dachhaut wird außerdem von der Temperatur des Mediums, das in der mehrrörigen Leitung 8 unterhalb der Dachhaut 1o zum Transport der Energie zur Bedarfsstelle dient, beeinflußt. Somit ist eine automatische Steuerung der Energiestrahlung zur Dachhaut, die sich nach dem Energiebedarf richtet, erzielbar.

In Fig.4- ist der Stilahlenverstärker in einer thermischen Phase gezeigt, in der die Reflektorlamellen 5 durch die Bimetallfeder 6 soweit verstellt sind, daß diese eine geschlossene Reflektorschicht bilden. Die Strahlen,die unterhalb der Sammellinse 1 austreten, werden mit der Reflektorschicht durch die Sammellinse 1 in Pfeilrichtung 23 reflektiert und die Temperatur der Dachhaut begrenzt. Die völlige Schließung des Lamellenreflektors wird sich vornehmlich bei extremen Sommertemperaturen einstellen»

In Fig.5 ist ein mehrstufig, thermisch steuerbarer Zellenspeicher als Ausführungsbeispiel mit acht Zellen dargestellt. LIi t dem mehrstufig steuerbaren Zellenspeicher kann die Energie, die vorzugsweise der Dachhaut entnommen und für Keißwasser-und Heizungszwecke nutzbar gemacht v/erden soll, mit unterschiedlichen Temperaturen und minimalem Fremdenergieaufwand,optimal gespeichert werden.

Die Zellen des Speichers sind mit den lfd. Ziffern 24- bis 31 bezeichnet. Der Energietransport von der Dachhaut 1o zu den Zellenspeichern der lfd.Ziffern 24- bis 31 erfolgt mit dem Mediumkreislauf 88 der mit den Wärmetauschern der lfd. Ziffern 39 bis 46 der mehrröhrigen Leitung 8, den Verbindungsröhren der lfd. Ziffern M-8 bis 61, der Pumpe 71» dem Vorlauf 4-7, und dem Rücklauf 86 gebildet wird. Der Mediumstrom 88 wird mit den Thermostatventilen der lfd.Ziffern 32 bis 38, die als Umschaltventile ausgeführt sind_; gesteuert.

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Die Thermostatventile der lfd.Ziffern 32 bis 38 werden über die Kapillarrohre der lfd.Ziffern 72 bis 78 entsprechend den Abtastwerten der Kapillarrohrfühler der lfd.Ziffern 62 bis 68, welche die Temperatur des ankommenden Mediumstromes 88 von der Dachhaut an dem Vorlauf 4-7 abtasten, gesteuert.Die Thermostatventile sind hier beispielsweise entsprechend der Zellenzahl stufenweise im Temperaturenbereich von ca.+ 1o° c bis + 8o° C einstellbar.

Bei einer Temperatur von + 1o° C des Mediumstromes 88 in dem Vorlauf 4-7» sind sämtliche Thermostatventile der lfd.Ziffern 32 bis 38 in Richtung der Röhren 48,5o 52,54,56,58 u.6o, die zu den Wärmetauschern der lfd. Ziffern 39 bis 46 führen, geöffnet und die Mediumwege zu den Röhren 49,51,53,55,57,59 u.61 geschlossen. Der Mediumskreislauf wird bis zu einer Temperatur von ca.+ 1o° C durch das Thermostatventil 32, dessen Ventilweg zu der Röhre 48 geöffnet und der Röhre 49 geschlossen ist, durch den Wärmetauscher 39» der Umwälzpumpe 71> des Rücklaufs 86, der mehrröhrigen Leitung 8 und dem Vorlauf 47 gebildet.

Der iaediumstrom 88 des Vorlaufs 47 gibt während dieser Steuerphase über den Wärmetauscher 39 die Energie an das Medium der Speicherzelle 24 ab. Überschreitet die Temperatur des Mediumstromes 88 + 1o°G, so wird das Thermostatventil 32 durch den Wärmefühler 62 so verstellt, daß der Mediumstrom 88 durch die Röhre 48 gesperrt und zur Röhre 49 freigegeben wird. In dieser Steuerphase fließt der Mediumstrom 88 durch das Thermostatventil 33> durch die Röhre 5o, durch den Wärmetauscher 4o und gibt vornehmlich hier seine Energie an das Medium der Speicherzelle 25 ab. Anschließend fließt der Mediumstrom 88 mit einem niedrigerem Temperaturniveau durch den Wärmetauscher 39 und über die Umwälzpumpe 71 zur Dachhaut 1o zurück. Entsprechend dem unterschiedlichen Temperaturniveau des Mediumstromes 88 an dem Vorlauf 47 wird der Mediumstrom 88 jeweils dem entsprechenden Wärmetauscher

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der lfd. Ziffern 39 bis 46 vorrangig zugeführt und gibt jeweils an das Medium der Speicherzelle, in der sich der Wärmetauscher befindet, vorwiegend die Energie ab. Zum Steuern des Mediumstromes 88 wird dieser von den Kap^illarrohrfühlern der lfd. Ziffern 62 bis 68 am Vorlauf 47 abgetastet. Bei einem Temperaturniveau ab + 7o°C des Mediumstromes 88 am Vorlauf 47 sind sämtliche Thermostatventile mit der lfd.Ziffer 32 bis 38 so verstellt, daß die Mediumwege der Röhren 48,5o,52,54,56,58 u.6o geschlossen sind und der Mediumstrom 88 fließt zunächst über den Wärmetauscher 46 und gibt seine Energie vorwiegend an das Medium der Speicherzelle 31 ab. Von Hieraus fließt der Mediumstrom 88 durch die Wärmetauscher der folgenden,rückwärts laufenden Ziffern 45 bis 39 und gibt an die Speicherzellen bis zu einer Temperaturanhebung des gesamten Mediums des Zellenspeichers auf ca.+ 9o°C Energie ab. Dabei teitt der Mediumstrom 88 jeweils aus den Wärmetauschern mit den rücklaufenden Ziffern von 46 bis 39 mit einer niedrigeren Temperatur aus. Hierdurch wird erreicht, daß der Rücklauf 86 zur Dachhaut 1o durch ein ausreichendes Temperaturgefälle zum Vorlauf 47 optimal Energie aufnimmt, wodurch das Energieangebot der Dachhaut 1o kurzfristig entnommen und im Zellenspeicher abgegeben werden kann. Die Fördermenge der Umwälzpumpe 71 wird mittels des elektronischen Steuerteiles 7o stufenlos so verändert, daß sich die Fließgeschwindigkeit in der mehrröhrigen Leitung 8 dem Energieangebot von der Dachhaut 1o anpaßt. Das elektronische Steuerteil 7o wird von dem Fühler 69» der die Vorlauftemperatur 47 abtästet so verändert, daß ein optimales Temperaturniveau des Mediumstromes 88 zur Energiespeicherung erreicht wird. Die Werte, die der i'ühler 69 an dem Vorlauf 47 abtastet, werden dem elektronischen Steuerteil ?o über die elektrische Leitung 87 mitgeteilt.

Die gespeicherte Energie wird vorzugsweise direkt und zweitrangig mit einer Wärmepumpe für Heißwasser-und

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Heizungszwecke nutzbar gemacht· Zur Nutzbarmachung der gespeicherten Energie im Zellenspeicher, fließt der Mediumstrom durch den Vorlauf 89 zur Bedarfsstelle und Ton hier durch den Rücklauf 9o zu den Speicherzellen mit den lfd. Ziffern 24 bis 31, die mit den Röhren der lfd. ziffern 79 bis 85 verbunden sind.

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Claims

Patentansprüche

Auf der Basis einer Sammellinse arbeitenden Strahlenverstärker mit dem man u.a. eine Ausweitung der nutzbaren Kosmischen-und Sonnenstrahlen, vorzugsweise für Heißwasser sowie Heizungszwecke,eine Anhebung die sich automatisch nach der Strahlentemperatur,sowie nach dem örtlichen Energiebedarf richtet,erzielt wird. Ein thermisch steuerbarer Zellenspeicher mit dem das Energieangebot der Kosmischen-sowie Sonnenstrahlung mit minimalem Fremdenergieaufwand optimal speicherfähig wird.

2· Strahlenverstärker und Zellenspeicher nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Strahlenverstärker angehobene Temperaturniveau der Dachhaut 1o von der die nutzbare Energie für Heißwasser—und Heisungszwecke entnommen werden soll, automatisch,ohne zusätzliche Fremdenergie,thermisch steuerbar ist.

3. Strahlenverstärker und Zellenspeicher nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet,daß die Sonnenstrahlung,ausgenommen an Tagen mit extremer Sonnenstrahlung, der gesamte Energiefluß nach Fig.2 u.3 annähernd mit einem ausgeglichenem Temperaturniveau nutzbar gemacht werden kann.

4·· Strahlenverstärker und Zellenspeicher nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß zum Steuern des Temperaturniveaus der Dachhaut verstellbare Spiegellamellen benutzt werden.

5· Strahlenverstärker und Zellenspeicher nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß zum Abtasten des Dachhauttemperaturniveaus und zum Steuern der Spiegellamellen vorzugsweise eine oder mehrere versteilbare Bimetallfedern benutzt werden.

6. Strahlenverstärker und Zellenspeicher nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet,daß die Sammellinse 1 schwenkbar in dem Rahmen 4- so gehalten wird, daß eine

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6· Einstellung nach den Pfeilrichtungen 9 in den günstigsten Strahleneinfallwinkel, unabhängig der Dachneigung, möglich ist.

7. Strahlenverstärker und Zellenspeicher nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlenverstärker mit der Halterung 19 auf der Dachhaut 1o zu befestigen ist,ohne die Dachhaut 1o zu verändern.

8. Strahlenverstärker und Zellenspeicher nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Energieangebot, welches vorzugsweise unter der Dachhaut 1o entnommen wird mit dem in Fig.5 gezeigten thermisch gesteuerten Zellenspeicher,der vorzugsweise aus thermisch beständigem Kunststoff hergestellt, gespeichert wird.

9· Strahlenverstärker und Zellenspeicher nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Mediumstrom 88 mit Kapillarrohrfühler abgetastet und mit Thermostatventilen gesteuert wird.

10. Strahlenverfetärker und Zellenspeicher nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet,daß der Zellenspeicher mit einer beliebigen Anzahl thermisch steuerbaren Stufen, sowie Speicherzellen hergestellt wird.

11. Strahlenverstärker und Zellenspeicher nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Fördermenge der Umwälzpumpe 71, die zum Transport des Mediums von der Dachhaut zur Bedarfstelle dient,stufenlos thermisch steuerbar ist. Wodurch die Fließgeschwindigkeit des Mediums unter der Dachhaut 1o so angepaßt wird,daß ein nutzbares Temperaturniveau am Vorlauf 47 bei optimalem Energietransport gehalten wird.

12. Strahlenverstärker und Zellenspeicher nach Anspruch 1 2,3»^z*-»5>6»7,8,9, u.1o dadurch gekennzeichnet,daß die Dachhaut 1o,zur Energiespeicherung, die dieser durch den Strahlenverstärker mit dem größeren Vollumen und Temperaturniveau augeführt wird,als Speicher

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12. und somit zum Ausgleich von der Tag - zur Nachttemperatur genutzt wird.

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