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Vorrichtung zur Gewinnung von Wärmeenergie
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Gewinnung von bärmeenergie
über das Dach eines Hauses, wobei anstelle von herksmmlichen Dachplattbn lichtdurchlässige
Glasplatten oder glasähnliche Platten vorgesehen sind.
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Es ist bereits bekannt, zur Wärmeenergiegewinnung für Heizzwecke oder
für Warmwasser die auf ein Dach einfallende Sonnenenergie auf zufangen Hierzu hat
man anstelle von herkömmlichen Dachplatten Glasplatten vorgesehen, hinter denen
entsprechende
kollektoren angeordnet waren. Bei fehlender Sonneneinstrahlung war deren Wirkungsweise
stark reduziert oder sie wurde sogar vollständig unwirksam.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die kufgabe zugrunde, eine
Vorrichtung zur Wärmeenergiegewinnung über das Dach mit besserem Wirkungsgrad zu
schaffen, insbesondere eine Vorrichtung, die auch bei Bewölkung oder gar bei Regen
noch Wärme energie liefert.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil
des Anspruchs 1 beschriebene Merkmale gelöst.
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Neben der direkten Ausnutzung der Sonneneinstrahlung wird nunmehr
zusätzlich auch die entlang der Hauswand aufsteigende Wärme zurückgewonnen. Insbesondere
an sonnenseitigen Hauswänden steigt die Warmluft entlang der Wand nach oben und
sammelt sich in dem Raum zwischen der Wand und dem überhängenden Dachkeil. Diese
normalerweise verlorene Warmluft wird nun über die Öffnungen in die Warmluftkanäle
geleitet.
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Bei Sonneneinstrahlung erwärmt sich die eineleitete Luft noch weiter
bevor sie im bereich des Giebels in einen Sammelkanal oder einen Sammelraum geleitet
wird, der mit einem härmetauscher verbunden ist.
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Durch die Warmluftkanäle wird weiterhin auch die Verlustwärme des
Hauses, die über das Dach abgeht, zurückgewonnen.
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Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird auch eine Wärmeenergie
gewonnen, wenn keine Sonneneinstrahlung vorliegt, Dies kann unter Umständen sogar
noch in den späten hbendstunden oder sogar zur Sachtreit erfolgen, wenn die in den
Wänden aufgespeicherte Wärme abgestrahlt wird.
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In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Wärmetauscher
in dem Sammelkanal oder in dem Sammelraum angeordnet ist und über eine Heizwasserleitung
mit einem Warmwasserbereiter verbunden ist. Der Warmwasserbereiter kann dabei zur
Heizung oder für Warmwasserbrauchanlagen verwendet werden.
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Ebenso ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, daß der Wärmetauscher
für andere Zwecke benutzt wird oder selbst als Warmwasserbereiter dient.
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Ein weiterer, sehr wesentlicher Vorteil der Erfindung wird erreicht,
wenn in der Heizwasservorlaufleitung vom Warmetauscher ein Temperaturfühler und
ein Umschaltventil angeordnet sind, wobei bei Unterschreitung einer bestimmten Mindesttemperatur
die Heizwasservorlaufleitung mit einer Wärmepumpe verbindbar ist.
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ärmepumpen, die ihre Wärmeenergie aus der Umgeb-ungsluft oder aus
Wasser~erzeugen, sind bereits bekannt Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat jedoch
im Vergleich zu den bisher bekannten Wärmepumpen den entscheidenden Vorteil, daß
der Wärmepumpe nicht die "normale" Warmluft zugeführt
sondern Warmwasser,
das durch eine in den Warmluftkanälen vorher erwärmte Umluft erwärmt worden ist.
Da in jedem Falle die an der Hauswand aufsteigende Luft und die Luft in den LuStksmmern
um mehrere Grade wärmer als die Umgebungsluft ist, wird auf diese Weise der Wirkungsgrad
einer Wärmepumpe wesentlich verbessert. Während normalerweise Wärmepumpen bei Umgebungslufttemperaturen
von einigen Grad unter Null nicht mehr wirtschaftlich arbeiten, wird durch die erfindungsgemäße
Lösung auch noch bei tieferen Außentemperaturen ein wirtschaftlicher Betrieb ermöglicht.
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Von Vorteil ist dabei, wenn der Skundärkreis der Wärmepumpe mit dem
Warmwasserbereiter verbunden ist.
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Durch diese maßnahme wird die erfindungsgemäße Vorrichtung optimal
ausgenützt. Sinkt z. 3. die in dem Wärmetauscher gewonnene Temperatur unter 400
C, so wird sie statt einer direkten Einleitung in den Warmwasserbereiter auf dem
Umwege über die Wärmepumpe vorher entsprechend auf ein höheres Niveau "gepumpt",
bevor die auf diese Weise zusätzlich erwärmte Luft in den Warmwasserbereiter eingegeben
wird.
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Eine erfindungsgemäße konstruktive Ausgestaltung besteht darin, daß
die Warmluftkanäle aus mehreren nebeeneinander angeordneten Glaspiatten bestehen,
die auf Abstandshaltern liegen, Die Glasplatten können dabei flach, profiliert oder
gebogen sein. Wichtig ist lediglich, daß zwischen den Glasplatten und der Dachverschalung
jeweils ein Warmluftkanal entsteht.
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Eine einfacelQ konstruktive ungg besteht darin, daß die ülasplatten
eine -im Querschnitt gesehen- U-Profilform aufweisen, wobei jeweil in Warmluftkanal
durch die zur Dachverschalung hin gerichteten U-Schenkel gebildet ist, Glasbauelemente
in dieser Form sind in zahlreichen Arten und Größen auf dem Markt bekannte Sie sind
relativ billig und haben eine hohe Lichtdurchlässigkeit0 Falls dabei die Höhe der
U-Schenkel zur Bildung eines ausreichenden Kanal querschnittes nicht ausreicht,
kann noch über Abstandshalt er eine entsprechende Erhöhung erreicht werden.
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Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, daß die Öffnungen im Bereich
des über die Hauswand vorragenden Teiles als ein oder mehrere sich entlang der Hauswand
erstreckende Schlitze ausgebildet sind Die Dachverschalung wird normalerweise aus
einer Vielzahl von auf die Dachsparren genagelten Brettern gebildet Es ist somit
lediglich erforderlich zur Bildung der Schlitze an den entsprechenden Stellen Bretter
wegzulassen oder entsprechende Abstände zwischen den Brettern vorzusehen.
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Eine einfache Verbindung der Warmltiftkanäle mit dem Sammelkanal oder
mit dem Sammelraum wird erreicht, wenn hierzu Schlitze oder Öffnungen in der Dachverschalung
angeordnet sind. Dies kann auf die gleiche Weise wie vorstehend beschrieben erfolgen.
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Erfindungsgemäß kann ferner vorgesehen sein, daß für den unteren Abschluß
der Warmluftkanäle ein mit Haltewinkeln an der Dachverschalung befestigbarer Bußprofilabschluß
vorgesehen ist.
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Für den oberen Abschluß der Warmluftkanäle können auf einfache Weise
Abdeckkappen vorgesehen sein.
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Die Wärmeenergiegewinnung aus der Sonneneinstrahlung wird erhöht,
wen auf der Dachverschalung Çeerpappe oder eine schwarze Folie liegen.
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NachfoLgend ist anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
prinzipmäßig dargestellt.
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Es zeigt: Fig. 1 einen Querschnitt durch das Dach eines Hauses, Fig.
2 einen Schnitt II-II nach der Fig. 1, Fig. 3 eine Prinzipdarstellung des Wärmeenergiekreislaufes.
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Das Dach ist mit einer Dachverschalung 1 aus durchgehend auf Dachsparren
2 genagelten oder geschrauhsn Brettern versehen.
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Uber die Dachverschalung 1 sind mehrere Glasplatten 3 nebeneinander
angeordnet, die in Richtung von einer Dachrinne 4
zum Giebel 1
verlaufen Di lasplatten besitzen eine U-Profilform, wobei deren U-Schenkel zur Dachverschaltung
1 hin gerichtet sind Z '. Weise entstehen zwischen den Glasplatten 5 und der Dachverschalung
1 Warmluftkanäle 60 alls erforderlich, können noch Abstandshalter 7 in Porm von
Distanzleisten- vorgesehen werden, wodurch ein größerer Querschnitt der Luftkanäle
entsteht Im Bereich des über die Hauswand 8 vorstehenden Teiles der Dachverschalung
1 ist diese mit Schlitzen 9 versehen. Die Schlitze 9 sind entlangder Hauswand 8
so angeordnet, daß im Bereich jedes Warmluftkanales 6 mindestens ein Schlitz für
einen Lufteintritt vorliegt Im Bereich des Giebels 5 ist die Dachverschalung 1 ebenfalls
mit ein oder mehreren Schlitzen 10 versehen, die ebenfalls so angeordnet sind, daß
mindestens ein Schlitz für jeden Warmluftkanal vorliegt, so daß die Luft aus dem
Warmluftkanal 6 austreten kann.
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Unterhalb der Schlitze 10 befinden sich ein Sammelkanal 11, der im
Inneren des Daches liegt In dem Sammelkanal 11 ist ein Wärmetauscher 12 und ggf.
ein Gebläse 13 angeordnet.
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Den unteren Abschluß der Warmluftkanäle 6 bilden Fußprofilabschlüsse
14, die mit Haltewinkeln 15 befestigt werden.
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Die Haltewinkel 15 können z. B. über Hammerkopfschrauben 16 mit der
Dachverschalung 1 befestigt werden Für den oberen-Abschluß der Warmluftkanäle 6
sind Abdeckklappen 17 vorgesehen. Zur besseren Wärmeisolierung kann zwischen den
einzelnen Dachsparren 2 jeweils eine Isolierung 18
unter der Dachverschalung
1 angeordnet werden. Zur besseren Verwertung der Sonneneinstrahlung liegt uf der
Bachverschalung 1 eine schwarze olie oder leerpappe 19 au. Zur Abdichtung dienen
Profilleisten 20 aus Aluminium, die aul den Abstandshaltern 7 liegen und in der
j jeweils zwei U-Schenkel der Glasplatten 3 angeordnet sind.
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Der Wärmeenergiegewinn funktioniert nun auf folgende Weise: verti/
Die an der Hauswand in kalrichtung aufsteigende warme Luft gelangt über die Schlitze
9 in die Luftkanäle 6. In diesen Luftkanälen 6 steigt sie nach oben, wobei sie ggf.
durch Sonneneinwirkung noch weiter erwärmt wird. Gleichzeitig wird über die Warmluftkanäle
6 auch die aus dem Inneren des Daches nach oben austretende Luft zurückgewonnen.
Im Giebelbereich tritt die auf diese Weise erwärmte Warmluft über Schlitze 10 in
den Sammelkanal 11 ein und wird hier einem Wärmetauscher 12 zugeführt, von wo aus
die abgekühlte Luft wieder aus dem Dach herausgeführt wird. Der wärmetauscher 12
ist über eine Heizwasservorlaufleitung 21 mit einem Warmwasserbereiter 22 verbunden,
aus dem eine Rücklaufleitung 23 mit einer Pumpe 24 wieder zu dem Wärmetauscher 12
führt.
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In der Heizswasservorlaufleitung 21 befinden sich ein Wärmefühler
25. Wird in dem Wärmefühler 25 angezeigt, daß die Heizwassertemperatur z. B. unter
40° C liegt, so wird ein in der Heizwasservorlaufleitung 21 angeordnetes Umschaltventil
26 umgeschaltet. Das unzureichend erwärmte Heizwasser
gelagt nun
über eine Leitu 27 zu einer Wärmepumpe 28, von wo aus es über eine Rückleitung 29
wieder der von dem Warmwasserbereiter 22, nden Rückwasserleitung 23 zugeführt wird.
Gegebenenfalls ist an der Einmündung der Rückleitunt); 29 iri die Leitung 25 ein
Ventil vorzusehen Der Sekundärkreis 30 der Wärmepumpe 28 wird nun ebenfalls dem
Warmwasserbereiter 22 zugeführt. Auf diese Weise wird auch bei Wassertemperaturen
unter 400 C eine Aufheizung des Warmwasserbereiters 22 erreicht.
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L e e r s e i t e