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Dokumentenidentifikation DE102006024929A1 29.11.2007
Titel Leistungsverstärkung thermischer Solaranlagen
Anmelder Linhorst, Julia, 29345 Unterlüß, DE
Erfinder Aberbach, Miroslaw, 29345 Unterlüß, DE
Vertreter Wohlfahrt, F., Rechtsanw., 31789 Hameln
DE-Anmeldedatum 25.05.2006
DE-Aktenzeichen 102006024929
Offenlegungstag 29.11.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.11.2007
IPC-Hauptklasse F24J 2/40(2006.01)A, F, I, 20060525, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F24D 19/10(2006.01)A, L, I, 20060525, B, H, DE   F25B 30/02(2006.01)A, L, I, 20060525, B, H, DE   
Zusammenfassung Thermische Solaranlagen produzieren nach dem Stand der Technik zwischen 10 und 60% der in einem Gebäude benötigten Jahresenergiemenge für Heizung und Brauchwassererwärmung.
Durch die ungünstige Verteilung der solaren Jahreseinstrahlung im Zusammenhang mit dem geringen Wirkungsgrad herkömmlicher Solaranlagen wird auch bei relativ guten Anlagen noch viel zu viel fossile Energie benötigt, um den Jahresenergiebedarf zu decken.
Herkömmliche Solaranlagen sind in Relation zu ihren Erstellungskosten unrentabel und ermöglichen keine reale Unabhängigkeit von fossilen Energiequellen.
Die erfindungsgemäße Leistungssteigerung für Solaranlagen, (unabhängig von der gewählten Kollektorart und dem verwendeten Wärmeträgermedium), wird die genannten Nachteile ausgleichen und minimieren.
Die Nachfrage nach Solaranlagen ist z. Zt. sehr groß. Mit dieser Leistungssteigerung über eine kleine Wärmepumpe kann die Sonne als leistungsstärkste regenerative Energiequelle die Energieprobleme im Bereich Heizung und Warmwasser sehr rentabel lösen.

Beschreibung[de]

Thermische Solaranlagen leisten einen wichtigen und angesichts knapper werdender fossiler Brennstoffe immer wichtigeren Beitrag zur Versorgung von Privathaushalten mit Heizenergie, sind jedoch unter Wirtschaftlichkeitserwägungen eher unrentabel.

Nach dem heutigen Stand der Technik ist es noch nicht möglich, den gesamten Energiebedarf eines Gebäudes über Solarenergie abzudecken. Dies scheitert an der ungünstigen Verteilung der Sonneneinstrahlung im Jahresverlauf d.h. gerade im Winter, wenn die meiste Heizenergie benötigt wird, fällt die geringste Sonneneinstrahlung an und die im Sommer von der Sonne gelieferte Menge an Energie kann nur zu geringen Teilen bis in den Winter gespeichert werden.

Theoretisch könnte zwar mit sehr großen Wärmespeichern und Medien, die zur Wärmespeicherung besser geeignet sind als Wasser, der Energieüberschuss des Sommers bis in den Winter mit seinen dunklen, kurzen Tagen gespeichert werden, nur sind hier besonders bei bestehenden Gebäuden, aber auch im Neubaubereich enge Grenzen der Machbarkeit zu beachten.

Das, was theoretisch machbar wäre, ist im Normalfall schlicht zu teuer und rechnet sich auch angesichts steigender Energiepreise nicht.

Nun gibt es bereits Solaranlagen, die mit Hochleistungskollektoren und einem nicht zu klein gewählten Lehmspeicher einen solaren Deckungsanteil von bis zu ca. 60% am Gesamtwärmebedarf eines Gebäudes erreichen, aber der Restwärmebedarf muss immer noch über fossile Energieträger oder Strom abgedeckt werden.

Ziel der Erfindung ist es, diesen Anteil an noch benötigter zusätzlicher Heizenergie erheblich zu verkleinern und dabei eine gute Rentabilität für die Anschaffung einer solchen Solaranlage zu gewährleisten, ohne dass deshalb die damit ausgerüsteten Gebäude einen extrem hohen Wärmedämmstandard aufweisen müssten.

Dieses Ziel ist zu erreichen durch die Kombination einer sehr kleinen Wärmepumpe mit der beschriebenen Solaranlage.

Eine kleine Wärmepumpe, wie sie z.B. für Erdwärmepumpen verwendet wird, benötigt nur ca. 1,2 kW Strom, verdoppelt aber die in tieferen Erdschichten vorgefundenen Temperaturen.

Die optimalerweise verwendeten, verbesserten Flachkollektoren erbringen auch im Winter an bedeckten Tagen Temperaturen zwischen ca. 30 und 55°C, womit ganz knapp das Ziel verfehlt wird, voll unabhängig solar zu heizen und Brauchwasser zu erwärmen.

Gerade für die Brauchwassererwärmung werden Speichertemperaturen nicht unter 50°C benötigt, und dies können Solarkollektoren an manchem Tag im Winter mit der herkömmlichen Technik nicht leisten. In diesem Falle springt entweder die vorhandene Öl- oder Gasheizung an und heizt den Speicher wieder auf, wobei immer noch eine Menge Energie verbraucht wird oder die im Speicher vorhandene E-Patrone übernimmt mit 9 kW die Zuheizung, was nicht eben wirtschaftlich ist.

Eine Wärmepumpe, die mit der Ausgangsleistung der Kollektoren eine Verdoppelung der in den Speicher gebrachten Wärmeleistung erbringt löst dieses Problem sehr wirtschaftlich.

Die Vorteile der Erfindung sind:

Kein Einsatz fossiler Brennstoffe mehr nötig

Unabhängigkeit von Öl- oder Gaslieferungen aus dem Ausland

Sehr geringer Energieverbrauch (Strom) für die Zuheizung

Sehr gute Rentabilität


Anspruch[de]
Leistungsverstärkung für Solaranlagen, dadurch gekennzeichnet, das mittels einer Solaranlage (14) gewonnenes heißes Thermoöl oder Wasser/Glykolgemisch aus den Solarkollektoren mittels einer Wärmepumpe (5) nochmals erwärmt wird, bevor es in den Heizungsspeicher geleitet wird. Leistungsverstärkung für Solaranlagen, nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das in einer Solaranlage (13) gewonnene heiße Thermoöl oder Wasser/Glykolgemisch nur dann durch die Wärmepumpe nach Anspruch 1 (5) nach erwärmt wird, wenn die Solarkollektoren selbst nicht genügend heißes Medium produzieren. Dieses ist vorzugsweise durch Verwendung einer elektronischen Regelung zu gewährleisten.






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