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Title:
PREFABRICATED,TRANSPORTABLE SOLAR EQUIPMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1980/002191
Kind Code:
A1
Abstract:
The solar equipment, transportable and economic, furnishing sanitary and industrial hot water is a pyramidal unit with six sides ready to be put into operation and can be placed or installed on garages, flat roofs or walls exposed to the sun; two units can be combined in order to form a larger equipment. A self-supporting structure shaped as a roof is constituted by three segments, whose rafters (16) are sloped at 30 , and carry triangular high yield collectors (11). Reflecting mirrors are placed on their edges. The whole makes up the covering of the pyramidal unit with six sides which contains a heat accumulator (15) of corresponding form as a heat exchanger, heating coils (145) connecting tubes, means for the regulation and supply joints. In that way a solar heating equipment is provided which can be transported by lorry to its site of installation where the supply couplings are affixed and which can supply hot water by means of solar energy during the whole year and without pollution.

Inventors:
HAPKE H (DE)
Application Number:
PCT/DE1979/000062
Publication Date:
October 16, 1980
Filing Date:
June 25, 1979
Export Citation:
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Assignee:
HAPKE H
International Classes:
F24J2/04; F24J2/34; F24S10/50; F24S23/70; (IPC1-7): F24J3/02
Foreign References:
FR2380503A11978-09-08
FR2288954A11976-05-21
FR2287022A11976-04-30
FR2308065A11976-11-12
US3949732A1976-04-13
Other References:
Deutsche Bauzeitschrift, Band 4/76 (Gutersloh, DE) Bahr und Gansfort, "Solararchitektur", seiten 442-446 siehe seite 443, Abbildung 4a.
Machine Design, Band 49, Nr. 13, 9. Juni 1977 (Penton Inc. Cleveland), R.B. Aronson, "Solar Energy: The seven-percent solution", seiten 20-21, siehe seite 21, Absatz: "Other Systems".
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Claims:
Patentansprüche
1. _ *" _ Transportable SolarAnlage in Fertigbauweise für die optimale Nutzung der SonnenEnergie zur GebrauchsHeiß wasserversorgung, übergangsheizung sowie Schwimmbecken¬ heizung im Dauerbetrieb für alle Klein und Großhaus¬ halte, bei maximalen Wirkungsgrad,minimalster Wärmever¬ luste,geräusch und wartungsfrei,auf jeder Normalgarage aufstellbar,als Doppelanlage in Sechseckform auf einem Flachdach aufstellbar oder auch im Garten als überdachte Sitzecke sowie in Sechseσkform als Dachteil eines Garten¬ pavillons anbringbar ist,wobei die SolarAnlage funktions¬ tüchtig als Fertigteil geliefert eine halbkreisförmige Dachkonstruktion bestehend aus Oberteil (25) und Unterteil (18) alle Anlageteile aufnehmen und die gesamte Dachhaut der SolarAnlage mit drei großflächigen dreieckförmigen doppelverglasten Solektoren vollflächig bedekt (11),im First eine angepaßte Firstkappe (12),im Traufenbereich Reflektionsspiegel (13),sowie im Auflagebereich von dreißig Winkelgrad geneigten Dachstreben aus Sonderprofil (16) getragen,;mit einer Regenschutzleiste (28) absolut Wet.ter* fest ausgebildet, in das DachkonstruktionsUnterteil (18) eingelegt wird, wobei im Dachvolumen ein großer Wasser¬ speicher einschließlich aller thermisch gesteuerten Steuer und Regelarmaturen (7) und Anschlüssen(1bis6) sowie Sicherheitseinrichtungen(8) leicht zugänglich untergebracht sind.und nur der Anschluß der örtlichen Versorgungsleitungen für die Inbetriebnahme bedürfen.
2. Transportable SolarAnlage in Fertigbauweise nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet,daß das in Leichtbauweise her¬ gestellte DachkonstruktionsOberteil (25), Rahmen,und Dachstreben (16), aus achtförmigen StahlSonderprofil, in'derMittelzone beidseitig im Einschnürbereich fast rechtwinklige Einlegeflächen (29), zur Aufnahme der So— lektoren aufweisen,sodaß im Rahmenteil die gegenüberlie¬ gende Einlegefläche (29) in waagerechter Lage in die Rahmenkonstruktion des Unterteiles (18) einrastet f OMPI und lediglich gegen Abheben gesichert wird.
3. Transportable SolarAnlage in Fertigbauweise nach Ann ; sprύch 1 dadurch gekennzeichnet, daß Solektoren (11) dreieckförmig ausgebildet, mit einer demontierbaren doppelverglasung (Einzelscheibenaustausch) versehen, spannungsfrei in das DachkonstruktionsOberteil (25) eingelegt werden ohne weitere Befestigung.
4. Transportable SolarAnlage in Fertigbauweise nach An¬ spruch 1 dadurch gekennzeichnet, daßdas Dachkonstruktion Unterteil (18) einstellbare Fußstützen (19)aufweist, aus Bodenteil und Rückwandteil, eine selbsttragende Einheit bildet und das zur Aufnahme des Wasserspeichers Stützträger (1.7) auf den strahlenförmig angeordneten Querstreben angeordnet sind.
5. Transportable SolarAnlage in Fertigbauweise nach An¬ spruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserspeicher15 zugleich Wärmeaustauscher,entsprechend der Dachform ausgebildet, hinter Berücksichtigung der Isolierdicke das Dachraumvolumen voll ausnutzt,maximales Speichervolumen erreicht bei geringsten Wärmeverlusten. O Λ, W Bezugszeichenliste • • t *« ThermoölKreislauf SolektorenWarmwasserspeicher Kaltwasseranschluß am Wasserspeicher Warmwasserentnahme für Verbraucher Heizschlange für Schwimmbeckenheizung oder wasserspeicher Heizschlange für Übergangsheizung Umwälzpumpe für Solektorenkreislauf 1 thermisch gesteuerte Steuer und Regelarmaturen Sicherheitsventil und Druchausgleichsbehälter zu 1 Flanschanschluß für 1,2.4,5 in Einstiegluke27 Flanschanschluß für 3,8 dreieckför ige doppelverglaste Solektoren Firstabschlußkappe Reflektionsspiegel Attika großer Warmwasserspeicher Sonderprofil Dachstreben Abstützung des Wasserspeichers DachkonstruktionUnterteil verstellbare Fußstützen für SolarAnlage Verkleidung Unterseite Verkleidung Rückseite Wärmeisolierung Montageöffnung für örtliche Anschlüsse Entleerungsventil zu 1 und 2 DachkonstruktionsOberteil Gummistreifeneinlage zu 29 Einstiegluke mit Deckel Regenschutzleiste zu 11 Einlegefläche am Sonderprofil 16,25 OMPI IPO.
Description:
Transportable Solar-Anlage in " Fertigbauweise

Die Erfindung betrifft eine funktionstüchtige transportable Solaranlage für die optimale Nutzung der Sonnen-Energie zur Warmwasserversorgung ,Übergangsheizung und Schwimmbeckenbe- heizung im Dauerbetrieb für alle Klein- und Großhaushalte,- bei höchsterreichbarem Wirkungsgrad und minimalster Wärme- , verluste,geräuschfrei,wartungsfrei und kostengünstiger Her¬ stellung als fix und fertige Einheit, welche auf jeder Nor-r malgarage und Flachdach sowie Außenmauerwerk aufstellbar und anbringbar ist,sowie als Dachteil eines Gartenpavillons besonders vorteilhaft Anwendung findet.

Das wesentliche der Erfindung ist die Anordnung der dreieck- förmigen Solektoren (doppelverglast)welche die gesamte Dach¬ haut bilden,wobei eine selbsttragende aus drei Segmenten be¬ stehende Dachkonstruktion, deren Dachs " treben dreißig Winkel¬ grade geneigt die Solektoren aufnehmen und ' sichern,wob ' £i der Traufenbereich rechtwinklig zur Glasfläche Spiegelreflektoren als Attika aufweist,die der Verbesserung des Wirkungsgrades dienlich-sind und im verbleibenden Dachraum entsprechend der Dachform ausgebildeten Warmwasserspeicher einschließlich . ' Wärmeaust ' ^üscHer, HeizschlaHgetr,T-ex^ges eue-rt.e-Ar ^ u-rei , ~

- 2 - ' _ ~ -f ' " - -- wobei die Doppelverglasung der, üblichen Isolierverglasung mit Alti -oder Bleidistanzrahmen,verfüllt mit Trockenmittel

-r,< x- - entspricht, as die Lebensdauer begrenzt, * " " ~ " ' 'es ist ferner bekannt, das Solar-Anlagen mit Wär epumpen- betrieb seit Jahren ihre Aufgabe erfüllen- ünd das daß BBC-Solarwatt-System mit und ohne Wärmepumpe ebenfalls auf dem Markt ist und dem Verfahren nach"aιch dieser Erfindung ähnlich ist.

Bei dem derzeitigen Stand der Technik werden nur rechteckför mige Solektoren für den direkteinbau in den Dachstuhl oder Aufstellung aufFlachdächern angefertigt,wobei alle weiteren Aggregatteile wie Speicher,Wärmeaustauscher Armaturen und sonstige zur Anlage gehörenden funktionsteile / in tiefer lie¬ genden Räumen untergebracht sind, das heißt lange Wege und erhebliche Wärmeverluste und somit verminderte Leistungsfä¬ higkeit,sowie erhöhte Zusatzenergie, was in vielen Fällen diese Solaranlage durch verminderte Leistung in Frage stellt. Mithilfe der Wärmepumpen sucht man als Ausgleich Erdwärme auszunutzen ,schafft vermeidbare GeräuschkulissenVerschleiß abhängige Maschinen mit hohen Stromverbrauch und viel Umstan ohne den eigentlichen Zweck, die wirtschaftliche Ausnutzung der Sonnen-Energie tatsächlich zu erreichen,da diese Anlagen kostenaufwendig und erhebliche Nachfolgelasten für den Benut zer enthalten, was den Gewinn der Ausbeutung von Sonnen-Ener nicht mehr zu Buche schlagen läßt.Erdwärme läßt sich unter bestimmten Bedingungen mit geringem Kostenaufwand über die ganze Jahreszeit bei richtiger Luftführung kostenlos und vie Heizenergiesparend ausnutzen, da bedarf es keiner Wärmepumpe.

Es ist .weiter bekannt, eigene Erfindung P 28 o9 ' 682. , P 782 0080.6 und G 78 06 794.4 "Schall-Schluck-Verglasung", was auch die Verglasungsart der dreieckförmigen Solektoren sein wird.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Lösung, ittels welcher bei geringstem Kostenaufwand, leichter Bauweise,

OMPI

.unb.egrenz.t-en Anwendungsbereich einer transportablen, wiz:t- sphaftli hen, orts-ungebundenen Solar-Anlage, womit di.e ; .optit male Nutzung der Sonnen-Energie erreicht wird,welche al.s c eine.Einheit in einer sechseckigen Pyramiden-Dachhälfte, un - tergebracht, für Kleinhaushalte ausreichend, die Warmwa,ss.er- • vers rgung und ubergangsheizungsbedarf fast ganzjährig decken woJς>eA c IQ-,Sonnenarmer Zeit, mithilfe einer vorgesehenen Heiz¬ schlange mit Anschluß an die örtliche Heizungsanlage, die^er- ford rjiche Ausgleichswärme zur Aufrechterhaltung des Warm- ; Wasserbedarfes ausgeglichen werden kann, wobei diese Solar- Anlage auf jede Normalgarage oder Flachdach, als auch am Außejjmauerwerk ( Süd-West-Lage) aufgestellt und befestigt wende kann, der Antransport mit LKW möglich ist und ledig¬ lich, örtliche Hausanschlüsse für die Inbetriebnahme erfor¬ derlich sind.Desweiteren läßt sich diese Pyramiden-Dachhälf¬ te mit eingebauter Solar-Anlage auf Stützen stellen und beliebig auch als überdachte Gartensitzecke dekorativ nutzen. Durch die Verbindung zweier Dachhälften zu einem freitra¬ genden Dachsystem soll eine Solar-Großanlage ermöglicht wer¬ den deren Leistungsvermögen die Warmwasserversorgung,über- gangs . heizung sowie Schwimmbeckenbeheizung für Gr,oßhaushalte, Fabrik-Waschanlagen oder gleichartiges erfüllen„läφ -und gleichfalls auf Großgaragen, Flachdächer, aber auch π feei ent¬ sprechender Unterkonstruktion und Wandteilen sich„.zum idee- ale,n Freizeitpavillon im Garten für Erholung undFreizeit¬ g stalt ng zusätzlich und Nutzbringend ^ anwenden..läß, «j.., αH

-löst, das eine freitragende Dachkonstruktion in der Form- einer sech-seckigen Pyramiden-Dachhäl te alle für die Solar- Anlage erforderlichen Teile für einen betriebsfertigen Zu¬ stand aufnimmt und eine kompakte Einheit bildet, obei der umschließende Dachraum einen großen Warmwasserspeicher mit angeordneten Heizschlangen für Solektoren, Schwimmbecken¬ beheizung und Heizungsanlage als Ausgleichsvvärmeaustausch mit allen erforderlichen Regel-und Steuerarmaturen,U wälz-

O PI WIPO

pumpe, sowie alle Anschlüsse für die Versorgungsleitungen umfaßt, während die dreieckför igen doppelverglasten Solek¬ toren von den dreißicjwϊnkelgrad geneigten Dachstreben auf- genommen , gesichert und abgedichtet, die gesamte Dachhaut bilden.

Der verbleibende Dachraum ist voll Wärmeisoliert und ermög¬ licht eine Langzeit-Warmwasserspeicherung bei minimalster Wärmeverluste und maximaler Ausnutzung der Sonnen-Energie, den höchstmöglichen Wirkungsgrad der Solar-Anlage bei ge¬ ringsten Kostenaufwand ohne Nachfolgelast für den Betreiber. Die gesamte Solar-Anlage kann wie sonstige Gebrauchsguter mit LKW an jeden Ort transportiert und aufgestellt werden, wobei nur die örtlich bedingten Hausanschlüsse (zum Beispiel Spülmaschine) durchzuführen sind und die Solar-Anlage ist betriebsbereit und funktionstüchtig.

Der besondere Vorteil einer transportablen Solar-Anlage als Sechseck-Pyramiden-Dachhälfte ist in der kompakten, robusten Bauweise ,unter Berücksichtigung höchster Wirtschaftlichkeit bei optimaler Nutzung der Sonnen-Energie, als schlüsselferti ge Sonnenheiz-Anlage mit der Möglichkeit . •; individueller Gestaltungs -; * . Anwendungs -, Aufstellungs-, und Nutzungs¬ varianten in Verbindung für Freizeitgestaltung zu begründen.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispiels weise näher erläutert. Diese zeigt in

Fig. 1 ein Schnitt und Außenansicht einer transportablen Solar-Anlage mit allen Zubehör in fix und fertig montiertem Zustand gemäß der Erfindung.

Fig. 2 ein Schnitt und Ansicht zweier Solar-Anlagen zusam- mengesetztpu einer Einheit mit Unterkonstruktion und Wand¬ teilen als Gartenpavilion in fix und fertig montierten Zu¬ stand gemäß der Erfindung.

Fig. 3 ein Schnitt und Ansicht eines dreieckförmigen Solek- tors, doppeltverglast in fix und fertig montierten Zustand in Dachstreben befestigt, gemäß der Erfindun

OM IP

Fig. 4 eine Ansicht der Dachkonstruktion mit eingebauten

Warmwasserspeicher in fix und fertigen Zustand gemäß der Erfindung.

Fig. 5 eine schematische Funktionsdarstellung gemäß der Er¬ findung.

Bei den in Fig.1 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel ist eine aus drei dreieckförmige Solektoren bestehende Dachhaut(11) , welche in das Dachkonstruktions-Oberteil (25)eingelegt sind un mit dem Dachkonstruktions-Unterteil (18)verbunden,eine selbst¬ tragende Einheit bilden » wobei ein großer Heißwasserspeicher(15) mit allen erforderlichen Steuer- und Regelarmaturen (7)im Dach¬ raum untergebracht, eine funktiontüchtige, anschlußfertige, transportable Solar-Anlage für die optimale Nutzung der Sonnen- Energie zur Deckung des Heißwasserbedarfes für Kleinhaushalte einschließlich übergangsheizung sowie Schwimmbadbeheizung erreicht wird.Eine ausreichende Isolierdicke (22) gewährleistet ein Minimum an Wärmeverluste für die überbrückung Sonnen armer Tage.

Fig. 2 zeigt die Verbindung zweier kompletter Solar-Anlagen zu einer Großeinheit verbunden,welche auf Flachdächern auf¬ gestellt, aber auch mit Geschoßhöhen Stützen und Wandteilen versehen , als Garten-PavillonlAnwendung finden können, wobei eine Firstkappe (12) die Dachspitze abdichtet,die sechs So¬ lektoren (11) im Traufenbereich mit Spiegelreflektoren (13) rechtwinklig zur Solektorenfläche angeordnet und außenseitig eine umlaufende Attikaverkleidung (14) aufweisen.Die örtlichen Anschlüsse der Versorgungsleitungen (2,3,4 und 5)frostfrei gegründet und zugeführt,werden im Rauminnern im isolierten Bereich der Tragstütze angeschlossen vom örtlichen Fachbetrieb.

Fig.3 zeigt den Aufbau der dreieckförmigen doppeltverglasten Solektoren (11),wobei die Verglasungsart den Einzel-Scheiben¬ austausch für Reparaturfälle in leicht montierbarer Art zuläßt, entsprechend eigener Erfindung:"Schall-Schluck-Verglasung"

OMPI

/,, WIPO

ausgeführt, welche von den dreißig Winkelgrad geneigten Dach- sparren .aus Stahl-Sonderprofil,einschließlich dem umgebenden Fußpfettenrahmen (25), mit • profilierte Einlegeflächen(29) , aufgenommen und mit der Regenschutzleiste (28) abgedichtet und befestigt werden, eine geschlossene Dachhaut bilden. Ein eingelegter Gummistreifen (26) an den Berührungsflächen ver¬ hindert Kältebrücken, Sonderprofile sind voll ausgeschäumt(22) Der Fußpfettehrahmen (25) fügt sich in das Dachkonstruktions- Unterteil (18) mit angeordneten verstellbaren Stützfüßen =619) ein. Die Attika (14) welche den ReflektionsSpiegel(13) auf¬ nimmt wird an der Dachkonstruktion angeklipst.

Fig. 4 zeigt in Draufsicht-Rückansicht und Seitenansicht das Dachkonstruktions-Unterteil (18), bestehend aus Bodentragrahm und Rückwandabstrebung aus handelsüblichen Vierkantrohr gefer tigt, und den im Dachraum untergebrachten Wasserspeicher(15) mit Einstiegluke (27) verschließbar,sowie den erforderlichen Flanschanschlüssen (9,1o) für Verbraucherleitungen und Heiz¬ schlangen (1 bis 5 und 8) ,Firstkappe (12) und Abstützung der Solektoren(11 )an der Rückwand.

Fig. 5 zeigt schematisch die Wirkungsweise einer transportabl Soiar-Anlage mit Steuer- und Regeleinheiten für die optimale Nutzung der Sonnen-Energie für den Hausbedarf y. : . ganzjähri¬ gen Betriebsanlage bei minimalstem Aufwand und sehr großen Speichervermögen, sowie geringsten Platzbedarf , bei verschie- dener Anwendungs- und Gestaltungsmöglichkeit.

Natürlich ist das beschriebene Ausführungsbeispiel,in viel¬ facherweise abzuändern, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen.

Der Vorteil dieser Erfindung liegt in der einfachen kompakten, transportfähigen, schlüsselfertigen, überall aufstellbaren, wirtschaftlichen Solar-Anlage, für kleine und große Bedarfs¬ fälle, welche mit LKW zum Aufstellort transportiert und auf¬ gestellt, lediglich üblicher ortsanschlüsse der Verbraucher¬ leitungen erforderlich macht, (ähnlich Geschirrspülmaschine) .