Die Kunst des Sonnenfangens!

Schon vor ein paar Jahren stieß ich auf die Idee mit Hilfe eines Luft-Sonnkollektors Wärme für „Svenserum“ zu fangen.

- Die Lösungen die es auf dem Markt gibt waren mir allerdings schlicht und einfach zu teuer.
Aber mein Interesse war geweckt und da ja das Internetz eine Fülle von Information bereithält so dauerte es nicht mehr lange und mein erster Prototyp hing an der Wand.
Der Gedanke war die schlechte Luft aus dem Gästezimmer zu vertreiben und auch den Raum trockener zu bekommen.

- Das Modell war denkbar einfach wie man sieht. Das Material hatte ich schon und die Kosten beliefen sich mal gerade auf 10 Euro.




- Schon ein paar Wochen später hat mich das Ergebnis dieses simplen Kollektors so überzeugt dass ich an einem besseren Modell anfing zu arbeiten.




- Vom Prinzip sind alle Kollektoren gleich: ein innen mattschwarzer Kasten, ein Absorber, eine lichtdurchlässige Abdeckung.





- Nach stundenlangem Recherchieren im Netz stand für mich dann die Bauweise für meinen nächsten Kollektor fest.
Meine Wahl für den Kasten war Holz, also Bretter mit Standardmaß, die Rückseite aus Sperrholz, Mückennetz aus Aluminium (kann auch Glasfaser sein), zwei Lager auf einen einfachen Holzrahmen gespannt. Eine Kanalplastscheibe von dem Typ aus dem man auch Gewächshäuser und ähnliches baut als Abdeckung.
Ein Ventilator um die warme Luft aus dem Kasten in das Haus zu blasen und ein Thermostat als Steuerung bei welcher Temperatur er anspringen soll.
Motorraumschaumstoff die auf einer Seite mit Aluminiumfolie beklebt war als Isolierung, mattschwarze Ofenfarbe, ein Innen/Aussenthermometer und eine Klappe damit die Luft aus dem Haus bei Stillstand nicht wieder zurückfließen kann kamen noch hinzu.
Und natürlich Leim, Schrauben, Winkel, Dichtungsleiste, Filtermatte und anderer Kleinkram wurden noch gekauft.

 -Der Kasten mit Luftschlitz und Leisten für die Rückseite. Die Maße sind 1 x 1,5 Meter.













-Der Rahmen bespannt mit doppeltem Mückennetz.
Der Gedanke ist dass sich die Luft gut verwirbelt und somit keine isolierenden Luftlager entstehen. Aus dem gleichen Grund steht der Rahmen diagonal im Kasten damit die Luft vor dem Netz eintritt und hinter dem Netz vom Ventilator in das Haus geblasen wird.  
Außerdem ist es leicht und lässt sich einfach verarbeiten.









- Hier steht der fast fertige Kollektor. Man sieht die Isolierung noch
(später dann schwarz gemalt).   







- Ein „Probelauf“ an einem sonningen Augusttag ohne Ventilator zeigte vielversprechende Werte.



- Dann kam die schweisstreibende Arbeit ein Loch in die Hauswand zu bohren/stemmen/sägen.
Vier Stunden später war dann auch das (und ich) geschafft.









- Langsam kommt das Ende des Projektes in Sicht. .








- Nur noch das Thermostat und Thermometer einbauen, die Klappe auf das Rohr...

- und fertig ist mein zweiter Luft-Sonnenfänger.


- Nachdem ja schon mein einfacher Prototyp überzeugend war, so ist dieser Kollektor ein phantastischer Zugang für das Innenklima.


- Innerhalb eine Woche Laufzeit hatte sich die Luft unglaublich verbessert. Es ist wärmer und trockener als je zuvor. Der leichte Rauchgeruch der immer im Hause hing war im wahrsten Sinne des Wortes „wie weggeblasen“.
Selbst an kalten Wintertagen bringt der Sonnenkollektor Ertrag und erwärmt die Luft von minus 10o auf ganze 28o!




- Und da ich jetzt erst recht die Vorzüge dieser einfachen Konstruktion erfahren hatte, so kamen nach dem gleichen Bauprinzip noch zwei weitere Luft-Sonnenfänger zur Anwendung.

Diesmal im Haus und Gästehäuschen in der Stadt.




- Dann wurde mein Prototyp ein Jahr später ausgewechselt und an dessen Stelle kam ein „Hybrid-Kollektor“. Ich wollt wissen, ob ich nicht einen Photovoltaikpanel gleichzeitig auch als Wärmequelle benutzen kann. Sie können im Sommer bis zu 80heiss werden.
Zum einen produziert ein Photovoltaikpanel am besten bei ungefähr 25o, zum anderen kann ich die Wärme von der Rückseite abführen und in das Gästezimmer pumpen.

- Wie erwartet, so ist die Wärmeproduktion nicht so hoch aber für das Gästezimmer ist diese Lösung dennoch passend. Die Luft ist trocken, jeglicher Geruch ist weg und wärmer als zuvor ist es auch.


***

Dann kam das "Luft-Sonnen-Erde-Hybrid-Modell" als nächster Versuch an die Reihe.

Wie gehabt ein Rahmen, zwei 100 Watt Sonnenpanele, ein Netzrahmen, Ventilator und Thermostat, Erdrohre.
























Das erste Rohr von ca 4 m Länge liegt im Boden, allerdings nur ca 30 cm tief weil dann schon stellenweise der Granit im Wege war.
Das zweite Rohr fehlt noch da die Baufirma nicht mehr Material auf Lager hatte als ich Zeit zum graben hatte.
Im Rohr liegt ein Seil damit ich falls nötig ein Tuch zum säubern durch das Rohr ziehen kann. Außerdem sind wegen möglicher Kondens Löcher an der tiefsten Stelle in das Rohr gebohrt damit Feuchtigkeit absickern kann.
Der Ansaugstutzen liegt ca einen halben Meter über dem Erdboden mit einem neunzig Grad Winkel damit es nicht reinregnet. Außerdem Netz und Filter.
Die T-Rohre direkt unten am Rahmen lassen mich die Luft ohne die Rohre ansaugen und auch zum reinigen gedacht.


***

Sonnenfänger der x-t

Ich muss tatsächlich nachrechnen um einen Überblick zu haben der wievielte Sonnenfänger mit diesen Modell auf seinen Platz kam.
Es ist tatsächlich der siebente geworden!
Allerdings ist der erste, mein Prototyp, ja ersetzt worden.

- Nach sechs Stunden bauen und basteln und fräsen, hämmern und leimen, bohren und schrauben und abschließendem malen dann wohl mein vorerst letzter Sonnenfänger mit ca. 1,8 m2 an seinen Platz.

- Diesmal soll die gefangene Sonnenenergie der Heizung zu gut kommen...das heisst dieser Luft/Luft Wärmepumpe welche die investierte elektrische Energie ungefähr vervierfacht um als Wärme dem Haus zu Gute zu kommen.

- Also, so mein Gedanke, unterstütze ich diese Pumpe und gebe ihre wärmere Luft.

- Der Vorteil den ich sehe, statt die Luft die ins Haus kommt ausreichend erwärmt zu bekommen, so gebe ich der Pumpe einfach alles was da so kommt als Hilfe.
Die Luft muss nicht mehr 21-22 Grad erreichen bevor ich die ins Haus blase, sondern sobald die Temperatur höher wird als die Außentemperatur, so hat die „Luftpumpe“ Nutzen davon.

- Zumindest so mein Gedanke.

- Jetzt hoffe ich nur, dass mein Gedanke richtig war. 
Das stellt sich nach dem kommenden Winter heraus.

-Wenn nicht, dann hänge ich den x-ten auf der Lichtung an die Wand der Sauna...

- Nutzen bekomme ich von meiner Arbeit so...oder so.


- So, der erste Winter liegt zwar schon so weit zurück dass der nächste schon bald wieder einzieht.
Und nach dem Winter kann ich nur sagen: der Gedanke war richtig, meine Heizkosten sind noch einmal gesunken und der Kollektor tut seine Dienste!!!

***

"Alle Neune!"

- So viele Sonnenfänger sind es dann während diesem Sommer geworden.
Ein Schrebergartenhäuschen von Freunden (kein Strom dort) bekam den achten Kollektor damit es vor allem im Winter darin trocken bleibt...und in den Übergangsperioden auch warm.

- Diesmal wurde der Kollektor nur neun Zentimeter tief, hat keine Isolierung und als Netz fand ich schon schwarzes Glasfasergewebe anstelle von Aluminium.
Ein Thermostat war nicht nötig, also alles auf einfachste Art.

- Bauzeit und Installation ungefähr zehn Stunden und die Kosten so um die 125 Euronen.

- Ob noch andere Laubenheimer Interesse habe wird sich zeigen.Viele klagen über Feuchtigkeit in ihren Häuschen im Winter...zumindest eine Laube wird trocken bleiben!



- Der neunte kam dann aus Resten vom achten zu Stande.

Der Saunaraum auf "Svenserum" war der letzte Raum "ohne". Auch da war die Luft immer recht roh. Hier geht es mir weniger um die Wärme als darum den Raum gut zu belüften. Außerdem kommt in die Ecke wo der Kollektor seinen Platz hat nur Nachmittagssonne an.

Also, auch hier ein Sonnenfänger einfachster Bauart und hier noch einmal ein paar Bilder über die prinzipielle Bauart eines Netzkollektors,,,Nummer zehn.


Hier der Rahmen und die Einlasslöcher.           

Der Rahmen für das Netz, schräg montiert damit die Luft vor dem Netz einströmen kann. 



Einen sonnengetriebenen Ventilator hatte ich noch. 
Es war mein erster Versuch vor vielen Jahren im Gästezimmer bessere Luft zu schaffen.
Leider war er zu schwach aber hier kann er seine Dienste tun.



Und schon ein paar Sonnentage später machte sich auch hier der Sonnenfänger positiv bemerkbar!
- Nun haben alle Räume Anschluss an die Sonne und damit ist das Projekt "Sonneanfänger" auf Svenserum abgeschlossen.

***

"Eins und eins gibt 11!"

Und da hängt Nummer Elf.

Der Kollektor ist 150 x 100 x 9,5 cm. Isolierung hat auch dieser keine, denn der Aufwand steht meiner Meinung nach nicht im Verhältnis zu dem Effekt den sie bringt.
Damit wird er leichter, billiger und auch nicht so tief.

Dafür hat er den stärksten Ventilator bisher bekommen. Nominativ 190 m3/h, aber da ja immer Verluste da sind, so bringt er wohl um die 150 m3/h und bei klarem Himmel mit Sonne ca 1 kWh.

Auch dieser Kollektor ist nach dem "Netzprinzip" gebaut und die Kosten liegen bei ca. 160 €.

Zehn Minuten vor Sonnenuntergang lieferte er noch 28 Grad bei 7 Grad Außentemperatur.




***



Erfahrungsbericht

- Das Konzept mit dem Mückennetz hat sich bewährt. Es produziert in kürzester Zeit Wärme und der Temperaturunterschied zur Aussenluft liegt mit der gewählten Größe des Kollektors bei bis zu 50o und lässt damit auch einem gekauften Modell nichts nach.
Es ist besser einen höheren Luftstrom zu erzielen als hohe Temperaturen zu erreichen da mit höherer Temperatur auch die Verluste steigen.
Die Plastikscheibe hat sich bewährt und ich bin sehr zufrieden mit dem Resultat.

- Allerdings machte ich einen gedanklichen Fehler: ich dachte die Alufolie auf der Isolierung würde Wärme reflektieren (das tut sie ja auch) aber sie "produziert" keine, denn sie ändert nicht die einkommende, kurzwellige Strahlung in langwellige Wärmestrahlung um. Der Effekt wurde merkbar gesteigert nachdem ich auch die Folie mattschwarz einsprühte.

- Bei meinem nächsten Projekt werde ich nur noch die Rückseite isolieren und selbst da wird die Dicke nur einen Zentimeter betragen und nicht drei wie bei dem oben beschriebenen Projekt.
Holz isoliert genügend. Die Kosten, Arbeit und auch Gewicht kann ich mir sparen.
An Stelle von Aluminiumnetz kann ich Glasfiebernetz benutzen und damit die Kosten halbieren.

Entstehende Kondens in den Plastikkanälen verschwand als die Dichtungsmasse auf der Unterkante wieder wegnahm. Damit kann ein wenig Luft durch die Kanäle ziehen und jegliche Kondens ist weg.

- Die Kosten für Aluminiumrahmen rund die Polykarbonatscheibe werde ich mir sparen indem ich sie wie die Rückseite in den Rahmen senke.

- Wenn es nicht stört, so kommt der Ventilator auf die Innenseite da ich damit die Möglichkeit habe den Luftstrom zu wenden, Luft aus dem Haus nach außen pumpen kann und damit gleichzeitig auch Überschusswärme im Sommer abzutransportieren kann.

- Andere Verbesserungsideen: zwei Thermostate um Min- und Maxtemperatur zu steuern und gleichzeitig einen zweiten Ventilator starten zu können der Luft aus dem Haus transportiert.

- Der Bau eines Luft-Sonnenkollektors ist recht einfach, die Technik nicht schwer zu verstehen und die Kosten für einen 1,5 m2 großen Kollektor belaufen sich auf ca. 100 € bis 120 €. Die Ausgabe ist allerdings in weniger als zwei Jahren eingespart.
Die Laufzeit des Ventilators wird vom Hersteller mit 50.000 Stunden angegeben. Damit ist eine jahrzehntelange Funktion gewährt.
Billiger wird es wenn man auf den Ventilator usw. verzichtet und einfach die aufsteigende Warmluftbewegung ausnutzt.
Allerdings sinkt dann die Frischluftzufuhr und wohl auch der Effekt beträchtlich.

- Selbst an einem kalten, aber klaren Wintertag ist ein Energiegewinn möglich, in der Übergangszeit beträchtlich. So habe ich im März mindestens 150 kWh an Wärmeenergie ins Haus bekommen.
Die frische und auch trockenere Luft und dem damit wesentlich verbesserten Innenklima ist ein weiterer Gewinn der mir persönlich genau so wertvoll ist wie die billige Energie.

Hybrid:

Als er am Platz war kam die Luft direkt via den T-Rohren in den Kollektor.
Die Temperatur lag ca 10 Grad niedriger als im Netzkollektor, aber er lief schon bei ganz wenig seitlicher Sonneneinstrahlung.
Die PV-Panele haben duch die Scheibe einen Effektverlust von ca 15 % womit ich ungefähr gerechnet habe.
Die Temperaturschwankungen wenn die Sonne mal hinter einer Wolke verschwand waren wegen der Masse und wohl auch wegen der Abwärme der PV Panele bedeutend ginger als bei dem "nur-Netz-Kollektor.

Nachdem dann das erste Rohr im Boden lag und ich die Luft ausschliesslich dort einsaugte, so lief der Kollektor selbst fast eine Stunde nach Sonnenuntergang und lieferte noch immer vier Grad mehr als die Lufttemperatur betrug.
Das war im August als die Erde warm war. Die Erdtemperatur habe ich zum Vergleich leider nicht gemessen.
Ich war erstaunt darüber dass mit nur einem Rohr von vier Metern Länge so viel Energie gesammelt wurde.
Ein zweites kommt natürlich wie geplant so bald als möglich an den Platz denn es lohnt sich meiner Meinung nach.

Nachdem der erste Sommer mit zwei Kollektoren am Platz vorbei ist kann ich nur sagen: noch nie in den sieben Jahren war das Haus so warm, trocken und einladend wie jetzt!
Ich bin vollauf zufrieden mit dem Resultat auf diese einfachste Weise sich die Wärmeenergie der Sonne zu nutzen zu machen und sage nur:

"Bei dem Bau eines Luft-Sonnenfängers kann man nur einen Fehler machen. Und der ist: keinen zu bauen!"


***


Ein paar brauchbare Tipps und Zahlen

Rechne mit einer möglichen Sonnenenergieeinstrahlung von ca. 1 kW/m2
Als Richtschnur so sollte ein Ventilator von 100 m3/h pro m2 Kollektorfläche dienen.
Eine horizontale Wand eignet sich besser als ein Dach, da gerade im Winter die Sonne damit einen besseren Einfallswinkel bekommt. Je näher 90o, desto besser.

Effektberechnung:               P=cmt 
Effekt :                                 P = W oder Js
Wärmekeoffizient für Luft:  c = 1000 J/kgLuft  *Grad Kelvin
Luftmasse Ventilator:          m = 1,29 kg/m3
Erzielte Lufttemperatur:       t =  Grad Kelvin

Beispiel für einen Kollektor
Fläche: 1,5 m2
Einlasstemperatur: 40o
Luftvolumen Ventilator 100 m3/h die auf Masse kg  pro Sekunde umgerechnet werden muss da ja der Effekt in Js oder W ausgedrückt wird:

Luftmasse Ventilator: m = 100 m3 /3600 sec*1,29 kg/m3 = 0,036 kg/s

Der Effekt von dem Kollektor: P = 1000*0,036 *40= 1440 W

Da ja immer Verluste auftreten (Druckverluste beim Ventilator, Wärmeverluste im System) so liegt der Wirkungsgrad bei ca. 75% bis 80%.

Der Kollektor im Beispiel ergibt (zwischen Daumen und Zeigefinger) damit also einen Energiegewinn von 1,1 kWh

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Linkliste

Material


Hybrid

Kommentare:

Harald H hat gesagt…

Hallo,

grundsätzlich großen Respekt für Ihr Engagement.
Wir würden immer noch in der Steinzeit leben, wenn es nicht so pfiffige Menschen wie sie gäbe.

Ihre Ideen sind einfach und das ist auch Absicht.
Und sie funktionieren, sind einfach nachzubauen.

Mein Tätigkeitsfeld ist selbst die "Kalorimetrie" und ich habe "mal schnell" einen Kollektor in der Mittagspause in der Werkstatt gebaut.

Ich habe allerdings ein schwarzes ALuminium-Lochblech verwendet, weil ich zu faul war in den Baumarkt zu gehen.
Als Korpus dient eine Aluminiumwanne (Blech, gekantet).
Eine PC-Scheibe mit "Black Seal" Getriebedichtmasse als Deckel.

Das Ding funktiniert !!!!!

Gruß aus der Physik
Harald

Kap Horn hat gesagt…

Hej Harald

Danke für Deine positive Kritik!

Ja, die "Dinger" funktionieren.
Manche Lösungen sind ein wenig besser als andere aber egal wie, so kommt immer was bei rum.

Und nach wie vor bin ich der Meinung: je einfacher...desto einfacher! :-)

Gruß von einem kleinen Campingplatz wo ich gerade die letzten, sonnigen Spätsommertage fange.

Kap Horn

Anonym hat gesagt…

Hej,

so klein scheint die Welt zu sein.
Teile Meiner Familie sind nach dem Krieg nach Schweden ausgewandert.
Dort habe ich zu Schulzeiten meine schönsten Ferien verbracht....jaja

Ich plane das Fachwerkhaus meiner Eltern mit Luftkollektoren auszustatten.
Da die "Haftreibung" zwischen Daumen und Zeigefinger es nicht zulässt, eine neue Heizungsanlage anzuschaffen, versuche ich mich nun im Selbstbau.
Sind Sie an einem Ideenaustausch interessiert?
Viele Grüße
Harald

Kap Horn hat gesagt…

Hej Harald

Ja, Schweden ist noch immer ein schönes Land, auch wenn sich die Dunkelheit jetzt immer schneller bemerkbar macht...!

Da zur Zeit die Bienen recht viel Engagement von mir bekommen so hast Du ganz sicher mehr Austausch in diesem Forum (eines der "lebendigsten" in Deutschland).

http://www.mahnecke.de/Black300-Forum/board.php?board=28

Gruss aus Västervik

Kap Horn

Rojo hat gesagt…

Hallo.

Vielen Dank fürs niederschreiben deiner Erfahrungen! Echt TOP!
Ich bin begeistert.

Bin mir allerdings nicht sicher ob ichs überlesen habe oder falsch verstehe und möchte lieber mal nachfragen.
Wird das Fliegennetz auf beide Seiten vom Holzrahmen gespannt, oder nur doppelt auf eine Seite?

Viele Grüße

Kap Horn hat gesagt…

Hej Rojo

Fliegennetz (oder eben Glasfiebernetz) wird auf beide Seiten des Rahmens gespannt.
Drei Lager hat sich gezeigt bringt nicht viel mehr.

Bisher weiß ich keinen, der nicht mit so einem Kollektor zufrieden war.

Nur zu, sag ich!!!

Gruß

Kap Horn

Rojo hat gesagt…

Hey,

alles klar. Danke.
Bin mir nur etwas unsicher ob ich Alu-Netz oder Fieberglas nehmen soll.
Alu hat wohl etwas mehr Masse. Vom Peis nimmt sich das nicht viel.

Kap Horn hat gesagt…

Hej Rojo

Ich habe beides und stimmt, vom Effekt her spielt es keine Rolle.
Vorteil von Fiberglas: wesentlich einfacher mit zu arbeiten (Reißbrettstifte reichen um auf den Rahmen zu spannen) und außerdem gibt es das schon als "antracit", also schwarz...und damit fällt die Farbe direkt flach.
Werde kein Metallnetz mehr verwenden.

Viel Spaß beim werkeln!

Kap Horn

Anonym hat gesagt…

Hallo,

kennst du diese Webseite?

http://www.brunzell.com/projekt/solfangare/index.htm

Da hatte ein Schwede die selbe Idee, alerdings mit Bierdosen.

Schönen Gruß aus Deutschland

Thorsten

Kap Horn hat gesagt…

Hej Thorsten

Danke, die Seite kannte ich allerdings schon.
Ist zu viel Arbeit mit all den Bierdosen, hab das in kleiner Skala selbst probiert.

Gruß aus einem sonnigen Västervik wo alle meine Kollektoren heute einen schönen Beitrag leisten.

Kap Horn