Kollektorenmontage und Sonnentageslaufdrehvorrichtungen für Einzelkollektoren, Kollektorenpaare, wie auch Kollektorengruppen in linearer, paralleler Reihenanordnung mit Einzeldrehachsen und Südneigung, meist etwa 450, sind bekannt.
Bei Gruppenkollektoren sind deren Drehachsen parallel und vorzugsweise in der Längsachse des Kollektors angeordnet und mit je einem Drehlager an der Schmalseite versehen. Auch Einzeldrehlager an der Kollektorenflächenmitte, an dessen Rückseite befestigt, sind bekannt. Bei diesen Gruppenanordnungen solcher Kollektoren sind diese meist in einem massiven Rahmen angeordnet und in grösserem Abstand voneinander montiert, damit morgens und abends nur geringe gegenseitige Beschattungen auftreten. Die benötigte Aufstellungsgrundfläche wird dadurch meist wesentlich grösser, als die effektive Kollektorfläche und geht für andere Nutzungen verloren.
Zu diesen Nachteilen kommt noch das meist unbefriedigende ästhetische Aussehen, insbesondere bei Aufstellungen in Bautennähe oder an Bauten, weil solche Kollektorenbatterien als technischer Apparat empfunden werden. Die Unangepasstheit an die vorwiegend senkrechten und horizontalen Strukturen von Bauten, und das Fehlen von variablen Grössentypen lassen keine Integrierung als Architektur- und Gestaltungselement zu.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,Kollektorenanord- nungen zu finden, die bei Einzel- oder Gruppenanordnungen mit drehbarer Aufstellung wenig Grundfläche beanspruchen, sich gegenseitig nicht beschatten, der Gebäudestruktur anpassbar sind und sich masstabgerecht als echtes Gestaltungselement in die Architektur oder deren Umgebung integrieren lassen. Gesucht wurde weiter eine vereinfachte Montagemöglichkeit durch Benutzen von Gebäudeteilen als Befestigungsort. Gesucht wurde eine Nutzungsmöglichkeit von planbaren erwünschten Nebenwirkungen, bei Integrierung in die Architektur, z. B. eine lebendige dynamische Fassadengestalt bedingt durch die Anordnung der Kollektoren und ihrer Tageslaufdrehung.
Die durch die Kollektoren hervorgerufene wechselnde Beschattung von Gebäudeflächen, Innenräumen, Balkon-, Hof- oder Gartenzonen, sowohl im Tagesablauf wie auch im Jahresablauf sollte genutzt werden.
Auf diese Weise könnte unerwünschte Erwärmung, Besonnung, Belichtung und Blendung von Gebäudeteilen, sowohl innen wie aussen, vermieden werden. Grossflächige Kollektorengruppen sollten als Regenschutzdach und Regenwassersammler nutzbar sein. Gesucht wurden anpassungsfähige Lösungen, die auch die Verwendung von verschiedenen Kollektorenfabrikaten, mit unterschiedlichen Massen und Formen erlauben.
Die Erfindung löst diese gestellten Aufgaben mit einem dem Sonnenstand nachführbaren Sonnenkollektor mit in der Drehachse angeordneten Zu- und Ableitungen, der sich dadurch auszeichnet, dass der Sonnenkollektor an mindestens einem Flächendiagonalpunkt drehbar gehalten und gelagert ist, wobei die Drehachse in der Flächendiagonalen verläuft.
Im folgenden werden anhand der beiliegenden Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen: Figur 1 in Seitenansicht, Figur 2 im Grundriss und Figur 3 in der Perspektive eine kleine einfache Anlage bestehend aus einem quadratischen Kollektor, der nur mit einem an der unteren Ecke montierten Drehachslager am Boden befestigt ist. Der Kollektor selbst hat eine genügende statische Eigenfestigkeit für diese Montage. Das Drehachslager ist auf einen 450 Neigungswinkel fixiert, kann aber in der senkrecht im Boden einbetonierten Rohrhülse in genaue Südrichtung gedreht und arretiert werden. Der obere drehende Teil am Achslager dient zur Verbindung mit dem Kollektor.
Für die Bewegung im Sonnentageslauf ist im Achslager eine flache Spiralfeder eingebaut, die mechanisch gebremst wird und mit einer Geschwindigkeitsregulierung versehen ist. Mit Hilfe dieses Mechanismus wird der Kollektor dem Sonnenstand nachgeführt. Die Drehbewegung ist auf 180" innert 12 Stunden fixiert, damit die isolierten flexiblen Kollektorzu- und -ableitungen am oder auch im Drehachslager angeordnet werden können. Das Spannen der Feder geschieht durch Zurückdrehen des Kollektors von Hand, bis zu einer dem Sonnenstand entsprechenden Lage, was dann den Bewegungsablauf in Gang bringt. Auf Wunsch wird ein Uhrwerk eingebaut, damit der Bewegungsbeginn im voraus eingestellt und die Kollektorrückstellung schon am Abend erfolgen kann. Die gleiche Anlage (jedoch mit umgekehrtem Drehsinn) kann hängend an einer Südfassade oder Gebäudeecke montiert werden.
Die Drehbewegung und die Rückstellung des Kollektors wird dann vorzugsweise mittels Elektrosynchronmotor oder einer pneumatischen Vorrichtung betrieben und mittels Schaltuhr gesteuert, wobei letztere auch für mehrere Kollektoren verwendet werden kann.
Die Hinweiszeichen in den Zeichnungen Fig. 1-3 zeigen im Einzelnen: einen Kollektor 1, eine einbetonierte Rohrhülse 2, das darin befestigte Drehachslager 3 und den oberen drehenden Teil 4 mit Befestigungsanschlüssen für den Kollektor.
Es zeigen Fig. 4 in der Seitenansicht, Fig. 5 im Grundriss und Fig. 6 in der Perspektive eine grössere Anlage, bestehend aus vier quadratischen Kollektoren, die an ihrem Rahmen Druckspannungen aufnehmen können, und mittels einem zentralen Druckstab und diagonaler Unter- und Überspannung gegen Winddruck oder Biegung gesichert sind. Als unteres Drehachslager mit bewegendem Teil wurde ein analoges Element wie unter Fig. 1-3 beschrieben, verwendet, als obere Achslagerung wurde ein einfaches Lager ohne Drehmechanik mit Fassadenbefestigung verwendet. Die Drehsteuerung ist den Anforderungen entsprechend wählbar. Die Hinweiszeichen in den Figuren 4-6 bezeichnen: vier Kollektoren 1, ein unteres Drehachslager 2 samt Befestigung, ein oberes Drehachslager 3, einen Druckstab 4 und Spannelemente 5.
Es zeigen Fig. 7 in Seitenansicht, Fig. 8 im Grundriss und Fig. 9 in der Perspektive eine grosse Anlage, bestehend aus 25 Stück quadratischen Kollektoren, die im Gartenraum frei aufgestellt und auf Masten montiert sind, mit darunterliegendem Raum für andere Nutzungen. Die Kollektoren 1 weisen selbsttragende Gehäuse auf, die in einer entsprechenden Fachwerkstruktur aus Metall (mit elastischer Lagerung) eingebaut sind. Die Lager- und Drehmechanik ist der Grösse entsprechend bemessen, mit einem Elektromotor ausgerüstet und an die Steuerung mit einer elektrischen Uhr angeschlossen. Der Kollektor ist für eine Nebennutzung als Regenwassersammler mit Leitblechen in den Elementfugen und Wassersammelrohr ausgerüstet, die einer entsprechenden Position der Steuerung entsprechen.
Die wechselnde tägliche Teilbeschattung des Gartenraumes ist erwünscht und wirkt klimaregulierend. Als Hagelschutz ist eine Sicherheitsposition am Tableau schaltbar.
Die Hinweiszeichen in den Zeichnungen der Figuren 7-9 zeigen im einzelnen: 25 Kollektoren 1, zwei Auflagermasten 2, eine Fachwerkstruktur 3, zwei Drehachslager 4, in Schwerachse der Konstruktion liegend, sowie Zu- und Ableitungen 5 für Kollektoren und Regenwasserleitbleche 6 und ein Sammelrohr mit flexiblem Rohranschluss an Bodenleitung.
Es können bei Bedarf auch analoge Anlagen mit einer Verstellvorrichtung für die Drehachsneigung hergestellt werden.
Es zeigen Fig. 10 und 11 in Perspektive Reiheneinfamilienhäuser von Süd-Ost mit integrierten Fassaden- und Gartenkollektoren. Die Winterbesonnung des Hauses wird kaum verringert und die erwünschten Fassaden- wie auch Pergolazonen Sommerbeschattung wird damit erreicht. Fig. 10 zeigt den Kollektorenmittagsstand. Die Hinweiszeichen in den Fig. 10 und 11 zeigen im einzelnen: Kollektoren 1, eine Pergola 2 und Südfassaden mit Balkonen 3.
Es zeigen Figuren 12 und 13 in Perspektive und Fig. 14 im Querschnitt eine Hotelfassade mit rhombusförmigen Kollektoren, die an den Balkontrennwänden zwischen den einzelnen Appartements angebracht sind. Fig. 13 zeigt die Fassade am Morgen oder Abend, Fig. 12 die gleiche Fassade am Mittag.
Die Kollektoren wirken klimaregulierend auf die Balkone und Zimmer, lassen aber trotzdem eine genügende Besonnung zu.
Die Figuren 10-13 zeigen beispielsweise eine Integrierung von Sonnenkollektoren als Gestaltungselement in Gebäuden.
PATENTANSPRUCH 1
Dem Sonnenstand nachführbarer Sonnenkollektor mit in der Drehachse angeordneten Zu- und Ableitungen, dadurch gekennzeichnet, dass der Sonnenkollektor an mindestens einem Flächendiagonalpunkt drehbar gehalten und gelagert ist, wobei die Drehachse in der Flächendiagonalen verläuft.
UNTERANSPRÜCHE
1. Sonnenkollektor nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachsenneigung verstellbar ist.
2. Sonnenkollektor nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Drehachslager ein mechanischer Antrieb vorgesehen ist, mit dessen Hilfe der Kollektor dem Sonnenstand nachführbar ist.
3. Sonnenkollektor nach Patentanspruch I und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher des Antriebs durch Zurückdrehen des Kollektors aufladbar ist.
4. Sonnenkollektor nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Drehlager ein elektrischer Antrieb vorgesehen ist, um den Kollektor dem Sonnenstand nachzuführen.
5. Sonnenkollektor nach Patentanspruch I und Unteranspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb mittels einer Schaltuhr steuerbar ist.
6. Sonnenkollektor nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Sonnenkollektor aus mehreren Teilkollektoren zusammengebaut ist.
7. Sonnenkollektor nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass am Sonnenkollektor Regenrinnen vorgesehen sind, die zu einer Abflussleitung am unteren Flächendiagonalendpunkt führen.
PATENTANSPRUCH II
Verwendung des Sonnenkollektors nach Patentanspruch I als in einer Überbauung integriertes Nutzelement.
UNTERANSPRÜCHE
8. Verwendung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Sonnenkollektor so angeordnet ist, dass er zusätzlich als Balkon- oder Sitzplatz-Beschattungselement dient.
9. Verwendung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Sonnenkollektor so angeordnet ist, dass er zusätzlich als Windschutz dient.
10. Verwendung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Sonnenkollektor zusätzlich als Regenwassersammler dient.
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Collector assembly and solar day turning devices for individual collectors, pairs of collectors, as well as collector groups in a linear, parallel row arrangement with individual axes of rotation and an inclination to the south, mostly about 450, are known.
In the case of group collectors, their axes of rotation are arranged parallel and preferably in the longitudinal axis of the collector and each is provided with a rotary bearing on the narrow side. Individual rotary bearings at the center of the collector surface, attached to the rear side, are also known. In these group arrangements of such collectors, they are usually arranged in a solid frame and mounted at a greater distance from one another so that there is little mutual shading in the morning and in the evening. As a result, the required installation area is usually much larger than the effective collector area and is lost for other uses.
In addition to these disadvantages, there is the mostly unsatisfactory aesthetic appearance, especially when installed close to buildings or on buildings, because such collector batteries are perceived as technical apparatus. The lack of adaptation to the predominantly vertical and horizontal structures of buildings and the lack of variable size types do not allow integration as an architectural and design element.
The invention is based on the object of finding collector arrangements that take up little floor space in individual or group arrangements with rotatable installation, do not shade each other, can be adapted to the building structure and can be integrated into the architecture or its surroundings as a true design element. A simplified mounting option was also sought by using parts of the building as a mounting location. We were looking for a possible use of the desired side effects that could be planned, when integrated into the architecture, e.g. B. a lively dynamic facade shape due to the arrangement of the collectors and their daily rotation.
The alternating shading of building surfaces, interiors, balcony, courtyard or garden zones caused by the collectors, both in the daily routine and in the annual course, should be used.
In this way, unwanted warming, sun exposure, exposure and glare of building parts, both inside and outside, could be avoided. Large groups of collectors should be usable as rain protection roofs and rainwater collectors. Adaptable solutions were sought which also allow the use of different makes of collectors with different dimensions and shapes.
The invention solves these problems with a solar collector that can be tracked to the position of the sun with inlet and outlet lines arranged in the axis of rotation, which is characterized in that the solar collector is rotatably held and supported at at least one surface diagonal, the axis of rotation running in the surface diagonal.
In the following, exemplary embodiments of the invention are described in more detail with reference to the accompanying drawings. They show: FIG. 1 in side view, FIG. 2 in plan and FIG. 3 in perspective, a small, simple system consisting of a square collector which is only attached to the floor with a pivot bearing mounted at the lower corner. The collector itself has sufficient static strength for this assembly. The pivot bearing is fixed at an angle of inclination of 450, but can be turned and locked in the pipe sleeve that is set in concrete vertically in the ground in an exact south direction. The upper rotating part on the axle bearing is used to connect to the collector.
A flat spiral spring is built into the axle bearing for movement in sunny days, which is braked mechanically and is equipped with a speed regulator. With the help of this mechanism, the collector tracks the position of the sun. The rotary movement is fixed to 180 "within 12 hours so that the isolated flexible collector supply and discharge lines can be arranged on or in the rotary axle bearing. The spring is tensioned by turning the collector back by hand, up to a position that corresponds to the position of the sun If desired, a clock mechanism can be installed so that the start of movement can be set in advance and the collector can be reset in the evening. The same system (but with the opposite direction of rotation) can be mounted hanging on a south facade or building corner.
The rotary movement and the resetting of the collector is then preferably operated by means of an electric synchronous motor or a pneumatic device and controlled by means of a timer, the latter also being able to be used for several collectors.
The reference symbols in the drawings Fig. 1-3 show in detail: a collector 1, a concreted tubular sleeve 2, the rotary axis bearing 3 fastened therein and the upper rotating part 4 with fastening connections for the collector.
4 in side view, FIG. 5 in plan view and FIG. 6 in perspective show a larger system, consisting of four square collectors which can absorb compressive stresses on their frame, and by means of a central pressure rod and diagonal undervoltage and overvoltage are secured against wind pressure or bending. An element analogous to the one described in Fig. 1-3 was used as the lower rotary axis bearing with moving part, and a simple bearing without rotary mechanism with facade fastening was used as the upper axis bearing. The rotary control can be selected according to the requirements. The reference symbols in FIGS. 4-6 designate: four collectors 1, a lower rotary axis bearing 2 including fastening, an upper rotary axis bearing 3, a compression rod 4 and clamping elements 5.
7 shows a side view, FIG. 8 in plan and FIG. 9 in perspective, a large system consisting of 25 pieces of square collectors, which are set up freely in the garden area and mounted on masts, with space below for other uses. The collectors 1 have self-supporting housings which are installed in a corresponding framework structure made of metal (with elastic mounting). The bearing and rotating mechanism is dimensioned according to the size, equipped with an electric motor and connected to the control with an electric clock. For secondary use as a rainwater collector, the collector is equipped with guide plates in the element joints and a water collecting pipe, which correspond to a corresponding position of the control.
The changing daily partial shading of the garden area is desirable and has a climate-regulating effect. A safety position can be switched on the panel to protect against hail.
The reference symbols in the drawings of Figures 7-9 show in detail: 25 collectors 1, two support masts 2, a truss structure 3, two pivot bearings 4, lying in the center of gravity of the construction, as well as supply and discharge lines 5 for collectors and rainwater baffles 6 and a collecting pipe with flexible pipe connection to the ground pipe.
If required, analog systems with an adjusting device for the inclination of the axis of rotation can also be produced.
10 and 11 show row houses from the south-east with integrated facade and garden collectors. The winter tanning of the house is hardly reduced and the desired facade and pergola zones summer shading is achieved. Fig. 10 shows the collector noon stand. The reference symbols in FIGS. 10 and 11 show in detail: collectors 1, a pergola 2 and south facades with balconies 3.
FIGS. 12 and 13 show in perspective and FIG. 14 in cross section a hotel facade with rhombus-shaped collectors which are attached to the balcony partition walls between the individual apartments. Fig. 13 shows the facade in the morning or evening, Fig. 12 the same facade at noon.
The collectors have a climate-regulating effect on the balconies and rooms, but still allow sufficient tanning.
Figures 10-13 show, for example, an integration of solar collectors as a design element in buildings.
PATENT CLAIM 1
The solar collector which can be tracked to the position of the sun with supply and discharge lines arranged in the axis of rotation, characterized in that the solar collector is rotatably held and supported at at least one surface diagonal point, the axis of rotation running in the surface diagonal.
SUBCLAIMS
1. Solar collector according to claim I, characterized in that the inclination of the axis of rotation is adjustable.
2. Solar collector according to claim I, characterized in that a mechanical drive is provided in a rotary axle bearing, with the help of which the collector can be tracked to the position of the sun.
3. Solar collector according to claim I and dependent claim 2, characterized in that the energy store of the drive can be charged by turning back the collector.
4. Solar collector according to claim I, characterized in that an electric drive is provided in a pivot bearing in order to track the collector to the position of the sun.
5. Solar collector according to claim I and dependent claim 2 or 4, characterized in that the drive can be controlled by means of a timer.
6. Solar collector according to claim I, characterized in that the solar collector is assembled from several partial collectors.
7. Solar collector according to claim I, characterized in that rain gutters are provided on the solar collector, which lead to a drainage line at the lower surface diagonal end point.
PATENT CLAIM II
Use of the solar collector according to claim I as a utility element integrated in a superstructure.
SUBCLAIMS
8. Use according to claim II, characterized in that the solar collector is arranged so that it also serves as a balcony or seat shading element.
9. Use according to claim II, characterized in that the solar collector is arranged so that it also serves as a windbreak.
10. Use according to claim II, characterized in that the solar collector also serves as a rainwater collector.
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