DE2801714A1

DE2801714A1 - Anlage zur sonnenenergiegewinnung mit hilfe einer reflektierenden lamellenartigen vorhangwand als konzentrationssystem

Info

Publication number: DE2801714A1
Application number: DE19782801714
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl Ing Koester
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-01-16
Filing date: 1978-01-16
Publication date: 1979-07-19

Description

Anlage zur Sonnenenergiegewinnung mit Hilfe einer
reflektierende lamellenartigen Vorhandwand als Konzer£trationssystem.
Die Erfindung betrifft ein System zur Sonnenenergiegewinnung mit Hilfe einer lamellenartlger. Vorhangwand zur Erzeugung von Reflexionseffekten mit sich eier Längsaciise nach erstreckenden Lamellenflächen, die horizontal und senkrecht oder schräg übereinander angeordnet und eben, gewölbt oder als vohlflachen ausgecilaet sind.
Seit langem wird versucht, Anlagen zur Sonnenenergiegewinnung speziell für Hochhausfassaden zu entwickeln.
3is heute sind zu diesem Zweck jedoch nur Flachkollektoren als Brüstungselemente bekallntgeworaen. Solche Systeme haben den Nachteil, daß aie eingestrshlte Energiedichte, insbesondere bei vertikaler Anordnung, sehr gering ist. Weiterhin bieten solche Flachkollektoranlagen sehr große Abstrahlungs- und Angriffsflächen für Außentemperaturen und Windbelastungen. Daher lassen sich mit diesen Systemen nur geringe Temperaturen erzielen, die nur für die Brauchwasserversorgun oder spezielle Fußbodenheizungssysteme geeignet sind.
Sofern Konzentrationssysteme mit Reflektoren zur Anwendung kommen sollen, ergeben sich große Schwierigkeiten, diese in Fassadensysteme ästhetisch und konstruttiv einzuordnen.
Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, ein Konzentrationssyst em zu entwickeln, das sich auf einfache Weise in einer Fassade integrieren läßt.
Weiterführend stellt sich die Erfindung zur Aufgabe, die Anlage zur Sonnenenergiegewinnung derart in dem Gebäude zu integrieren, daß der Wirkungsgrad aes Emufingers wesentlicn gesteigert wird, indem dieser äußeren remueratur- und Witterungseinflüssen entzogen ist und die Emissions- und Abstrahlungsverluste dem Inneren des Gebäudes zugeführt werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Lamellen als Reflektorflächen ausgebildet sind und somit zur Konzentration der Sonnenstrahlung dienen und daß die Energie von unten in den Empfänger eingestrahlt wird.
Unter lamellenartiger Vorhangwand ist jede Abgrenzung zu verstehen, die durch die Reflexionslamellen erzeugt wird. Die lamellenartige Vorhangwand ist erfinaungsgemäß ein integrierter Bestandteil einer Fassade entweder in der Art einer Jalousette mit zusammenfahrbaren Lamellen in einem Fenster oder mit ortsfest angeordneten Lamellen, beispielsweise in einem Fenster brüstungselement oder einem Balkongelander. Das Prinzip der lamellenartigen Vorhangwand kann jedoch auch unabhängig von einer Fensterwand oder Fassade zur Anwendung kommen.
Die lamellenartige Vorhangwand bietet für den Empfänger den Vorteil, aiesen nach technischen, insbesondere w^:rmetechnischen Gesichtspunkten optimal zu plazieren, so daß die Energieverluste gegen rull reduziert werden.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Empfänger von unten eingestrahlt wird und sich die Energie unterhalb des Querschnitts staut. Eine wesentliche Verbesserung wird weiterhin dadurch erreicht, indem der Empfänger an aer Decke des Innenraumes angeordnet und die Sonnenstrahlung durch den Vorhang hindurch dem Empfänger zugeführt wird. Dadurch ist dieser äul3eren sind und Temperatureinflüssen entzogen und sämtliche Absorbtions- und Emissionsverluste werden dem Innenraum als Xarmeenergie zugeführt. Frostschutz und Wärmeaustauscher entfallen unu dies ist ein weiterer entscheidender Vorteil gegenioer den bisher bekannten Fassadenanlagen. Da die Temperatur des Warmetrsgermediums nicht unter Raumtemperatur sinken kann, werden lange Anlaufzeiten erspart und bereits eine kurze Einstrahlungsdauer bringt Energiegewinne. Damit sind durch das erfindungsgemäße Anordnungssystem samtliche wärmetechnischen Probleme in der Nutzung der Sonnenenergie gelöst. Der weitere Vorteil ein Konzentrationssystem als Lamellenvorhang zu gestalten, ist die unauffallige, platzsparende und konstruktiv einfache Integration derselben hinter oder zwischen Verglasungen.
Die Glasflächen schützen die Reflektoren vor Alterung infolge aul3erer Witterungseinflüsse, insbesondere Wind- und Sturmbelastungen. Die RefleXtoren verscnmutzen nicht und sind völlig wartungsfrei. Dies macht das Konzentrationssystem besonders geeignet zur Verwendung in Großstädten (Smog !) Die lamellenartige Vorhangwand übernimmt gleichzeitig die Funktion, den Innenraum in der Art einer Jalousette vor Licht- und Wärmeeinstrahlung zu schützen, indem die Strahlungsenergie in den Empfänger abgeführt wird.
Trotz des Schutzes vor direkter Sonneneinstrahlung ist eine optimale Durchlässigkeit für diffuses Licht gegeben, da der Lichtabsorbtionskoeffizient durch die reflektierende Ausbildung beider Lamellenseiten gegen Null geht. Durch die richtige Lage und Entfernung des Empfängers von dem lamellenartigen Vorhang kann in Abhängigkeit von der durchschnittlichen Höhe des Sonnenstandes vor der Fassade erreicht werden, daß zwischen den Lamellen eine grobe Lichtdurchtrittsbreite gegeben ist.
Weiterhin übernimmt die lamellenartige .rand die Funktion, den Innenraum z.B. nachts vor Auskühlung zu schützen, indem die Lamellen umgelegt werden und eine weitgehend geschlossene, reflektierende Flache bilden.
(Fig. 2a) Sofern ein erhöhter Lichtbedarf im Raum besteht oder eine Aussicht durch die Fensterwand gewünscht wird, wird die lamellenartige Vorhangwand durch Zusammenfahren vom Fenster entfernt.
Da die Sonne aus unterschiedlichen Richtungen auf die Fassade einstrahlt, wanuert die reflektierte Strahlung im Raum von einer Seite zur anderen. Es ist daher erforderlich, daß entweder der Empfänger mit der Reflexion wandert oder da3 stirnseitig senkrecht zu der lamellenartigen Vorhangwand Reflektorflächen angebracht werden, die sich vom Vorhang zum Energiewandler erstrecken und den Reflexionsanteil in den Empfänger reflektieren, der nicht direkt in den Empfänger trifft.
Da z.B. an einer Hochhaussüdfassade die durchschnittliche Energieeinstrahlung wesentlich höher als der Energieverbrauch des Gebäudes selbst istt bietet sich durch die einfache Integration der lamellenartigen Vorhangwand in die Fassade und wegen der geringen Mehrkosten gegenüber anderen Sonnenschutzsystemen an, die Hochhausfassade als Heizkraftwerk für umliegende Bauten zu konzipieren.
Folgende Ausführungsbeispiele stellen weitere Vorteile und erfindungswesentliche Merkmale dar: Es zeigen Fig. 1 den Vertikalschnitt durch eine Fensterwand.
Fig. 2 den Vertikalschnitt durch die lamellenartige Vorhangwand mit unterschiedlicher Funktionsweise der Reflektorflächen.
Fig. 3 den Horizontalschnitt durch ein Reflektorlamellenstore mit horizontalen Reflektorlamellen, den Stirnreflektoren und der Lichtreflexion in den Energiewandler.
Fig. 1 zeigt eine in eine Doppelverglasung integrierte lamellenartige Vorhangwand 11 mit horizontal und übereinander angeordneten Reflektorflächen 12 und einen im Rauminneren 19 in der abgehängten Decke 16 befindlichen Energiewandler 14 sowie den Reflektorflächen 21 en der Stirnseite der lamellenartigen Vorhangwand. Die Lichtstrahlung 18 fällt auf die Reflektorlamellen 12 und wird durch diese in den tnergiewandler 14 reflektiert.
Die Drehung der Reflektorflächen 12 entsprechend dem veränderten Höhenstand der Sonne erfolgt durch einen hier nicht gezeigten Motor, der sinnvollerweise oberhalb des tamellenvorhanges 11 in dem Fensterelement integriert oder außerhalb des Fensterelerentes angeordnet ist. Die Steuerung des Motors erfolgt durch einen Sensor. Der Reflektorlamellenvorhang 11 und das doppelt verglaste Fenster bilden also ein fabrikmäßig vorgefertigtes einheitliches Element, das keine besonder baulichen Vorkehrungen oder Spezialisten zum Einbau erfordert.
Fig. 2 a und b zeigen unter chiedlicne Funktionsweisen des Reflektorlamellenvorhangs 11. In Fig. 2a sind aie Reflektorlamellen 12 nach unten gekippt und bilden eine im wesentlichen geschlossene reflektierende Fläche zum Innenraum 19. Fig. 2b zeigen aie Reflektorlamellenflachen 12 in einer Position, in der aie Sonnenstrahlen 18 in den Außenraum zurück oder auf einen vor den Reflektorflachen liegenden, hier nicht gezeigten Energiewandler reflektiert wird.
Fig. 3 stellt den Reflektorlamellenvorhang im Horizontalschnitt dar. Eine Licntstrahlung 18 trifft auf die Reflektorflachen 12 und wird auf die StirnrefleXtorfläche 21 reflektiert, die an einer raumbegrenzenden Innena 20 angebracht ist. In Fig. 1 ist diese in der Ansicht zu erkennen. Von dort erfolgt die Reflexion in den gestrichelt eingezeichneten Energiewandler 14.
Dieses System ist also durch aie Stirnreflektoren 21 auch bei kleinteiliger Raumaufteilung ohne jeden Strahlungsverlust anwendbar.
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Claims

Patentansprüche: System zur Sonnenenergiegewinnung mit Hilfe einer lamellenartigen Vorhandwand zur Erzeugung von Reflexionseffekten mit sich einer Längsachse nach erstreckenden Lamellenflächen, die horizontal und senkrecht oder schräg übereinander angeordnet und eben, gewölbt oder als Hohlflächen ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen als Reflektorflächen ausgebildet sind und somit zur Konzentration der Sonnenstrahlung dienen una daß die Energie von unten in den Empfänger eingestrahlt wird.
2) Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiewandler oberhalb eines Fensters an der Außenseite einer Fassade angeordnet wird und gleichzeitig als Sonnenschutz dient.
3) Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da3 die Lamellenflächen aus reflexionsbeschichtetem Glas hergestellt sind.
4) Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger so angeordnet ist, daß sämtliche Absorbtions- und Emissionsverluste dem Innenraum zugeführt werden, indem der Energiewandler hinter dem lamellenartigen Vorhang im Inneren des Gebäudes angeordnet wird.
5) Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen um ihre Längsachse drehbar gelagert sid und durch technische Vorrichtungen dem veränderten Stand des Strahlungseinfalls durch Drehung nachführbar sind.
6) Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend der durchschnittlichen höhe des jahreszeitlichen Sonnenstandes lamellenartige Vorhangwände zum Einsatz Kommen, die sich durch unterschiedliche Abstände und neigungen der Reflektorflachen auszeichnen, die so gewählt sind, daß ein möglichst grober Energieanteil in den Empfänger reflektiert und einen geringstmöglichen Blockierungsanteil der Reflexion an der jeweils darüberliegenden Reflektorfläche erzielen wird.
7) Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lamellenartige Vorhangwand durch Anordnung und Integration in einen Fensterfassadenteil vor einem Alterungsprozess infolge äuQerer Witterungseinflasse und Verschmutzung geschützt ist.
8) Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da3 die Lamellen beidseitig reflektierend ausgebildet sind.
9) Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die lamellenartige Vorhangwand für die aus dem Innenraum entweichende Wärme eine wsrmereflektierende Wand bildet, indem die Lamellen zu einer weitgehend geschlossenen Fläche umlegbar sind.
(Fig. 2a) 10) Tamellenartige Vorhangwand nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß diese durch Zusammenfahren vom Fenster zu entfernen ist.
11) Anlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Stirnseite und senkrecht zum lamellenartigen Vorhang Reflktorflächen angeordnet sind, die sich von diesem zum Empfänger erstrecken und den Reflexionsanteil in den Empfänger reflektieren, der nicht direkt in den Empfänger trifft.
12) Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger der Reflexion nachgeführt wird.
13) Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lamellenartige Vorhangwand in einem Fensterfertigteil integriert ist.