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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zu Betreiben einer Solaranlage
gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 37.
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Durch
Solaranlagen wird in der Regel Sonnenenergie in elektrische Energie
oder thermische Energie umgewandelt. Die Solarelemente sind dabei meistens
photovoltaische Elemente, die aus dem darauf auftreffenden Licht
Strom erzeugen, oder Leitungen, die von einem Medium durchflossen
werden, das durch die Sonnenenergie erwärmt wird.
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Derartige
Solaranlagen sind seit vielen Jahren in den unterschiedlichsten
Ausführungsformen bekannt.
Die Solaranlagen sind im allgemeinen am Boden oder an Gebäuden, insbesondere
auf Gebäudedächern montiert.
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Solaranlagen
müssen
zwei wesentliche Anforderungen erfüllen. Sie müssen einerseits in der Lage
sein, die Sonnenenergie möglichst
effizient zu nutzen, und müssen
andererseits so konstruiert sein, daß sie durch Unwetter, beispielsweise
durch Stürme nicht
beschädigt
werden. Diese beiden Anforderungen sind bei den bisher bekannten
Solaranlagen nicht gleichzeitig optimal erfüllt. Solaranlagen mit einer
besonders effizienten Nutzung der Sonnenenergie, also insbesondere
Solaranlagen mit auf den jeweiligen Sonnenstand ausrichtbaren bewegbaren Platten
weisen zwar eine hohe Effizienz auf, werden aber häufig durch
Stürme
oder sonstige Unwetter beschädigt.
Solaranlagen mit fest montierten (nicht beweglichen) Platten halten
Unwettern besser Stand, können
aber nicht der Sonne nachgeführt
werden und arbeiten daher weniger effizient.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Solaranlage
und ein Verfahren zum Betreiben derselben zu schaffen, die einerseits
die Sonnenenergie sehr effizient nutzt, und andererseits sehr widerstandsfähig gegen
Unwetter ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
in Patentanspruch 1 beanspruchte Solaranlage bzw. durch das in Patentanspruch
37 beanspruchte Verfahren gelöst.
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Die
erfindungsgemäße Solaranlage
zeichnet sich dadurch aus,
- – daß die Platte gelenkig mit einem
Ring verbunden ist, so daß die
Platte um eine erste Achse relativ zum Ring bewegbar ist, wobei
eine der Stellungen, die die Platte einnehmen kann, eine Stellung
ist, in welcher die Platte so weit zum Ring hin geschwenkt ist,
daß sie
auf dem Ring aufliegt oder sich mit geringem Abstand zum Ring über diesen
hinweg erstreckt, und
- – daß der Teil
des Ringes, der mit der Platte verbunden ist, ein bewegbarer Ring-Teil
ist, welcher relativ zu einem anderen, feststehenden Ring-Teil bewegbar
ist, so daß der
bewegbare Ring-Teil zusammen mit der Platte um eine zweite Achse drehbar
ist.
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Die
Schwenkbarkeit der Platte um zwei Achsen ermöglicht es, daß die Platte
dem jeweiligen Sonnenstand nachgeführt werden kann, so daß eine sehr
effiziente Nutzung der Sonnenenergie möglich ist.
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Der
Umstand, daß die
Platte in eine Stellung bringbar ist, in welcher sie auf dem Ring
aufliegt oder sich mit geringem Abstand zum Ring über diesen
hinweg erstreckt, bietet insbesondere dann, wenn der feststehende
Ring-Teil direkt auf dem Boden, an einer Mauer, oder einem Dach
aufliegend montiert ist, einen verbesserten Schutz gegen Beschädigungen der
Platte durch Unwetter.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der feststehende
Ring-Teil um ein Fenster eines Gebäudes herum angeordnet oder
bildet selbst den Rahmen für
ein darin eingesetztes Fenster oder den Träger für einen Fensterrahmen mit darin
eingesetztem Fenster. In diesem Fall kann die Solaranlage noch weitere
Aufgaben übernehmen:
Durch eine geeignete Stellung der Platte kann diese bei Bedarf auch
als Schattenspender verwendet werden, durch welchen eine über das
Fenster erfolgende Sonneneinstrahlung ins Gebäude-Innere und die damit verbundene
Erwärmung
des Gebäude-Inneren
ganz oder teilweise unterbunden werden kann. Die Platte kann im
Zusammenwirken mit dem Ring bei Bedarf auch als Wärmedämmelement
verwendet werden, durch welche ein über das Fenster erfolgender
unerwünschter
Wärmetransport
in oder aus dem Gebäude-Inneren
ganz oder teilweise unterbunden werden kann. Ferner kann die Platte
bei Bedarf auch als Lichtreflektor verwendet werden, durch welchen
Sonnenlicht durch das Fenster hindurch ins Gebäude geleitet wird.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zeichnet sich dadurch aus, daß die
Platte (1)
- – als Schattenspender benutzt
wird, durch welchen ganz oder teilweise verhindert werden kann, daß über ein
zur Platte (1) benachbartes Fenster eines Gebäudes Sonnenstrahlen
ins Gebäude-Innere
gelangen, und/oder
- – als
Wärmedämmelement
benutzt wird, durch welches ganz oder teilweise verhindert werden kann,
daß über ein
zur Platte (1) benachbartes Fenster eines Gebäudes ein
Wärmetransport
in oder aus dem Gebäude-Inneren
erfolgt, und/oder
- – als
Lichtreflektor benutzt wird, durch welchen durch ein zur Platte
(1) benachbartes Fenster eines Gebäudes hindurch Sonnenlicht ins
Gebäude-Innere
reflektiert wird.
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D.
h., die Solaranlage wird außer
für die
Umwandlung von Sonnenenergie in eine andere Energieform auch noch
für Energieeinsparungen
in einem Gebäude
bezweckende Aufgaben verwendet.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Platte
nicht immer so ausgerichtet, daß die
darauf vorgesehenen Solarelemente die Sonnenenergie optimal nutzen.
Insbesondere zu Zeiten, zu welchen im Gebäude-Inneren eine Temperatur herrscht,
die niedriger ist als die gewünschte
Temperatur, kann es sich zumindest dann, wenn die Sonne scheint,
als vorteilhaft erweisen, die Platte in eine Stellung zu bringen,
in welcher deren (vorzugsweise besonders gute Lichtreflektions-Eigenschaften aufweisende)
Rückseite
von der Sonne bestrahlt wird, und das darauf auftreffende Sonnenlicht
von dort über
das Fenster ins Gebäude-Innere
reflektiert wird. Dadurch läßt sich
eine besonders effiziente Beheizung des Gebäude-Inneren erzielen. Zwar
werden in diesem Fall die auf der Vorderseite der Platte angeordneten
Solarelemente nicht mehr direkt von der Sonne beschienen und erzeugen
dementsprechend weniger Energie, doch stellt dies in der Gesamtenergiebilanz
keinen Nachteil dar. Die direkte Beheizung des Gebäudes durch über das
Fenster ins Gebäude gelangendes
Sonnenlicht ist nämlich
erheblich effizienter als die durch die Solarelemente erfolgende
Umwandlung der Sonnenenergie in einer andere Energieform und die
Beheizung des Gebäudes
unter Verwendung dieser anderen Energieform.
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Weitere
vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung,
den Figuren, und den Unteransprüchen
entnehmbar.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die Figuren näher
beschrieben. Es zeigen
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1A eine
erste perspektivische Ansicht der im Folgenden näher beschriebenen Solaranlage,
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1B eine
andere perspektivische Ansicht der in der 1A gezeigten
Solaranlage,
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2 eine
Explosionsdarstellung der in den 1A und 1B gezeigten
Solaranlage,
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3 eine
Darstellung zur Veranschaulichung einer Anordnung, in welcher die
Solaranlage zugleich als Schattenspender verwendet wird, durch welchen
ganz oder teilweise verhindert werden kann, daß über ein zur Solaranlage benachbartes
Fenster eines Gebäudes
Sonnenstrahlen ins Gebäude-Innere
gelangen,
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4 eine
Darstellung zur Veranschaulichung einer Anordnung, in welcher die
Solaranlage zugleich als Wärmedämmelement
verwendet wird, durch welches ganz oder teilweise verhindert werden kann,
daß über ein
zur Solaranlage benachbartes Fenster eines Gebäudes ein Wärmetransport in oder aus dem
Gebäude-Inneren
erfolgt,
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5 eine
Darstellung zur Veranschaulichung einer Anordnung, in welcher die
Solaranlage zugleich als Lichtreflektor benutzt wird, durch welchen
durch ein zur Solaranlage benachbartes Fenster eines Gebäudes hindurch
Sonnenlicht ins Gebäude-Innere
reflektiert wird, und
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6 eine
Darstellung zur Veranschaulichung einer Anordnung, bei welcher die
Solaranlage (nachts) durch den Mond reflektierte Sonnenstrahlung
in eine andere Energieform umwandelt.
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Die
im Folgenden beschriebene Solaranlage dient zur Umwandlung von Sonnenenergie
in eine andere Energieform. Zur Vermeidung von Mißverständnissen
sei bereits an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß unter
Sonnenenergie nicht nur die von der Sonne direkt auf die Erde abgestrahlte
Energie verstanden werden möge,
sondern auch von Gegenständen
wie beispielsweise dem Mond auf die Erde reflektierte Sonnenenergie.
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Die
andere Energieform, in welche die im Folgenden beschriebene Solaranlage
die Sonnenenergie umwandelt, ist im betrachteten Beispiel elektrische
Energie. Demzufolge sind die bei der beschriebenen Solaranlage zum
Einsatz kommenden Solarelemente photovoltaische Elemente. Es sei
bereits an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß hierauf keine Einschränkung besteht.
Die Besonderheiten der hier vorgestellten Solaranlage lassen sich
auch bei Solaranlagen anwenden, die die Sonnenenergie unter Verwendung
beliebiger anderer Solarelemente in elektrische Energie oder eine
beliebige andere Energieform umwandeln.
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Die
Solarelemente sind auf einer im Folgenden als Vorderseite 11 bezeichneten
Seite einer Platte 1 angeordnet. Die Platte 1 weist
im betrachteten Beispiel eine rechteckige Form auf, könnte aber
auch eine beliebige andere Form aufweisen. Wie insbesondere aus
den 1A und 1B ersichtlich
ist, ist die Platte 1 gelenkig mit einem Ring 2 verbunden. Genauer
gesagt ist ein dem Ring 21 zugewandter Randabschnitt der
Platte 1 mit einem ersten Ring-Teil 21 des Ringes 2 verbunden.
Aufgrund der gelenkigen Verbindung der Platte 1 mit dem
ersten Ring-Teil 21 ist die Platte 1 relativ zum
ersten Ring-Teil 21 bewegbar, genauer gesagt um eine in
den Figuren mit dem Bezugszeichen A1 bezeichnete erste Achse schwenkbar.
Die erste Achse A1 liegt im betrachteten Beispiel seitlich außerhalb
des Ringes 2, wobei es von der konkreten Ausbildung und
der Verwendung der Solaranlage abhängt, ob dies zwingend erforderlich
oder vorteilhaft ist.
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Die
Verbindung der Platte 1 mit dem Ring 2 und ein
später
noch genauer beschriebener Antriebsmechanismus für die Durchführung der
Schwenkbewegung der Platte 1 um die erste Achse A1 sind
so ausgebildet, daß die
Stellungen, die die Platte 1 einnehmen kann, eine Stellung
umfassen, in welcher die Platte 1, genauer gesagt entweder
die Vorderseite 11 oder die der Vorderseite 11 gegenüberliegende Rückseite 12 derselben
auf dem Ring 2 aufliegt, und daß die Platte 1 ausgehend
von dieser Stellung vom Ring 1 wegschwenkbar ist.
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Der
Ring 2 besteht wie vorstehend bereits angedeutet wurde,
aus mehreren Teilen, nämlich
aus dem vorstehend bereits erwähnten
ersten Ring-Teil 21, einem zweiten Ring-Teil 22,
und einem dritten Ring-Teil 23. Wie insbesondere aus der 2 ersichtlich
ist, sind der erste Ring-Teil 21, der zweite Ring-Teil 22,
und der dritte Ring-Teil 23 ebenfalls Ringe, wobei der
erste Ring-Teil 21 und der dritte Ring-Teil 23 außen auf
den zweiten Ring-Teil 22 aufgesetzt sind.
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Der
einen inneren Ring des Ringes 2 bildende zweite Ring-Teil 22 ist
ein feststehender Ring-Teil, der sich im montierten Zustand der
Solaranlage nicht bewegen kann. Er ist vorzugsweise direkt auf einer tragfähigen stabilen
Unterlage wie beispielsweise dem Boden (oder einem darin oder darauf
vorgesehenen Fundament oder dergleichen), dem Dach eines Gebäudes, oder
einer Mauer befestigt, wobei es sich beim Dach sowohl um ein Flachdach
als auch um ein geneigtes Dach handeln kann, und wobei die Mauer
sowohl die Mauer eines Gebäudes
als auch eine frei stehende Mauer sein kann. Im auf der Unterlage
montierten Zustand der Solaranlage liegt die in den 1A und 1B unten
dargestellte (Unter-)Seite des zweiten Ring-Teil 22 auf der Unterlage auf.
Die Verbindung des zweiten Ring-Teils 22 mit der Unterlage
erfolgt im betrachteten Beispiel durch ein Anschrauben des zweiten
Ring-Teils 22 an der Unterlage, kann aber auch auf beliebige
andere Art und Weise erfolgen.
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Der
erste Ring-Teil 23 ist ein Ring, der konzentrisch zum zweiten
Ring-Teil 22 um den zweiten Ring-Teil 22 herum
angeordnet ist. Der erste Ring-Teil 21 und der zweite Ring-Teil 22 sind
nicht bzw. nur so miteinander verbunden, daß sich der erste Ring-Teil 21 relativ
zum feststehenden zweiten Ring-Teil 22 bewegen
kann. Genauer gesagt kann sich der erste Ring-Teil 21 um
die in den Figuren mit dem Bezugszeichen A2 bezeichnete Mittelachse
des Ringes 2 drehen. Der erste Ring-Teil 21 wird durch diverse
Führungseinrichtungen,
die entweder am ersten Ring-Teil 21 oder am zweiten Ring-Teil 22 befestigt
sein können,
geführt.
Diese Führungseinrichtungen
sind im betrachteten Beispiel mehrere Rollen oder Rollenpaare, die
in der 2 gezeigt, aber vorliegend nicht näher beschrieben
werden. Die Rollen oder Rollenpaare haben zumindest teilweise zusätzlich die
Funktion, daß sie
die Position des ersten Ring-Teils 21 in Bezug auf den
zweiten Ring-Teil 22 so festlegen, daß die Drehbewegung des ersten Ring-Teils 21 um
die zweite Achse A2 die einzige Bewegung ist, die der erste Ring-Teil 21 ausführen kann.
Es dürfte
einleuchten und bedarf keiner näheren
Erläuterung,
daß die
Führung
des ersten Ring-Teils 21 und die Einschränkung der
Bewegungsfreiheit desselben auch anders als im betrachteten Beispiel
realisiert werden können.
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Der
dritte Ring-Teil 23 ist ein weiterer Ring, der konzentrisch
zum zweiten Ring-Teil 22 um den zweiten Ring-Teil 22 herum
angeordnet ist. Der dritte Ring-Teil 23 ist im betrachteten
Beispiel unter dem ersten Ring-Teil 21 angeordnet und dient
als Blende zum Schutz der darunter liegenden Mechanik für die Führung und
die Bewegung des ersten Ring-Teils 21.
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Die
Bewegung des ersten Ring-Teils 21 um die zweite Achse A2
erfolgt im betrachteten Beispiel über eine am ersten Ring-Teil 21 befestigte
Kette, in die ein Ritzel angreift, das durch einen am zweiten Ring-Teil 22 oder
am dritten Ring-Teil 23 befestigten Elektromotor angetriebenen
wird, oder über
eine am zweiten Ring-Teil 22 oder am dritten Ring-Teil 23 be festigte
Kette, in die ein Ritzel eingreift, das durch einen am ersten Ring-Teil 21 befestigten
Elektromotor angetriebenen wird. Der Antrieb für die Bewegung des ersten Ring-Teils 21 kann
aber auch auf beliebige andere Art und Weise erfolgen.
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Das
Schwenken der Platte 1 um die erste Achse A1 erfolgt im
betrachteten Beispiel durch eine oder mehrere Teleskopstangen 31, 32,
deren eines Ende jeweils über
ein erstes Gelenk mit der Platte 1, und deren anderes Ende
jeweils über
ein zweites Gelenk mit den ersten Ring-Teil 21 verbunden
ist. Das Ein- und
Ausfahren der Teleskopstangen 31, 32 erfolgt im
betrachteten Beispiel durch einen elektrischen Hubspindelantrieb.
Es dürfte
einleuchten und bedarf keiner näheren
Erläuterung,
daß die
Teleskopstangen 31, 32 auch durch einen beliebigen
anderen elektrischen Antrieb, oder durch einen pneumatischen, hydraulischen,
manuellen, oder sonstigen Antrieb ausfahrbar und zusammenziehbar
sind. Es besteht auch keine Einschränkung darauf, daß das Schwenken
der Platte 1 über
die im betrachteten Beispiel zum Einsatz kommenden Teleskopstangen 31, 32 erfolgt.
Der Schwenkmechanismus könnte auch
einen beliebigen anderen Aufbau aufweisen.
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Die
erste Achse A1, um welche die Platte 1 geschwenkt werden
kann, und die zweite Achse A2, um welche der erste Ring-Teil 21 zusammen
mit der Platte 1 gedreht werden kann, verlaufen vorzugsweise
mit seitlichem Versatz rechtwinklig zueinander. Allerdings besteht
hierfür
keine zwingende Notwendigkeit. Wichtig ist in erster Linie, daß die Platte 1 durch ein
Schwenken der Platte 1 um die erste Achse A1 und/oder ein
Drehen des ersten Ring-Teils 21 zusammen mit der Platte 1 um
die zweite Achse A2 der Sonne nachgeführt werden kann, und zwar vorzugsweise derart,
daß die
Sonnenstrahlen im wesentlichen jeweils senkrecht auf die die Solarelemente
tragende Vorderseite 11 der Platte 1 treffen.
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Eine
derart aufgebaute Solaranlage erweist sich in mehrfacher Hinsicht
als vorteilhaft. Die Schwenkbarkeit der Platte um zwei Achsen ermöglicht es,
daß die
Platte dem jeweiligen Sonnenstand nachgeführt werden kann, so daß eine sehr
effiziente Nutzung der Sonnenenergie möglich ist. Der Umstand, daß die Platte
in eine Stellung bringbar ist, in welcher sie auf dem Ring 2 aufliegt
oder sich mit geringem Abstand zum Ring 2 über diesen
hinweg erstreckt, bietet insbesondere dann, wenn der Ring 2 direkt
auf dem Boden, an einer Mauer, oder einem Dach aufliegend montiert
ist, einen verbesserten Schutz gegen Beschädigungen der Platte durch Unwetter.
Insbesondere besteht eine geringere Gefahr, daß die Solaranlage durch einen
Sturm beschädigt wird;
die Platte 1 kann sich bei entsprechendem Aufbau der Solaranlage
in der zum Ring 2 hingeschwenkten Stellung in geringem
Abstand, beispielsweise in einem Abstand von nur einigen Zentimetern, und
im wesentlichen parallel zu der Unterlage, auf welche der Ring 2 montiert
ist, über
dem Boden, vor der Mauer oder über
dem Dach erstrecken, und bietet einem Sturm dadurch kaum Möglichkeiten,
die Solaranlage zu beschädigen.
Dies gilt in besonderem Maße,
wenn die Platte 1 in der zum Ring 2 geschwenkten
Stellung auf dem Ring 2 aufliegt. Wenn die Solaranlage
so aufgebaut ist, daß im
zum Ring 2 hin geschwenkten Zustand der Platte 1 die
Vorderseite 11 derselben dem Ring 2 zugewandt
ist, ist die die Solarelemente tragende Vorderseite 11 der
Platte 1 auch vor Beschädigungen
durch Hagel und dergleichen geschützt.
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Weitere
Vorteile ergeben sich, wenn die Solaranlage so montiert wird, daß der zweite
Ring-Teil 22 um ein Fenster eines Gebäudes herum angeordnet ist,
oder wenn die Solaranlage so ausgebildet ist, daß der Ring 2, vorzugsweise
der zweite Ring-Teil 22 selbst den Rahmen für ein darin
eingesetztes Fenster oder den Träger
für einen
darin eingesetzten Fensterrahmen mit Fenster bildet. Das Fenster
kann dabei ein feststehendes (nicht öffenbares) Fenster oder ein öffenbares
Fenster sein, wobei im Fall eines öffenbaren Fensters das Fenster
und die Platte 1 unabhängig
voneinander bewegbar sind. Bei einer derartigen Anordnung oder Ausbildung
der Solaranlage kann diese neben der Umwandlung der Sonnenenergie
in eine andere Energieform noch weitere Aufgaben übernehmen.
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Unter
anderem kann die Platte 1 dann bei Bedarf auch als Schattenspender
verwendet werden, durch welchen eine über das Fenster erfolgende Sonneneinstrahlung
ins Gebäude-Innere
und die damit verbundene Erwärmung
des Gebäude-Inneren ganz
oder teilweise unterbunden werden kann. Die Platte 1 muß hierfür lediglich
in eine Stellung gebracht werden, in welcher sie sich zwischen der
Sonne und dem Fenster befindet. Die die Solarelemente tragende Vorderseite 11 der
Platte ist dabei vorzugsweise der Sonne zugewandt und so zur Sonne
ausgerichtet, daß die
Sonnenstrahlen senkrecht auf die Vorderseite 11 treffen.
Die Verwendung der Platte 1 als Schattenspender ist in 3 veranschaulicht. Dabei
sind mit dem Bezugszeichen S die Sonne, und mit dem Bezugszeichen
GI das Gebäude-Innere
bezeichnet. Wie aus der 3 ersichtlich ist, beschattet die
Platte 1 das Fenster, so daß keine direkten Sonnenstrahlen
ins Gebäude-Innere
gelangen können. Der
Schatten ist in der 3 als schwarze Fläche dargestellt.
Die Platte 1 kann auch bei Verwendung als Schattenspender
der Sonne so nachgeführt
werden, daß die
Sonnenstrahlen senkrecht auf die die Solarelemente tragende Vorderseite 11 der
Platte 1 treffen und die Solaranlage somit die Sonnenenergie mit
höchster
Effizienz in eine andere Energieform umwandelt. Die Verwendung der
Platte 1 als Schattenspender erweist sich beispielsweise
als vorteilhaft, wenn die im Gebäude-Inneren
herrschende Temperatur höher
als die gewünschte
Temperatur ist (zum Beispiel tagsüber bei Sonnenschein, 22°C Innentemperatur,
und 35°C
Außentemperatur).
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Die
Platte 1 kann im Zusammenwirken mit dem Ring 2 bei
Bedarf auch als Wärmedämmelement
verwendet werden, durch welches ein über das Fenster erfolgender
Wärmetransport
in oder aus dem Gebäude-Inneren
ganz oder teilweise unterbunden werden kann. Die Platte 1 muß hierfür lediglich
in eine auf dem Ring 2 aufliegende Stellung gebracht werden,
so daß der
Ring 2 durch die Platte 1 vorzugsweise vollständig bedeckt
wird. An den Stellen, an welchen der Platte 1 mit dem Ring 2 in
Kontakt kommt, sind an der Platte 1 und/oder am Ring 2 vorzugsweise
Fälze und/oder
Dichtbänder
und/oder sonstige Abdichtungvorrichtungen vorgesehen, so daß der Ring 2 durch
die Platte 1 beispielsweise wie ein Geschfrierschrank durch
die Gefrierschranktür nach
oben hin luftdicht verschlossen ist. Durch den luftdichten Abschluß eines
gegebenenfalls zwischen dem Fenster, dem Ring 2 und der
Platte vorhandenen Zwischenraumes kann aus diesem und damit auch
aus dem Gebäude-Inneren
keine oder nur sehr wenig Wärme
entweichen. Dieser Effekt tritt besonders ausgeprägt auf,
wenn dafür
gesorgt wird, daß der
Ring 2 und/oder die Platte 1 besonders gut wärmegedämmt sind.
Besonders gute Wärmedämmeigenschaften
des Ringes 2 lassen sich beispielsweise durch eine Ausbildung
des Ringes 2 als Sandwichverbund erzielen. Entsprechendes
gilt für
die Platte 1. Auch diese kann einen mehrschichtigen Aufbau
aufweisen, wobei wenigstens eine der Schichten durch ein besonders
gut wärmedämmendes
Material wie beispielsweise PUR-Schaum, PU-Schaum, geschäumtes Polystyrol
(Styropor), oder ein sonstiges gut wärmedämmendes Material gebildet wird.
Bei der Platte 1 bestehen die oberste und die unterste Schicht
aus Stabilitätsgründen vorzugsweise
aus Metallplatten, die beispielsweise durch eine Klebeverbindung
mit der dazwischen liegenden wärmedämmenden
Schicht verbunden sind. Die Verwendung der Platte 1 als
Wärmedämmelement
ist in 4 veranschaulicht. Dabei sind mit dem Bezugszeichen
S die Sonne, und mit dem Bezugszeichen GI das Gebäude-Innere
bezeichnet. Die Verwendung der Platte 1 als Wärmedämmelement
erweist sich beispielsweise als vorteilhaft, wenn die im Gebäude-Inneren
herrschende Temperatur gleich der gewünschten Temperatur ist oder
niedriger als die gewünschte
Temperatur ist, und weder die Außentemperatur noch Sonnenlicht
eine Temperaturerhöhung im
Gebäude-Inneren
bewirken können
(zum Beispiel nachts bei 20°C
Innentemperatur und –20°C Außentemperatur).
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Ferner
kann die Platte 1 bei Bedarf auch als Lichtreflektor verwendet
werden, durch welchen Sonnenlicht durch das Fenster hindurch ins
Gebäude
reflektiert wird. Die Platte 1 muß in diesem Fall in eine Stellung
gebracht werden, in welcher sich das Fenster zwischen der Sonne
und der Platte 1 befindet und in welcher die Platte 1 so
von der Sonne beschienen wird, daß die auf die Platte 1 treffenden
Sonnenstrahlen von der Platte 1 durch das Fenster hindurch
ins Gebäude-Innere
reflektiert werden. Die Verwendung der Platte 1 als Lichtreflektor
ist in 5 veranschaulicht. Dabei sind mit dem Bezugszeichen
S die Sonne, und mit dem Bezugszeichen GI das Gebäude-Innere
bezeichnet. Die Verwendung der Platte 1 als Lichtreflektor
erweist sich beispielsweise als vorteilhaft, wenn die im Gebäude-Inneren
herrschende Temperatur nicht höher
ist als die gewünschte
Temperatur und die Sonne scheint (zum Beispiel tagsüber bei
Sonnenschein, einer Innentemperatur von 20°C, und einer Außentemperatur
von –15°C).
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In
einer besonders vorteilhaften weiteren Weiterbildung der Erfindung
wird die Platte 1 nicht immer so ausgerichtet, daß die darauf
vorgesehenen Solarelemente die Sonnenenergie optimal nutzen. Insbesondere
zu Zeiten, zu welchen im Gebäude-Inneren eine Temperatur
herrscht, die niedriger ist als die gewünschte Temperatur, kann es
sich zumindest dann, wenn die Sonne scheint, als vorteilhaft erweisen,
die Platte 1 in eine Stellung zu bringen, in welcher deren
(vorzugsweise besonders gute Lichtreflektions-Eigenschaften aufweisende)
Rückseite 12 von
der Sonne bestrahlt wird, und das darauf auftreffende Sonnenlicht
von dort über
das Fenster ins Gebäude-Innere
reflektiert wird. Dadurch läßt sich
eine besonders effiziente Beheizung des Gebäude-Inneren erzielen. Zwar
werden in diesem Fall die auf der Vorderseite der Platte 1 angeordneten
Solarelemente nicht mehr direkt von der Sonne beschienen und erzeugen
dementsprechend weniger Energie, doch stellt dies in der Gesamtenergiebilanz
keinen Nachteil dar. Die direkte Beheizung des Gebäudes durch über das
Fenster ins Gebäude
gelangendes Sonnenlicht ist nämlich
erheblich effizienter als die durch die Solarelemente erfolgende
Umwandlung der Sonnenenergie in einer andere Energieform und die
Beheizung des Gebäudes
unter Verwendung dieser anderen Energieform.
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Insbesondere
im letztgenannten Fall, d. h. wenn die Rückseite 12 der Platte 1 als
Lichtreflektor benutzt wird, erweist es sich als vorteilhaft, wenn
die Rückseite 12 der
Platte 1 und/oder die Innenseite des zweiten Ring-Teils 22 eine
Oberfläche
mit guten Lichtreflektionseigenschaften aufweisen, also entweder
eine helle (vorzugsweise weiße)
Oberfläche
aufweisen, oder aus spiegelndem Material bestehen, oder mit spiegelndem
Material beschichtet sind, oder durch einen Spiegel gebildet werden,
wobei als spiegelnde Materialien Metalle wie beispielsweise Aluminium
oder Edelstahl verwendet werden können. Im betrachteten Beispiel
werden die betreffenden Flächen
durch eine hochreflektierende Aluminiumplatte mit einem Reflexionsgrad
von ca. 94% gebildet, wobei hierauf jedoch keine Einschränkung besteht.
Der Vollständigkeit
halber sei angemerkt, daß keine
zwingende Notwendigkeit besteht, die Rückseite 12 der Platte 1 und/oder
die Innenseite des zweiten Ring-Teils 22 wie beschrieben
auszubilden. Insbesondere die Innenseite des zweiten Ring-Teils 22, aber
auch die Rückseite 12 der
Platte 1 können
auch aus einem beliebigen anderen Material (Holz, Gips, Kunststoff
etc.) bestehen und/oder – vor
allem aus optischen Gründen – auch beliebige
andere Farben aufweisen.
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Die
beschriebene Solaranlage kann auch dazu verwendet werden, nachts
die vom Mond reflektierte Sonnenstrahlung in eine andere Energieform umzuwandeln.
Dies ist in 6 veranschaulicht. Dabei sind
mit dem Bezugszeichen M der Mond, und mit dem Bezugszeichen GI das
Gebäude-Innere
bezeichnet. Wie die Platte 1 der Sonne so nachgeführt werden
kann, daß die
Sonnenstrahlen senkrecht auf die die Solarelemente tragende Vorderseite 11 der Platte 1 treffen,
kann die Platte auch dem Mond entsprechend nachgeführt werden,
so daß die
vom Mond M reflektierten Sonnenstrahlen senkrecht auf die die Solar elemente
tragende Vorderseite 11 der Platte 1 treffen.
Insbesondere im Sommer, wenn die im Gebäude-Inneren herrschende Temperatur
höher als
die gewünschte
Temperatur ist und die Außentemperatur
niedriger als die im Gebäude-Inneren herrschende
Temperatur ist, kann es sich als vorteilhaft erweisen, wenn zugleich
das Fenster geöffnet wird.
Dies ist ebenfalls in der 6 dargestellt;
das geöffnete
Fenster ist mit dem Bezugszeichen F bezeichnet. Das Fenster kann
selbstverständlich
auch tagsüber
geöffnet
werden, wenn die genannten Bedingungen vorliegen.
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Vorzugsweise
ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, die ermittelt, wie hoch die
im Gebäude-Inneren
herrschende Temperatur in Bezug auf die gewünschte Temperatur ist und abhängig vom
Ermittlungsergebnis und eventuell unter zusätzlicher Berücksichtigung
der herrschenden Außentemperatur und/oder
der Intensität
der Sonnenstrahlung die Stellung der Platte 1 steuert.
Diese Steuereinrichtung kann beispielsweise so arbeiten,
- – daß dann,
wenn die im Gebäude-Inneren
herrschende Temperatur höher
als die gewünschte Temperatur
ist, und die Außentemperatur
niedriger als die gewünschte
Temperatur ist, die Platte 1 zwischen der Sonne und dem
Fenster positioniert wird, so daß die Sonnenstrahlen senkrecht auf
die die Solarelemente tragende Vorderseite 11 der Platte
fallen,
- – daß dann,
wenn die im Gebäude-Inneren
herrschende Temperatur höher
als die gewünschte Temperatur
ist, und auch die Außentemperatur höher als
die gewünschte
Temperatur ist, die Platte 1 zum Ring 2 hin geschwenkt
wird, bis die Rückseite 12 der
Platte 1 auf dem Ring 2 zu liegen kommt,
- – daß dann,
wenn die im Gebäude-Inneren
herrschende Temperatur gleich der gewünschten Temperatur ist, die
Platte 1 zwischen der Sonne und dem Fenster positioniert
wird, so daß die Sonnenstrahlen
senkrecht auf die die Solarelemente tragende Vorderseite 11 der
Platte 1 fallen,
- – daß dann,
wenn die im Gebäude-Inneren
herrschende Temperatur niedriger als die gewünschte Temperatur ist, die
Platte in eine Stellung gebracht wird, in welcher deren Rückseite 12 von der
Sonne bestrahlt wird, und das darauf auftreffende Sonnenlicht von
dort über
das Fenster ins Gebäude-Innere
reflektiert wird.
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Unabhängig hiervon
erweist sich als vorteilhaft, wenn Sensoren vorhanden sind, die
beispielsweise die Windgeschwindigkeit und/oder die Windrichtung
ermitteln, und die Platte 1 bei zu hoher Windgeschwindigkeit
oder ungünstiger
Windrichtung oder sonstigen ungünstigen
Witterungsverhältnissen
(Niederschlagsmenge, Niederschlagsart) automatisch ganz oder teilweise
zum Ring 2 hin geschwenkt wird.
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Die
vorstehend beschriebene Solaranlage erweist sich nach alledem unabhängig von
den Einzelheiten der praktischen Realisierung gleich in mehrfacher
Hinsicht als vorteilhaft. Durch sie kann die Sonnenenergie mit höchster Effizienz
genutzt werden, und sie ist gleichzeitig gut vor Beschädigungen
durch Unwetter geschützt.
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Die
Anordnung der beschriebenen Solaranlage um ein Fenster eines Gebäudes herum
oder die Integration eines Gebäude-Fensters in die Solaranlage
weist den weiteren Vorteil auf, daß das Fenster selbst keine
optimalen Wärmedämmeigenschaften aufweisen
muß, ja
vorzugsweise sogar keine optimalen Wärmedämmeigenschaften (schlechtere
Wärmedämmeigenschaften
als die restlichen Fenster des Hauses) aufweist. Dies erweist sich
in zweifacher Hinsicht als vorteilhaft: einerseits sind Fenster
mit schlechteren Wärmedämmeigenschaften
billiger als Fenster mit optimalen Wärmedämmeigenschaften, und andererseits
kann bei Bedarf durch eine geeignete Stellung der Platte 1 eine
schnellere Erwärmung oder
Abkühlung
des Gebäudes
erfolgen als es bei einem Fenster mit optimaler Wärmedämmung der
Fall wäre.
Diese Vorteile müssen
nicht durch die Inkaufnahme von Nachteilen erkauft werden. Insbesondere kann
eine zu starke Erwärmung
oder Abkühlung
des Hauses durch ein Herunterschwenken der Platte 1 auf
den Ring 2 verhindert werden. Darüber hinaus kann die Solaranlage
(bei auf den Ring 2 geschwenkter Platte 1 das
Fenster vor Beschädigungen
durch Hagel oder dergleichen schützen.
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- 1
- Platte
- 11
- Vorderseite
- 12
- Rückseite
- 2
- Ring
- 21
- erster
Ring-Teil
- 22
- zweiter
Ring-Teil
- 23
- dritter
Ring-Teil
- 31
- Teleskopstange
- 32
- Teleskopstange
- A1
- erste
Achse
- A2
- zweite
Achse
- F
- Fenster
- GI
- Gebäude-Inneres
- M
- Mond
- S
- Sonne