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DE102011103311A1 - Wind energy plant with closed cooling circuit - Google Patents

Wind energy plant with closed cooling circuit Download PDF

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DE102011103311A1
DE102011103311A1 DE102011103311A DE102011103311A DE102011103311A1 DE 102011103311 A1 DE102011103311 A1 DE 102011103311A1 DE 102011103311 A DE102011103311 A DE 102011103311A DE 102011103311 A DE102011103311 A DE 102011103311A DE 102011103311 A1 DE102011103311 A1 DE 102011103311A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
air
heat exchanger
nacelle
interior
wind energy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102011103311A
Other languages
German (de)
Inventor
Sönke Siegfriedsen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aerodyn Engineering GmbH
Original Assignee
Aerodyn Engineering GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aerodyn Engineering GmbH filed Critical Aerodyn Engineering GmbH
Priority to DE102011103311A priority Critical patent/DE102011103311A1/en
Priority to PCT/DE2012/000454 priority patent/WO2012159599A1/en
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    • F03DWIND MOTORS
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Abstract

Windenergieanlage (10) mit einer einen Innenraum aufweisenden Gondel (20, 30, 40), einer Mehrzahl von im Innenraum der Gondel (20, 30, 40) angeordneten mechanischen und elektrischen Komponenten, einschließlich einem Generator, einem außerhalb der Gondel (20, 30, 40) angeordneten Luft/Luft-Wärmetauscher (100), wobei der Luft/Luft-Wärmetauscher (100) unter Ausbildung eines geschlossenen Kühlkreislaufs über eine dem Luft/Luft-Wärmetauscher (100) erwärmte Luft aus dem Innenraum der Gondel zuführenden erste Leitung (120) und einen dem Innenraum der Gondel (20, 30, 40) gekühlte Luft zuführende zweite Leitung (110) mit dem Innenraum der Gondel (20, 30, 40) kommunizierend verbunden ist, wobei der Generator einen eine Luftzirkulation im geschlossenen Kühlkreislauf erzeugenden Eigenlüfter aufweist.Wind power plant (10) with a nacelle (20, 30, 40) having an interior space, a plurality of mechanical and electrical components arranged in the interior of the nacelle (20, 30, 40), including a generator, one outside the nacelle (20, 30) , 40) arranged air / air heat exchanger (100), the air / air heat exchanger (100) forming a closed cooling circuit via an air / air heat exchanger (100) heated air from the interior of the nacelle ( 120) and a second line (110) supplying cooled air to the interior of the nacelle (20, 30, 40) is connected in a communicating manner with the interior of the nacelle (20, 30, 40), the generator having an internal fan that generates air circulation in the closed cooling circuit having.

Description

Die Erfindung betrifft eine Windenergieanlage mit einem geschlossenen Kühlkreislauf zur Kühlung der in der Gondel angeordneten mechanischen und elektrischen Komponenten.The invention relates to a wind energy plant with a closed cooling circuit for cooling the arranged in the nacelle mechanical and electrical components.

Grundsätzlich besteht bei Windenergieanlagen das Bedürfnis die bei den mechanischen und elektrischen Komponenten, z. B. Getriebe, Hydraulik, Nachführmotoren, Generator, Umrichter etc., auftretende Verlustwärme möglichst einfach und effektiv nach außerhalb der Windenergieanlage abzuführen. Dieses kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass ein kontinuierlicher Luftstrom durch die Anlage an den Verlustwärme abgebenden Komponenten vorbei geführt wird, wobei dem Innenraum der Windenergieanlage von Außen Frischluft zugeführt und die an den elektrischen und mechanischen Komponenten erwärmte Luft wieder als Abluft nach außerhalb der Windenergieanlage abgegeben wird. Eine derartige Lösung ist beispielsweise aus der WO 99/30031 A bekannt.Basically, there is a need for wind turbines in the mechanical and electrical components, eg. As transmission, hydraulic, Nachführmotoren, generator, inverter, etc., dissipate heat loss occurring as simply and effectively to the outside of the wind turbine. This can be done, for example, by passing a continuous stream of air through the system to the components emitting waste heat, supplying fresh air to the interior of the wind turbine from outside, and returning the air heated to the electrical and mechanical components to the outside of the wind turbine as exhaust air , Such a solution is for example from the WO 99/30031 A known.

Allerdings ist es insbesondere bei Windenergieanlagen an Standorten mit hoher Feuchtigkeit oder hoher Staubbelastung, z. B. Offshore oder in Wüsten, unerwünscht, die Umgebungsluft durch die Windenergieanlage zu führen und in Kontakt mit den korrosionsanfälligen Komponenten zu bringen.However, it is particularly in wind turbines in locations with high humidity or high dust levels, eg. As offshore or in deserts, undesirable to lead the ambient air through the wind turbine and bring in contact with the corrosion-prone components.

Daher wurde bereits mit der DE 100 00 370 A1 eine im Wesentlichen gegenüber der Außenluft abgedichtete Windenergieanlage vorgeschlagen, die in ihrem Innenraum eine in sich geschlossene und gegenüber der Umwelt getrennte Luftzirkulation aufweist, wobei die Turmwandung als Wärmetauscher fungiert.Therefore, already with the DE 100 00 370 A1 proposed a sealed relative to the outside air wind turbine, which has in its interior a self-contained and environmentally isolated air circulation, the tower wall acts as a heat exchanger.

Allerdings ist diese Ausbildung in ihrer Konstruktion relativ aufwändig und nimmt in ihrer Gesamtheit einen recht großen Raum in der Windenergieanlage ein. Nachteilig ist vor allem auch, dass sich an der Turmwandung Kondenswasser niederschlagen und dort zur Korrosion führen kann.However, this design is relatively complex in construction and takes in its entirety a fairly large space in the wind turbine. A particular disadvantage is that condensate water can precipitate on the tower wall and cause corrosion there.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Windenergieanlage mit einem geschlossenen Kühlkreislauf bereitzustellen, der mit einfachen Mitteln zu bewerkstelligen, platzsparend einzurichten und schließlich auch störunanfällig bzw. einfach zu warten ist.The object of the invention is to provide a wind turbine with a closed cooling circuit to accomplish by simple means to set up space-saving and finally is susceptible to interference or easy to maintain.

Diese Aufgabe wird durch die Windenergieanlage mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.This object is achieved by the wind energy plant with the features of claim 1. The subclaims reflect advantageous embodiments of the invention.

Grundgedanke der Erfindung ist es, die Gondel einer Windenergieanlage gegen Umwelteinflüsse, insbesondere Aerosole abzudichten, sodass ein vollständig gegenüber der Außenluft geschlossener Raum entsteht. Die sich im Innenraum der Gondel erwärmende Luft wird als Abluft an einen außerhalb der Gondel angeordneten Luft/Luft-Wärmetauscher geführt, dort abgekühlt und dem Innenraum der Gondel als gekühlte Abluft wieder zugeführt. Es handelt sich also um einen geschlossenen Kreislauf, bei dem keine Erneuerung der Luft, sondern nur eine Temperierung der im Kreislauf zirkulierenden Luftmenge erfolgt.The basic idea of the invention is to seal the nacelle of a wind energy installation against environmental influences, in particular aerosols, so that a space completely closed with respect to the outside air is created. The warming in the interior of the nacelle air is passed as exhaust air to an outside of the nacelle air / air heat exchanger, where it is cooled and fed back to the interior of the nacelle as cooled exhaust air. It is therefore a closed circuit, in which no renewal of the air, but only a temperature of circulating circulating air quantity takes place.

Der Luft/Luft-Wärmetauscher ist bevorzugt seitlich oder oberhalb der Gondel angeordnet und erstreckt sich in Längsrichtung der Gondel, sodass der die Windenergieanlage anströmende Wind durch die gesamte Länge des Wärmetauschers geführt wird und so zu einer sehr effektiven Kühlung der Abluft beiträgt. Besonders bevorzugt sind zwei sich zu beiden Seiten der Gondel symmetrisch angeordnete Luft/Luft-Wärmetauscher vorgesehen.The air / air heat exchanger is preferably arranged laterally or above the nacelle and extends in the longitudinal direction of the nacelle, so that the wind flowing to the wind turbine is guided through the entire length of the heat exchanger and thus contributes to a very effective cooling of the exhaust air. Particularly preferably, two air / air heat exchangers arranged symmetrically on both sides of the nacelle are provided.

Der Wärmetauscher ist im einfachsten. Fall so ausgebildet, dass ein erster Kanal vorgesehen ist, der zum Zuführen von Frischluft in den Wärmetauscher und Abführen von Fortluft aus dem Wärmetauscher eingerichtet ist. Dieses kann beispielsweise ein einfaches offenes Rohr sein, auf dessen einen Seite Frischluft einströmt, die die von der Abluft aus der Gondel abgegebene Wärme aufnimmt und den Wärmetauscher auf dessen anderer Seite mit einer höheren Temperatur als Fortluft verlässt. Dabei wird die Abluft in einem zweiten Kanal geführt, wobei die Wärme der Abluft im Wärmetauscher auf die Frischluft übertragen und als gekühlte Abluft der Gondel wieder zugeführt wird.The heat exchanger is the simplest. Case designed so that a first channel is provided which is adapted for supplying fresh air into the heat exchanger and exhaust air discharged from the heat exchanger. This may be, for example, a simple open tube, on one side of which fresh air flows, which absorbs the heat emitted by the exhaust air from the nacelle and leaves the heat exchanger on the other side at a higher temperature than exhaust air. The exhaust air is guided in a second channel, wherein the heat of the exhaust air is transferred in the heat exchanger to the fresh air and fed back as cooled exhaust air of the gondola.

Dabei kann auch eine Mehrzahl von Rohren, wie bei einem Röhrenwärmetauscher bekannt, verwendet werden. Alternativ kann auch ein Plattenwärmetauscher, insbesondere zwei in Serie angeordnete Kreuzstromplattenwärmetauscher verwendet werden.In this case, a plurality of tubes, as known in a tubular heat exchanger, can be used. Alternatively, a plate heat exchanger, in particular two series cross-flow plate heat exchangers can be used.

Der Luftstrom „Frischluft → Fortluft” im ersten Kanal und der Luftstrom „Abluft → gekühlte Abluft” im zweiten Kanal können dabei im Gleichstrom oder im Gegenstrom geführt sein. Der Luftstrom im ersten Kanal erfolgt passiv, d. h. durch den anströmenden Wind allein. Alternativ kann jedoch auch im ersten Kanal ein Ventilator vorgesehen sein, sodass die Kühlung der Abluft mittels Frischluft unabhängig von der Bauweise der Windenergieanlage als Luv- oder Lee-Läufer und der Anströmrichtung des Windes erfolgen kann.The air flow "fresh air → exhaust air" in the first channel and the air flow "exhaust air → cooled exhaust air" in the second channel can be performed in cocurrent or in countercurrent. The air flow in the first channel is passive, d. H. alone by the oncoming wind. Alternatively, however, a fan may be provided in the first channel, so that the cooling of the exhaust air can be done by means of fresh air regardless of the design of the wind turbine as a windward or leeward runner and the direction of flow of the wind.

Unabhängig von dem Vorhandensein eines Lüfters im ersten Kanal kann auch ein Ventilator im zweiten Kanal vorgesehen sein, der die Geschwindigkeit und/oder Richtung des Luftstroms „Abluft → gekühlte Abluft” reguliert.Regardless of the presence of a fan in the first channel and a fan in the second channel may be provided, which regulates the speed and / or direction of the air flow "exhaust air → cooled exhaust air".

Die Ventilatoren können alternativ oder zusätzlich auch in den Leitungen vorgesehen sein, die den Wärmetauscher mit dem Innenraum der Gondel verbinden. The fans may alternatively or additionally also be provided in the lines which connect the heat exchanger to the interior of the nacelle.

Weiterhin ist speziell eine Steuerung vorgesehen, die die Geschwindigkeit und Richtung wenigstens eines der genannten Ventilatoren drehzahlgesteuert regelt, sodass es auch möglich ist, den Wärmetauscher im Gleichstrom oder im Gegenstrom zu betreiben. Der Betrieb des Wärmetauschers im Gleichstrom oder im Gegenstrom richtet sich vor allem nach der Temperatur der Abluft, einer zu erreichenden vorbestimmten Temperatur innerhalb der Gondel und/oder der Außentemperatur der die Windenergieanlage umgebenden Außenluft.Furthermore, a control is provided in particular, which controls the speed and direction of at least one of said fans speed-controlled, so that it is also possible to operate the heat exchanger in cocurrent or in countercurrent. The operation of the heat exchanger in cocurrent or countercurrent depends primarily on the temperature of the exhaust air to reach a predetermined temperature within the nacelle and / or the outside temperature of the wind turbine surrounding outside air.

Bevorzugt sind im ersten Kanal und/oder im zweiten Kanal bzw. den mit dem Wärmetauscher verbundenen Leitungen Filter zum Abscheiden von Aerosolen angeordnet, die einerseits die Lebensdauer des Wärmetauschers verlängern, wie aber auch sicherstellen sollen, dass Partikel in der Abluft, z. B. durch Abrieb von in der Gondel angeordneten Komponenten entstanden, nicht im geschlossenen Kreislauf zirkulieren und sich an für die Elektrik oder die Mechanik der Anlage kritischen Orten absetzen.Preferably filters are arranged in the first channel and / or in the second channel or connected to the heat exchanger lines for separating aerosols, on the one hand extend the life of the heat exchanger, but also to ensure that particles in the exhaust air, z. B. caused by attrition of arranged in the nacelle components, not circulate in a closed circuit and settle on critical for the electrical system or the mechanics of the plant places.

Da der Wärmetauscher vollständig außerhalb der Gondel angeordnet ist, bedarf es nur zweier einfach zu dichtender Anschlüsse des zweiten Kanals an die Gondel. Damit kann bei eventuellen Schäden des Wärmetauschers eine Reparatur der Windenergieanlage durch einfachen Austausch des defekten gegen einen funktionsfähigen Wärmetauscher erfolgen.Since the heat exchanger is located completely outside the nacelle, it requires only two easily sealed connections of the second channel to the nacelle. This can be done in case of damage to the heat exchanger repair the wind turbine by simply replacing the defective against a functional heat exchanger.

Der außerhalb der Gondel angebrachte Wärmetauscher kann bei Installation entsprechender weiterer Leitungen weiterhin dazu verwendet werden, Hydraulik- und/oder Getriebeöl zu kühlen.The mounted outside of the nacelle heat exchanger can continue to be used in the installation of appropriate additional lines to cool hydraulic and / or transmission oil.

Die Erfindung wird anhand von in den Zeichnungen dargestellten, besonders vorteilhaft ausgebildeten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to embodiments shown in the drawings, particularly advantageous trained. Show it:

1 eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäß ausgebildeten Windenergieanlage; 1 a side view of a first embodiment of an inventive wind turbine;

2 eine geschnittene Ansicht der Windenergieanlage aus 1 entlang der in 1 gezeigten Linie; 2 a sectional view of the wind turbine 1 along the in 1 shown line;

3 eine perspektivische Ansicht der Windenergieanlage aus 1 und 2; 3 a perspective view of the wind turbine from 1 and 2 ;

4 eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäß ausgebildeten Windenergieanlage mit Hubschrauberlandeplattform; 4 a side view of a second embodiment of an inventive wind turbine with helicopter landing platform;

5 eine Ansicht der Windenergieanlage aus 4 von hinten; 5 a view of the wind turbine 4 from the back;

6 eine Ansicht der Windenergieanlage aus 4 von unten; 6 a view of the wind turbine 4 from underneath;

7 eine perspektivische Ansicht der Windenergieanlage aus 4 ohne untere Verkleidung der Hubschrauberlandeplattform; 7 a perspective view of the wind turbine from 4 without bottom panel of helicopter landing pad;

8 eine perspektivische Ansicht der Windenergieanlage aus 4 mit unterer Verkleidung der Hubschrauberlandeplattform; und 8th a perspective view of the wind turbine from 4 with lower panel of helicopter landing pad; and

9 eine schematische Zeichnung der Luftstromverhältnisse eines bevorzugt ausgestalteten Luft-Luft-Wärmetauschers der Windenergieanlage nach der Erfindung. 9 a schematic drawing of the air flow conditions of a preferred designed air-to-air heat exchanger of the wind turbine according to the invention.

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel nach der Erfindung in einer Seitenansicht. Insbesondere sind in 1 die den Antriebsstrang einer Windenergieanlage 10 aufnehmenden Komponenten gezeigt. Der dargestellte Ausschnitt der Windenergieanlage 10 zeigt den mit einem (nicht dargestellten) Turm zu verbindenden Kopfträger 20, dem damit verbundenen, einen Generator aufnehmenden Generatorgehäuse 30, einem mit dem Generatorgehäuse 30 verbundenen, ein Getriebe aufnehmenden Getriebegehäuse 40 und einer vor dem Getriebegehäuse 40 angeordneten Nabe 50 eines Zweiblattrotors. 1 shows a first embodiment of the invention in a side view. In particular, in 1 the drive train of a wind turbine 10 shown receiving components. The illustrated section of the wind turbine 10 shows the head carrier to be connected to a tower (not shown) 20 , the generator housing receiving generator connected thereto 30 , one with the generator housing 30 connected, a transmission receiving gear housing 40 and one in front of the gearbox 40 arranged hub 50 a two-bladed rotor.

Für das erste Ausführungsbeispiel kommt es nicht zwingend auf die Verwendung eines Zweiblattrotors an, sodass die Erfindung auch bei Ausgestaltung der Windenergieanlage 10 mit einem Einblatt- oder einem Dreiblattrotor verwirklicht werden kann.For the first embodiment, it is not necessarily on the use of a two-bladed rotor, so that the invention also in design of the wind turbine 10 can be realized with a single-sheet or a three-bladed rotor.

Im Folgenden werden der Kopfträger 20, das Generatorgehäuse 30 und das Getriebegehäuse 40 auch zusammengefasst als Gondel bezeichnet, wobei sich der Innenraum der Gondel wenigstens über den Kopfträger 20 und das Generatorgehäuse 30 erstreckt.The following are the head carrier 20 , the generator housing 30 and the gearbox 40 also collectively referred to as a nacelle, wherein the interior of the nacelle at least over the head carrier 20 and the generator housing 30 extends.

Der Innenraum der Gondel, also der wenigstens vom Kopfträger 20 und Generatorgehäuse 30 umfasste Raum, ist mit einem bevorzugt an der Außenseite der Gondel angeordneten Wärmetauscher 100 verbunden. Insbesondere handelt es sich bei dem Wärmetauscher 100 um einen Luft/Luft-Wärmetauscher, der beispielsweise als Röhrenwärmetauscher oder Plattenwärmetauscher ausgebildet sein kann.The interior of the gondola, so at least from the head carrier 20 and generator housing 30 enclosed space, with a preferably arranged on the outside of the nacelle heat exchanger 100 connected. In particular, it is in the heat exchanger 100 to an air / air heat exchanger, which may be formed, for example, as a tubular heat exchanger or plate heat exchanger.

Wie 2 in einer geschnittenen Ansicht zeigt, sind an der Windenergieanlage 10 zwei parallel zur Längsachse der Windenergieanlage 10 ausgerichtete Wärmetauscher 100, je ein Wärmetauscher 100 zu einer Seite der Windenergieanlage 10 montiert. Die Wärmetauscher 100 sind dabei symmetrisch zur Längsachse der Gondel angeordnet.As 2 in a cut view, are at the wind turbine 10 two parallel to the longitudinal axis of the wind turbine 10 aligned heat exchangers 100 , one heat exchanger each 100 to one side of the wind turbine 10 assembled. The heat exchangers 100 are arranged symmetrically to the longitudinal axis of the nacelle.

Die Wärmetauscher 100 sind mit einer ersten Leitung 110 und einer zweiten Leitung 120 mit dem Innenraum der Gondel kommunizierend verbunden, wobei die erste Leitung 120 an dem einen Ende des Wärmetauschers 100 und die zweite Leitung 110 an dem anderen Ende des Wärmetauschers 100 mit diesem unter Ausbildung eines gegenüber der Umwelt geschlossenen Kreislaufs verbunden ist.The heat exchangers 100 are with a first line 110 and a second line 120 connected to the interior of the gondola communicating, the first line 120 at the one end of the heat exchanger 100 and the second line 110 at the other end of the heat exchanger 100 associated with this to form a closed to the environment cycle.

Insbesondere ist vorgesehen, dass die erste Leitung 120 unmittelbar im Bereich des Generators am Generatorgehäuse 30 angeordnet ist und der Eigenlüfter des Generators die Abluft aus der Gondel über die Leitung 120 unmittelbar in den Wärmetauscher drückt. Hierzu können im Bereich der Innenwandung des Generatorgehäuses 30 spezielle Leitstrukturen vorgesehen sein, die einen effizienten Luftstrom aus dem Generatorgehäuse 30 in Richtung des Wärmetauschers 100 gewährleisten.In particular, it is provided that the first line 120 directly in the area of the generator on the generator housing 30 is arranged and the self-ventilator of the generator, the exhaust air from the nacelle on the line 120 press directly into the heat exchanger. For this purpose, in the region of the inner wall of the generator housing 30 special guide structures are provided, which provide an efficient air flow from the generator housing 30 in the direction of the heat exchanger 100 guarantee.

Zusätzlich weist der Eigenlüfter speziell zu diesem Zweck eingerichtete Schaufeln auf, die einen effizienten Luftstrom in die Leitungen 120 ermöglichen. Insbesondere ist der Eigenlüfter so ausgebildet, dass die Luft aus axialer Richtung angesaugt und radial abgegeben wird.In addition, the self-ventilator has blades specially designed for this purpose which provide efficient airflow into the ducts 120 enable. In particular, the self-ventilator is designed so that the air is sucked in from the axial direction and discharged radially.

Die zweite Leitung 110 ist bevorzugt mit dem Kopfträger 20 verbunden und sorgt dafür, dass die im Wärmetauscher 100 abgekühlte Luft in den hinteren Bereich der Gondel eingeführt wird.The second line 110 is preferred with the head carrier 20 Connected and ensures that in the heat exchanger 100 cooled air is introduced into the rear area of the nacelle.

3 zeigt die Windenergieanlage nach dem ersten Ausführungsbeispiel noch einmal in einer perspektivischen Ansicht. 3 shows the wind turbine according to the first embodiment again in a perspective view.

Ein zweites Ausführungsbeispiel nach der Erfindung ist in 4 bis 8 gezeigt. Der Aufbau der Windenergieanlage nach dem zweiten Ausführungsbeispiel ist dabei im Wesentlichen mit dem ersten Ausführungsbeispiel identisch. Die Windenergieanlage 10 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt wiederum einen Kopfträger 20, ein Generatorgehäuse 30, ein Getriebegehäuse 40 und eine Nabe 50 eines Zweiblattrotors.A second embodiment of the invention is in 4 to 8th shown. The structure of the wind turbine according to the second embodiment is substantially identical to the first embodiment. The wind turbine 10 according to the second embodiment again shows a head carrier 20 , a generator housing 30 , a gearbox 40 and a hub 50 a two-bladed rotor.

In diesem Fall ist jedoch die Verwendung eines Zweiblattrotors essentiell, um den Rotor in einer horizontalen Parkstellung fixieren und die ungehinderte Landung eines Helikopters auf der auf der Windenergieanlage 10 vorgesehenen Hubschrauberlandeplattform H zu ermöglichen.In this case, however, the use of a twin-bladed rotor is essential to fix the rotor in a horizontal parking position and the unimpeded landing of a helicopter on the on the wind turbine 10 provided helicopter landing platform H to allow.

Die Wärmetauscher 100 sind im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel nicht seitlich an der Gondel befestigt, sondern oberhalb der Gondel der Windenergieanlage 10 symmetrisch zur Längsachse der Gondel an der Hubschrauberlandeplattform H vorgesehen.The heat exchangers 100 are in contrast to the first embodiment, not laterally attached to the nacelle, but above the nacelle of the wind turbine 10 provided symmetrically to the longitudinal axis of the nacelle at the helicopter landing platform H.

Die Verbindung des Innenraums der Gondel mit dem Wärmetauscher 100 erfolgt wie bekannt über zwei, im zweiten Ausführungsbeispiel nicht dargestellte Leitungen, die an mit ihrem einen Ende an am Kopfträger 20 und an der Generatorverkleidung 30 vorgesehenen Anschlüssen 110a, 120a und mit ihrem anderen Ende an am Wärmetauscher 100 vorgesehenen Anschlüssen 110b, 120b befestigt sind.The connection of the interior of the nacelle to the heat exchanger 100 takes place as known about two, not shown in the second embodiment lines, with at one end to the head support 20 and at the generator fairing 30 provided connections 110a . 120a and with its other end on at the heat exchanger 100 provided connections 110b . 120b are attached.

Die Anschlüsse 110a, 110b, 120a, 120b können als Flansch oder als Stutzen ausgebildet sein. Dabei ist insbesondere darauf zu achten, dass die Leitungen leicht, sicher und absolut dicht an den Anschlüssen 110a, 110b, 120a, 120b zu befestigen und ebenso leicht und einfach zu lösen sind, damit im Falle eines Generatordefekts die am Generatorgehäuse 30 vorgesehenen Anschlagpunkte für den Austausch des Generators mittels eines Krans frei zugänglich sind.The connections 110a . 110b . 120a . 120b can be designed as a flange or as a nozzle. Particular care should be taken to ensure that the cables are light, secure and absolutely close to the connections 110a . 110b . 120a . 120b To attach and are also easy and easy to solve, so that in case of a generator defect on the generator housing 30 provided attachment points for the replacement of the generator by means of a crane are freely accessible.

Alternativ können bei der Ausbildung der Windenergieanlage 10 mit einer Hubschrauberlandeplattform H die beiden den Innenraum der Gondel mit dem Wärmetauscher 100 verbindenden Leitungen 110, 120 als Stützstruktur der Hubschraublandeplattform H ausgebildet oder in dieser angeordnet sein (nicht gezeigt).Alternatively, in the formation of the wind turbine 10 with a helicopter landing platform H the two the interior of the nacelle with the heat exchanger 100 connecting lines 110 . 120 be designed as a support structure of the Hubschraublandeplattform H or arranged in this (not shown).

Während 5 die Windenergieanlage 10 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel von hinten zeigt, wird in 6 die Windenergieanlage 10 von unten dargestellt. In dieser Darstellung sind auch die unten am Wärmetauscher 100 angeordneten Anschlüsse 110b, 120b zu erkennen.While 5 the wind turbine 10 according to the second embodiment from the rear, is in 6 the wind turbine 10 shown from below. In this illustration are also the bottom of the heat exchanger 100 arranged connections 110b . 120b to recognize.

7 und 8 zeigen eine perspektivische Ansicht der Windenergieanlage 10 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel. Insbesondere zeigt 7 die Hubschrauberlandeplattform H ohne untere Abdeckung und damit mit freier Sicht auf den hängend an der Plattform angebrachten Wärmetauscher 100. In 8 hingegen ist eine untere Abdeckung an der Hubschrauberlandeplattform H angebracht, wobei sichergestellt sein muss, dass die Abdeckung Einlass- und Auslassöffnungen aufweist, damit dem Wärmetauscher 100 kühle Umgebungsluft zugeführt und erwärmte Umgebungsluft abgeführt werden kann. 7 and 8th show a perspective view of the wind turbine 10 according to the second embodiment. In particular shows 7 the helicopter landing platform H without bottom cover and thus with a clear view of the hanging attached to the platform heat exchanger 100 , In 8th however, a bottom cover is attached to the helicopter landing platform H, ensuring that the cover has inlet and outlet openings to allow the heat exchanger 100 supplied cool ambient air and heated ambient air can be dissipated.

Schließlich zeigt 9 ein Schema zu den Luftströmen in einem besonders vorteilhaft ausgebildeten Luft/Luft-Wärmetauscher, der sowohl im ersten Ausführungsbeispiel als auch im zweiten Ausführungsbeispiel Anwendung finden kann.Finally shows 9 a diagram of the air flows in a particularly advantageous trained air / air heat exchanger, which can be found both in the first embodiment and in the second embodiment application.

Der Wärmetauscher 100 ist wie bekannt länglich ausgebildet, wobei die eigentlich wärmetauschenden Komponenten zwei herkömmlich ausgebildete Kreuzstrom-Plattenwärmetauscher 100a, 100b sind. Die quader- oder würfelförmige ausgestalteten Plattenwärmetauscher sind um 45° zur Längsachse des Wärmetauschers verdreht und direkt benachbart angeordnet, sodass der Raum zwischen der Innenwandung des Wärmetauschers 100 und der in diesem angeordneten Plattenwärmetauscherkomponenten 100a, 100b in voneinander abgegrenzte Kompartimente unterteilt wird. Der Luftstrom des mit dem Innenraum der Gondel kommunizierenden Kreislaufs im zweiten Kanal und die den Wärmetauscher durchströmende Außenluft im ersten Kanal sind dabei stets vollständig voneinander getrennt, wobei die getrennten Luftströme in den Kreuzstrom-Plattenwärmetauschern aneinander vorbeigeführt werden. The heat exchanger 100 is known elongated, the actually heat exchanging components two conventionally formed cross-flow plate heat exchanger 100a . 100b are. The cuboid or cube-shaped plate heat exchangers are rotated by 45 ° to the longitudinal axis of the heat exchanger and arranged directly adjacent, so that the space between the inner wall of the heat exchanger 100 and the plate heat exchanger components disposed therein 100a . 100b is divided into separate compartments. The air flow of the communicating with the interior of the nacelle circuit in the second channel and the heat exchanger flowing through the outside air in the first channel are always completely separated from each other, the separate air streams are passed in the cross-flow plate heat exchangers to each other.

Insbesondere wird der Luftstrom bevorzugt von der einen langen Seite des Wärmetauschers 100 seitlich, von oben oder von unten in den Wärmetauscher 100 und durch den ersten Plattenwärmetauscher 100a zur gegenüberliegenden Seite des Wärmetauschers 100 geführt. Dort tritt die Luft durch den zweiten Plattenwärmetauscher zurück zur anderen Seite des Wärmetauscher 100 und kann wieder nach Außen oder, wenn es sich um den geschlossenen Kühlkreislauf handelt, in den Innenraum der Gondel eintreten.In particular, the air flow is preferably from the one long side of the heat exchanger 100 laterally, from above or from below into the heat exchanger 100 and through the first plate heat exchanger 100a to the opposite side of the heat exchanger 100 guided. There, the air passes through the second plate heat exchanger back to the other side of the heat exchanger 100 and may again enter the outside or, in the case of the closed cooling circuit, into the interior of the nacelle.

Im Wärmetauscher 100 und/oder in den Innenluft zu- und abführenden Leitungen sind bevorzugt Ventilatoren mit drehzahlgeregelten Motoren vorgesehen, durch die die Richtung und die pro Zeiteinheit transportierte Luftmenge in Abhängigkeit von der abzuführenden Wärmemenge und der Außentemperatur gesteuert werden kann. Hierfür sind diese Ventilatoren mit einer mit entsprechenden Sensoren verbundenen Steuereinheit verbunden.In the heat exchanger 100 and / or in the inside air supply and discharge lines fans are preferably provided with variable speed motors by which the direction and the per unit time transported air quantity can be controlled depending on the amount of heat dissipated and the outside temperature. For this purpose, these fans are connected to a control unit connected to corresponding sensors.

Darüber hinaus können weitere Ventilatoren in dem im Wärmetauscher 100 angeordneten Kanalzug vorgesehen und ebenso gesteuert sein, der ausschließlich Außenluft führt. Derart ausgebildet kann der natürliche durch den Wärmetauscher geführte Außenluftstrom erhöht oder auch verringert werden. Zusätzlich können hierfür beispielsweise auch Klappen vorgesehen sein, die einen Außenluftstrom durch den Wärmetauscher 100 herabsetzen.In addition, other fans in the heat exchanger 100 arranged channel strip provided and controlled as well, which leads only outside air. In this way, the natural external air flow guided through the heat exchanger can be increased or even reduced. In addition, for this purpose, for example, also be provided flaps, which have an outside air flow through the heat exchanger 100 decrease.

Die Erfindung ermöglicht einen einfachen, insbesondere einfach zu installierenden und zu wartenden Aufbau einer Windenergieanlage mit einem geschlossenen Kühlkreislauf, wobei die Wärmetauscher vollständig vorab zusammengebaut und getestet werden können. Zur Wartung bedarf es bei sehr guter Zugänglichkeit der Komponenten im Wesentlichen nur eines Austauschs des gesamten Wärmetauschers, sodass längere Stillstandzeiten der Windenergieanlage vermieden werden können.The invention enables a simple, in particular easy to install and to maintain construction of a wind turbine with a closed cooling circuit, the heat exchanger can be completely pre-assembled and tested. Maintenance requires very good accessibility of the components essentially only an exchange of the entire heat exchanger, so longer downtime of the wind turbine can be avoided.

Da der Eigenlüfter des Generators als Antrieb für den Luftstrom im geschlossenen Kühlkreislauf dient, erfolgt die Kühlung direkt von der Leistung der Windenergieanlage abhängig.Since the self-ventilator of the generator serves as a drive for the air flow in the closed cooling circuit, the cooling is directly dependent on the power of the wind turbine.

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Claims (9)

Windenergieanlage (10) mit – einer einen Innenraum aufweisenden Gondel (20, 30, 40), – einer Mehrzahl von im Innenraum der Gondel (20, 30, 40) angeordneten mechanischen und elektrischen Komponenten, einschließlich einem Generator, – einem außerhalb der Gondel (20, 30, 40) angeordneten Luft/Luft-Wärmetauscher (100), wobei der Luft/Luft-Wärmetauscher (100) unter Ausbildung eines geschlossenen Kühlkreislaufs über eine dem Luft/Luft-Wärmetauscher (100) erwärmte Luft aus dem Innenraum der Gondel zuführenden erste Leitung (120) und einen dem Innenraum der Gondel (20, 30, 40) gekühlte Luft zuführende zweite Leitung (110) mit dem Innenraum der Gondel (20, 30, 40) kommunizierend verbunden ist, wobei der Generator einen eine Luftzirkulation im geschlossenen Kühlkreislauf erzeugenden Eigenlüfter aufweist.Wind energy plant ( 10 ) with - an interior gondola ( 20 . 30 . 40 ), - a plurality of in the interior of the nacelle ( 20 . 30 . 40 ) arranged mechanical and electrical components, including a generator, - one outside the nacelle ( 20 . 30 . 40 ) arranged air / air heat exchanger ( 100 ), wherein the air / air heat exchanger ( 100 ) forming a closed cooling circuit via an air / air heat exchanger ( 100 ) heated air from the interior of the nacelle feeding the first line ( 120 ) and the interior of the gondola ( 20 . 30 . 40 ) cooled air feeding second line ( 110 ) with the interior of the gondola ( 20 . 30 . 40 ) is communicatively connected, wherein the generator has an air circulation in the closed cooling circuit generating self-ventilator. Windenergieanlage (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum der Gondel (20, 30, 40) gegen das Eindringen von Aerosolen abgedichtet ist.Wind energy plant ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the interior of the nacelle ( 20 . 30 . 40 ) is sealed against the ingress of aerosols. Windenergieanlage (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luft/Luft-Wärmetauscher (100) an der Außenseite der Gondel (20, 30, 40) angeordnet ist.Wind energy plant ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the air / air heat exchanger ( 100 ) on the outside of the nacelle ( 20 . 30 . 40 ) is arranged. Windenergieanlage (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luft/Luft-Wärmetauscher (100) wenigstens einen Plattenwärmetauscher aufweist.Wind energy plant ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the air / air heat exchanger ( 100 ) has at least one plate heat exchanger. Windenergieanlage (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luft/Luft-Wärmetauscher (100) einen Ventilator zur Erzeugung eines Außenluftstroms durch den Luft/Luft-Wärmetauscher (100) aufweist.Wind energy plant ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the air / air heat exchanger ( 100 ) a fan for generating an external air flow through the air / air heat exchanger ( 100 ) having. Windenergieanlage (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Leitung (120) und/oder die zweite Leitung (110) wenigstens einen Ventilator aufweist.Wind energy plant ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the first line ( 120 ) and / or the second line ( 110 ) has at least one fan. Windenergieanlage (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abluftstrom und der Frischluftstrom im Gegenstrom geführt sind.Wind energy plant ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the exhaust air flow and the fresh air flow are guided in countercurrent. Windenergieanlage (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuerung zum Führen des Abluftstroms und des Frischluftstroms im Gleichstrom oder Gegenstrom in Abhängigkeit von der Temperatur der Abluft, einer im Innenraum der Gondel (20, 30, 40) vorherrschenden oder zu erreichenden vorbestimmten Temperatur und/oder der Außentemperatur der Außenluft.Wind energy plant ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized by a control for guiding the exhaust air flow and the fresh air flow in cocurrent or countercurrent depending on the temperature of the exhaust air, one in the interior of the nacelle ( 20 . 30 . 40 ) prevailing or to be reached predetermined temperature and / or the outside temperature of the outside air. Windenergieanlage (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luft/Luft-Wärmetauscher (100), die erste Leitung (120) und/oder die zweite Leitung (110) einen Filter zum Abscheiden von Aerosolen aufweist.Wind energy plant ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the air / air heat exchanger ( 100 ), the first line ( 120 ) and / or the second line ( 110 ) has a filter for separating aerosols.
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