DE102009038204A1 - Solar-powered actuator e.g. electrical actuator, for driving e.g. window blind, of industrial building installation, has wire whose end is coupled to installation, so that installation or installation part is moved during elongation of wire - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Aktor insbesondere zur Anwendung in einer Gebäudetechnik-Installation zur Klimatisierung wie bspw. zum Antrieb von
- – Jalousinen, Vorhängen, Markisen, Sonnensegeln etc.,
- – Lüftungs- und/oder Ventilklappen von Klimaanlagen o. ä.,
- – Schaltern für Beleuchtungsanlagen o. ä.
- - Venetian blinds, curtains, awnings, awnings etc.,
- - Ventilation and / or valve flaps of air conditioners or similar,
- - switches for lighting systems or similar
Im Umfeld der industriellen Gebäudesystemtechnik lässt sich ein Trend hin zu passiven Systemen beobachten. Neben der aufgrund des verminderten Energieverbrauchs maßgeblichen Relevanz für die Umwelt bieten die passiven Systeme den Vorteil, dass nach einer vergleichsweise hohen Anfangs-Investition zur Installation eines solchen Systems in der Regel mittelfristig deutliche Ersparnisse während der Betriebszeit des Gebäudes zu erwarten sind, so dass sich der anfängliche erhöhte finanzielle Aufwand innerhalb weniger Jahre amortisiert.In the field of industrial building system technology, a trend towards passive systems can be observed. In addition to the relevance to the environment due to the reduced energy consumption, the passive systems offer the advantage that after a comparatively high initial investment for the installation of such a system in the medium term significant savings during the operating time of the building are to be expected, so that the initial increased financial expense amortized within a few years.
Die Ansätze der passiven Gebäudesystemtechnik beschränken sich derzeit fast ausschließlich auf die Bereitstellung von elektrischer Energie mit Hilfe der Photovoltaik oder von thermischer Energie mit Hilfe der Solar-Thermie. Die in das Gebäude integrierte Aktorik wird hingegen nach wie vor nach klassischen Prinzipien wie bspw. mit Hilfe von Elektromotoren oder Hydraulikantrieben realisiert.The approaches of passive building system technology are currently limited almost exclusively to the provision of electrical energy using photovoltaics or thermal energy with the help of solar thermal. By contrast, the actuators integrated in the building are still realized according to classical principles such as electric motors or hydraulic drives.
Stell- und/oder Steueraufgaben, die bspw. auch bei den oben erwähnten Anwendungsbeispielen von Aktoren in der Gebäudesystemtechnik anfallen, werden mittels elektrischer, hydraulischer oder pneumatischer Aktoren bewerkstelligt. Bspw. zum Antrieb von Lüftungs- oder Ventilklappen werden in der Regel hydraulische oder pneumatische Aktoren verwendet. Die Steuerung der Aktoren wird dabei meist anhand einer programmierbaren Steuerzentrale realisiert, wie sie bspw. in
Die entsprechenden Systeme sind aufwändig und vergleichsweise kompliziert. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit anzugeben, ein Gerät einer Gebäudetechnik-Installation mit wenig Aufwand anzutreiben.The corresponding systems are complicated and comparatively complicated. It is therefore an object of the present invention to provide a way to drive a device of a building technology installation with little effort.
Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Erfindungen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This object is achieved by the inventions specified in the independent claims. Advantageous embodiments emerge from the dependent claims.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird ein Formgedächtnis-Draht in einer Brennlinie oder nahe bei einer Brennlinie einer Parabolrinne positioniert, die bspw. Sonnenlicht derart reflektiert, dass es in der Brennlinie fokussiert wird. Die in der Strahlung enthaltene thermische Energie führt zu einer Erhitzung des Drahtes über die Phasenübergangstemperatur des Drahtes hinaus und damit zu einer Formänderung desselben. Der Draht ist mit dem anzutreibenden Gerät der Gebäudetechnik-Installation derart gekoppelt, dass die Formänderung in eine Bewegung des Gerätes umgewandelt wird.In the solution according to the invention, a shape-memory wire is positioned in a focal line or near a focal line of a parabolic trough, which, for example, reflects sunlight in such a way that it is focused in the focal line. The thermal energy contained in the radiation leads to a heating of the wire beyond the phase transition temperature of the wire and thus to a change in shape of the same. The wire is coupled to the driven device of the building technology installation such that the change in shape is converted into a movement of the device.
Der erfindungsgemäße Aktor zum Antrieb eines Gerätes einer Gebäudetechnik-Installation weist eine Licht reflektierende Parabolrinne auf, die einfallendes Licht in einer Brennlinie fokussiert. Weiterhin weist der Aktor einen Formgedächtnis-Draht auf, der zumindest zum Teil entlang der Brennlinie angeordnet ist. Ein Ende des Drahtes ist derart an das anzutreibende Gerät gekoppelt, dass das Gerät oder ein Teil des Gerätes bei einer Formänderung des Drahtes, insbesondere bei einer Längenänderung, bewegt wird.The actuator according to the invention for driving a device of a building technology installation has a light-reflecting parabolic trough, which focuses incident light in a focal line. Furthermore, the actuator has a shape memory wire, which is arranged at least partially along the focal line. One end of the wire is coupled to the device to be driven in such a way that the device or a part of the device is moved during a change in shape of the wire, in particular during a change in length.
Vorteilhafterweise ist die Krümmung der Parabolrinne einstellbar, wobei sich bei einer Veränderung der Krümmung die Form und/oder die Größe des Querschnittes der Brennlinie verändern. Alternativ oder zusätzlich ist die Reflektivität der Parabolrinne einstellbar. Alternativ oder zusätzlich ist eine Justagevorrichtung vorgesehen, mit der die Lage des Drahtes relativ zur Brennlinie einstellbar ist.Advantageously, the curvature of the parabolic trough is adjustable, wherein the shape and / or the size of the cross section of the focal line change with a change in the curvature. Alternatively or additionally, the reflectivity of the parabolic trough is adjustable. Alternatively or additionally, an adjustment device is provided, with which the position of the wire is adjustable relative to the focal line.
Mit diesen Maßnahmen lässt sich die am Ort des Drahtes vorherrschende Temperatur auf die Phasenübergangstemperatur des Drahtes einstellen.With these measures, the temperature prevailing at the location of the wire can be adjusted to the phase transition temperature of the wire.
Die Justagevorrichtung kann in einer ersten Ausführungsform derart eingerichtet sein, dass die Parabolrinne mittels der Justagevorrichtung in einer Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung der Brennlinie und/oder des Drahtes orientiert ist, verschiebbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann der Draht mittels der Justagevorrichtung in einer Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung der Brennlinie orientiert ist, verschiebbar sein.The adjustment device may be arranged in a first embodiment such that the parabolic trough is displaceable by means of the adjusting device in a direction which is oriented substantially perpendicular to the longitudinal direction of the focal line and / or the wire. Alternatively or additionally, the wire can be displaced by means of the adjusting device in a direction which is oriented substantially perpendicular to the longitudinal direction of the focal line.
In einer weiteren vorteilhafte Ausgestaltung ist das Ende des Drahtes über eine Schnittstelle an das anzutreibende Gerät gekoppelt. Hierdurch wird erreicht, dass eine freiere Positionnierung der Komponenten möglich ist und/oder dass die Kraftwirkung auf das Gerät beeinflussbar wird. Die Schnittstelle kann aufweisen:
- – eine Umlenkrolle,
- – einen Hebel,
- – eine Rolle, auf der der Draht zumindest zum Teil aufgerollt ist,
- – eine Gliederkette, vorteilhaft zur Umlenkung und/oder Kraftübertragung,
- – eine Drahtverlängerung und/oder
- – eine Übersetzung zur linearen oder nicht-linearen Umwandlung der Längenänderung des Drahtes in einen größeren oder kleineren Hub.
- A pulley,
- - a lever,
- A roll on which the wire is at least partly rolled up,
- A link chain, advantageously for deflection and / or power transmission,
- - a wire extension and / or
- - A translation for linear or non-linear conversion of the change in length of the wire in a larger or smaller stroke.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Antreiben eines Gerätes einer Gebäudetechnik-Installation mit Hilfe eines Aktors, welcher eine Licht reflektierenden Parabolrinne, die einfallendes Licht in einer Brennlinie fokussiert, und einen Formgedächtnis-Draht, der zumindest zum Teil entlang der Brennlinie angeordnet ist und der mit dem anzutreibenden Gerät mechanisch gekoppelt ist, aufweist, wird die Form des Drahtes, insbesondere die Drahtlänge, bei einfallendem Licht geändert. Aufgrund der Formänderung wird eine Kraftwirkung auf das anzutreibende Gerät oder auf ein Teil des Gerätes erzeugt.In a method according to the invention for driving a device of a building services installation with the aid of an actuator, which focuses a light-reflecting parabolic trough, the incident light in a focal line, and a shape memory wire, which is at least partially along the focal line and with the is mechanically coupled, has, the shape of the wire, in particular the wire length, is changed by incident light. Due to the change in shape, a force is generated on the device to be driven or on a part of the device.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht insbesondere darin, dass die Sonne als Energielieferant genutzt wird, so dass zum einen nicht auf bspw. elektrische Energie aus dem öffentlichen Stromnetz zur Energieversorgung des Aktors zurückgegriffen werden muss, dass also Energie eingespart werden kann. Zum Anderen kann auf eine Verkabelung zur Energieversorgung des Aktors zum Antrieb des Gerätes der Gebäudetechnik-Installation verzichtet werden.The advantage of the solution according to the invention is, in particular, that the sun is used as an energy supplier, so that, for example, electrical energy from the public power grid does not have to be used to supply the energy to the actuator, so that energy can be saved. On the other hand can be dispensed with a wiring for powering the actuator to drive the device of the building services installation.
Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung liegen darin, dass
- – ein einfacher technischer Aufbau gewährleistet ist,
- – der Aktor quasi wartungsfrei ist (typischerweise sind bis zu 100.000 Schaltzyklen möglich),
- – auf eine elektronische Regelung und/oder auf eine zusätzliche, evtl. manuelle Steuerung verzichtet werden kann.
- - a simple technical structure is ensured,
- - the actuator is practically maintenance-free (typically up to 100,000 switching cycles are possible),
- - Can be dispensed with an electronic control and / or an additional, possibly manual control.
Die Erfindung lässt sich insbesondere überall dort in vorteilhafter Weise einsetzen, wo in Abhängigkeit von der Sonneneinstrahlung bspw. die Klimatisierung oder der Lichteinfall in einen Raum beeinflusst werden sollen. Hier bietet es sich an, bspw. die Stellung der Lüfterklappen am Ausgang einer Klima- oder Belüftungsanlage oder den Anstellwinkel von Jalousinen-Lamellen in Abhängigkeit von der Sonneneinstrahlung einzustellen. Auch ist es denkbar, die Ausrichtung von solarthermischen oder solarelektrischen Panels optimal einzustellen, d. h. insbesondere an die Position der Sonne anzupassen, ohne hierfür auf elektrische Energie angewiesen zu sein.In particular, the invention can be used in an advantageous manner wherever, depending on the solar radiation, for example, the air conditioning or the incidence of light should be influenced in a room. Here it makes sense, for example, to adjust the position of the fan flaps at the exit of an air conditioning or ventilation system or the angle of attack of Venetian blind slats depending on the sunlight. It is also possible to optimally adjust the orientation of solar thermal or solar electric panels, d. H. especially to adapt to the position of the sun, without relying on electrical energy.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnungen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the embodiment described below and with reference to the drawings.
Dabei zeigt:Showing:
In den Figuren sind identische bzw. einander entsprechende Bereiche, Bauteile, Bauteilgruppen oder Verfahrensschritte mit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet.In the figures, identical or corresponding areas, components, component groups or method steps are identified by the same reference numerals.
Die
Bei Bestrahlung der Parabolrinne
In der
Die obere Lamelle
Eine Vereinfachung der Anordnung der
Als Schnittstellen
Ein typischer Parameter eines Formgedächtnismaterials ist die Phasenübergangstemperatur des Materials. Je nach Strahlungsleistung der Sonnenstrahlung
Die
In der
Alternativ zum Verschieben der Parabolrinne
Alternativ zur Verschiebung in vertikaler Richtung wird ein entsprechender Effekt natürlich auch dadurch erzielt, dass der Draht
Eine weitere Möglichkeit zur Beeinflussung der Aufheizung des Drahtes
Des Weiteren kann die Aufheizung des Drahtes
Ebenso ist es denkbar, den Querschnitt des Drahtes
Natürlich können die im Zusammenhang mit den
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 1881649 A2 [0004] EP 1881649 A2 [0004]
- DE 19927869 C1 [0004] DE 19927869 C1 [0004]
- EP 1516936 A1 [0023] EP 1516936 A1 [0023]
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-
2009
- 2009-08-20 DE DE102009038204A patent/DE102009038204A1/en not_active Withdrawn
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