CH663080A5

CH663080A5 - WIND VENTILATION AND / OR WIND ENERGY USE DEVICE ON A BUILDING.

Info

Publication number: CH663080A5
Application number: CH656483A
Authority: CH
Inventors: Guenther W Kolbeck
Original assignee: Guenther W Kolbeck
Priority date: 1983-08-13
Filing date: 1983-12-08
Publication date: 1987-11-13
Also published as: DE3329348A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Windbelüftungs- und/oder Windenergienutzungseinrichtung an einem Gebäude nach dem Patentanspruch 1. The invention relates to a wind ventilation and / or wind energy use device on a building according to claim 1.

io Es ist hinlänglich bekannt, dass insbesondere in dicht bebauten Stadtgebieten, vor allem auch bei starker Sonneneinstrahlung die Belüftungsverhältnisse sich stark verschlechtern. Auch wenn selbst über den Dächern ein Wind streift, so führt dies in der Regel nicht zu einer Verbesserung 15 der Belüftungsverhältnisse in den unteren Wohnungen, It is well known that especially in densely built-up urban areas, especially in strong sunlight, the ventilation conditions deteriorate significantly. Even if there is a wind even over the roofs, this does not usually lead to an improvement in the ventilation conditions in the lower apartments,

schon gar nicht in den Innenräumen der Häuser und Wintergärten. Zwar können grundsätzlich Belüftungs- und Klimaanlagen auch in Privathäusern eingebaut werden, in der Regel scheitert dies aber bereits aus Kostengründen und ver-20 ursacht einen zusätzlichen Energieverbrauch. especially not in the interior of houses and conservatories. In principle, ventilation and air conditioning systems can also be installed in private homes, but this usually fails for cost reasons and causes additional energy consumption.

Ein weiteres Problem stellen heutzutage die ständig wachsenden Energiekosten dar. Von daher wird häufig versucht mit neuen Energiegewinnungsquellen, beispielsweise durch Solarzellen oder durch Windkraftwerke einen Beitrag zur 25 Energieversorgung zu leisten. Die Möglichkeit der Energiegewinnung mittels Windrädern steht dabei immer noch mit am Anfang. Insbesondere ist die Ausnützung von Energie mittels Windräder vor allem aufgrund des dafür notwendigen Platzbedarfes im städtischen Bereich nicht denkbar. 30 Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Windbelüftungs- und/oder Windenergienutzungseinrichtung an einem Gebäude zu schaffen, mit der mit einfachen Mitteln eine energiesparende Belüftung der Gebäuderäume als auch eine Energiegewinnung überhaupt durch Ausnützung von Luft-35 bewegungen möglich ist. Die Aufgabe wird erfindungsge-mäss entsprechend den im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Another problem nowadays is the constantly increasing energy costs. For this reason, attempts are often made to make a contribution to energy supply with new sources of energy, for example through solar cells or wind power plants. The possibility of generating energy using wind turbines is still at the beginning. In particular, the use of energy by means of wind turbines is inconceivable, especially because of the space required in the urban area. 30 It is therefore an object of the invention to provide a wind ventilation and / or wind energy utilization device on a building, with which simple energy-saving ventilation of the building spaces and energy generation by using air movements are possible. The object is achieved according to the invention in accordance with the features specified in the characterizing part of claim 1. Advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims.

40 Durch die erfindungsgemässe Einrichtung wird auf einfachste Art und Weise erstmals sichergestellt, dass alternativ oder kumulativ bei Gebäuden eine Belüftung der Innenräume unter Ausnutzung der Windenergie möglich ist bzw. dass anstelle der Belüftung oder zusätzlich die Windbewe-45 gung noch zur Energieausnützung herangezogen werden kann. Erfindungsgemäss wird dies dadurch ermöglicht, dass zum einen auf dem Dach eines Gebäudes eine Windumlenkeinrichtung zur Aufnahme der Wind- und Luftbewegung vorgesehen ist, und dass zum anderen sich daran ein durch so das Gebäudeinnere geführter Luftschacht anschliesst. Von diesem Luftschacht ausgehend kann dann über Verteilersystem die über die Windumlenkeinrichtung eingeleitete bewegte Luft zu den Gebäudeinnenräumen einschliesslich Terrassen und Balkone geführt werden. Wie dargestellt, kann 55 alternativ oder ergänzend dazu die durch den Luftschacht bewegte Luft auch zum Antrieb eines in dem Luftschacht angeordneten Windrades zur Energieerzeugung dienen. Die so erzeugte Stromenergie kann beispielsweise einen Warmwasserbadspeicher heizen. 40 The device according to the invention ensures for the first time in a very simple manner that, alternatively or cumulatively, ventilation of the interiors in buildings is possible using wind energy, or that instead of ventilation or additionally the wind movement can also be used for energy utilization. According to the invention, this is made possible in that, on the one hand, a wind deflecting device is provided on the roof of a building for absorbing the wind and air movement, and on the other hand, an air shaft connected through the interior of the building is connected to it. Starting from this air shaft, the moving air introduced via the wind deflection device can then be routed to the building interiors, including terraces and balconies, via a distribution system. As shown, alternatively or additionally, the air moved through the air shaft can also be used to drive a wind turbine arranged in the air shaft for energy generation. The electricity generated in this way can heat a hot water bath tank, for example.

60 In einer vorteilhaften Ausgestaltung nach Anspruch 2 ist eine im Wind selbstätig verstellbare Windleiteinrichtung vorgesehen, so dass bei wechselnden Windverhältnissen eine Ausrichtung der Lufteintrittsöffnung zum Luftschacht in bezug auf die Windrichtung erfolgt. 60 In an advantageous embodiment according to claim 2, a wind guide device which is automatically adjustable in the wind is provided, so that in the event of changing wind conditions the air inlet opening is aligned with the air shaft with respect to the wind direction.

65 In einer besonders bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 3 oder 4 ist vorgesehen, dass zumindest eine vorzugsweise zwei parallel zum Giebel liegende Luftdurchlassöffnungen an der Windumlenkeinrichtung vorgesehen sind. 65 In a particularly preferred embodiment according to claim 3 or 4, it is provided that at least one, preferably two, air passage openings lying parallel to the gable are provided on the wind deflection device.

3 3rd

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Bei üblichen Windverhältnissen kann dann der Wind längs der geneigten Dachfläche bis zum Giebel hin aufsteigen und tritt dort über die Luftdurchlassöffnung in den vertikal nach unten geführten Luftschacht ein. Under normal wind conditions, the wind can then rise along the sloping roof surface up to the gable, where it enters the vertically downward duct through the air outlet opening.

In einer Ausführungsform der Erfindung nach Anspruch 6 ist ferner eine Umlenk- und Verschlusseinrichtung an der Windumlenkeinrichtung vorgesehen, um zu verhindern, In one embodiment of the invention according to claim 6, a deflection and closure device is further provided on the wind deflection device in order to prevent

dass der an der einen Luftdurchlassöffnung eintretende Wind an der gegenüberliegenden Luftdurchlassöffnung austreten kann, sondern nach unten in den Luftschacht abgelenkt wird. that the wind entering at one air passage opening can exit at the opposite air passage opening, but is deflected downward into the air shaft.

Um die Luftstromgeschwindigkeit zu erhöhen, ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung nach Anspruch 10 vorgesehen, dass sich der Luftschacht nach unten hin verjüngt. In order to increase the air flow speed, it is provided in an advantageous embodiment according to claim 10 that the air shaft tapers downwards.

Um eine Energiegewinnung und damit eine Luftströmung durch den Luftschacht auch dann sicherzustellen, wenn eine Belüftung der Gebäudeinnenräume nicht durchgeführt wird, ist ferner in einer Weiterbildung nach Anspruch 13 vorgesehen, dass vom Luftschacht ein verschliessbarer Windauslasskanal zur Gebäudeaussenseite führt. Bei Wind wird somit eine ständige Luftumwälzung durch den Luftschacht sichergestellt. In order to ensure energy generation and thus an air flow through the air shaft even when ventilation of the interior of the building is not carried out, a further development according to claim 13 provides that a closable wind outlet duct leads from the air shaft to the outside of the building. In windy conditions, a constant air circulation through the air shaft is ensured.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich nachfolgend aus dem anhand der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel. Dabei zeigen im einzelnen Further advantages, details and features of the invention result from the exemplary embodiment shown in the drawing. Show in detail

Fig. 1 : eine schematische Schnittdarstellung in Giebelansicht eines Gebäudes mit dererfindungsgemässen Einrichtung; Fig. 1: a schematic sectional illustration in gable view of a building with the device according to the invention;

Fig. 2: einen schematischen Längsschnitt durch das Gebäude nach Figur 1. 2 shows a schematic longitudinal section through the building according to FIG. 1.

In den Zeichnungen ist ein Gebäude 1 mit einem Dachraum, einem Keller und mehreren dazwischen nicht näher gezeigten Geschossen 3 dargestellt. Es handelt sich hierbei um ein übliches Haus mit einem Schrägdach 5. Um die Luftbewegung ausserhalb, insbesondere den Wind für Belüftungszwecke wie auch für Energiegewinnungszwecke auszunützen, ist auf der Dachoberseite längs des Giebels 7 eine Windumlenkeinrichtung 9 vorgesehen, die im wesentlichen aus einem Dachaufsatz 11 mit geneigten Seitenflächen besteht, deren Neigungswinkel identisch ist zum Neigungswinkel des Schrägdaches 5. Dieser Dachaufsatz 11 ist zum Schrägdach 5 vertikal nach oben versetzt angeordnet, so dass beidseitig des Giebels 7 hierdurch zwei parallel gegenüberliegende Luftdurchlassöffnungen 13 gebildet werden. In the drawings, a building 1 is shown with a roof space, a basement and several storeys 3 not shown in between. This is a conventional house with a sloping roof 5. In order to use the air movement outside, in particular the wind for ventilation purposes as well as for energy generation purposes, a wind deflection device 9 is provided on the top of the roof along the gable 7, which essentially consists of a roof attachment 11 inclined side surfaces, the angle of inclination of which is identical to the angle of inclination of the pitched roof 5. This roof attachment 11 is vertically offset from the pitched roof 5, so that two parallel air passage openings 13 are formed on both sides of the gable 7.

Wie Fig. 1 nur skizzenhaft zu entnehmen ist, ist unterhalb der Windumlenkeinrichtung 9 noch eine Umlenk- und Verschlusseinrichtung in Form einer Lamellenklappenvorrich-tung 5 eingebaut, unterhalb der Windumlenkeinrichtung 9 und der Lamellenklappenvorrichtung 15 schliesst sich ein vertikal nach unten geführter Luftschacht 17 an, der zu seinem unteren Ende zumindest in einer Schnittebene kubisch zuläuft. Erstreckt sich beispielsweise die Windumlenkeinrichtung 9 über praktisch die gesamte Dach- und Giebellänge, so können von dort auch mehrere in Seitenansicht konisch nach unten zulaufende Luftschächte 17 vorgesehen sein. As can be seen only sketchily from FIG. 1, a deflecting and closing device in the form of a lamella flap device 5 is installed below the wind deflecting device 9, underneath the wind deflecting device 9 and the lamella flap device 15 there is a vertically downwardly directed air shaft 17, which tapering to its lower end at least in a sectional plane. For example, if the wind deflection device 9 extends over practically the entire length of the roof and gable, several air ducts 17 tapering downwards in a side view can also be provided from there.

Am unteren Ende 18 des Luftschachtes 17 schliessen sich dann Belüftungsleitungen 19 an, die zu den zu belüftenden Gebäudeinnenräumen oder auch zu Terrassen und Balkoneinrichtungen führen. Beim jeweiligen Benutzer können am Ende der Belüftungsleitungen 19 dann Verschlusseinrichtungen vorgesehen sein, um die Windbelüftung jeweils ein-und auszuschalten. At the lower end 18 of the air shaft 17 there are then ventilation lines 19 which lead to the interior of the building to be ventilated or also to terraces and balcony facilities. Closure devices can then be provided for the respective user at the end of the ventilation lines 19 in order to switch the wind ventilation on and off.

Wie in Fig. 1 ferner noch zu entnehmen ist, kann sowohl im Dachraum als auch am untern Ende des Schachtes 17 oder auch sogar in der Belüftungsleitung 19 ein Windrad 21 eingebaut sein, der bei der Luftumwälzung über einen nachgeordneten Generator 23 Strom zur hauseigenen Energieversorgung erzeugt. Nötig ist dabei beispielsweise, dass über den Generator ein Warmwasservorrat 24 erhitzt oder die Energie an einen Stromspeicher abgegeben wird. As can also be seen in FIG. 1, a wind wheel 21 can be installed both in the roof space and at the lower end of the shaft 17 or even in the ventilation line 19, which generates electricity for the in-house energy supply via a downstream generator 23 when the air is circulated . It is necessary, for example, that a hot water supply 24 is heated via the generator or that the energy is delivered to an electricity store.

Nachfolgend wird auf die Funktionsweise dieser Einrichtung näher eingegangen. The functioning of this device is discussed in more detail below.

Bei den in Fig. 1 gezeigten Windverhältnissen wo der Wind gemäss der Pfeildarstellung von links auf das Gebäudedach bläst, werden die so bewegten Luftmassen auf der Oberseite des Schrägdaches 5 nach oben abgelenkt und treten durch die linke Luftdurchlassöffnung 13 in die Windumlenkeinrichtung 9 ein. Die unterhalb der Windumlenkeinrichtung 9 vorgesehene Lamellenklappenvorrichtung ist derart kippbar gelagert, dass diese entsprechend den tatsächlichen Windverhältnissen jeweils so umschwenkt, dass der durch eine Luftdurchlassöffnung eintretende Wind nicht auf der gegenüberliegenden Luftdurchlassöffnung wieder austreten kann, sondern nach unten in den sich daran anschliessenden Luftschacht 17 umgelenkt wird. In the wind conditions shown in FIG. 1, where the wind blows onto the building roof from the left as shown by the arrow, the air masses thus moved are deflected upwards on the top of the sloping roof 5 and enter the wind deflection device 9 through the left air passage opening 13. The louvre flap device provided below the wind deflection device 9 is pivoted such that it swings in accordance with the actual wind conditions in such a way that the wind entering through an air passage opening cannot emerge again at the opposite air passage opening, but is deflected downward into the adjoining air shaft 17 .

Durch den sich konisch nach unten verjüngenden Luftschacht 17 wird die Luftbewegungsgeschwindigkeit noch erhöht, so dass am Ende der Lüftungsleitungen 19 beim Eintritt in die zu belüftenden Innenräume eine ausreichende Versorgung und Belüftung mit Frischluft möglich ist. Das gleich gilt natürlich für Balkon- und Terrassenflächen, wie auch sogenannten Wintergärten. The air movement speed is further increased by the conically tapering downward air duct 17, so that at the end of the ventilation lines 19 sufficient supply and ventilation with fresh air is possible when entering the interior spaces to be ventilated. The same applies of course to balcony and terrace areas, as well as so-called winter gardens.

Über das vorzugsweise im unteren Bereich vorgesehene Windrad 21 kann dann noch alternativ oder zusätzlich zu der Lüftung der Gebäuderäume Energie zur Versorgung des hauseigenen Energiebedarfs gewonnen werden. Über den Generator kann beispielsweise eine Stromspeicherschaltung oder auch eine Warmwasserversorgung betrieben werden. The wind turbine 21, which is preferably provided in the lower region, can then be used as an alternative or in addition to the ventilation of the building rooms to obtain energy for supplying the in-house energy requirement. A power storage circuit or a hot water supply can be operated via the generator, for example.

Um auch bei verschlossenen Belüftungsleitungen 19 bei Windverhältnissen eine Energiegewinnung zu ermöglichen, ist ferner noch mindestens ein verschliessbarer Windauslasskanal 25 vorgesehen, über den die bewegte Luft vom Luftschacht 7 wieder nach aussen abgegeben werden kann In order to enable energy generation even in the case of closed ventilation lines 19 in wind conditions, at least one closable wind outlet duct 25 is also provided, via which the moving air can be discharged again from the air shaft 7 to the outside

Die beschriebene Anordnung arbeitet natürlich auch dann wenn der Wind nicht nur quer in einem 90° Winkel zur Gebäudelängsrichtung, sondern auch schräg einfällt. Sollten die Windverhältnisse schwanken, so dass der Wind im wesentlichen zum gezeigten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 von der anderen Dachseite, also von rechts her bläst, so wird die oben beschriebene Lamellenklappenvorrichtung 15 automatisch so in ihre Gegenposition verschwenkt, dass der von rechts eintretende Wind auf der links gegenüber liegenden Luftdurchlassöffnung nicht wieder austreten kann. Of course, the arrangement described also works when the wind not only falls transversely at a 90 ° angle to the longitudinal direction of the building, but also at an angle. If the wind conditions fluctuate, so that the wind essentially blows from the other roof side, that is to say from the right, in the exemplary embodiment shown in FIG. 1, the above-described louvre flap device 15 is automatically pivoted into its opposite position in such a way that the wind entering from the right increases the air outlet opening on the left cannot exit again.

Abweichend zu dem gezeigten Dachaufsatz 11 ist auch denkbar, dass dieser nicht wie das Dach selbst schrägwinklig ausgebildet ist, sondern lediglich aus einer horizontalen Abdeckung besteht. Dadurch werden die Luftdurchlassöffnungen 13, die jeweils aus einem langgestreckten Öffnungsspalt bestehen, noch vergrössert und zusätzlich ein sogenannter Trichtereffekt erzeugt, wodurch volumenmässig eine grössere und stärkere Luftbewegung ins Gebäudeinnere umgelenkt werden kann. Deviating from the roof attachment 11 shown, it is also conceivable that it is not designed at an oblique angle like the roof itself, but only consists of a horizontal cover. As a result, the air passage openings 13, which each consist of an elongated opening gap, are enlarged still further and a so-called funnel effect is generated, as a result of which a larger and stronger air movement in terms of volume can be deflected into the interior of the building.

Die oben beschriebene Einrichtung zur Belüftung und/ oder Energiegewinnung lässt sich also ohne grössere, von aussen ersichtliche Baumassnahmen erzielen, die zu einer Beeinträchtigung des Gebäude- und Stadtbildes führen können. The above-described device for ventilation and / or energy generation can thus be achieved without major construction measures which can be seen from the outside and which can lead to impairment of the building and cityscape.

s s

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

B B

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

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PATENT CLAIM E

1. Wind ventilation and / or wind energy use device on a building, characterized in that on a roof (5) of the building (1) a wind deflection device (9) is provided for receiving an air movement, to which a substantially vertical downward Connected air shaft (17) for air supply to the interior of the building (1) and / or for driving a wind turbine (21) for wind energy use.

2. Wind ventilation and / or wind energy use device according to claim 1, characterized in that the wind deflection device for automatic alignment to the wind direction has such that the air passage opening (13) of the wind deflection device (9) points in each case in the wind direction.

3. Wind ventilation and / or wind energy utilization device according to claim 1, characterized in that the wind deflection device (9) has an air passage opening (13) which is parallel to the gable (7) and is formed by the distance between a roof attachment (11) above the air shaft (17) and the surface of the roof (5).

4. Wind ventilation and / or wind energy use device according to claim 3, characterized in that two parallel to the gable (7) facing in the opposite direction air passage openings (13) wind deflector (9) are provided.

5. Wind ventilation and / or wind energy utilization device according to one of claims 2 to 4, characterized in that the air passage opening (s) (13) extends or extend approximately over the entire roof or gable length.

6. Wind ventilation and / or wind energy use device according to claim 4 or 5, characterized in that the wind deflecting device (9) has a deflecting and closing device for closing the air passage opening (13) opposite each other in the wind direction.

7. Wind ventilation and / or wind energy utilization device according to claim 6, characterized in that the deflection and closure device consists of a slat folding device (15) arranged below the roof attachment (117).

8. Wind ventilation and / or wind energy utilization device according to one of claims 1 to 7, characterized in that starting from the air shaft (17) at different heights, ventilation ducts (19) lead to the individual rooms of the building (1).

9. Wind ventilation and / or wind energy utilization device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the ventilation lines (19) lead from the lower end of the air shaft (17) to the individual rooms of the building (1).

10. Wind ventilation and / or wind energy utilization device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the air shaft (17) is tapered downwards.

11. Wind ventilation and / or wind energy utilization device according to one of claims 1 to 10, characterized in that a wind turbine (21) is arranged in the lower end region of the air shaft (17).

12. Wind ventilation and / or wind energy utilization device according to claim 11, characterized in that a generator (23) which is driven by the wind wheel (21) is used for internal energy supply.

13. Wind ventilation and / or wind energy utilization device according to one of claims 1 to 12, characterized in that a closable wind outlet duct (25) is provided between the lower end of the air shaft (17) and a building exterior.