DE10127795A1

DE10127795A1 - Tür oder Fenster mit wenigstens einer energieverbrauchenden Vorrichtung

Info

Publication number: DE10127795A1
Application number: DE10127795A
Authority: DE
Inventors: Adolf Brasch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-04-18
Filing date: 2001-06-07
Publication date: 2002-10-24
Also published as: DE20107531U1; DE10128615A1; DE20109560U1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Tür oder ein Fenster mit wenigstens einer energieverbrauchenden Vorrichtung (15). DOLLAR A Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß eine die Energie zur Verfügung stellende Einrichtung (1, 4) ausschließlich an oder in dem Fenster oder der Tür angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Tür oder ein Fenster mit wenigstens einer energieverbrauchenden Vorrichtung. Energieverbrauchende Vorrichtungen in Türen oder Fen stern sind bspw. Rolläden oder Jalousien, die mechanisch oder mit Hilfe von Motoren und entsprechenden Überset zungen bewegt werden können. Hierzu sei insbesondere auf die DE 101 18 995.8 des Anmelders verwiesen, die die prioritätsbegründende Anmeldung zu dieser Anmeldung ist. Ferner kann eine als energieverbrauchende Vorrichtung eine Alarmanlage sein oder entsprechende Sensoren und ferner auch bspw. entsprechende Motoren, die die Tür oder das Fenster öffnen bzw. schließen.

Bekannte Türen oder Fenster mit wenigstens einer ener gieverbrauchenden Vorrichtung weisen externe Stromver sorgungen auf, mittels der die energieverbrauchenden Vorrichtungen mit Energie bzw. Strom versorgt werden können. Für den Einbau der Fenster bedeutet eine externe Stromversorgung einen hohen organisatorischen und finanziellen Aufwand. Soll bspw. ein Rolladen elektrisch bedienbar eingebaut werden, müssen mindestens zwei Gewerke gut zusammenarbeiten, die normalerweise nichts miteinander zu tun haben. Diese Gewerke sind bspw. der Elektriker und der Tischler. Die Stromversorgung muß von einem zusätzlichen Gewerk, nämlich von einem Elektriker, an das Fenster gelegt werden. Der Fensterbauer muß dieses koordinieren und ist letztendlich im Bauablauf für die beiden Gewerke bezüglich der Gewährleistung verantwortlich.

Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Tür oder ein Fenster mit wenigstens einer energie verbrauchenden Vorrichtung anzugeben, die einfach und damit kostenextensiv, also mit geringem finanziellen Aufwand verbaut werden können, wobei insbesondere eine ausreichende Energieversorgung der wenigstens einen energieverbrauchenden Vorrichtung vorgesehen sein soll.

Gelöst wird diese Aufgabe durch Weiterbildung einer Tür oder eines Fensters mit wenigstens einer energiever brauchenden Vorrichtung dadurch, daß eine die Energie zur Verfügung stellende Einrichtung ausschließlich an oder in dem Fenster oder der Tür angeordnet ist. Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme ist es möglich, keine Stromversorgung von außen vorsehen zu müssen, so daß eine autarke Einheit Tür oder Fenster realisierbar ist. Damit sind die energieverbrauchenden Vorrichtungen in oder an der Tür oder dem Fenster ohne das Vorsehen einer Verbindung zum Netzstrom betreibbar.

Im Rahmen dieser Erfindung umfaßt der Begriff Tür oder Fenster auch Festverglasung, Verglasung in einer Pfo sten- und/oder Riegelkonstruktion und auch Dachluken.

Wenn vorzugsweise die Einrichtung wenigstens eine Solarzelle umfaßt, ist eine sehr einfach zu realisie rende Stromversorgung möglich. Im Rahmen dieser Erfin dung bedeutet Solarzelle insbesondere auch Photovoltaik element. Wenn die Einrichtung wenigstens einen Energie speicher, insbesondere wenigstens ein Sekundärelement, umfaßt, der mittels der Solarzelle aufladbar ist, ist auch dann eine Energieversorgung möglich, wenn kein ausreichendes Licht auf die Solarzelle fällt. Das Sekundärelement ist im Rahmen dieser Erfindung insbe sondere ein Akkumulator bzw. Akku.

Wenn die energieverbrauchende Vorrichtung wenigstens einen Motor umfaßt, sind viele Funktionen, die in oder an der Tür oder dem Fenster auszuführen sind, ohne weiteres einfach möglich. Entsprechend werden mittels des Motors bspw. eine Jalousie bzw. eine Einrichtung zur Verstellung einer Sonnenschutz- und/oder Verdunkelungs vorrichtung, insbesondere einer Jalousie oder eines Vorhangs für ein Fenster, eine Fensterverglasung, eine Außenfassade, eine Innenraumverglasung und/oder eine Tür gem. der DE 101 18 995.8 des Anmelders betrieben. Die DE 101 18 995.8 soll in dieser Anmeldung vollumfänglich aufgenommen sein. Es ist außerdem möglich, daß der Motor zum Bewegen des Fensters oder der Tür dient wie bspw. zum Öffnen oder Kippen des Fensters oder der Tür.

Vorzugsweise ist eine Steuereinrichtung zum Steuern der energieverbrauchenden Vorrichtung und/oder des Aufladens des Energiespeichers in oder an dem Fenster oder der Tür angeordnet. Eine derartige Steuereinrichtung dient u. a. zum Anfahren bzw. Abbremsen des Motors bzw. zum Kippen von Lamellen und zwar vorzugsweise in Abhängigkeit des Sonnenstandes. Ferner dient die Steuereinrichtung dazu, zur Endlage hin die Geschwindigkeit zu verringern, damit keine Beschädigungen auftreten. Bei einem Öffnen einer Jalousie kann bspw. zunächst der Motor mit einer hohen Geschwindigkeit betrieben werden, wohingegen zum Ende hin des Öffnens der Jalousie eine verringerte Geschwin digkeit Verwendung findet. Ferner dient die Steuerein richtung vorzugsweise auch des Aufladens des Energie speichers in Abhängigkeit bspw. der auf die Solarzelle fallenden Sonnenstrahlen. Das wenigstens eine Photovol taikelement versorgt das Antriebselement mit einer entsprechenden Spannung und sofern dieses nicht benutzt wird, versorgt das wenigstens eine Photovoltaikelement die Energiespeichervorrichtung mit einer entsprechenden Spannung, so daß diese aufgeladen wird. Hierzu dient die Steuervorrichtung, die entsprechend das Zuführen von Spannung bzw. Leistung zum Antriebselement und zur Energiespeichervorrichtung ermöglicht. Vorzugsweise ist wenigstens ein Sensor an oder in der Tür oder dem Fenster angeordnet. Der Sensor kann bspw. ein Hellig keitssensor oder ein Endlagensensor sein. Mittels des Sensors ist eine eigenständige Steuerung bspw. einer Jalousie oder des Öffnens der Tür oder des Fensters möglich. So kann bspw. je nach Sonnenstand die Neigung der Jalousielamellen eingestellt werden oder aber je nach Stickigkeit der Luft in einem Raum bspw. ein Fenster oder eine Tür entsprechend angekippt werden.

Wenn vorzugsweise die wenigstens eine energiever brauchende Vorrichtung eine derart geringe Leistungsauf nahme hat, daß die Leistung der Energie zur Verfügung stellenden Einrichtung ausreicht, die wenigstens eine energieverbrauchende Vorrichtung über einen Tag mit Energie zu versorgen, kann auch bei an sehr dunklen Tagen bzw. an Tagen, an denen eine Speichervorrichtung nicht entsprechend aufgeladen werden kann, eine ausrei chende Funktion der energieverbrauchenden Vorrichtung bzw. Vorrichtungen gewährleistet sein. Die Leistungsauf nahme eines Motors liegt bspw. bei 20 mAh. Der Motor hat vorzugsweise hierzu eine hohe Übersetzung, um auch entsprechend große Gewichte bewegen zu können. Die Steuereinrichtung, die auch eine energieverbrauchende Vorrichtung darstellt, ist vorzugsweise in SMD-Technik gefertigt, so daß auch diesbezüglich der Energiever brauch minimiert ist.

Wenn vorzugsweise der Energiespeicher eine derart geringe Kapazität aufweist, daß mittels der Solarzelle auch bei ungünstigen Lichtverhältnissen eine im Durch schnitt größere Leistung zum Aufladen des Energiespei chers zur Verfügung steht, als Leistung von der wenig stens einen energieverbrauchenden Vorrichtung benötigt wird, ist eine gesicherte Funktion der energieverbrau chenden Vorrichtung über die gesamte Lebensdauer der in der Tür oder dem Fenster angeordneten Vorrichtungen und Einrichtungen wie bspw. dem Energiespeicher bzw. der Energiespeichervorrichtung, der Solarzelle und der energieverbrauchenden Vorrichtung bzw. Vorrichtungen möglich. Die Kapazität des Energiespeichers bzw. der Energiespeichervorrichtung beträgt bspw. 500 bis 600 mAh. Es handelt sich hierbei vorzugsweise um ein Metall hydridakkumulator. Derartige Metallhydridakkumulatoren weisen keinen sog. Memory-Effekt auf. Aufgrund der relativ geringen Kapazität, ist es möglich, den Energie speicher auch an relativ dunklen Tagen aufzuladen. Eine entsprechende Aufladung ist auch dann noch möglich, wenn selbst an dunklen Tagen ein Fenster zum Norden hin entsprechend mit Energie versorgt werden muß.

Vorzugsweise ist die Solarzelle polykristallin, wodurch diese günstig herzustellen ist. Die Leistung der Solar zelle ist vorzugsweise auf den Energieverbraucher und den Akkumulator bzw. dem Energiespeicher anzupassen.

Vorzugsweise ist die Aufladezeit des Energiespeichers, die Leistung der Solarzelle und der Leistungsbedarf der wenigstens einen energieverbrauchenden Vorrichtung aneinander anpaßbar. Durch diese vorzugsweise Ausge staltung der Erfindung bzw. durch ein aneinander Anpas sen der jeweiligen Elemente, dergestalt, daß ein Normal betrieb und auch ein etwas erhöhter Betrieb der energie verbrauchenden Vorrichtungen möglich ist, ist ein Betrieb dieser über die Lebenszeit der Vorrichtungen möglich, ohne daß Unterbrechungen auftreten könnten.

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungs beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exem plarisch beschrieben, auf die im übrigen bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird.

Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen Teil eines Fensters bzw. einer Tür.

Es ist eine Solarzelle 1 auf einer Abdeck- und Montage leiste 2 eines Flügelrahmens 11 angebracht. Der Flügel rahmen 11 sitzt über einer Dichtung 12, gedichtet an einem Blendrahmen 10. Ein Zweischeiben-Isolationsglas, umfassend zwei Glasscheiben 13 ist in dem Flügelrahmen 11 eingebracht, wobei insbesondere eine Glashalteleiste 3 und auch die Abdeck- und Montageleiste 2 die Glas scheiben 13 halten.

Es sind ferner Akkumulatoren 4 dargestellt, die durch eine Abdeckleiste 7 optisch abgedeckt sind. Eine Jalou sie umfassend eine Jalousiemechanik 6 und ein Lamellen paket 5 ist zwischen die Glasscheiben 13 eingebracht. Das Lamellenpaket 5 ist in diesem Ausführungsbeispiel aufgezogen. Die Mechanik zur Bedienung der Jalousie ist in Fig. 1 nicht dargestellt. Diesbezüglich wird vollum fänglich auf die DE 101 18 995.8 des Anmelders, auf die voll umfänglich Bezug genommen wird, verwiesen. Hierzu dient in der eben genannten Offenbarung insbesondere ein Motor und ein Antriebselement sowie eine Übertragungs vorrichtung, wobei vorzugsweise sämtliche dieser Merk male in dem Fenster bzw. in dem Flügelrahmen 11 unter gebracht sind.

Mittels der Solarzelle 1 wird eine Spannung bspw. zu dem Motor 15 gegeben, um mittels dieses Motors Funktionen zu erfüllen wie Verstellen der Jalousie, wie bspw. Herauf- und Herunterfahren der Jalousie bzw. Verkippen der Lamellen der Jalousie oder aber Öffnen und Schließen des Fensters. Sofern keine dieser Funktionen ausgeübt wird, dient die Spannung, die von einer Solarzelle 1 anfällt dazu, die Akkumulatoren 4 zu laden. Eine Steuereinrich tung 14 ist auch im Flügelrahmen 11 untergebracht, um das Aufladen der Akkumulatoren bzw. die Ansteuerung des Motors 15 zu steuern.

Es ist ferner ein lichtempfindlicher Sensor 16 vorgese hen, mittels dem bspw. der Sonnenstand ermittelbar ist, um mittels des Sonnenstandes bzw. der Sonnenintensität die Lamellenstellung der Jalousie einzustellen. Es ist ferner ein Endsensor 17 vorgesehen, der bspw. ein Signal zur Steuereinrichtung 14 abgibt, wenn das Lamellenpaket 5 vollständig an diesem nach oben hin vorbeibewegt wurde.

Das erfindungsgemäße System besteht vorzugsweise aus einer Photovoltaik, einem Akkumulator und einem Lade regler bzw. Controller. Da nur relativ kleine Flächen am Fenster zur Stromgewinnung mittels einer Photovoltaik zur Verfügung stehen (bspw. im Fensterrahmen) ist nur eine geringe Energieerzeugung möglich. Aus diesem Grunde ist es notwendig, daß der Motor nur wenig Energie verbraucht bzw. Strom aufnimmt. Ein vorzugsweise zu verwendender Motor bspw. der Fa. Maxon, benötigt bspw. nur 20 mAh unter Last. Aufgrund einer vergleichsweise geringen Leistung der Photovoltaik ist es notwendig, einen Akkumulator zu wählen, der eine nicht zu große Kapazität aufweist. Die mit der vergleichsweise geringen Leistung der Photovoltaik verbundenen kleinen Ladeströme führen dazu, daß Akkumulatoren mit hoher Kapazität an gewisse Grenzen der möglichen Beladbarkeit von Akkumu latoren stoßen. Die Verluste wären schlicht zu groß und die Ladezeiten wären zu lang. Der verwendete Akkumulator weist vorzugsweise keinen Memory-Effekt auf. Bspw. wird als Akkumulator ein Metallhydridakkumulator verwendet. Diese dürfen nicht mit Überspannungen beladen werden, so daß auch aus diesem Grunde eine Steuereinrichtung bevorzugt ist, um die entsprechenden Akkumulatoren nicht bei der Beladung zu zerstören. Die Steuereinrichtung umfaßt vorzugsweise ein Ladegerät, das verhindert, daß der Akkumulator mit einer zu hohen Spannung beladen wird bzw. vollständig entladen wird.

Die Akkumulatoren sind vorzugsweise derart klein, daß diese im Fensterrahmen integriert werden können. Ent sprechendes gilt für den Motor, wie schon aus der DE 101 18 995.8 entnehmbar ist.

Auch das Ladegerät bzw. der Controller bzw. die Steuer einrichtung 14 ist derart klein auszugestalten, daß diese im Rahmen entsprechend Platz findet. Aus diesem Grunde umfaßt die Steuereinrichtung einen Microchip in SMD-Technik.

Als Funktionen, die am oder im Fenster realisiert werden können, sind wie oben schon angedeutet die Motorsteue rung bspw. das Anfahren, das Abbremsen, das Kippen der Lamellen und die Endlagensteuerung zu nennen. Ferner können Alarmfunktionen bspw. über einen Vibrationssensor Verwendung finden. Schließlich kann der Flügelrahmen 11 bzw. ein Flügel eines Fensters oder einer Tür geöffnet oder gekippt werden. Ferner können als Sensoren Sonnen wächter, Windwächter, Temperaturwächter für eine eigen ständige Steuerung der Jalousie und Bewegungsmelder Verwendung finden. Schließlich können die Fenster mittels bspw einer LED-Technologie beleuchtet werden. Es kann auch eine Infrarot-Fernbedienung der Funktionen stattfinden, wozu ein Infrarot-Empfänger am Rahmen bzw. wenigstens teilweise im Rahmen 11 untergebracht werden sollte. Schließlich ist eine Steuerungsmöglichkeit aller Funktionen über ein Computer bzw. ein Handy oder eine sonstwie gestaltete Ansteuerung möglich.

Die Solarzelle 1 bzw. das Photovoltaikelement wird vorzugsweise in Dünnschichttechnologie hergestellt. Es handelt sich hierbei vorzugsweise um polykristallines Silizium. Hierbei wird Silizium auf ein Trägerglas aufgedampft und diese Schicht polykristallines Silizium in einzelne Zellen eingeteilt, an denen die Spannung, die durch die Sonneneinstrahlung entsteht, abgenommen werden kann. Diese Art von Photovoltaikelementen kann in beliebigen geometrischen Formen und Abmessungen herge stellt werden und ist aus diesem Grund für den Einsatz an Fenstern bzw. Türen besonders gut geeignet. Bei einer Fläche von 40 × 400 mm² eines Photovoltaikelements kann eine maximale Leistung von 800 mW erzeugt werden. Dieser hängt allerdings stark von der Einstrahlung der Sonne ab. 800 mW entstehen bei einer Normaleinstrahlung von 100 mW/cm². Bei bewölktem Himmel, bei schlechter Aus richtung des Fensters, z. B. in Nordrichtung, in der Winterzeit oder eventueller zusätzlicher Beschattung durch Bäume oder andere Gebäude, geht die Energieein strahlung auf bis zu 10% zurück. Auch unter diesen Umständen ist es notwendig, daß das Photovoltaikelement genügend Endergie erzeugt, um alle Funktionen am oder im Fenster zu ermöglichen. Bei einer abgebenen Leistung von 800 mW und einer bspw. benötigten Ladespannung von 16 V fließt ein Strom von 50 mA. Dieser Strom reicht aus, um einen Akku mit 500 mAh in 10 Stunden zu laden. Beträgt die Einstrahlung nur noch 10%, also 80 mW, fließt bei gleicher Spannung ein Strom von nur noch 5 mA. Unter diesen Umständen werden 100 Stunden benötigt, um den Akkumulator zu laden. Trotz dieser langen Ladezeit ist es möglich, durch die entsprechende Kombination des Photovoltaikelements, des Akkumulators, der Steuerein richtung und des jeweiligen Motors, sämtliche Funktionen am bzw. im Fenster oder der Tür zu ermöglichen. Die Solarzelle kann auch monokristallines Material umfassen, um den Wirkungsgrad zu erhöhen und damit die benötigte Fläche der Solarzelle zu verringern.

Wenn bspw. der verwendete Motor nur 20 mA verbraucht, kann ein Akkumulator mit 500 mAh den Motor 25 Stunden im Dauerbetrieb betreiben. Unter realistischen Bedingungen ist bspw. bei einem Jalousiebetrieb kein Dauerbetrieb vonnöten. D. h. die geringe Einstrahlung von 80 mW reicht aus, um den Akkumulator ausreichend zu laden, so daß ein Leerlaufen des Akkumulators ausgeschlossen werden kann. Eine äußerst geringe Stromaufnahme bzw. Leistungsauf nahme der Steuereinrichtung ist hier wichtig. Je nach Energieausbeute bzw.. benötigtem Energieverbrauch sind die am bzw. im Fenster oder der Tür angebrachten Ele mente aneinander anzupassen. Das Photovoltaikelement kann bspw. auch im unteren oder oberen Bereich einer Glasscheibe 13 angeordnet werden. Hierbei wird von dem Effekt Gebrauch gemacht, daß eine Glasscheibe selbst entsprechend Energie durch Reflektionen einfängt und in die Randbereiche der Glasscheibe leitet. Durch diese Maßnahme ist es möglich, einen relativ hohen Wirkungs grad bzw. eine relativ hohe Leistungsausbeute des eingestrahlten Lichtes zu ermöglichen.

Bezugszeichenliste

1

Solarzelle

2

Abdeck- und Montageleiste

3

Glashalteleiste

4

Akkumulator

5

Lamellenpaket (aufgezogen)

6

Jalousiemechanik

7

Abdeckleiste

10

Blendrahmen

11

Flügelrahmen

12

Dichtung

13

Glasscheibe

14

Steuereinrichtung

15

Motor

16

Sensor

17

Sensor

Claims

1. Tür oder Fenster mit wenigstens einer energiever brauchenden Vorrichtung (15), dadurch gekennzeichnet, daß eine die Energie zur Verfügung stellende Einrichtung (1, 4) ausschließlich an oder in dem Fenster oder der Tür angeordnet ist.

2. Tür oder Fenster nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Einrichtung (1, 4) wenigstens eine Solarzelle (1) umfaßt.

3. Tür oder Fenster nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Einrichtung (1, 4) wenigstens einen Energiespeicher (4), insbesondere wenigstens ein Sekun därelement umfaßt, der mittels der Solarzelle (1) aufladbar ist.

4. Tür oder Fenster nach einem oder mehreren der An sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ener gieverbrauchende Vorrichtung (15) wenigstens einen Motor umfaßt.

5. Tür oder Fenster nach einem oder mehreren der An sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung (14) zum Steuern der energiever brauchenden Vorrichtung (15) und/oder des Aufladens des Energiespeichers (4) in oder an dem Fenster oder der Tür angeordnet ist.

6. Tür oder Fenster nach einem oder mehreren der An sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Sensor (16, 17) an oder in der Tür oder dem Fenster angeordnet ist.

7. Tür oder Fenster nach einem oder mehreren der An sprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die wenig stens eine energieverbrauchende Vorrichtung (15) eine derart geringe Leistungsaufnahme hat, daß die Leistung der Energie zur Verfügung stellenden Einrichtung (1, 4) ausreicht, die wenigstens eine energieverbrauchende Vorrichtung (15) über einen Tag mit Energie zu versor gen.

8. Tür oder Fenster nach einem oder mehreren der An sprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ener giespeicher (4) eine derart geringe Kapazität aufweist, daß mittels der Solarzelle (1) auch bei ungünstigen Lichtverhältnissen eine im Durchschnitt größere Leistung zum Aufladen des Energiespeichers (4) zur Verfügung steht, als Leistung von der wenigstens einen energiever brauchenden Vorrichtung (15) benötigt wird.

9. Tür oder Fenster nach einem oder mehreren der An sprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Solar zelle polykristallin ist.

10. Tür oder Fenster nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufladezeit des Energiespeichers (4), die Leistung der Solarzelle (1) und der Leistungsbedarf der wenigstens einen energieverbrauchenden Vorrichtung (15) aneinander anpaßbar sind.