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Geneigt
angeordnete Funktionsscheiben, die im Einbauzustand der Witterung
ausgesetzt sind, sind beispielsweise Dachflächenfenster oder Solarkollektoren.
Durch Schmutz und insbesondere durch Schnee entsehen auf diesen
geneigten Flächen
häufig
Ablagerungen, die insbesondere bei Schneefall im Winter zum vollständigen Ausfall
eines Solarkollektors führen
können.
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Dies
kann durch eine stärkere
Neigung der Anordnung der Funktionsscheibe verhindert werden. Dem
stehen jedoch häufig
bauliche oder funktionale Gründe
entgegen. Ein Reinigen der Scheiben, insbesondere auch von Schnee,
erfordert in der Regel mechanische Tätigkeiten und dadurch einen
hohen Arbeitsaufwand.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, insbesondere bei Solarkollektoren
deren Ausfall bei Schneefall im Winter zu verhindern.
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Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst,
dass die Funktionsscheibe eine Einrichtung aufweist, die einen Flüssigkeitsstrom
auf der Funktionsscheibe ermöglicht.
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Vorteilhaft
ist es, wenn die Funktionsscheibe ein Solarkollektor ist. Die Erfindung
ist hierbei gleichermaßen
für Strom
wie Warmwasser erzeugende Solarkollektoren geeignet.
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Eine
einfache Ausführungsform
sieht vor, dass die Einrichtung ein Rohr mit Bohrungen aufweist.
Diese Bohrungen sind vorzugsweise alle 5 bis 15 cm mit einem Durchmesser
von 1 bis 3 mm vorgesehen, so dass nach einer Zuleitung von Flüssigkeit in
das Rohr ein Flüssigkeitsstrom
sich über
die Funktionsscheibe ergießt.
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Eine
günstige
Ausführungsform
sieht vor, dass das Rohr ein Kunststoffrohr ist.
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Eine ästhetisch
ansprechende Funktionsscheibe wird erzielt, wenn die Einrichtung
in einen Rahmen der Funktionsscheibe integriert ist. Diese Integration
ermöglicht
es darüber
hinaus, die Funktionsscheibe mit der erfindungsgemäßen Einrichtung kompakt
herzustellen.
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Sofern
die Funktionsscheibe mehrere Elemente aufweist, wird vorgeschlagen,
dass diese Elemente derart verbunden sind, dass der Flüssigkeitsstrom
mehrere Elemente überströmt. Durch
einen geeigneten Übergang
zwischen den Elementen können
somit insbesondere untereinander angeordnete Funktionsscheiben mittels
einer einzigen Bewässerungseinrichtung
an der oberen Funktionsscheibe mit Flüssigkeit überströmt werden.
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Das
Beströmen
der Funktionsscheibe oder von mehreren Funktionsscheiben mittels
einer Flüssigkeit
hat den großen
Vorteil, dass die Funktionsscheibe nicht nur gereinigt wird, sondern
insbesondere im Winter ein Anhaften von Eis oder Schnee unterbunden
wird. Versuche haben gezeigt, dass nach dem Schneefall durch kurzzeitiges Überströmen der Funktionsscheibe
mit Wasser ein Abrutschen des Schnees erzielt wird, selbst wenn
nur eine geringe Dachneigung vorliegt. Die Einrichtung eignet sich
somit vor allem für
Funktionsscheiben, die unter einem Winkel von weniger als 45° angeordnet
sind.
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Um
ein Vereisen von Flüssigkeit
innerhalb der Bohrungen zu vermeiden wird vorgeschlagen, dass das
Rohr mit Luft freigeblasen werden kann. Dies kann auf einfache Art
und Weise dadurch erzielt werden, dass die Einrichtung ein Steigrohr
aufweist, das entleerbar ist. Bei einem Befüllen eines entleerten Steigrohrs
wird die Luft im Steigrohr verdrängt, wodurch
Luft durch die Bohrungen die Einrichtung verlässt. Dadurch werden hängende Tropfen
auf einfache Art und Weise entfernt.
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Der
Flüssigkeitsstrom
kann Frostschutzmittel oder auch Reinigungsmittel aufweisen. Vorteilhaft ist
es, wenn der Flüssigkeitsstrom
im Wesentlichen Wasser aufweist. Ein einfacher Anschluss ist in
der Regel durch eine Leitungswasserleitung gewährleistet. Ein besonders umweltschonendes
System wir erzielt, wenn als Flüssigkeit
Regenwasser verwendet wird.
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Da
ein manuelles Schalten des Flüssigkeitsstroms
in vielen Fällen
zu aufwändig
ist, wird vorgeschlagen, dass die Funktionsscheibe eine Steuerung zum
An- und Abschalten des Flüssigkeitsstroms
aufweist. Diese Steuerung wiest in einer einfachen Ausführungsform
einen Lichtsensor auf, der derart unter der Scheibe angeordnet ist,
dass Schneefall auf der Scheibe den Lichteinfall auf den Sensor
verhindert. Durch einen Vergleich mit einem Referenzwert, der auch
von einem zweiten Lichtsensor bereitgestellt werden kann, können Werte
festgelegt werden, bei deren Überschreiten
ein Flüssigkeitsstrom
ausgelöst wird.
Als Geber für
die Steuerung kann auch eine Messeinrichtung zur Ermittlung der
Anlagenleistung dienen. Bei einem vorgegebenen Abfall der Anlagenleistung
wird dann der Flüssigkeitsstrom
initiiert.
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Vorteilhaft
ist es, wenn der Lichteinfall über den
Tagesverlauf bei der Steuerung berücksichtigt wird. Hierzu wird
vorgeschlagen, dass die Steuerung eine Uhr aufweist.
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Die
der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird auch mit einem Verfahren
zur Reinigung einer geneigten Funktionsscheibe gelöst, bei
dem die geneigte Funktionsscheibe nach einem Schneefall mit einer
Flüssigkeit überspült wird.
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Eine
vorteilhafte Ausführungsvariante
ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert.
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Es
zeigt
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1 schematisch
in perspektivischer Ansicht von vier Solar- beziehungsweise Photovoltaikmodulen,
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2 einen
Ausschnitt aus 1 zur vergrößerten Darstellung des Verteilerrohrs
mit den Düsenbohrungen,
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3 einen
Ausschnitt aus 1 zur vergrößerten Darstellung eines Überleitbleches
zwischen Solar- beziehungsweise Photovoltaikmodulen,
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4 eine
Schaltungsvariante mit Restentleerung zur Wasserversorgung aus dem
Wassernetz,
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5 eine
Schaltungsvariante mit Restentleerung zur Wasserversorgung mit Regenwasser
und
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6 eine
Schaltungsvariante mit Restentleerung zur Wasserversorgung mit Regenwasser
unter Zugabe von Abtau- beziehungsweise Reinigungsmittelzusatz.
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Die
in 1 gezeigte Solaranlage 1 besteht im Ausführungsbeispiel
aus vier Solarmodulen. Die erfindungsgemäße Einrichtung kann jedoch
auch für mehr
oder weniger Solarmodule verwendet werden. Im vorliegenden Fall
wird unter Solarmodul jeglicher Solarkollektor verstandenunabhängig davon,
ob er zur Warmwassererwärmung
oder Stromgewinnung als Photovoltaikmodul eingesetzt wird.
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Die
in der Abbildung dargestellten vier Solarmodule 2, 3, 4 und 5 sind
leicht schräg
angeordnet, wobei jeweils zwei Module übereinander und zwei Module
nebeneinander angeordnet sind. Für
die schräge
Anordnung kann eine darunter liegende Dachfläche oder ein darunter liegendes
Gestell (nicht gezeigt) dienen. Die Neigung der Solarmodule führt dazu, dass
Regenwasser auf den Solarmodulen abläuft und für eine Reinigung der Solarmodule
sorgt.
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Wenn
jedoch Schnee auf die Solarmodule fällt, bleibt dieser in der Regel
auch bei geneigten Scheiben auf den Solarmodulen liegen und beeinträchtigt deren
Funktion. Insbesondere bei einer durchgängigen Schneedecke kann der
gesamte Lichteinfall auf die Solarmodule unterbunden werden, sodass
die Anlage keine Funktion mehr hat. Dies führt dazu, dass gerade in den
Wintermonaten, in denen die Solarmodule besonders notwendig für die Energieversorgung
wären,
deren Funktion durch Schneefall häufig vollständig und sogar über längere Zeiten
verhindert wird. Ein Reinigen der Solarmodule durch mechanisches
Entfernen des Schnees ist in den meisten Fällen nur mit hohem Aufwand
möglich, da
die Solarmodule meist auf Dachflächen
und somit schlecht zugänglich
angebracht sind.
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Die
dargestellte Solaranlage 1 weist am oberen Ende der beiden
oberen Solarmodule 2 und 4 ein Rohr 6 auf,
in dem in regelmäßigen Abständen Bohrungen 7 angebracht
sind. Die Bohrungen sind in einem Abstand von 10 cm vorgesehen und
haben einen Durchmesser von etwa 2 mm. Das Rohr 6 wird mit
Wasser gespeist, sodass durch eine Leitung 8 dem Rohr 6 zugeführtes Wasser
durch die Bohrungen 7 auf die Solarmodule 2 und 4 gelangt.
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Je
nach Wasserdruck in der Leitung 8 und dem für die Enteisung
benötigten
Volumenstrom werden der Durchmesser der Bohrungen 7 so wie
der Abstand der Bohrungen und deren genaue Position und Neigung
relativ zum Solarmodul variiert. Die genaue Anpassung dieser Parameter
an die Art der Solarmodule und die örtlichen Gegebenheiten ermöglicht es, derart
Wasser über
die Solarmodule strömen
zu lassen, dass der Schnee von den Solarmodulen entfernt wird.
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Bei
geringen Schneemengen kann der Schnee durch das Wasser weggeschwemmt
werden. Bei größeren Schneemengen
oder bereits verfestigten Schneeauflagen kann das Wasser unterhalb
der Schneedecke zwischen dem Schnee und dem Solarmodul abfließen und
die Haftung des Schnees am Solarmodul derart verringern, dass die
Schneefläche auf
der geneigten Scheibe des Solarmoduls abrutscht.
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Das
Rohr 6 besteht aus mehreren Teilstücken 9 und 10,
die an der Stelle 11 mittels eines Koppelgliedes miteinander
verbunden sind. Dies ermöglicht
es, kleinere Rohrstücke
etwa in der Länge
der waagerechten Erstreckung eines Moduls zu einem längeren Rohr
zu kombinieren, mit dem mehrere nebeneinander angeordnete Solarmodule
mit Wasser beaufschlagt werden können.
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Jedes
Solarmodul kann seine eigene Rohrleitung zur Beaufschlagung seiner
Oberfläche
mit Wasser aufweisen. Durch ein Überleitblech 12 zwischen
zwei Solarmodulen 2 und 3 beziehungsweise 4 und 5 kann
jedoch das auf ein oberes Solarmodul 2 beziehungsweise 4 gespritzte
Wasser auf ein unteres Solarmodul 3 beziehungsweise 5 übergeleitet werden,
so dass Schnee und Wasser schräg
nach unten über
mehrere Solarmodule abgeleitet werden können.
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Eine
Fühler/Steuereinheit 13 regelt
den Wasserzulauf über
die Leitung 8 zum Rohr 6. Die Fühler/Steuereinheit 13 prüft hierzu,
ob auf einem Solarmodul Schnee liegt. Wenn ein Schneebelag auf der Oberfläche eines
Solarmoduls festgestellt wird, wird eine bestimmte Menge Wasser über das
Solarmodul oder über
mehrere Solarmodule geleitet.
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Die
Wassermenge kann auch in mehreren definierten Teilmengen zeitlich
verzögert
auf das Solarmodul aufgebracht werden, um den Schnee vom Solarmodul
zu entfernen. Zur besseren Entfernung des Schneefalls ist auch eine
Ausbildung der Bohrungen 7 als Düsen vorteilhaft, da hierdurch
das Wasser mit Druck auf das oberste Ende des Solarmoduls gespritzt
werden kann.
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Je
nach Einstellung an der Fühlersteuereinheit 13 können mehrere
Versuche auch zeitlich verzögert
unternommen werden, um durch auf die Solarmodule gespritztes Wasser
den Schnee von den Solarmodulen zu entfernen.
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Eine
einfache Ausbildung der Fühler/Steuereinheit 13 sieht
vor, dass der Lichteinfall auf einem gegen Schneefall geschützten Bereich
mit dem Lichteinfall auf einem ungeschützten Bereich verglichen wird.
Eine starke Differenz zwischen dem gemessenen Lichteinfall auf diesen
Bereichen lässt
auf eine deutliche Verschmutzung der Moduloberflächen oder einen Schneebelag
der Oberflächen
schließen.
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Ein Überspülen mit
Wasser kann daraufhin einen Schmutz oder Schneebelag entfernen,
sodass an der Fühler/Steuereinheit 13 nur
noch geringere Differenzen gemessen werden.
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Selbstverständlich sind
auch alternative Mess- und Regeleinrichtungen möglich, die beispielsweise auf
Basis einer Messung des Lichteinfalls in Verbindung mit der Uhrzeit
und der Wärmeleistung
an der Anlage eine Beeinträchtigung
der Solarmodule durch Schmutz oder Schnee feststellen.
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Die
einfachste Ausführungsvariante
sieht eine mechanische Betätigung
vor, die es dem Anlagenbetreiber erlaubt, durch Öffnung eines Ventils in der
Leitung 8 bei schneebedeckten Solarmodulen solange Wasser über die
Solarmodule laufen zu lassen bis diese wieder schneefrei sind.
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Zur
Wasserversorgung der Leitung 8 sind in den 4, 5 und 6 verschiedene
Alternativen dargestellt.
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4 zeigt
eine Möglichkeit
der Beaufschlagung der Leitung 8 mit Wasser aus einem Wassernetz.
In Folge des im Wassernetz vorhandenen Druckes kann hierbei auf
eine Pumpe verzichtet werden. Die Leitung 8 ist hierfür mit einer
Zuleitung 14 und einem Ventil 15 versehen. Eine
Ableitung 16 ermöglicht es,
bei geöffnetem
Ventil 17 und geschlossenem Ventil 15 Restwasser
aus der Leitung 8 in einen Behälter 18 oder einen
Abfluss (nicht gezeigt) abfließen zu
lassen.
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Bei
geöffnetem
Ventil 15 und geschlossenem Ventil 17 fließt Leitungswasser über die
Leitung 8 zum Rohr 6 und über die Bohrungen 7 auf
die Solarmodule 2 und 4. Das Wasser überströmt die geneigten
Solarmodule 2 und 4 und gelangt auf die Überleitbleche 12 und 19.
Diese Überleitbleche 12 und 19 sind
derart ausgebildet, dass das Wasser auf die darunter liegenden Solarmodule 3 und 5 übergeleitet wird
und auch diese überströmt. Das
Wasser strömt anschließend weiter
in die Dachrinne (nicht gezeigt) und wird so beispielsweise von
einem Hausdach abgeleitet.
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Das
Wassernetz ermöglicht
es über
die Zuleitung 14 je nach Wunsch Kalt- oder Warmwasser auf
die Solarmodule zu leiten.
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Wenn
das Ventil 15 geschlossen wird und das Ventil 17 geöffnet wird,
strömt
kein Wasser mehr über
die Zuleitung 14 zum Rohr 6 und das restliche Wasser
im Rohr 6 und in der Leitung 8 kann über das Ventil 17 in
ein Auffangbecken oder einen Abfluss gelangen. Dies ist besonders
vorteilhaft, da dadurch vermieden wird, dass restliches Wasser im
Rohr 6 einfriert und die Bohrungen 7 durch Eisbildung
verstopft.
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Alternativ
oder zusätzlich
zu der in 4 gezeigten Versorgung aus einem
Wassernetz kann auch – wie
in 5 gezeigt – Regenwasser über die Solarmodule
geleitet werden. Hierzu wird das Wassernetz durch einen Regenwassersammelbehälter 20 und
eine Pumpe 21 ersetzt. Die übrigen Komponenten bleiben
wie in 4 dargestellt. Die Versorgung der Einrichtung
mit Regenwasser ermöglicht
es sogar, das über
die Solarmodu- le
geleitete Wasser wieder aufzufangen, dem Behälter 20 zu zuführen und über die
Pumpe 21 erneut über
die Solarmodule fließen
zu lassen.
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Die 6 zeigt
eine Schaltungsalternative auf, bei der ein Abtau- oder Reinigungsmittel
in das verwendete Wasser injiziert wird. Hierzu ist ein Reinigungsmittelbehälter 22 vorgesehen,
der über
eine Pumpe 23, ein Ventil 24 und ein Rückschlagventil 25 mit
der Leitung 8 in Verbindung steht. Dies ermöglicht es, über das
Ventil 24 und gegebenenfalls die Pumpe 23 regelt
eine bestimmte Menge eines Abtau- und/oder Reinigungsmittels dem
Wasser zu zugeben, um eine verbesserte Abtau- und Reinigungswirkung
auf den Solarmodulen zu erreichen.
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Insbesondere
für Anwendungen,
bei denen das Wasser im Kreislauf geführt wird, wird vorgeschlagen,
das auf die Solarmodule geleitete Wasser durch eine Heizeinrichtung 26 zu
erwärmen.
Auch dies kann die Reinigungs- und Abtauwirkung verbessern.
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Die
Erfindung eignet sich nicht nur für Solarmodule sondern auch
für andere
geneigte Scheiben, die insbesondere im Außenraum Schmutz oder Schneefall
ausgesetzt sind.