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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fassadensystem zur Energiegewinnung, bei dem Luftströmungsenergie, die aufgrund eines Luftauftriebs vorliegt, in elektrische Energie umgewandelt werden kann.
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Zur Energiegewinnung an Gebäuden sind beispielsweise Photovoltaik-Elemente bekannt, bei denen die Sonneneinstrahlung zur Erzeugung von elektrischem Strom verwendet wird. Bei thermischen Kollektoren wird die Sonneneinstrahlung in Wärme umgewandelt, die anschließend als Wärmeenergie zur Verfügung steht. Daneben sind auch Windgeneratoren bekannt, die insbesondere im Bereich der Dachkanten dem anströmenden Wind ausgesetzt sind, um die Bewegungsenergie des Windes in elektrische Energie umzuwandeln. In der
DE 10 2005 038 490 A1 ist ein Windenergiegenerator in einem Strömungskanal in der Fassade angeordnet, dessen Öffnungen dem Wind derart ausgesetzt sind, dass Wind-induzierte Druckunterschiede eine Strömung in dem Kanal hervorrufen, welche den Windenergiegenerator antreibt. Als nachteilig hat sich jedoch erwiesen, dass die Energiegewinnung nur bei entsprechenden Windverhältnissen möglich ist. Es hat sich außerdem gezeigt, dass die beweglichen Teile bei Windenergiegeneratoren, insbesondere die Rotoren, einen erhöhten Wartungsbedarf haben, welchem die Anordnung in schlecht zugänglichen Fassadenbereichen entgegensteht. Die anfallenden Wartungskosten, die insbesondere durch die benötigte Wartungszeit bestimmt werden, beeinträchtigen jedoch stark die Rentabilität von Energiegewinnungssystemen im Bereich der Fassade.
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Die
DE 10 2010 044400 A1 befasst sich mit Doppelfassaden für mehrstückige Häuser und beschreibt eine Doppelfassade, bei der zwischen einer Innenwand und einer Außenwand, die beide Glasscheiben aufweisen, ein oben und unten sowie seitlich zwischen Innen- und Außenwand geschlossener Zwischenraum vorgesehen ist. Die Außenwand weist unten eine Eintrittsöffnung und oben eine Austrittsöffnung für Luft auf, die bei einem Wärmeeintrag in den Zwischenraum darin aufwärts strömt. In dem Zwischenraum der Doppelfassade ist ein Flügelrad vorgesehen, das mit einem Stromgenerator in Antriebsverbindung steht, um elektrischen Strom zu erzeugen. Das Flügelrad ist in Form eines Windrades mit propellerartigen Flügeln an einen elektrischen Stromgenerator gekoppelt, wobei die als Modul vorgesehene Baueinheit an einem Sonnenschutzkasten eingebaut ist. Die
DE 297 05 912 U1 befasst sich mit einer Fassadenbekleidung mit einer Windkraftanlage eines Gebäudes. Zur Ausnutzung von auf das Gebäude auftreffenden Windströmungen zum Antrieb mehrerer kleiner Windkraftanlagen sind diese beispielsweise im oberen Bereich von Fassadenbekleidungen auf der Außenseite angeordnet. Zur Unterstützung weist die Fassadenbekleidung längliche Vertiefungen auf, die beispielsweise horizontal und parallel zueinander verlaufend. Zusätzlich kann im Bereich von Gebäudeecken ein entlang der Fassadenfläche geöffneter Windfang vorgesehen sein, um innerhalb des Windfangs die Windkraftanlagen anzuordnen, so dass Wind aus verschiedenen Richtungen genutzt werden kann, um elektrische Energie zu erzeugen. Als Windkraftanlagen ist eine Anlage ähnlich eines Windmessers vorgesehen mit einer senkrecht stehenden Drehachse, auf der wenigstens ein Paar von diametral abstehenden Armen angeordnet ist, an deren Enden eine halbkugelförmige Schale vorgesehen ist, welche senkrecht zum Arm geöffnet ist, wobei einander diametral gegenüber stehende Schalen in entgegengesetzten Richtungen geöffnet sind.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, in der Fassade eine möglichst wartungsfreundliche Energiegewinnungsmöglichkeit mit verbesserter Rentabilität auch an windfreien Tagen zur Verfügung zu stellen.
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Dies wird durch ein Fassadensystem zur Energiegewinnung nach dem unabhängigen Anspruch erreicht. Beispielhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen dargestellt.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Fassadensystem zur Energiegewinnung vorgesehen, das eine Fassadenkonstruktion für ein Gebäude mit einer zu einem Innenraum hin weisenden Innenseite und einer zu einem Außenraum hin weisenden Außenseite, sowie wenigstens einen sich vertikal erstreckenden Schacht und wenigstens einen Generator mit einem Rotor aufweist. Der Schacht ist außenseitig der Innenseite angeordnet. Der Schacht erstreckt sich über wenigstens einen Teil der Höhe der Fassadenkonstruktion, und steht mit einer Lufteinlassöffnung im unteren Bereich und einer Luftauslassöffnung im oberen Bereich mit dem Außenraum in Verbindung. Der Rotor ist in dem Schacht zwischen der Lufteinlass- und der Luftauslassöffnung angeordnet, zur Umwandlung von Luftströmungsenergie in elektrische Energie, wobei die Luftströmungsenergie aufgrund eines in dem Schacht vorhandenen Luftauftriebs vorliegt. Der wenigstens eine Rotor ist in dem Schacht herausnehmbar an einer Tragkonstruktion gehalten.
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Vorzugsweise erstreckt sich der Schacht über wenigstens eine Geschosshöhe, z. B. über mindestens 3 m.
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Gemäß einem weiteren Beispiel erstreckt sich der Schacht über die gesamte Höhe der Fassadenfläche bzw. über die gesamte Gebäudehöhe.
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Gemäß einem weiteren Beispiel erstreckt sich der Schacht ab maximal ca. 0,5 m Höhe über einer umgebenden Fläche, z. B. das angrenzende Terrain, bzw. Niveau; z. B. beginnt der Schacht ab maximal 50 cm über dem an das Haus anschließende Gelände.
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Die Angabe der Schachterstreckung bezieht sich auf die Länge des zwischen der Lufteinlassöffnung und der Luftauslassöffnung ausgebildeten Schachts. Der Rotor, bzw. die Rotoren, kann bzw. können dabei auf der gesamten Länge bzw. Höhe angeordnet werden, also an einer beliebigen Stelle, vorzugsweise im Bereich des unteren Endes und/oder des oberen Endes des Schachts, oder auch dazwischen.
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Aufgrund des Auftriebs in dem Schacht, der bereits unabhängig von Windströmungen alleine aufgrund der unterschiedlichen Höhen der Öffnungen vorliegt, kann unabhängig von Windverhältnisse elektrische Energie zur Verfügung gestellt werden.
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Die Luftströmungsenergie beruht hauptsächlich auf dem Kamineffekt, der sich in dem Schacht einstellt, zum Beispiel aufgrund der Temperaturdifferenz der Umgebungsluft zwischen dem Bereich an der Lufteinlassöffnung und dem Bereich an der Luftauslassöffnung.
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Die Lufteinlass- und Luftauslassöffnungen können am unteren und oberen Rand der Fassade hinter Fassadenverkleidungselementen insbesondere unsichtbar ausgebildet sein, um das Erscheinungsbild der Fassade nicht zu beeinträchtigen.
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Das Fassadensystem kann insbesondere mehrere Schächte nebeneinander aufweisen.
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Für den Fall, dass der Rotor des Generators mit dem Stator als eine Baueinheit ausgebildet ist, kann der Generator für Wartungszwecke herausnehmbar ausgebildet sein. Insbesondere kann der Rotor, bzw. der Generator austauschbar ausgebildet sein.
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Gemäß der Erfindung ist die Tragkonstruktion in dem Schacht zum Herausnehmen des Rotors in Schachtrichtung an einer Führungsvorrichtung vertikal beweglich gehalten.
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Der Rotor, bzw. auch der Generator, ist beispielsweise vertikal verschieblich, bzw. verfahrbar angeordnet, um einen möglichst einfachen und damit zeitsparenden Austausch zu gewährleisten.
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Die Herausnehmbarkeit des Rotors aus dem Schacht bedeutet eine wesentliche Vereinfachung hinsichtlich der Wartung und möglicherweise notwendiger Reparaturarbeiten.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Tragkonstruktion eine Kettenvorrichtung, die in dem Schacht seitlich in einer Schienenkonstruktion geführt ist.
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Der Schacht kann insbesondere im Bereich der Lufteinlass- und Luftauslassöffnungen eine Revisionsöffnung aufweisen zum Herausnehmen und Einsetzen des Rotors bzw. Generators, wobei sich die Führungsvorrichtung von einer Halteposition, in der der Rotor zur Energiegewinnung eingesetzt wird, bis zu der Revisionsposition, bzw. -öffnung erstreckt, und wobei der Rotor bzw. der Generator mit der Tragkonstruktion vor die Revisionsöffnung bewegbar ist.
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In dem Schacht können auch eine Vielzahl von Rotoren in Strömungsrichtung hintereinander vorgesehen sein.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist in dem Schacht eine Vielzahl von Rotoren in Strömungsrichtung hintereinander vorgesehen, wobei die Rotoren an einer gemeinsamen Tragkonstruktion befestigt sind, die in dem Schacht vertikal beweglich gehalten ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Schacht integral mit der Fassadenkonstruktion ausgebildet. Der Schacht kann beispielsweise in einer Fassadenverkleidung selbst oder in einer Fassaden-Unterkonstruktion ausgebildet sein.
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Das Merkmal der integralen Ausbildung des Schachts ist gemäß einer weiteren Ausführungsform auch ohne die oberhalb als Beispiele genannten Merkmale vorgesehen. Insbesondere ist die integrale Ausbildung auch ohne die Austauschbarkeit, bzw. die Herausnehmbarkeit der Rotoren, bzw. Generatoren vorgesehen.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist eine Konstruktionsschicht mit einer vertikalen Lattung mit einer Vielzahl von Latten ausgebildet, und der Schacht ist zwischen zwei Latten angeordnet.
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Die Latten sind insbesondere maximal 40 mm stark, das heißt der Schacht weist eine entsprechende Maximaltiefe auf, wobei er sich je nach Lattenabstand zwischen den Latten in der Breite erstrecken kann.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist eine Konstruktionsschicht mit einer vertikalen Unterkonstruktion-Struktur vorgesehen, bei der eine Vielzahl von vertikal verlaufenden Elementen vorhanden ist. Der Schacht ist zwischen zwei benachbarten vertikal verlaufenden Elementen angeordnet.
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Die vertikal verlaufenden Elemente sind beispielsweise ca. 10 mm bis 200 mm stark, wobei der Schacht eine entsprechende Maximaltiefe aufweist und sich je nach Lattenabstand zwischen den Latten in der Breite erstrecken kann.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Schacht in einer Wärmedämmschicht ausgebildet, beispielsweise im äußeren Bereich der Wärmedämmschicht.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Schacht in vorhandenen Hohlräumen von Fassadenverkleidungselementen ausgebildet. Dies bietet den Vorteil, dass die Energiegewinnung keinen zusätzlichen Bauraum beansprucht, sondern stattdessen vielmehr in ohnehin vorhandenen Hohlräumen untergebracht werden kann. Dabei kann der Schacht auch integral mit den Fassadenverkleidungselementen ausgebildet werden, zum Beispiel einstückig.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Fassadensystem eine hinterlüftete Außenwandbekleidung auf, bei der hinter einem Außenwandmaterial ein Hinterlüftungsbereich ausgebildet ist, und bei dem der Schacht in dem Hinterlüftungsbereich angeordnet ist.
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Beispielsweise können mehrere Schächte mit Abstand zueinander ausgebildet sein, so dass die Hinterlüftungsfunktion, insbesondere der Abtransport von möglicherweise in dem Zwischenbereich angefallenem Tauwasser oder Feuchtigkeit, gewährleistet ist, bei gleichzeitiger Energiegewinnung mittels der Schächte gemäß der Erfindung.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist wenigstens ein Teil des Schachts von einer Luftführungseinrichtung gebildet, die eine einen Schachtbereich umhüllende Wandung aufweist, wobei der Generator an der Wandung befestigt ist und in dem Schachtbereich angeordnet ist.
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Die Luftführungseinrichtung kann beispielsweise als Schachtkasten ausgebildet sein, der sich über zumindest einen Teil der Länge des Schachts erstreckt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird der Schacht von der unteren Lufteinlassöffnung bis zur oberen Luftauslassöffnung durchgehend von der Luftführungseinrichtung gebildet, das heißt beispielsweise, der Schachtkasten erstreckt sich von Öffnung zu Öffnung.
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Das Merkmal einer durchgehenden Luftführungseinrichtung ist gemäß einer weiteren Ausführungsform auch ohne die oben als Beispiele genannten Merkmale vorgesehen. Insbesondere ist die durchgehende Luftführungseinrichtung auch ohne die Austauschbarkeit, bzw. die Herausnehmbarkeit der Rotoren, bzw. Generatoren vorgesehen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die durchgehende Luftführungseinrichtung mit der integralen Ausführung des Schachts (siehe oben) kombiniert vorgesehen, sowohl mit der Austauschbarkeit, bzw. der Herausnehmbarkeit der Rotoren, bzw. Generatoren, als auch ohne die Austauschbarkeit, bzw. der Herausnehmbarkeit der Rotoren, bzw. Generatoren.
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Der Rotor kann, bezogen auf die vertikale Höhe, im oberen Bereich angeordnet sein. Der Rotor kann auch im mittleren oder unteren Bereich angeordnet sein.
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Die Rotoreinheit, bzw. der Rotor, weist eine horizontal verlaufende Rotorachse auf und ist derart mit Rotorblättern ausgebildet, dass er sich über die gesamte Querschnittsfläche des Schachts erstreckt, um möglichst die gesamte Windenergie in Bewegungsenergie umwandeln zu können. Dabei ist selbstverständlich berücksichtigt, dass sich die bewegenden Rotorblätter nicht ganz bis zu den Wandungen erstrecken, um eine Beweglichkeit zu gewährleisten.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Schacht einen sich zum Rotor hin verjüngenden Querschnitt auf.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind im Bereich unterhalb der Lufteinlassöffnung Mittel vorgesehen zur Erwärmung der Luft.
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Beispielsweise kann eine Wasserbesprühungsvorrichtung, zum Beispiel mit Zeitschaltuhr oder Thermometer, vorgesehen sein, um den Bereich unterhalb der Lufteinlassöffnung, zum Beispiel einen Plattenbelag, bei Sonneneinstrahlung entsprechend zu befeuchten, um den Anteil der aufsteigenden Luftströmung, und damit auch den Auftrieb innerhalb des Schachts, zu vermehren.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Rotor zur Durchströmung mit aufsteigender Luft in einem Kanalsegment eingebaut, das im Bereich des Schachts angeordnet ist, wobei das Kanalsegment aus dem Schacht herausnehmbar ausgebildet ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine Vielzahl von herausnehmbaren Kanalsegmenten vorgesehen, die sich wenigstens über einen Teil der Länge des Schachts erstrecken, wobei die Kanalsegmente verschwenkbar miteinander verbunden sind und aus dem Schacht herausnehmbar ausgebildet sind.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine Kettenvorrichtung vorgesehen, an der einer oder mehrere Rotoren angebracht sind. Die Kettenvorrichtung ist innerhalb eines herausnehmbaren Kanalsegments, oder auch mehrerer Kanalsegmente, angeordnet, so dass der oder die Rotoren aus dem Kanal herausgenommen werden können, wobei der Kanal als solcher auch aus dem Schacht herausnehmbar ausgebildet ist.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung werden mehrere Rotoren innerhalb der Fassadenkonstruktion untergebracht, wobei die Rotoren auf einfache Art und Weise herausgenommen werden können. Die Rotoren sind jeweils in Schächten angeordnet, die einen derartig kleinen Querschnitt aufweisen, dass sie sich für die Integration in bestehende Fassadenkonstruktionen eignen, beispielsweise bei hinterlüfteten Fassaden, oder im Bereich von Konterlattungen, oder im Bereich von Hohlräumen von Fassadenelementen. Statt einer möglichst großen Vorrichtung zur Energiegewinnung, zum Beispiel mittels eines möglichst großen Kamins mit entsprechend großem Generator, wird vielmehr vorgeschlagen, eine möglichst große Zahl von kleiner ausgebildeten Energiegewinnungsvorrichtungen, das heißt kleinere Rotoren in kleineren Schächten vorzusehen, die sich an beliebigen Stellen in der Fassadenkonstruktion unterbringen lassen. Beispielsweise lässt sich das Fassadensystem zur Energiegewinnung gemäß der Erfindung auch derart in Wandkonstruktionen integrieren, dass das Erscheinungsbild der Fassade nicht beeinträchtigt wird. Die Vielzahl von Rotoren bietet eine Möglichkeit, auch bei windstillen Tagen elektrische Energie im Bereich der Gebäudefassade zu gewinnen, das heißt insbesondere auch an Tagen, an denen weder Windkraftwerke elektrische Energie zur Verfügung stellen, als auch an Tagen mit verringerter Sonneneinstrahlung, zum Beispiel bei Bewölkung, wenn der Wirkungsgrad von photovoltaischen Elementen zumindest stark eingeschränkt ist, bzw. die Stromproduktion stark reduziert ist. Neben der Austauschbarkeit der Rotoren, und damit der verbesserten Wartungssituation, kann ein durchgehender Schachtkasten ausgebildet sein, der sich als Bauelement in bestehende Konstruktionen einfach integrieren lässt. Die Integration in bestehende, bzw. üblicherweise verwendete Fassadenkonstruktionen bildet ein weiteres zentrales Merkmal der vorliegenden Erfindung.
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Es sei darauf hingewiesen, dass die Merkmale der Ausführungsbeispiele auch frei miteinander kombiniert werden können, was auch auf diejenigen Merkmale zutrifft, bei denen dies nicht explizit erwähnt wird.
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Nachfolgend wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher auf ein Ausführungsbeispiel der Erfindung eingegangen. Es zeigen:
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1: einen schematischen Vertikalschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines Fassadensystems zur Energiegewinnung gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2: einen Ausschnitt eines Fassadensystems zur Energiegewinnung gemäß der vorliegenden Erfindung;
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3: einen Horizontalschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Fassadensystems gemäß der vorliegenden Erfindung;
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4: einen Vertikalschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Fassadensystems zur Energiegewinnung gemäß der vorliegenden Erfindung;
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5: einen Horizontalschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Fassadensystems zur Energiegewinnung gemäß der vorliegenden Erfindung;
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6: einen Horizontalschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Fassadensystems zur Energiegewinnung gemäß der vorliegenden Erfindung;
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7: einen Horizontalschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Fassadensystems zur Energiegewinnung gemäß der vorliegenden Erfindung;
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8: einen Horizontalschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Fassadensystems zur Energiegewinnung gemäß der vorliegenden Erfindung;
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9: einen Horizontalschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiel eines Fassadensystems zur Energiegewinnung gemäß der vorliegenden Erfindung;
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10: einen Horizontalschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Fassadensystems zur Energiegewinnung gemäß der vorliegenden Erfindung;
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11: einen Vertikalschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Fassadensystems zur Energiegewinnung gemäß der vorliegenden Erfindung;
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12A und 12B: ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Fassadensystems zur Energiegewinnung; und
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13: ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Fassadensystems zur Energiegewinnung gemäß der vorliegenden Erfindung.
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1 zeigt ein Fassadensystem 10 zur Energiegewinnung, das eine Fassadenkonstruktion 12 für ein Gebäude aufweist, wobei die Fassadenkonstruktion eine zu einem Innenraum 14 hin weisende Innenseite 16 und eine zu einem Außenraum 18 hin weisende Außenseite 20 aufweist. Das Fassadensystem 10 weist ferner wenigstens einen sich vertikal erstreckenden Schacht 22 und wenigstens einen Generator 24 mit einem in 1 nicht näher gezeigten Rotor 26 auf. Der Schacht 22 ist außenseitig der Innenseite 16 angeordnet und erstreckt sich wenigstens über einen Teil der Höhe der Fassadenkonstruktion 12. Der Schacht 22 ist ferner mit einer Lufteinlassöffnung 27 im unteren Bereich und einer Luftauslassöffnung 28 im oberen Bereich ausgebildet und steht mit den beiden Öffnungen 26, 28 mit dem Außenraum 18 in Verbindung.
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Der Rotor 26 ist in dem Schacht 22 zwischen der Lufteinlassöffnung 27 und der Luftauslassöffnung 28 angeordnet und ist vorgesehen, um Luftströmungsenergie, die aufgrund eines in dem Schacht vorhandenen Luftauftriebs, der mit einem Pfeil 30 symbolisch angedeutet ist, vorliegt, in elektrische Energie umzuwandeln. Der wenigstens eine Rotor 26 ist in dem Schacht 22 herausnehmbar an einer Tragkonstruktion 32 gehalten.
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Gemäß einem weiteren, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Rotor zur Durchströmung mit aufsteigender Luft in einem Kanalsegment eingebaut, das im Bereich des Schachts angeordnet ist, wobei das Kanalsegment aus dem Schacht herausnehmbar ausgebildet ist. Das Kanalsegment bildet ein Segment des Schachts, bzw. ein Schachtsegement.
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Vorzugsweise ist eine Vielzahl von herausnehmbaren Kanalsegmenten vorgesehen, die sich wenigstens über einen Teil der Länge des Schachts erstrecken, vorzugsweise über eine Länge von der Lufteintritts- und/oder der Luftauslassöffnung bis zu der Stelle, an welcher der Rotor angeordnet ist. Die Kanalsegmente sind dabei wie Gliederelemente verschwenkbar miteinander verbunden, so dass die Kanalsegmente beim Herausnehmen abgewinkelt, z. B. abgeknickt, herausgezogen werden können. Nach Entnahme können die einzelnen Kanalsegmente einzeln oder gesamt ausgetauscht werden.
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Beispielsweise können die Kanalsegmente in seitlichen Führungsschienen geführt werden.
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Der Rotor kann zum Herausnehmen in einem herausnehmbaren Kanalsegment angeordnet sein.
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Gemäß einem weiteren Beispiel befindet sich in dem Kanal eine seitliche Führungsschiene, an der die Rotoren geführt werden.
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Gemäß einem weiteren Beispiel (nicht gezeigt), ist eine Kettenvorrichtung vorgesehen, an der einer oder mehrere Rotoren angebracht sind. Die Kettenvorrichtung ist innerhalb eines herausnehmbaren Kanalsegments angeordnet, oder auch innerhalb mehrerer, miteinander verbundener und herausnehmbarer Kanalsegmente. Der oder die Rotoren können aus dem Kanal herausgenommen werden, wobei der Kanal als solcher auch aus dem Schacht herausgenommen werden kann.
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Die Tragkonstruktion 32 ist in dem Schacht 22 zum Herausnehmen des Rotors 26 in Schachtrichtung, das heißt in der vertikalen Richtung, an einer Führungsvorrichtung 34 vertikal beweglich gehalten, wie dies in 2 in einem Ausschnitt eines Vertikalschnitts gezeigt ist, wobei die vertikale Beweglichkeit mit einem Doppelpfeilsymbol 36 angedeutet ist. Beispielsweise kann der Rotor vertikal verschieblich bzw. verfahrbar sein.
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Wie in 3 schematisch in einem Horizontalschnitt gezeigt, jedoch ohne auf weitere Merkmale der Fassadenkonstruktion 12 einzugehen, kann die Tragkonstruktion 32 eine Kettenvorrichtung 38 sein, die in dem Schacht 22 seitlich in einer Schienenkonstruktion 40 geführt ist.
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Gemäß der in 4 in einem Vertikalschnitt gezeigten Ausführungsvariante sind in dem Schacht 22 eine Vielzahl 42 von Rotoren 26 in Strömungsrichtung, die mit einem Pfeil 44 angedeutet ist, hintereinander vorgesehen, wobei die Rotoren 26 an einer gemeinsamen Tragkonstruktion 46 befestigt sind, die in dem Schacht 22 vertikal beweglich gehalten ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Schacht integral mit der Fassadenkonstruktion 12 ausgebildet.
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Wie beispielsweise in 5 gezeigt ist, kann das Fassadensystem 10 eine Konstruktionsschicht 48 mit einer vertikalen Lattung 50 mit einer Vielzahl von Latten aufweisen, wobei der Schacht 22 zwischen zwei Latten ausgebildet ist. 5 zeigt dazu einen Horizontalschnitt durch die Fassadenkonstruktion 12, bei der auf der Außenseite eine Ebene mit Fassadenverkleidungselementen 52 vorgesehen ist, beispielsweise eine Verschalung, und eine sich daran anschließende Horizontal-Lattung zur Befestigung der Fassadenelemente 52, die wiederum an der Lattung 50 befestigt ist. An die Konstruktionsschicht 48 mit der vertikalen Lattung 50 schließt sich eine Dämmschicht 54 mit einer darauf folgenden angedeuteten Wandschale 56 an, auf deren Innenseite beispielsweise der Innenraum 14 folgt.
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Die Innenschale, bzw. Innenwand 56 kann dabei beispielsweise auch tragende Funktion übernehmen. Es sei darauf hingewiesen, dass die Innenwand 56 auch lediglich als Raumabschluss vorgesehen sein kann, und eine Lastabtragung, insbesondere der Fassadenlasten, in nicht näher gezeigte Anschlusskonstruktionen, beispielsweise in die Deckenkonstruktion, eingeleitet werden können.
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In 5 ist schematisch der Rotor 26 mit einer horizontalen Rotationsachse 58 gezeigt.
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Die Latten sind beispielsweise 40 mm stark, das heißt auch die Außenabmessung des Schachtes 22 beträgt maximal 40 mm.
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Statt der Latten können auch andere vertikal verlaufende Elemente vorgesehen sein, die beispielsweise ca. 10 mm bis 200 mm stark sind; wobei dann auch der Schacht eine entsprechende Maximaltiefe aufweisen kann, das heißt die Außenabmessung des Schachtes 22 beträgt z. B. maximal 200 mm.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, das in 6 gezeigt ist, kann der Schacht 22 auch in einer Wärmedämmschicht 60 ausgebildet sein. Beispielsweise ist die Wärmedämmschicht 60 aus einer ersten durchgehenden Lage 62 und einer zweiten durchgehenden Lage 64 ausgebildet, zwischen denen eine dritte Lage 66 ausgebildet ist, in der der Schacht 22 angeordnet ist. Beispielsweise kann der Schacht 22 an zwei seitlich vorgesehenen Lattenkonstruktionen 68 befestigt sein.
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Wie in 7 angedeutet ist, kann der Schacht 22 auch direkt in die dritte Lage 66 zwischen angrenzende Dämmbereiche eingefügt sein. Als Fassadenverkleidung ist in 6 beispielsweise eine Putzschicht 70 gezeigt, und in 7 eine hinterlüftete Fassadenpanelkonstruktion 72.
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An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die unterschiedlich gezeigten Fassadenverkleidungen, das heißt die äußeren Fassadenoberflächen, lediglich beispielhaft gezeigt sind, und auch andere übliche Fassadenverkleidungs- bzw. Fassadenkonstruktionsarten vorgesehen sein können, sowie dass die unterschiedlichen Fassadenaufbauten auch miteinander kombiniert werden können.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, das in 8 gezeigt ist, kann der Schacht 22 auch in vorhandenen Hohlräumen 72 von Fassadenverkleidungselementen 74 ausgebildet sein. Beispielsweise sind in 8 als äußere Fassadenschicht U-förmige Fassadenelemente gezeigt, die jeweils einen Hohlraum aufweisen, in dem der erfindungsgemäße Schacht angeordnet werden kann. Bei einer Vielzahl von Hohlräumen kann auch nur ein Teil der Hohlräume, oder auch alle Hohlräume, mit einem Schacht zur Energiegewinnung ausgebildet werden.
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Bei dem in 8 gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine Wandkonstruktion 76 vorgesehen, die mit einer ersten Dämmschicht 78 und einer zweiten Dämmschicht 80 versehen ist, wobei die Dämmschichten eine Halte-Unterkonstruktion für die Fassadenpanele aufweisen können, die jedoch nicht näher gezeigt ist. Beispielsweise kann innerhalb der Schicht eine erste bzw. zweite Lattung vorgesehen sein. Bei den Fassadenelementen 74 handelt es sich beispielsweise um eine Vinylit-Fassade mit einer Natursteinbeschichtung 82 auf der äußeren Seite.
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Bei den schematisch angedeuteten Rotoren 26 handelt es sich um integral ausgebildete Generatoren, bei denen im Bereich der Rotationsachse entsprechende Dauermagnete bzw. Magnetspulen vorgesehen sind, um elektrische Energie zu erzeugen.
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In 9 ist ein Beispiel mit einer vorgehängten Panelverkleidung 84, beispielsweise Blechpanelen, gezeigt, die an einer angedeuteten Haltekonstruktion 86 gehalten sind, welche wiederum an einer Wandkonstruktion 88 befestigt sind. Außerdem ist eine Dämmschicht 90 angedeutet. Die Metallpanele 84 weisen eine Umkantung 92 auf, so dass sich ein Hohlraum 94 ergibt, in dem beispielsweise ein erfindungsgemäßer Schacht 22 eingesetzt sein kann.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, das in 10 gezeigt ist, kann das Fassadensystem 10 eine hinterlüftete Außenwandbekleidung 96 aufweisen, bei der hinter einem Außenwandmaterial 98 ein Hinterlüftungsbereich 100 ausgebildet ist. Erfindungsgemäß ist der Schacht 22 in dem Hinterlüftungsbereich angeordnet.
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Der Schacht 22 kann sich beispielsweise jeweils zwischen zwei die Dicke des Hinterlüftungsbereichs 100 definierende Unterkonstruktionselementen 102 erstrecken, oder auch nur einen Teil des Zwischenraums einnehmen.
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Wie in 11 in einem Vertikalschnitt angedeutet ist, kann wenigstens ein Teil des Schachts 22 von einer Luftführungseinrichtung 104 gebildet sein, die eine einen Schachtbereich umhüllende Wandung 106 aufweist. Der Generator 24, bzw. auch die mehreren Generatoren 24, können an der Wandung befestigt sein und in dem Schachtbereich angeordnet sein, wobei die Rotoren, bzw. die Generatoren herausnehmbar gehalten sind. Beispielsweise kann die umhüllende Wandung 106 als Schachtkasten ausgebildet sein und sich nur über den Bereich erstrecken, in dem die Generatoren vorgesehen sind.
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Abgesehen von dem in 11 gezeigten Ausführungsbeispiel kann der Schacht 22 von der unteren Lufteinlassöffnung 27 bis zur oberen Luftauslassöffnung 28 durchgehend von der Luftführungseinrichtung 104 gebildet sein.
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In dem Beispiel in 11 sind die Generatoren 24 im oberen Bereich angeordnet.
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Abweichend davon können die Rotoren, bzw. Generatoren 24 auch im mittleren Bereich oder unteren Bereich des Schachts angeordnet sein, wobei sich die Begriffe oben, mittig und unten auf die vertikale Höhe beziehen.
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In 12A und 12B ist ein weiteres Ausführungsbeispiel in zwei Varianten gezeigt, bei denen der Schacht 22 einen sich zum Rotor 26 hin verjüngenden Querschnitt aufweist, wobei dies in 12A mit einem sich gleichmäßig verjüngenden Querschnitt dargestellt ist und in 12B mit einem sich stufenweise verjüngenden Querschnitt.
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13 zeigt ein Fassadensystem, bei dem im Bereich unterhalb der Lufteinlassöffnung 27 Mittel 108 vorgesehen sind zur Erwärmung der Luft. Beispielsweise kann eine Wasserbesprühungsvorrichtung 110 angeordnet sein, die beispielsweise mit einer Zeitschaltuhr oder mit einem Thermometer (nicht gezeigt) kombiniert ist, um in Abhängigkeit der Sonneneinstrahlung, angedeutet durch Sonnenstrahlen 112, einen Bodenbereich 114 mit Wasser zu benetzen.
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Die Generatoren 24 mit den Rotoren 26 können beispielsweise über eine gemeinsame Kontaktvorrichtung elektrisch verbunden sein, um so die zur Verfügung gestellte elektrische Energie an eine nicht gezeigte Regelungseinrichtung weiterzuleiten, um die elektrische Energie, die aus der Auftriebsbewegung der Luft in den Schächten, bzw. dem Schacht, gewonnen wurde, in für die weitere Nutzung geeignete Spannungen, bzw. Stromstärken, umzuwandeln.
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Das Vorsehen von mehreren Generatoren hintereinander, die beispielsweise über Kabel miteinander verbunden sind, erlaubt beispielsweise ein elektronisches Auslesen jedes Generators an jedem Strang.
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Beispielsweise sind die Schächte nach unten zu öffnen, so dass die eingesetzten Generatoren, bzw. Rotoren, nach unten herausnehmbar sind, beispielsweise durch eine Haltevorrichtung mit Kettengelenken. Die Generatoren können beispielsweise mit einer Steckverbindung ausgestattet sein, um ein einfaches Austauschen zu gewährleisten.
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Die Generatoren können selbstverständlich auch über die obere Öffnung des Schachts herausgezogen werden, um eine Wartung, bzw. einen Austausch vornehmen zu können.
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Die Verwendung von mehreren Generatoren hintereinander, bzw. von mehreren Rotoren hintereinander, bietet den Vorteil, dass der einzelne Generator jeweils nur einen Teil der Bewegungsenergie der Luft aus dem Schacht in elektrische Energie umwandeln muss. Dadurch lassen sich beispielsweise leichtläufigere Rotoren einsetzen, die bereits bei geringen Auftriebsgeschwindigkeiten rotieren und bereits geringe Mengen an elektrischer Energie zur Verfügung stellen.
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Die oberhalb beschriebenen Ausführungsbeispiele können in unterschiedlicher Art und Weise kombiniert werden.
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Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „umfassend” keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine” oder „ein” keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
