DE19810436A1 - Lamellenbeschattungsanlage - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Beschattungsanlage mit einer Reihe von Beschattungslamellen, die jeweils um eine quer zur Reihenrichtung (R) verlaufende Längsachse (3 bis 8) schwenkbeweglich angeordnet sind. DOLLAR A Erfindungsgemäß besteht die Lamellenreihe aus zwei Gruppen (1a, 1b, 1c; 2a, 2b, 2c) unterschiedlicher, alternierend angeordneter Beschattungslamellen, die jeweils unter sich gleichsinnig und bezüglich derjenigen der anderen Gruppe gegensinnig verschwenkt werden, wobei eine erste Gruppe (1a, 1b, 1c) mit solareniergieumwandelnden und/oder lichtsammelnden Elementen belegt sein kann. DOLLAR A Verwendung z. B. zur Beschattung von Fassaden und Oberlichtern von Gebäuden mit gleichzeitiger Photovoltaiknutzung.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Beschattungsanlage mit einer Reihe von Beschattungslamellen, die jeweils um eine quer zur Reihenrichtung verlaufende Längsachse schwenkbeweg­ lich angeordnet sind. Derartige Beschattungsanlagen werden beispielsweise zur Beschattung großer Fassaden- oder Fenster­ flächen an Gebäuden eingesetzt, insbesondere an vertikalen Fassaden und an geneigten Flächen von Oberlichtern.

Weitergehend sind auch bereits Beschattungsanlagen dieser Art bekannt, die neben ihrer Beschattungsfunktion eine zusätzli­ che, solarenergieumwandelnde Funktion erfüllen, wozu die La­ mellenreihe mit Photovoltaikelementen bestückt ist. Mit der Bezeichnung Photovoltaikelemente sind vorliegend photovol­ taisch aktive Bauelemente eines beliebigen herkömmlichen Typs gemeint. Solche Beschattungsanlagen werden z. B. von der Firma Colt International Limited, Hampshire, Großbritannien, ange­ boten und sind in einem Firmenprospekt derselben aus dem Jahr 1994 beschrieben. Bei den von dieser Firma angebotenen Be­ schattungsanlagen sind alle Lamellen mittels eines Stellan­ triebs um jeweils in Horizontalrichtung, vorzugsweise in Ost- West-Richtung, verlaufende Längsachsen synchron und gleich­ sinnig von einer Geschlossenstellung als einer ersten End­ stellung bis zu einer maximal geöffneten Stellung als einer zweiten Endstellung und wieder zurück verschwenkbar, wozu sie über eine gemeinsame Betätigungsstange an einen elektromoto­ rischen oder elektrohydraulischen Stellmechanismus angekop­ pelt sind. In der Geschlossenstellung liegen die Lamellenflä­ chen unter Belassung allenfalls geringfügiger Spalte in einer Ebene und sind somit vollflächig dem einfallendem Sonnenlicht zugewandt. Durch stufenloses Verschwenken bis zur maximalen Offenstellung wird mehr diffuses Tageslicht durchgelassen, und gleichzeitig können dadurch in vielen Anwendungsfällen, insbesondere bei vertikal übereinanderliegenden Lamellenach­ sen, die Lamellenflächen wenigstens annähernd senkrecht zur Sonneneinfallsrichtung ausgerichtet werden. Der senkrechte Lichteinfall erhöht die spezifische Energieausbeute der Pho­ tovoltaikelemente. Jedoch tritt gleichzeitig das Problem auf, daß sich die Lamellenflächen zunehmend partiell gegenüber dem Sonnenlichteinfall abschatten, je mehr sie geöffnet werden. Daher bleibt bei diesem bekannten Anlagentyp ein Teil der auf die Lamellenflächen aufgebrachten Photovoltaikelemente in den offenen Lamellenstellungen ungenutzt, oder die Photovoltaik­ elemente werden nur in dem nicht der Abschattung unterliegen­ den Teil der Lamellenflächen angeordnet. Dies begrenzt die spezifische Energieausbeute der photovoltaischen Energiege­ winnung mit dieser Anlage.

Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstel­ lung einer Lamellenbeschattungsanlage der eingangs genannten Art zugrunde, bei der die gewünschte Beschattungsfunktion op­ timal erfüllt wird und eine möglichst geringe gegenseitige Abschattung der Lamellen auftritt, so daß sich die Anlage bei Bedarf gut für eine zusätzliche solarenergieumwandelnde und/ oder lichtsammelnde Funktion nutzen läßt.

Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung einer Beschattungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bei dieser Anlage beinhaltet die Lamellenreihe zwei Gruppen unterschiedlicher, alternierend angeordneter Lamellen, näm­ lich eine Gruppe von Mitlauflamellen, die vorzugsweise dazu gedacht sind, mit dem sich ändernden Sonnenstand mitzulaufen, d. h. diesem nachgeführt zu werden, und eine Gruppe von Gegen­ lauflamellen, die in der Reihe abwechselnd zu den Mitlauf­ lamellen angeordnet sind. Die Lamellen der jeweiligen Gruppe werden unter sich gleichsinnig verschwenkt, diejenigen der einen Gruppe jedoch gegensinnig zu denjenigen der anderen Gruppe.

Durch diese zur Schwenkbewegung der Mitlauflamellen gegenläu­ fige Schwenkbewegung der zu diesen alternierend angeordneten Gegenlauflamellen läßt sich die gegenseitige Abschattung der Lamellen untereinander innerhalb eines für die meisten Anwen­ dungsfälle ausreichenden Schwenkbereichs von beispielsweise ca. ± 60° bezüglich der Geschlossenstellung der Lamellenreihe völlig vermeiden und gleichzeitig eine optimale Beschattungs­ funktion erfüllen, mit der blendende Direktlichteinstrahlung praktisch vollständig vermieden werden kann.

Bei einer nach Anspruch 2 weitergebildeten Beschattungsanlage sind die Mitlauflamellen, d. h. nur jede zweite Lamelle der Lamellenreihe, mit solarenergieumwandelnden und/oder licht­ sammelnden Elementen belegt, z. B. mit Photovoltaikelementen oder Lichtkonzentratorelementen. Wegen der weitestgehenden Abschattungsfreiheit können die Mitlauflamellen ganz flächig mit solchen Elementen versehen und innerhalb des besagten Schwenkbereichs von typischerweise bis zu 120° dem Sonnen­ stand nachgeführt werden, ohne daß eine signifikante Abschat­ tung dieser ganzflächigen Belegung auftritt. Da sich somit die Sonneneinstrahlung von den sonnenlichtnutzenden Elementen ganz flächig und ohne wesentliche Abschattung über den ganzen Tagesverlauf hinweg gut nutzen läßt, ergibt sich trotz der nur alternierenden Belegung der Lamellen mit diesen Elementen eine vergleichsweise große Solarenergieausbeute bei gegebener Lamellengesamtfläche.

Bei einer nach Anspruch 3 weitergebildeten Beschattungsanlage wird die zur Schwenkbewegung der Mitlauflamellen gegensinnige Schwenkbewegung der Gegenlauflamellen optimal so gesteuert, daß mindestens innerhalb eines die Geschlossenstellung der Lamellenreihe enthaltenden Schwenkbereichs in jeder Lamellen­ stellung die einander zugewandten Außenkanten benachbarter Lamellen auf einer näherungsweise parallel zur Sonnenlicht­ einfallsrichtung verlaufenden Verbindungslinie liegen. Damit wird innerhalb dieses Schwenkbereichs jegliche Abschattung der benachbarten Lamellen vermieden. Bei gleicher Breite der Lamellen der beiden Gruppen beträgt dieser völlig abschat­ tungsfreie Schwenkbereich für die Mitlauflamellen immerhin ca. ± 60° um die Geschlossenstellung herum, was eine Sonnenlicht­ nachführung über einen entsprechend großen Winkelbereich hin­ weg ermöglicht. Die Gegenlauflamellen verschwenken sich in diesem Fall um etwa den halben Schwenkwinkel der Mitlaufla­ mellen. Mit gegenüber der Breite der Mitlauflamellen geringer werdender Breite der Gegenlauflamellen verringert sich der völlig abschattungsfreie Schwenkbereich etwas, aber auch eine gewisse Überschreitung dieses Schwenkbereichs, die mit einer beginnenden teilweisen Abschattung der Mitlauflamellen ein­ hergeht, kann in manchen Fällen noch tolerierbar sein.

Bei einer nach Anspruch 4 weitergebildeten Beschattungsanlage sind die Gegenlauflamellen lichtlenkungssteuernd ausgelegt, d. h. mit entsprechenden Lichtlenkungselementen versehen, wie lichtreflektierenden, lichtstreuenden oder die Richtung von transmittiertem Licht steuernden Elementen. Damit können die Gegenlauflamellen gezielt eine gewünschte Beschattungsfunk­ tionalität erfüllen. Sie können z. B. so ausgelegt sein, daß sie das Tageslicht durch Brechung und/oder Reflexion gezielt in einen Gebäudeinnenraum lenken. Durch eine Realisierung der Gegenlauflamelle als Lichtreflexionsfläche kann zudem bei Bedarf das auftreffende Licht zu einer benachbarten Mit­ lauflamelle hin reflektiert und dort zusätzlich zum direkt einfallenden Sonnenlicht z. B. photovoltaisch genutzt werden, insbesondere dann, wenn die Lamellen bereits merklich gegen­ über der Geschlossenstellung verkippt sind.

Bei einer nach Anspruch 5 weitergebildeten Beschattungsanlage ist die Lamellenreihe mit quer zur Horizontalen verlaufenden Lamellenlängsachsen angeordnet. Vorzugsweise liegen die Schwenkachsen hierbei parallel zur Vertikalen oder gegenüber dieser um einen spitzen Winkel geneigt. Eine optimale Sonnen­ lichtausbeute wird durch eine Nord-Süd-Orientierung mit einer der Polachse entsprechenden Neigung erzielt. Die Anordnung der Lamellenschwenkachsen quer zur Horizontalen hat den gro­ ßen Vorteil, daß die Mitlauflamellen dem Sonnenlauf von Ost nach West nachgeführt werden können. Untersuchungen zeigen, daß diese Nachführung unter sonst gleichen Verhältnissen eine höhere Photovoltaikausbeute ermöglicht als eine Nachführung bezüglich der Sonnenstandshöhe bei horizontal angeordneten Lamellenschwenkachsen.

Bei einer nach Anspruch 6 weitergebildeten Beschattungsanlage ist eine Nachführeinrichtung zur automatischen Verschwenkung der Mitlauflamellen in Abhängigkeit vom Sonnenstand vorgese­ hen. Damit läßt sich die besagte optimale Ost-West-Nach­ führung im Fall von quer zur Horizontalen verlaufenden Lamel­ lenschwenkachsen, je nach Anwendungsfall aber auch jede ande­ re herkömmliche Sonnenstandsnachführung realisieren, wie z. B. eine solche in Abhängigkeit von der Sonnenstandshöhe. Die Nachführeinrichtung kann in herkömmlicher Art einen elektro­ motorischen, elektrohydraulischen oder thermohydraulischen Stellantrieb für die Mitlauflamellen beinhalten.

Bei einer nach Anspruch 7 weitergebildeten Beschattungsanlage ist ein Gestänge vorgesehen, mit dem die Mitlauflamellen syn­ chron gekoppelt verschwenkt werden können. Insbesondere eig­ net sich das Gestänge in Verbindung mit der Nachführeinrich­ tung nach Anspruch 5 zur automatischen Sonnenstandsnachfüh­ rung der Mitlauflamellen.

Bei einer nach Anspruch 8 weitergebildeten Beschattungsanlage sind die Gegenlauflamellen über einen mechanischen Koppelme­ chanismus, z. B. einen einfachen Hebelarm oder ein Gelenkvier­ eck, gegensinnig an die Schwenkbewegung der Mitlauflamellen angekoppelt. Dies erspart einen eigenständigen Antrieb für die Gegenlauflamellen und gewährleistet eine definierte ge­ gensinnige Schwenkbewegung derselben gegenüber den Mitlaufla­ mellen.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine schematische, ausschnittweise Seitenansicht ei­ ner photovoltaisch aktiven Lamellenbeschattungsanlage mit Mitlauflamellen und Gegenlauflamellen in alter­ nierender Anordnung und einer Nachführeinrichtung mit Koppelgestänge,

Fig. 2 eine Ansicht entsprechend Fig. 1, jedoch für eine Be­ schattungsanlage mit modifiziertem Koppelgestänge,

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht eines Hebelgetriebes für die Kopplungsgestänge der Fig. 1 und 2 und

Fig. 4 bis 7 eine schematische Seitenansicht zweier benachbarter Mitlauflamellen und einer zwischenliegenden Gegen­ lauflamelle der Anlagen gemäß Fig. 1 und 2 in sukzes­ sive stärker verkippten Stellungen.

Die in Fig. 1 gezeigte Lamellenbeschattungsanlage beinhaltet eine Lamellenreihe mit einer Gruppe von Mitlauflamellen 1a, 1b, 1c und einer dazu alternierend angeordneten Gruppe von Gegenlauflamellen 2a, 2b, 2c, so daß längs der Reihenrichtung R je eine Mitlauflamelle und eine Gegenlauflamelle aufeinan­ derfolgen. Die Mitlauflamellen 1a, 1b, 1c sind auf ihrer dem Sonnenlicht zugewandten Seite ganzflächig mit Photovoltaik­ elementen irgendeines herkömmlichen Typs belegt, wie z. B. Dünnschicht -Solarzellen aus monokristallinem, polykristalli­ nem oder amorphem Silicium, und sind daher nachstehend als Photovoltaiklamellen bezeichnet. Ein Überblick über verwend­ bare Solarzellen findet sich in W. Wettling, Solarzellentech­ nologie - Stand der Technik und Trends, Tagungsband 12. Symp. Photovolt. Solarenergie, 1997, S. 35. Alle Beschattungslamel­ len 1a, 1b, 1c; 2a, 2b, 2c sind um ihre jeweilige Längsmit­ telachse 3, 4, 5, 6, 7, 8 schwenkbeweglich angeordnet, wobei die Photovoltaiklamellen 1a, 1b, 1c gleichsinnig und synchron verschwenkt werden. Ebenso werden die Gegenlauflamellen 2a, 2b, 2c synchron und unter sich gleichsinnig verschwenkt, je­ doch gegensinnig zu den Photovoltaiklamellen 1a, 1b, 1c. Im gezeigten Beispiel besitzen die Photovoltaiklamellen 1a, 1b, 1c und die Gegenlauflamellen 2a, 2b, 2c dieselbe Breite, die wiederum in etwa dem Abstand benachbarter Schwenkachsen 3 bis 8 entspricht, so daß die Lamellenreihe in der gezeigten Ge­ schlossenstellung eine im wesentlichen geschlossene Beschat­ tungsfläche darstellt. Beide Arten von Lamellen 1a bis 2c sind im übrigen zur Erfüllung der Beschattungsfunktion nicht völlig opak, sondern kontrolliert translucid, d. h. für sicht­ bares Licht teildurchlässig, ausgelegt, so daß eine blend­ freie Beleuchtung des beschatteten Raumes durch Sonnen- und Tageslicht erzielt wird.

Die Schwenkbewegung der Lamellen erfolgt selbsttätig durch eine Nachführeinrichtung, von der nur ein zugehöriger Stell­ antrieb gezeigt ist, während ihre übrigen Komponenten her­ kömmlicher Natur sind. Der Stellantrieb beinhaltet eine hy­ draulische Antriebseinheit 9, alternativ eine elektromotori­ sche oder thermohydraulische Antriebseinheit, an die ein Kop­ pelgestänge angekoppelt ist. Das Koppelgestänge beinhaltet eine erste Koppelstange 10, die längsbeweglich an einem Ende an die Antriebseinheit 9 angekoppelt ist und an die alle Pho­ tovoltaiklamellen 1a, 1b, 1c über zugehörige Anlenkarme 11a, 11b, 11c dergestalt angekoppelt sind, daß sie durch die von der Antriebseinheit 9 bewirkte Längsbewegung der ersten Kop­ pelstange 10 synchron gleichsinnig verschwenkt werden. Dazu sind die Anlenkarme 11a, 11b, 11c einerseits drehbeweglich an der ersten Koppelstange 10 und andererseits drehfest mit ei­ ner jeweiligen, die Schwenkachse 3, 5, 7 darstellenden Lamel­ lendrehwelle verbunden. Die Gegenlauflamellen 2a, 2b, 2c sind gemeinsam über analoge Anlenkarme 13a, 13b, 13c an eine zwei­ te Koppelstange 12 zwecks gemeinsamer, synchroner Verschwen­ kung angekoppelt.

Ein Hebelgetriebe sorgt dafür, daß die Verschwenkung der Ge­ genlauflamellen 2a, 2b, 2c gegensinnig zu derjenigen der Pho­ tovoltaiklamellen 1a, 1b, 1c mit einer definierten Überset­ zung erfolgt, die in diesem Beispiel so gewählt ist, daß der Schwenkwinkel der Gegenlauflamellen 2a, 2b, 2c im Mittel knapp halb so groß ist wie der Schwenkwinkel der Photovol­ taiklamellen 1a, 1b, 1c. Das Hebelgetriebe koppelt die in Richtung der Antriebseinheit 9 erste Gegenlauflamelle 2a an die benachbarte, endseitige Photovoltaiklamelle 1a an, so daß deren aktiv von der Antriebseinheit 9 bewirkte Drehbewegung durch das Hebelgetriebe übersetzt, hier speziell untersetzt, und gegensinnig auf die erste Gegenlauflamelle 2a und von dort über die zweite Koppelstange 12 synchron auf die übrigen Gegenlauflamellen 2b, 2c übertragen wird. Das Hebelgetriebe weist hierzu einen Hebelarm 14 auf, an dem endseitig je ein Koppelarm 15, 16 angelenkt ist, die mit ihrem anderen Ende drehfest mit der Drehwelle 3 der ersten Photovoltaiklamelle 1a bzw. der Drehwelle 4 der ersten Gegenlauflamelle 2a ver­ bunden sind.

Während im Beispiel von Fig. 1 die beiden Koppelstangen 10, 12 auf gegenüberliegenden Seiten der Reihenebene entlang ei­ ner Seite der Lamellenreihe angeordnet sind, zeigt Fig. 2 ei­ ne Variante, bei der die beiden Koppelstangen 10, 12 auf der­ selben Seite der Reihenebene angeordnet sind. Im übrigen ent­ spricht diese Variante völlig dem Beispiel von Fig. 1, was dadurch verdeutlicht ist, daß für funktionell gleiche Elemen­ te dieselben Bezugszeichen verwendet sind, so daß im übrigen auf die Erläuterungen zur Fig. 1 verwiesen werden kann.

Fig. 3 veranschaulicht detaillierter das Funktionsprinzip des Hebelgetriebes in einer konkreten Gestaltung. Hierbei ist ein gewünschter Schwenkbereich der Photovoltaiklamellen von ± 60° um die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Geschlossenstellung vor­ gegeben, was einem gleich großen Drehwinkelbereich γ des drehfest auf der Photovoltaiklamellen-Drehwelle 3 sitzenden Koppelarms 15 entspricht. Über den Hebelarm 14 wird dieser Drehwinkelbereich γ von 120° in einen halb so großen Drehwin­ kelbereich δ von 60° für den drehfest auf der Gegenlauflamel­ len-Drehwelle 4 sitzenden Koppelarm 16 transformiert. Um ein gutes Kraftübertragungsverhalten zu bewirken, sind die Kop­ pelarme 15, 16 und der Hebelarm 14 in Länge und Positionie­ rung so aufeinander abgestimmt, daß die Wirkungslinien des Hebelarmes 14 in den Endlagen, von denen eine in Fig. 3 ge­ zeigt ist, näherungsweise zusammenfallen und mit der Winkel­ halbierenden W des Schwenkbereichs γ des Photovoltaiklamel­ len-Koppelarmes 15 einen rechten Winkel bilden. Den mit ge­ strichelten Radiusstrahlen in 20°-Schritten angedeuteten Win­ kelstellungen von +60° bis -60° des Photovoltaiklamellen- Koppelarms 15 entsprechen beim Gegenlauflamellen-Koppelarm 16 die Winkelstellungen -27,1°, -20,1°, -11,1°, 0°, +12,4°, +22,9° und +32,9° in dieser Reihenfolge. Das gezeigte, einfa­ che Hebelgetriebe ist mit geringem Aufwand realisierbar und erfüllt näherungsweise symmetrisch zur Geschlossenstellung, wenngleich nicht ganz exakt, ein die Abschattungsfreiheit ge­ währleistendes Drehwinkelverhältnis. Eine exakte Einhaltung dieses Verhältnisses ist bei Bedarf durch Verwendung eines Riemengetriebes oder dgl. oder separater Antriebe für die beiden Lamellengruppen möglich.

Die Fig. 4 bis 7 veranschaulichen die Wirkungsweise der Beschattungsanlage gemäß den Fig. 1 und 2 unter beispielhaf­ ter Betrachtung von zwei benachbarten Photovoltaiklamellen 1b, 1c und einer zwischenliegenden Gegenlauflamelle 2b sche­ matisch in verschiedenen Kippstellungen. Die Lamellenreihe ist in diesem Beispiel räumlich so orientiert, daß die Lamel­ lenschwenkachsen 5, 6, 7 in einer Nord-Süd-Ebene liegen, z. B. vertikal oder mit einem der Polachsenneigung entsprechenden Schrägwinkel zur Vertikalen. Zur Verdeutlichung sind in die­ sen Figuren die Himmelsrichtungen beispielhaft für den Fall angegeben, daß sich die Anlage auf der nördlichen Hemisphäre befindet. Die Photovoltaikelemente der Photovoltaiklamellen 1b, 1c befinden sich dementsprechend auf der nach Süden zuge­ wandten Lamellenseite.

Fig. 4 zeigt die drei Lamellen 1b, 1c, 2b in der Geschlossen­ stellung, d. h. bei einem Schwenkwinkel von 0°. Die gezeigte Geschlossenstellung ist optimal für die Mittagszeit, in der das Sonnenlicht mit der größten Intensität von Süden ein­ fällt. Die geschlossenen Lamellen bieten ihre volle Beschat­ tungswirkung, und gleichzeitig fällt das Sonnenlicht bei ge­ gebener Lage der Beschattungsanlage möglichst senkrecht auf die Photovoltaikelemente ein, so daß eine optimale Photovol­ taikausbeute erreicht wird.

Über den Tagesverlauf hinweg werden die Photovoltaiklamellen 1b, 1c von der Nachführeinrichtung in Ost-West-Richtung dem wandernden Sonnenstand durch Verschwenken um ihre Schwenkach­ sen 5, 7 innerhalb eines Schwenkbereichs von ± 60° um die Ge­ schlossenstellung so nachgeführt, daß das Sonnenlicht stets möglichst senkrecht auf die Photovoltaikelemente einfällt, d. h. so, daß in der durch die Fig. 4 bis 7 repräsentierten Querschnittsansicht der Lamellenanlage die entsprechende Pro­ jektion der Sonnenlichteinfallsrichtung senkrecht zu den Pho­ tovoltaiklamellenflächen ist. Die Fig. 5 bis 7 illustrieren ausgewählte Lamellenstellungen mit sukzessive zunehmendem Schwenkwinkel.

Fig. 5 zeigt eine Stellung mit um einen Schwenkwinkel β von 30° in Richtung Osten verkippten Photovoltaiklamellen 1b, 1c, während gegensinnig hierzu die Gegenlauflamelle 2b um einen Schwenkwinkel α nach Westen verkippt ist. Die gegensinnige Kopplung der Gegenlauflamellen mit den Photovoltaiklamellen ist in diesem Illustrationsbeispiel so gewählt, daß der Schwenkwinkel α der Gegenlauflamellen betragsmäßig etwa 42% des Schwenkwinkels der Photovoltaiklamellen beträgt. Aus Fig. 5 ist zu erkennen, daß zum einen das zu diesem Zeitpunkt ein­ fallende Sonnenlicht 20 in der Projektion der Zeichenebene senkrecht auf die Photovoltaiklamellen 1b, 1c auftrifft und zum anderen die Tangenten 21 an die Kanten der Photovol­ taiklamellen 1b, 1c gerade die Kanten der angrenzenden Gegen­ lauflamelle 2b streifen. Dies bedeutet, daß die Lamellen wei­ terhin ihre volle Beschattungsfunktion erfüllen, d. h. es tritt kein direktes Sonnenlicht durch die Lamellenreihe hin­ durch. Gleichzeitig öffnet sich die Lamellenreihe bei zuneh­ mender Verschwenkung aus der Geschlossenstellung in Richtung der jeweiligen Endlage zunehmend für diffuses Himmelslicht, das auf diese Weise ohne störende Blendwirkung den Tages­ lichtquotienten des beschatteten Raums erhöht. Der auf die Gegenlauflamellen 2b auftreffende Sonnenlichtanteil wird nicht photovoltaisch genutzt, kann jedoch anderweitig genutzt werden, beispielsweise für eine gezielte, gewünschte Tages­ lichtbeleuchtung des dahinterliegenden Raumes. Hierzu können die Gegenlauflamellen 2b mit geeigneten lichtlenkenden Ele­ menten bestückt sein, z. B. mit lichtstreuenden Elementen und/oder die Richtung und Intensität des transmittierten Lichts steuernden Elementen, wie Prismen etc.

Fig. 6 zeigt eine Lamellenstellung, bei der die Photovol­ taiklamellen 1b, 1c um einen Schwenkwinkel β von 50° nach Osten verschwenkt sind. Wiederum trifft zu der entsprechenden Tageszeit das Sonnenlicht 20 in der gezeigten Horizontalpro­ jektion senkrecht auf die Photovoltaiklamellen 1b, 1c, und auch hier berühren die Tangenten 21 an die Kanten der Photo­ voltaiklamellen 1b, 1c gerade die Kanten der Gegenlauflamel­ len 2b, so daß wiederum kein direktes Sonnenlicht die Lamel­ lenreihe passieren kann. Zusätzlich veranschaulicht Fig. 6 den Fall, daß die jeweilige Gegenlauflamelle 2b reflektierend ausgelegt ist, indem sie beispielsweise aus Spiegelglas ge­ fertigt ist. Dies ermöglicht eine zusätzliche photovoltaische Nutzung des auf die jeweilige Gegenlauflamelle 2b auftreffen­ den, in Fig. 6 durch einen entsprechenden Streifenbereich 20a repräsentierten Sonnenlichts, indem dieses von der Gegen­ lauflamelle 2b zu der nach Westen hin benachbarten Photovol­ taiklamelle 1c reflektiert wird und dort zusätzlich zum di­ rekt einfallenden Sonnenlicht in elektrische Energie umge­ setzt werden kann. Damit wird die Energieausbeute der Be­ schattungsanlage weiter erhöht. Es versteht sich, daß die zu­ sätzliche photovoltaische Nutzung des auf die jeweilige Ge­ genlauflamelle 2b auftreffenden und zu einer benachbarten Photovoltaiklamelle 1c reflektierten Sonnenlichts nicht nur in der in Fig. 6 gezeigten Lamellenstellung, sondern auch für Stellungen mit demgegenüber noch größeren oder etwas kleine­ ren Schwenkwinkeln erzielt wird.

Fig. 7 zeigt die Lamellenanordnung in ihrer einen Endstel­ lung, in der die Photovoltaiklamellen 1b, 1c um einen Schwenkwinkel β von 60° am weitesten nach Osten verschwenkt sind. Wiederum ist die Stellung sonnenstandsabhängig so ge­ wählt, daß das Sonnenlicht 20 in der gezeigten Querschnittan­ sicht senkrecht auf die Photovoltaiklamellen 1b, 1c auf­ trifft. Des weiteren fallen in dieser Endstellung die Tangen­ ten 21 an die einander zugewandten Kanten der benachbarten Photovoltaiklamellen 1b, 1c zusammen und verlaufen in der Ebene der zwischenliegenden Gegenlauflamelle 2b. Folglich wird auch in dieser Endstellung eine vollständige Beschattung gegenüber Direktlichteinfall erzielt, und zwar allein durch die Photovoltaiklamellen 1b, 1c. Bei noch stärkerer Ver­ schwenkung würde zunehmend eine Abschattung der Photovol­ taiklamellen 1b, 1c durch die jeweils östlich benachbarte Ge­ genlauflamelle 2b auftreten, während bei Einhaltung des ge­ samten beschriebenen Schwenkbereichs von der Geschlossenstel­ lung bis zum Photovoltaiklamellen-Schwenkwinkel von 60° nach Osten keinerlei Abschattung der Photovoltaiklamellen 1b, 1c auftritt. Vielmehr kann stets die gesamte Fläche der Photo­ voltaiklamellen 1b, 1c photovoltaisch genutzt werden. Dies führt zusammen mit der effizienten Ost-West-Nachführung zu einem vergleichsweise hohen Energieertrag der Beschattungsan­ lage mit relativ geringem Photovoltaik-Flächenanteil.

Eine genauere Betrachtung ergibt, daß sich die Bedingung, daß die jeweilige Photovoltaiklamellen-Tangente 21 in jeder La­ mellenstellung innerhalb des Schwenkbereichs die zugewandte, benachbarte Gegenlauflamellenkante streift und somit eine zur Sonnenlichteinfallsrichtung parallel bleibende Verbindungsli­ nie zwischen den einander zugewandten Kanten benachbarter La­ mellen bildet, dann erfüllen läßt, wenn der Schwenkwinkel α der Gegenlauflamellen 2b gemäß einer bestimmbaren analyti­ schen Funktion in Abhängigkeit vom Schwenkwinkel β der Photo­ voltaiklamellen 1b, 1c eingestellt wird. Diese analytische Funktion liegt im gesamten Schwenkbereich relativ dicht un­ terhalb einer die Endpunkte verbindenden Geraden, deren Stei­ gung im oben genauer beschriebenen Fall gleich breiter Lamel­ len 0,5 beträgt. Der maximale Fehlwinkel tritt dabei in einem mittleren Bereich zwischen der Geschlossenstellung und der jeweiligen Endstellung auf und beträgt nur etwa 2°. In guter Näherung kann folglich für die Praxis dieser lineare Zusam­ menhang verwendet werden, der sich gegebenenfalls technisch einfacher realisieren läßt.

Durch die automatische Sonnenstandsnachführung werden die La­ mellen morgens in die Endstellung gemäß Fig. 7 verschwenkt, von der sie dann sukzessive zurückgeschwenkt werden, bis sie um die Mittagszeit die Geschlossenstellung von Fig. 4 errei­ chen. Anschließend werden sie spiegelbildlich zur Nord-Süd- Vertikalebene gemäß der Abfolge der Fig. 5 bis 7 bis in die andere Endstellung verschwenkt, die Photovoltaiklamellen 1b, 1c also aus der Geschlossenstellung bis in eine um 60° nach Westen verkippte Stellung. In jeder Stellung vermeidet so die Beschattungsanlage jeglichen Direktlichteinfall, und zu kei­ nem Zeitpunkt sind die Photovoltaiklamellen abgeschattet, und im Verlauf des Vormittags und des Nachmittags kann bei re­ flektierend ausgelegten Gegenlauflamellen das auf diese auf­ treffende Licht zu den Photovoltaiklamellen reflektiert und dort zusätzlich photovoltaisch genutzt werden. Dies kann die photovoltaische Ausbeute nochmals um bis zu 10% steigern. Ne­ ben direkt reflektiertem Licht kann je nach Auslegung der Ge­ genlauflamelle 2b auch Diffusstrahlung von dieser zur benach­ barten Photovoltaiklamelle 1c weitergeleitet werden.

Es versteht sich, daß neben den beschriebenen weitere Reali­ sierungen der erfindungsgemäßen Beschattungsanlage möglich sind. So können die Gegenlauflamellen eine andere Breite als die Photovoltaiklamellen aufweisen. Außerdem kann die Be­ schattungsanlage in jeder anderen als der gezeigten räumli­ chen Orientierung an einer Fassade oder einem Oberlicht eines Gebäudes oder dergleichen angeordnet sein. Als Photovoltaik­ elemente sind sowohl Solarzellen der gängigen Typen mit einer Lichtabsorber-Dünnschicht als auch sogenannte Lichtantennen- Solarzellen mit einer Nano-Metallstruktur oder elektrochemi­ sche Solarzellen verwendbar. Statt mit Photovoltaikelementen können die Mitlauflamellen auch mit anderen solarenergie­ umwandelnden Elementen, wie Flachabsorber oder Vakuumröhren- Kollektoren für eine solarthermische Umwandlung, oder mit lichtsammelnden Elementen belegt sein, wie z. B. mit Linsen oder Reflektoren, an die Lichtleiter angekoppelt sein können, um das gesammelte Licht einer Nutzung beispielsweise für eine kontrollierte, gleichmäßige Innenraumbeleuchtung zuzuführen. Die Gegenlauflamellen sind vorzugsweise so gestaltet, daß sie mittels Beugung, Brechung oder Reflexion der direkten oder diffusen Solarstrahlung die gewünschte Tageslicht- und Be­ schattungsfunktionalität erfüllen. Als positiver Nebeneffekt kann die reflektierte Strahlung die Energieauskopplungsfunk­ tion der Mitlauflamellen unterstützen.

Claims (8)

1. Beschattungsanlage mit

• - einer Reihe von Beschattungslamellen (1a, 1b, 1c, 2a, 2b, 2c), die jeweils um eine quer zur Reihenrichtung (R) ver­ laufende Längsachse (3 bis 8) schwenkbeweglich angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß
• - die Beschattungslamellenreihe aus einer Gruppe von Mit­ lauflamellen (1a, 1b, 1c) und einer Gruppe alternierend angeordneten Gegenlauflamellen (2a, 2b, 2c) besteht, wobei die Lamellen der jeweiligen Gruppe unter sich gleichsinnig und bezüglich derjenigen der anderen Gruppe gegensinnig verschwenkt werden.

2. Beschattungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Mitlauflamellen (1a, 1b, 1c) mit solarener­ gieumwandelnden und/oder lichtsammelnden Elementen belegt sind.

3. Beschattungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, weiter da­ durch gekennzeichnet, daß die gegensinnigen Schwenkbewegungen der beiden Lamellengruppen (1a, 1b, 1c; 2a, 2b, 2c) in Abhän­ gigkeit vom Sonnenstand so gesteuert werden, daß mindestens innerhalb eines die Geschlossenstellung der Lamellenreihe enthaltenden Schwenkbereichs in jeder Lamellenstellung die einander gegenüberliegenden Außenkanten jeweils benachbarter Lamellen näherungsweise auf einer zur Sonnenlichteinfalls­ richtung parallelen Verbindungslinie (21) liegen.

4. Beschattungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenlauflamellen (2a, 2b, 2c) lichtlenkungssteuernd ausgelegt sind.

5. Beschattungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die Beschattungslamellen­ reihe mit quer zur Horizontalen verlaufenden Lamellenschwenk­ achsen (3 bis 8) angeordnet ist.

6. Beschattungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, weiter gekennzeichnet durch eine Nachführeinrichtung zum au­ tomatischen Verschwenken der Mitlauflamellen (1a, 1b, 1c) in Abhängigkeit vom Sonnenstand.

7. Beschattungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, weiter gekennzeichnet durch ein Koppelgestänge (10, 11a, 11b, 11c) zur synchron gekoppelten Verschwenkung der Mitlauflamel­ len (1a, 1b, 1c).

8. Beschattungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenlauflamellen (2a, 2b, 2c) über einen mechanischen Koppelmechanismus (12 bis 16) gegensinnig an die Schwenkbewegung der Mitlauflamellen (1a, 1b, 1c) angekoppelt sind.