DE202006020114U1

DE202006020114U1 - Gebäudedachaufbau zur Eigenstromerzeugung

Info

Publication number: DE202006020114U1
Application number: DE202006020114U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-10-20
Filing date: 2006-10-20
Publication date: 2007-11-29
Anticipated expiration: 2016-10-21

Abstract

Gebäudedachaufbau zur Eigenstromerzeugung, umfassend wenigstens eine transparente Deckfläche (1), welche mit einer unter dieser Deckfläche (1) angeordneten zweiten Grundfläche (2) einen Raum (3) begrenzt, in dem wenigstens ein senkrecht nach außen gerichteter Kamin (4) mündet, in dessen Querschnitt ein Lüfterrad (5) angeordnet ist, das mit einem Generator (6) zur Stromerzeugung verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gebäudedachaufbau zur Eigenstromerzeugung nach dem Schutzanspruch 1.
Zur autarken Stromversorgung von Gebäuden sind unterschiedliche Lösungsansätze bekannt. Beispielsweise ist bekannt, Dachflächen mit Solarkollektoren zu versehen, um Brauchwasser mit Hilfe von Sonnenenergie vorzuwärmen. Weiterhin ist bekannt, durch die Anordnung von Solar-Photovotaik-Anlagen, welche auf dem Dach montierbar sind, elektrischen Strom zu erzeugen. Es besteht zunehmend die Anforderung, weitere alternative Energiegewinnungsverfahren auch im Bereich der autarken Versorgung von (Wohn-)Gebäuden vorzusehen.
Es sind Windkraftwerke bekannt, bei denen nicht die atmosphärische Windbewegung, sondern ein mit Hilfe von Solarenergie direkt erzeugter Luftstrom zur Energiegewinnung genutzt wird. Diese so genannten Aufwindkraftwerke bestehen aus einer verglasten, zu den Seiten hin offenen Überdachung sowie aus einem mittig darin errichteten Kamin, in dessen Fuß eine Windturbine angeordnet ist. Wie bei dem von der Sonneneinstrahlung aufgeheizten Boden erwärmt sich die Luft, wobei im Kamin ein aufwärts gerichteter Luftstrom gebildet wird, welcher die Windturbine antreibt. Da die Zunahme des Luftdrucks nach unten in der warmen Luftsäule im Kamin geringer ist, als in der kühleren Außenluft, entsteht an der Kaminbasis eine Unterdruckzone, in welche von den Seiten her ständige Außenluft einströmt. Dieser sogenannte „Kamineffekt" nimmt mit steigender Kaminhöhe an Intensität zu.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Dachaufbau für Gebäude zur Eigenstromerzeugung zu schaffen, welcher das Prinzip eines Aufwindkraftwerks zur Energiegewinnung in Gebäuden nutzt. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Schutzanspruchs 1 gelöst.
Mit der Erfindung ist ein Gebäudedachaufbau zur Eigenstromerzeugung geschaffen, welcher das Prinzip von Aufwindkraftwerken zur Energiegewinnung in Gebäuden nutzt.
In Weiterbildung der Erfindung weist der Kamin einen nach außen verjüngenden Querschnitt auf. Hierdurch wird die Abluftgeschwindigkeit erhöht, wodurch eine höhere Stromerzeugung bewirkt ist.
Vorteilhaft ist in den Kamin eine schwenkbar gelagerte Klappe vorgesehen, die durch ein Federelement in Schließrichtung vorgespannt ist. Hierdurch ist ein Druckaufbau innerhalb des Kamins ermöglicht, wodurch die Effizienz der Vorrichtung weiter erhöht ist.
Bevorzugt weist die Grundfläche eine lichtabsorbierende Farbe auf. Hierdurch ist ein höherer Erwärmungsgrad der Luft innerhalb des Raumes bewirkt.
In Weiterbildung der Erfindung sind unter der Grundfläche Kollektoren zur Wassererwärmung vorgesehen. Hierdurch ist eine zusätzliche Energieeinsparung bewirkt.
In anderer Ausgestaltung der Erfindung ist die transparente Fläche mit Solarzellen versehen. Hierdurch ist eine zusätzliche Stromerzeugung ermöglicht.
In Weiterbildung der Erfindung sind an der nach außen gerichteten Seite des Lüfterrades Rohrleitungen zur Wassererwärmung in dem Kamin angeordnet. Hierdurch ist eine weitere Energieausbeute erwirkt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Kamin eine Zuleitung zur Anbindung einer Abgasleitung eines Heizofens vorgesehen. Hierdurch ist die Zuführung eines zusätzlichen warmen Luftstroms zu dem Lüfterrad ermöglicht.
Bevorzugt ist an der Zuleitung ein Abgasfilter angeordnet. Hierdurch ist eine mögliche Verschmutzung des Lüfterrades durch den Abgasstrom vermieden.
Bevorzugt ist in den Raum wenigstens eine Öffnung zur Zuführung von Außenluft vorgesehen. Hierdurch wird einem Unterdruck in dem Raum entgegengewirkt.
In Ausgestaltung der Erfindung ist in der Öffnung ein Lüfterrad angeordnet, das mit einem Generator zur Stromerzeugung verbunden ist. Hierdurch wird zusätzlich der Zuluftstrom zur Stromerzeugung verwendet.
Bevorzugt ist an der Öffnung eine schwenkbar gelagerte Klappe vorgesehen, die über ein Federelement in Schließrichtung vorgespannt ist. Hierdurch ist ein ungewolltes Abkühlen des Raumes durch Außenluft vermieden.
Andere Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend im Einzelnen beschrieben. Es zeigen:
1 die schematische Darstellung eines Gebäudedachaufbaus und
2 die schematische Darstellung eines Gebäudedachaufbaus mit Flachdach.
Der als Ausführungsbeispiel gewählte Gebäudedachaufbau zur Eigenstromerzeugung besteht im Wesentlichen aus einer transparenten Deckfläche 1, welche parallel zu einer Grundfläche 2 angeordnet ist und mit dieser einen Raum 3 begrenzt. Lotrecht zum Raum 3 ist in die Deckfläche 1 ein Kamin 4 eingebracht, der in den Raum 3 mündet. In dem Kamin 4 ist ein Lüfterrad 5 angeordnet, welches über eine Welle 51 mit einem Generator 6 verbunden ist.
Die Deckfläche 1 ist im Ausführungsbeispiel als Glasfläche ausgebildet, welche teilweise mit – nicht dargestellten – Solarzellen versehen ist. Die Deckfläche 1 ist mit der Grundfläche 2 über Seitenwände 11 miteinander verbunden. In der nach außen gerichteten Seitenwand 11 ist eine Zuluftöffnung 31 eingebracht, welche über eine Klappe 32 verschließbar ist. Die Klappe 32 ist über eine – nicht dargestellte – Feder vorgespannt. Innerhalb des Raumes 3 ist vor der Zuluftöffnung 31 ein weiteres Lüfterrad 33 angeordnet, welches über eine Welle 34 wiederum mit dem Generator 6 verbunden ist.
Die Grundfläche 2 ist im Ausführungsbeispiel als schwarze ebene Fläche ausgebildet. In die Grundfläche 2 sind zur ergänzenden Stromerzeugung be reichsweise Solarzellen 21 mit entsprechender Photovotaik eingebracht. Unterhalb der Grundfläche 2 ist weiterhin ein Flachkollektor 7 zur Aufwärmung von Heizungswasser angeordnet. Alternativ kann auch ein Rundkollektor vorgesehen sein.
Der Kamin 4 ist im Ausführungsbeispiel als doppelwandiges, konisch zulaufendes Rohr ausgebildet. Durch die zwischen den beiden Rohrwänden befindliche Luftschicht wird der erwärmte Zuluftstrom für das Lüfterrad 5 gegen ungewollte vorzeitige Abkühlung nach außen isoliert. Der Kamin 4 ist über eine Klappe 41, welche mittels eines Federelementes 42 in Schließrichtung vorgespannt ist, verschlossen. Unterhalb der Klappe 41 ist weiterhin ein Rohrleitungssystem 43 vorgesehen, welches der Erwärmung von Brauch- oder Heizungswasser dient. Seitlich ist an den Kamin 4 eine Zuleitung 44 zum Anschluss einer Abgasleitung 8 vorgesehen. Zwischen Zuleitung 44 und Abgasleitung 8 ist ein Abgasfilter 45 zur Reinigung der zuzuleitenden Abgase angeordnet. Über die Abgasleitung 8 können Abgase eines Heizungsbrenners in den Kamin 4 eingespeist werden.
Durch auf die Deckfläche 1 auftreffende Sonneneinstrahlung wird die Luftmasse im Raum 3 erwärmt und steigt in den Kamin 4 auf. Die Zuleitung der erwärmten Luft in den Kamin 4 kann über zusätzlich einzubringende Luftleitkanäle optimiert werden. Die aufsteigende Luft wird durch den sich verjüngenden Querschnitt des Kamins 4 beschleunigt und treibt das Lüfterrad 5 an, welches über die Welle 51 wiederum den Generator 6 antreibt. Durch die lichtabsorbierende schwarze Farbe der Grundfläche 2 wird die Erwärmung des in dem Raum 3 befindlichen Luftvolumens verstärkt. Über in der Deckfläche 1 sowie der Grundfläche 2 vorgesehene Solarzellen 21 wird eine zusätzliche Stromausbeute erzielt. Zusätzlich zum aufsteigenden erwärmten Luftvolumen kann dem Kamin 4 über die Zuleitung 44 das Abgas eines Heizungsbrenners zugeführt werden, wodurch das Lüfterrad 5 zusätzlich angetrieben wird. Steigt der Luftvolumenstrom innerhalb des Raumes 3 durch den Kamin 4 auf, entsteht in dem Raum 3 ein Unterdruck, wodurch die Klappe 32 geöffnet wird. Der durch die so freigegebene Zuluftöffnung 31 eintretende Luftstrom treibt das hinter der Klappe 32 angeordnete Lüfterrad 33 an, welches über die Welle 34 wiederum den Generator 6 antreibt.
Eine optimale Leistungsausbeute wird erzielt, wenn die Deckfläche 1 nach Süden ausgerichtet ist. Vorteil des erfindungsgemäßen Gebäudedachaufbaus ist, dass dieses auch auf bereits bestehende Gebäude nachgerüstet werden kann. Als Grundfläche 2 kann dann die ursprüngliche Dachfläche des Gebäudes dienen, welche gegebenenfalls mit einem lichtabsorbierenden Material nachbehandelt wird. Das so nachgerüstete Gebäude ist lediglich in der Nacht von der Stromversorgung aus dem Stromnetz abhängig. Da keine horizontale Windschwächung durch den erfindungsgemäßen Gebäudedachaufbau stattfindet, ist dieses System wesentlich umweltfreundlicher als die heute bekannten Windkrafträder. Mögliche Überkapazitäten, die am Tage produziert werden, können dem öffentlichen Netz zugeführt werden. Architektonisch sind verschiedenste Dachformen denkbar. Beispielsweise ist in 2 ein Gebäudedachaufbau in Form eines Flachdaches dargestellt. Der unter der Grundfläche 2 angeordnete Kollektor dient der zusätzlichen Erwärmung von Heizungswasser.

Claims

Gebäudedachaufbau zur Eigenstromerzeugung, umfassend wenigstens eine transparente Deckfläche (1), welche mit einer unter dieser Deckfläche (1) angeordneten zweiten Grundfläche (2) einen Raum (3) begrenzt, in dem wenigstens ein senkrecht nach außen gerichteter Kamin (4) mündet, in dessen Querschnitt ein Lüfterrad (5) angeordnet ist, das mit einem Generator (6) zur Stromerzeugung verbunden ist.
Gebäudedachaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kamin 4 einen nach außen verjüngenden Querschnitt aufweist.
Gebäudedachaufbau nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kamin eine schwenkbar gelagerte Klappe (41) vorgesehen ist, die über ein Federelement (42) in Schließrichtung vorgespannt ist.
Gebäudedachaufbau nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundfläche (2) eine lichtabsorbierende Farbe aufweist.
Gebäudedachaufbau nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unter der Grundfläche (2) Kollektoren (7) zur Wassererwärmung vorgesehen sind.
Gebäudedachaufbau nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente Deckfläche (1) mit Solarzellen versehen ist.
Gebäudedachaufbau nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der nach außen gerichteten Seite des Lüfterrades (5) Rohrleitungen (43) zur Wassererwärmung in dem Kamin (4) angeordnet sind.
Gebäudedachaufbau nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kamin (4) eine Zuleitung (44) zur Anbindung einer Abgasleitung (8) eines Heizofens vorgesehen ist.
Gebäudedachaufbau nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an der Zuleitung (44) ein Abgasfilter (45) angeordnet ist.
Gebäudedachaufbau nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Raum 3 wenigstens eine Öffnung (31) zur Zuführung von Außenluft vorgesehen ist.
Gebäudedachaufbau nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der Öffnung (31) eine schwenkbar gelagerte Klappe (32) vorgesehen ist, die über ein Federelement in Schließrichtung vorgespannt ist.