-
Die Erfindung betrifft einen lichtdurchlässigen Öffnungsverschluss für Gebäude, insbesondere ein Fenster, eine Türe, eine Lichtkuppel oder dgl., mit den Merkmalen im Oberbegriff des Hauptanspruchs.
-
Ein solcher lichtdurchlässiger Öffnungsverschluss ist aus der Praxis bekannt. Er weist einen beweglichen Flügel mit einem lichtdurchlässigen Flügelelement, insbesondere einer Glasscheibe auf.
-
Die
DE 10 2011 001 156 A1 betrifft einen elektrischen Fensterschließer mit einem Akku und einer Solarzelle zum Nachladen des Akkus.
-
Die
EP 2 500 488 A2 befasst sich mit einer Profilanordnung für ein Dachflächenfester. Im Profilrahmen ist ein batteriebetriebener Kettenschubantrieb angeordnet, welcher von einer am Dach angeordneten Solarzelle gespeist wird.
-
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten lichtdurchlässigen Öffnungsverschluss aufzuzeigen.
-
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Hauptanspruch. Der beanspruchte lichtdurchlässige Öffnungsverschluss weist mehrere Vorteile auf. Er kann für eine autonome Energieversorgung der ein- oder mehrteiligen Betätigungseinrichtung sorgen. Insbesondere kann ein solcher lichtdurchlässiger Öffnungsverschluss als autonomes Solarfenster ausgebildet sein.
-
Das lichtdurchlässige Flügelelement, insbesondere eine Glasscheibe, weist einen integrierten lumineszierenden Solarkonzentrator auf, der die Betätigungseinrichtung mit elektrischer Energie versorgt. Der lumineszierende Solarkonzentrator fängt die Solarenergie ein, konzentriert sie und kann sie einer zugeordneten Solarzelle zuleiten. Die Solarzelle kann die zugeleitete Strahlenenergie in elektrische Energie umwandeln. Bei geeigneter Ausbildung kann lumineszierende Solarkonzentrator direkte und auch indirekte, insbesondere diffuse, Licht- insbesondere Sonnenstrahlung einfangen und verwerten.
-
Die Stromversorgung der Betätigungseinrichtung kann über die Solarzelle und ggf. über einen zwischengeschalteten elektrischen Energiespeicher, z.B. einen Akku, erfolgen.
-
Außerdem kann bedarfsweise eine Energieumformung der aus der Licht- bzw. Sonnenstrahlung gewonnenen elektrischen Energie stattfinden, z.B. durch Wechselrichtung von Gleichspannung in Wechselspannung, Pulsbildung aus einer konstanten Spannung, Transformationon oder dgl.. Hierfür kann bedarfsweise eine entsprechende Umformeinheit an geeigneter Stelle vorgesehen sein, z.B. separat oder in integriert in einer Betätigungseinrichtung.
-
Durch die autarke Energieversorgung ist es möglich und vorteilhaft, die Betätigungseinrichtung am beweglichen Flügel, insbesondere an dessen Flügelrahmen, anzuordnen. Dies kann eine externe Anordnung oder eine teilweise oder vollständig versenkte und von außen nicht sichtbare Anordnung sein. Vorteilhafterweise können auch der elektrische Energiespeicher, evtl. die Umformeinheit und die ein oder mehreren Leitungen am oder im Flügel bzw. Flügelrahmen angeordnet sein. Desgleichen kann die Solarzelle am Rand oder im lichtdurchlässigen Flügelelements, insbesondere im umgebenden Flügelrahmen, angeordnet sein. Eine verborgene bzw. verdeckte Anordnung im Flügelrahmen ist besonders vorteilhaft.
-
Das lichtdurchlässige Flügelelement, insbesondere die Scheibe, kann als Mehrscheiben-Isolierglasscheibe ausgebildet sein. Der Solarkonzentrator kann im Scheibeninnenraum zwischen den Einzelscheiben der Isolierglasscheibe oder auch als Beschichtung auf einer Einzelscheiben angeordnet sein. Er kann in beliebig geeigneter Weise ausgebildet sein, z.B. als lichtdurchlässige kolloidale und quantum-dotierte Schicht gemäß der
WO 2016/060643 A1 . Die
US 2015/0194555 A1 zeigt einen ähnlichen lumineszierenden Solarkonzentrator. In einer anderen Ausführung kann der lumineszierende Solarkonzentrator von teilweise lichtdurchlässigen Spiegeln gemäß der
US 2004/0000106 A1 gebildet werden. Diese dichromen Spiegel lassen einen Teil des Lichts durch die Scheibe passieren und reflektieren einen anderen Teil des Lichts zu einer oder mehreren randseitigen Solarzellen oder Photovoltaik-Zellen für die dortige Umwandlung in elektrische Energie.
-
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
-
Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft und schematisch dargestellt. Im Einzelnen zeigen:
-
1: ein Klappfenster mit einer lichtdurchlässigen Scheibe und einem dortigen lumineszierenden Solarkonzentrator sowie einer Betätigungseinrichtung in perspektivischer und schematischer Ansicht und
-
2: eine Draufsicht auf eine Anordnung gemäß 1 mit vereinfachter Darstellung des Fensterflügels.
-
Die Erfindung betrifft einen lichtdurchlässigen Öffnungsverschluss (2) für Gebäude, insbesondere ein Fenster, eine Türe, eine Lichtkuppel oder dgl.. Die Erfindung betrifft ferner eine Betätigungseinrichtung (1) sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Betätigungseinrichtung (1) an einem solchen Öffnungsverschluss (2).
-
In 1 und 2 ist ein solcher Öffnungsverschluss (2) beispielhaft in Form eines Klappfensters schematisch dargestellt. Der Öffnungsverschluss (2) besteht aus einem stationären äußeren Rahmen (3), an dem ein beweglicher Flügel (4) beweglich gelagert ist. Der Flügel (4) kann einzeln oder mehrfach vorhanden sein. Der stationäre Außenrahmen (3) ist in einer Öffnung eines durch das schematisch dargestellte Mauerwerk symbolisierten Gebäudes angeordnet. In den gezeigten Ausführungsformen ist der Flügel (4) durch untere Drehlager am Außenrahmen (3) um eine horizontale untere Achse schwenkbar gelagert. Alternativ oder zusätzlich kann eine Schwenklagerung um eine aufrechte Achse und/oder eine Schiebelagerung vorhanden sein.
-
Der Flügel (4) weist ein lichtdurchlässiges Flügelelement (6) auf, das z.B. als lichtdurchlässige, insbesondere transparente oder opake, Scheibe aus Glas, Kunststoff oder einem anderen geeigneten Material ausgebildet ist. Das Flügelelement (6) kann eine ebene Form haben und kann einlagig oder mehrlagig ausgebildet sein, z.B. als Mehrscheiben-Isolierglasscheibe. Das lichtdurchlässige Flügelelement (6) ist innerhalb eines bevorzugt allseitig umgebenden Flügelrahmens (5) des Flügels (4) angeordnet. Eine solche Ausbildung ist beispielsweise auch bei einer Türe möglich. Das lichtdurchlässige Flügelelement (6) kann auch eine gebogene, insbesondere haubenartige, Form aufweisen, z.B. bei einer Lichtkuppel.
-
Das lichtdurchlässige Flügelelement (6) weist einen integrierten lumineszierenden Solarkonzentrator (7) auf. Dieser kann ein große Fläche, bevorzugt im wesentlichen die gesamte Fläche des Flügelelements (6) bedecken. Er kann in eine einteilige oder mehrteilige Scheibe (6) aus Glas oder Kunststoff integriert sein. Er kann z.B. in der vorerwähnten Weise von dichromen Spiegeln oder einer fluoreszenten, quantum-dotierten Masse gebildet werden. Diese kann z.B. hoch-emissive Fluorophore oder Chromophore in einer transparenten Basismasse beinhalten. Die Fluorophore oder Chromophore nehmen direkte oder indirekte, insbesondere diffuse, Sonnenstrahlung großflächig am Flügelelement (6) auf und emittieren Photonen auf einem niedrigeren Energieniveau. Die Photonen werden durch innere und bevorzugt totale Reflektion zu einem oder mehreren den Rändern des Flügelelements (6) geleitet. Die besagten Spiegel oder die Masse können auf einer Einzelscheibe oder zwischen Einzelscheiben einer Mehrscheiben-Isolierglasscheibe angeordnet sein.
-
Dem lumineszierenden Solarkonzentrator (7) kann eine Solarzelle (8) oder Photovoltaik-Zelle zugeordnet sein, welche die Sonnenstrahlung bzw. die Photonen in elektrische Energie umwandelt. Die Solarzelle (8) kann einzeln oder mehrfach vorhanden sein. Sie kann sich insbesondere am Rand des Solarkonzentrators (7) bzw. am Rand des lichtdurchlässigen Flügelelements (6) befinden. Die Solarzelle (8) gibt bevorzugt Gleichstrom ab.
-
Gemäß 2 kann die Solarzelle (8) verborgen im Flügelrahmen (5) angeordnet sein und sich am Rand einer Mehrscheiben-Isolierglasscheibe (6) befinden. Das lichtdurchlässige Flügelelement (6) und die Solarzelle (8) können in bekannter und geeigneter Weise im Flügelrahmen (5) randseitig aufgenommen sein, insbesondere in einem Rahmenprofilfalz.
-
Der Flügelrahmen (5) kann das lichtdurchlässige Flügelelement (6) an allen Seiten umlaufend umschließen. Der Flügelrahmen (5) kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Er kann aus ein oder mehreren Hohlkammerprofilen aus Kunststoff, Metall, Verbundmaterialien oder anderen geeigneten Werkstoffen bestehen.
-
Der lumineszierende Solarkonzentrator (7) kann die Betätigungseinrichtung (1) mit elektrischer Energie versorgen, insbesondere mittels der Solarzelle (8). Die Solarzelle (8) kann mit der Betätigungseinrichtung (1) stromleitend auf direktem Wege oder mittelbar, insbesondere über einen zwischengeschalteten elektrischen Energiespeicher (9), verbunden sein. Der elektrische Energiespeicher (9) kann z.B. als Akku ausgebildet sein. Er ist mit der Solarzelle (8) und der Betätigungseinrichtung (1) stromleitend über ein oder mehrere Leitungen (12) verbunden.
-
Ferner kann bedarfsweise eine Umformeinheit (13) an geeigneter Stelle in der Leitungsführung (12) bzw. im Stromkreis angeordnet sein, z.B. in der Betätigungseinrichtung (1). Die Umformeinheit (13) kann nach dem elektrische Energiespeicher (9) angeordnet sein. Die Umformeinheit (13) formt die aus der Licht- bzw. Sonnenstrahlung gewonnenen elektrischen Energie um, z.B. durch Wechselrichten von Gleichspannung in Wechselspannung, Pulsbildung aus einer konstanten Spannung, Transformation oder dgl..
-
Die Betätigungseinrichtung (1) kann am oder im Flügel (4), insbesondere am oder im Flügelrahmen (5), angeordnet sein. Gleiches gilt für den elektrischen Energiespeicher (9). 2 zeigt schematisch eine vollständig versenkte und verborgene Anordnung der Betätigungseinrichtung (1) und des elektrischen Energiespeichers (9) im Flügelrahmen (5). Die Aufnahme kann z.B. in einem Hohlraum eines Flügelrahmenprofils erfolgen. Die elektrische Leitungsführung (12) kann ebenfalls innerhalb des Flügelrahmens (5) und bevorzugt verborgen angeordnet sein.
-
Die Betätigungseinrichtung (1) kann einteilig oder mehrteilig sein. Sie kann z.B. einen in 1 und 2 gezeigten Flügelantrieb (10) für die Bewegung des Flügels (4) aufweisen. Ein solcher Flügelantrieb (10) kann z.B. gemäß 1 als Kettenschubantrieb ausgebildet sein. In 1 ist die seitlich austretende Schubkette schematisch dargestellt. Alternativ kann ein Flügelantrieb (10) als Scherenantrieb, Spindel- oder Zahnstangenantrieb oder in anderer geeigneter Weise ausgebildet.
-
Er kann auch an die Kinematik des Flügels (4) durch Ausbildung und Anordnung entsprechend angepasst sein. Der Flügel (4) kann z.B. um eine aufrechte Achse und entsprechende Flügellager drehen. In weiterer Variation kann ein Flügel (4) eine Linearbewegung zum Öffnen und Schließen ausführen. Es ist auch eine kombinierte Schwenk- und Linearbewegung möglich, z.B. bei Schwenk-, Schiebe-, -türen oder -fenstern. Bei anderen Öffnungsverschlüssen (2), z.B. Lichtkuppeln, ist eine Hubbewegung möglich, die linear und/oder rotatorisch sein kann.
-
Die Betätigungseinrichtung (1) kann alternativ oder zusätzlich eine Abschattungseinrichtung am lichtdurchlässigen Flügelelement (6) oder einen Melder für Glasbruch, Einbruch oder dgl. aufweisen oder bilden. Ein Glasbruch kann durch Reflektions-Unterbrechung und entsprechende Spannungsreaktion detektiert werden. Dies kann eine Zusatzfunktion des Solarkonzentrators (7) und der Solarzelle (8) sein. Ein solcher Melder kann an eine Alarmanalage angeschlossen sein.
-
Die in 2 gezeigte Betätigungseinrichtung (1) kann alternativ oder zusätzlich eine elektrisch angetrieben und schaltbare oder steuerbare Verriegelung (11) für den Flügel (4) aufweisen. Daneben sind beliebige andere alternative oder kombinative Ausgestaltungen einer Betätigungseinrichtung (1) möglich.
-
Die Betätigungseinrichtung (1) kann in den vorerwähnten Ausgestaltungen, insbesondere als Flügelantrieb (10) oder als Verriegelung (11), einen elektrischen Antrieb mit einer Steuerung, ggf. einer Sensorik, und einen Aktor aufweisen. Der Aktor kann z.B. die besagte Schubkette, eine Spindel oder dgl. sein. Bei einer Verriegelung (11) kann ein Aktor als linear und/oder rotatorisch bewegliches Riegelelement ausgebildet sein. Für den Aktor kann eine geeignete Aufnahme, z.B. ein Kettenbahnhof, vorhanden sein. Die vorgenannten Komponenten können zusammen in einem umgebenden Gehäuse mit einem Leitungsanschluss angeordnet sein.
-
Die Betätigungseinrichtung (1) kann in beliebig geeigneter Weise leitungsgebunden oder drahtlos, z.B. per Funk, bedient werden. Sie kann hierfür z.B. an ein stationäres oder mobiles Bedienelement, insbesondere einen Wandschalter, eine Fernbedienung, insbesondere auch ein Smartphone, oder dgl. angeschlossen sein. Ferner kann ein Anschluss an eine übergeordnete Steuerung im Gebäude vorhanden sein. Dies kann z.B. eine Steuerung für eine automatisierte natürliche Belüftung, für eine Rauch-, Wärme-, Abzugsanlage (RWA), für eine Brandmeldeanlage, für eine Alarmanlage oder dgl. sein.
-
Ferner ist es möglich, dass gleichartige Komponenten einer Betätigungseinrichtung (1) z.B. Flügelantriebe (10), mehrfach vorhanden sind und gemeinsam den Flügel (4) bewegen. Sie können gemeinsam vom direkt zugeordneten Solarkonzentrator (7) oder von distanzierten Solarkonzentratoren (7) an anderen Fenstern (2) oder dgl. mit elektrischen Strom versorgt werden. Über eine geeignete Steuerung können sie dabei in gegenseitig abgestimmter Weise, z.B. synchron, betrieben werden. Über den elektrischen Energiespeicher (9) kann die zur Betätigung benötigte elektrische Energie zwischengespeichert werden. Eine Umformeinheit (13) kann auch Steuerungsaufgaben übernehmen oder in eine Steuereinheit integriert sein.
-
Die vorgenannten Komponenten des Öffnungsverschlusses (2) und der Betätigungseinrichtung (1) können einzeln oder mehrfach vorhanden sein.
-
In Abwandlung der vorbeschriebenen Ausführungsform kann eine Betätigungseinrichtung (1) oder eine ihrer Komponenten, stationär am Außenrahmen (3) oder an anderer geeigneter Stelle, z.B. am Mauerwerk, angeordnet sein. Die Stromversorgung bzw. die Leitungsführung (12) erfolgt dann vom Flügel aus mit geeigneter Übertragung. Auch der Energiespeicher (9) kann alternativ stationär und z.B. am Außenrahmen (3) angeordnet sein. Die besagten Anordnungen am Außenrahmen (3) können an der Rahmenaußenseite oder mit teilweiser oder vollständiger Versenkung im Außenrahmen (3) z.B. in einem Hohlraum eines dortigen Rahmenprofils erfolgen.
-
Abwandlungen der gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind in verschiedener Weise möglich. Insbesondere können die Merkmale der Ausführungsbeispiele und der vorgenannte Varianten beliebig miteinander kombiniert, insbesondere vertauscht werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Betätigungseinrichtung
- 2
- Öffnungsverschluss, Fenster, Türe, Kuppel
- 3
- Rahmen, Außenrahmen stationär
- 4
- Flügel
- 5
- Flügelrahmen
- 6
- lichtdurchlässiges Flügelelement, Scheibe
- 7
- Solarkonzentrator
- 8
- Solarzelle
- 9
- Energiespeicher, Akku
- 10
- Flügelantrieb, Kettenschubantrieb
- 11
- Verriegelung
- 12
- Leitung
- 13
- Umformeinheit
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102011001156 A1 [0003]
- EP 2500488 A2 [0004]
- WO 2016/060643 A1 [0011]
- US 2015/0194555 A1 [0011]
- US 2004/0000106 A1 [0011]
