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Die Erfindung betrifft ein Gewächshaus mit wenigstens einer Wand und/oder einem Dach.
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Durch die Druckschrift
EP 3 432 469 A1 ist ein photovoltaisches ökologisches Gewächshaus und eine photovoltaische Moduleinheit, welche faltbar sind, gestapelt und gelagert werden können. Eine photovoltaische Moduleinheit für das Gewächshaus umfasst einen Träger zur Montage an einem Tragrahmen. Mittels einer vertikalen Teleskopstütze, so dass diese in Verbindung hydraulischen Antriebsmechanismus schwenkbar angeordnet ist. Damit kann der Neigungswinkel der Moduleinheit verändert werden.
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Die Druckschrift
WO 2013 136 276 A1 offenbart ein Gewächshaus mit Photovoltaikmodulen zur Erzeugung elektrischer Energie, welche als schwenkbare Dachbereiche und dabei in der Nähe des Firsts des Daches angeordnet sind. Die Positionierung dieser Module erfolgt dabei mittels einer Steuereinheit, welche mit mehreren Sensoren verbunden ist, so dass entsprechend herrschender Umweltbedingungen die Module geschwenkt werden.
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Die Druckschrift
DE 693 27 102 T2 betrifft Gebäude mit einer Solarheizung, wobei nicht transparente Solarkollektoren die Bestandteile des Daches oder einer Wand sind. Weiterhin weisen die Solarkollektoren Schichten aus Sonnenstrahlen absorbierende Materialien zur Wärmespeicherung auf. Zur Lüftung und Kühlung ist wenigstens ein Ventilator vorgesehen.
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Durch die Druckschrift
DE 20 2017 101 3101 U1 ist ein Gewächshaus mit Solarkollektoren bekannt, welche an den Wandelementen und den Dachelementen des Gewächshauses angeordnet sind.
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Die Druckschrift
EP 2 294 910 B1 betrifft ein Solar-Gewächshaus mit verbesserter Wirksamkeit, welches eine Struktur zum Tragen eines Dachs mit mindestens einer Neigung besitzt. Das Dach ist so ausgebildet, dass mindestens ein Abschnitt davon vollständig frei von Photovoltaikmodulen ist. Die Anordnung der Photovoltaikmodule ist auf das Dach beschränkt.
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Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein energieeffizientes Gewächshaus zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird mit den im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.
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Das Gewächshaus mit wenigstens einer Wand und/oder einem Dach zeichnet sich insbesondere durch seine Energieeffizienz aus.
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Dazu besteht oder bestehen die Wand und/oder das Dach wenigstens bereichsweise aus plattenförmigen Photovoltaisch-Thermischen Kollektoren (PVT-Kollektoren), welche Verbunde aus Platten aus einem für Licht transparenten Material mit Solarzellen und medienführenden Leitungen sind. Die Flächen der Solarzellen sind kleiner als die Flächen der Platten. Die Solarzellen der Photovoltaisch-Thermischen Kollektoren der Wand und/oder des Daches sind in Reihe oder parallel geschaltet. Wenigstens die medienführenden Leitungen der Wand und/oder die medienführenden Leitungen des Daches sind miteinander verbunden.
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Das Gewächshaus stellt ein energieeffizientes Solargewächshaus insbesondere für Landwirte mit dem Ziel des energieautarken Fruchtanbaus mittels regenerativ erzeugter Energieströme und intelligenter Verwertungstechnologie dar. Das Gewächshaus zeichnet sich durch eine regenerative Erzeugung thermischer und elektrischer Energie aus solarer Einstrahlung aus. Mit dem Einsatz der PVT-Kollektoren als Wand und/oder als Dach des Gewächshauses sind elektrische und thermische Energieströme aus solarer Einstrahlung vorhanden, so dass das Bauwerk für den Sommerbetrieb und den Winterbetrieb geeignet ist. Dadurch, dass die Platten größer als die Flächen der Solarzellen sind, kann Licht für das Wachstum von Pflanzen in das Gewächshaus eintreten. Die Platten aus dem für Licht transparenten Material bestehen insbesondere aus Glas. In Richtung des Innenraumes des Gewächshauses besitzen die Platten die medienführenden Leitungen, die so einen Wärmeübertrager darstellen. Das Medium kann insbesondere Wasser sein, welches so durch die solare Einstrahlung und den Solarzellen erwärmt wird. Gleichzeitig dient das Medium der Kühlung der Solarzellen. Die Leitungen können eine Kapillarrohrmatte sein. Darüber hinaus können die Leitungen als Rohre oder Schläuche auf die Platten befestigt werden. Diese können beispielsweise auf die Platten geklebt werden. Damit sind die Leitungen in einer Ebene beabstandet zueinander angeordnet, wobei der Abstand dem Lichtdurchtritt zum Wachstum der Pflanzen im Gewächshaus dient. Darüber hinaus können der Kleber und die Rohre oder die Schläuche auch für Licht transparent sein.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den folgenden Weiterbildungen und Ausführungsformen aufgeführt. Diese können das Gewächshaus mit wenigstens einer Wand und/oder einem Dach einzeln oder in einer Kombination fortbilden.
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Die Platten sind in einer Ausführungsform aus dem für Licht transparenten Material mit Solarzellen erste Platten. Die PVT-Kollektoren sind weiterhin vorteilhafterweise Verbunde aus den ersten Platten mit den Solarzellen, zweiten Platten aus einem für Licht transparenten Material und den in einer Ebene beabstandet zueinander angeordneten medienführenden Leitungen. Die medienführenden Leitungen befinden sich auf den Außenflächen der ersten Platten oder der zweiten Platten. Die Flächen der Solarzellen sind kleiner als die Flächen der ersten Platten und die Flächen der zweiten Platten. Die so ausgebildeten PVT-Kollektoren sind Glas-Glas-PV-Kollektoren und dem darunter angebrachten Wärmeübertrager.
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Die Photovoltaisch-Thermischen Kollektoren besitzen insbesondere Solarmodule mit Solarzellen, wobei die Flächen der Solarmodule kleiner als die Flächen der ersten Platten und die Flächen der zweiten Platten sind. Damit ist gewährleistet, dass Licht in das Innere des Gewächshauses zum Wachsen von darin angeordneten Pflanzen gelangen kann.
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Die Solarzellen der Photovoltaisch-Thermischen Kollektoren sind in einer Ausführungsform über eine Steuereinrichtung mit einem elektrischen Energiespeicher und/oder einem elektrischen Netz verbunden oder verbindbar. Elektrische Energie der Solarzellen steht damit zur weiteren Verwendung zur Verfügung. Insbesondere in Verbindung mit einem elektrischen Netz als internes Netz des Gewächshauses können damit verbundene Verbraucher elektrischer Energie betrieben werden. Das können beispielsweise Akkumulatoren als Energiespeicher, Heizgeräte, Leuchtmittel und/oder Elektromotoren sein.
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Medienführende Leitungen sind in einer Ausführungsform mit wenigstens einer medienfördernden Einrichtung verbunden, welche mit einer Steuereinrichtung zusammengeschaltet ist. Dabei können das Medium insbesondere Wasser und die medienfördernde Einrichtung wenigstens eine Pumpe sein. Diese können mit wenigstens einem Wärmespeicher verbunden sein, so dass die Solarzellen mit dem fließenden Medium in den Leitungen gekühlt und gleichzeitig das erwärmte Medium dem Wärmespeicher zugeführt werden kann. Der Wärmespeicher kann mit wenigstens einem Heizkörper des Gewächshauses verbunden sein.
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Medienführende Leitungen können in einer Ausführungsform mit wenigstens einem Wärmespeicher und/oder wenigstens einem Heizkörper und/oder wenigstens einer wärmeleitenden Einrichtung verbunden sein.
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Die Wand kann in einer Ausführungsform Stützen oder Träger und Stützen besitzen. Die Stützen der Wände sind dazu vertikal und die Träger horizontal angeordnet.
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Das Dach kann in einer Ausführungsform einen Rahmen und Streben besitzen.
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Die Stützen, die Träger, der Rahmen und/oder die Streben sind in einer Ausführungsform Profile beispielsweise mit einer U-Form oder Doppel-T-Form mit Profilnuten zur Aufnahme von Endenbereichen von Verbunden.
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Die Profilnuten weisen in einer Ausführungsform Dichtungen beispielsweise in Form von elastischen wetterbeständigen Lippen auf, so dass ein dichtes Gewächshaus gewährleistet ist.
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Das Gewächshaus ist in einer Ausführungsform ein Skelettbau mit den Stützen, den Trägern, dem Rahmen und der Streben, so dass das Gewächshaus im Leichtbau realisierbar ist. Dazu können innovative Umkantverfahren eingesetzt werden, so dass ein Einsatz von Blechwerkstoffen im Vergleich zu massiven Trägern möglich ist.
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Das Dach des Gewächshauses weist in einer Ausführungsform wenigstens zwei winklig zueinander angeordnete Dachplatten auf. Damit ist ein Satteldach mit zwei entgegengesetzt geneigten und die Dachflächen ausbildenden Dachplatten vorhanden.
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Wenigstens ein Bereich einer Wand und/oder wenigstens ein Bereich des Daches besitzt oder besitzen in einer Ausführungsform mindestens ein Drehgelenk zum Schwenken des Bereichs der Wand und/oder des Bereichs des Daches, welches oder welche so zum Öffnen des Gewächshauses dienen. Damit kann ein Luftaustausch zwischen Innenluft und Außenluft des Gewächshauses gewährleistet werden.
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Der Bereich der Wand und/oder der Bereich des Daches ist oder sind in einer Ausführungsform mit mindestens einer Einrichtung zur Längenveränderung oder mit Einrichtungen zur Längenveränderung verbunden, so dass der Bereich der Wand und/oder der Bereich des Daches schwenkbar ist oder sind.
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Im Gewächshaus ist in einer Ausführungsform wenigstens ein Temperatursensor angeordnet. Der Temperatursensor und die Einrichtung zur Längenveränderung oder der Einrichtungen zur Längenveränderung sind mit einer Steuereinrichtung verbunden, so dass das Gewächshaus entsprechend der Temperatur mittels dem Bereich der Wand und/oder des Daches automatisch geöffnet oder geschlossen werden kann.
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Außerhalb des Gewächshauses ist in einer Ausführungsform wenigstens ein Temperatursensor angeordnet, welcher mit einer Steuereinrichtung verbunden ist. Mittels der Steuereinrichtung kann so beispielsweise das Gewächshaus geöffnet oder geschlossen, wenigstens ein Heizelement betrieben und/oder wenigstens ein Leuchtmittel betrieben werden.
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Die Solarzellen sind in einer Ausführungsform über eine Steuereinrichtung mit wenigstens einem elektrischen Verbraucher verbunden. Das kann insbesondere wenigstens ein Heizkörper und/oder wenigstens ein elektrisches Leuchtmittel und/oder wenigstens ein elektrischer Steckverbinder und/oder wenigstens eine medienfördernde Einrichtung sein.
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Wenigstens eine Wand des Gewächshauses besitzt in einer Ausführungsform eine Tür.
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In einer Ausführungsform ist oder sind die Steuereinrichtung oder die Steuereinrichtungen ein Datenverarbeitungssystem.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen jeweils prinzipiell dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen:
- 1 ein Gewächshaus mit Wänden und einem Dach aus Dachplatten,
- 2 ein plattenförmiger Photovoltaisch-Thermischer Kollektor (PVT-Kollektor),
- 3 eine Platte mit PVT-Kollektoren,
- 4 miteinander verbundene PVT-Kollektoren und
- 5 ein Blockschaltbild zum Betrieb eines Gewächshauses.
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Ein Gewächshaus besteht im Wesentlichen aus Wänden 1 und einem Dach aus Dachplatten 2, wobei die Wände 1 und die Dachplatten 2 jeweils bereichsweise plattenförmige Photovoltaisch-Thermische Kollektoren 3 (PVT-Kollektoren) sind, die Verbunde aus Platten mit Solarzellen 4 und medienführenden Leitungen 5 sind. Die plattenförmigen Photovoltaisch-Thermischen Kollektoren 3 werden im Folgenden nur noch als PVT-Kollektoren 3 bezeichnet.
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Die 1 zeigt ein Gewächshaus mit Wänden 1 und einem Dach aus Dachplatten 2 in einer prinzipiellen Darstellung.
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Das Gewächshaus besitzt Wände 1 und ein Dach aus zwei Dachplatten 2, die winklig zueinander angeordnet sind. Damit besitzt das Gewächshaus ein Satteldach.
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Die 2 zeigt einen PVT-Kollektor 3 in einer prinzipiellen Darstellung.
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Die Wände 1 und die Dachplatten 2 bestehen wenigstens bereichsweise aus PVT-Kollektoren 3. Diese sind Verbunde aus ersten Platten 6 aus einem für Licht transparenten Material mit den Solarzellen 4, zweiten Platten 7 aus einem für Licht transparenten Material und den in einer Ebene beabstandet zueinander angeordneten medienführenden Leitungen 5. Die so ausgebildeten PVT-Kollektoren 3 sind insbesondere Glas-Glas-PV-Kollektoren mit den in Richtung Innenraum des Gewächshauses angeordneten medienführenden Leitungen 5 als Wärmeübertrager. Die ersten Platten 6 sind entweder die nach außen weisenden Frontseiten oder die nach innen weisenden Rückseiten der PVT-Kollektoren 3. Dementsprechend sind die zweiten Platten 7 entweder die nach innen weisenden Rückseiten oder die nach außen weisenden Frontseiten der PVT-Kollektoren 3. Die medienführenden Leitungen 5 können die Bestandteile von Kapillarrohrmatten sein, welche somit auf den nach innen weisenden zweiten Platten 7 oder den ersten Platten 6 befestigt sind. Das erfolgt vorteilhafterweise mit einem Kleber, so dass sich zwischen den Kapillarrohrmatten und den zweiten Platten 7 oder den ersten Platten 6 jeweils eine Schicht des Klebers befindet. Die Kapillarrohrmatten und die jeweilige Schicht des Klebers bestehen aus einem transparenten Material.
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Die Flächen der Solarzellen 4 sind kleiner als die Flächen der ersten Platten 6 und die Flächen der zweiten Platten 7. Die Solarzellen 4 sind dazu Solarmodule, deren Flächen kleiner als die Flächen der ersten Platten 6 und die Flächen der zweiten Platten 7 sind.
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Die 3 zeigt eine Platte mit PVT-Kollektoren 3 in einer prinzipiellen Darstellung.
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Die Wände 1 besitzen einen Rahmen 10 mit horizontal angeordneten Trägern 9 und vertikal angeordnete Stützen 8. Die Dachplatten 3 weisen einen Rahmen und Streben auf. Diese Bestandteile halten die PVT-Kollektoren 3. Damit sind Platten mit PVT-Kollektoren 3 realisiert.
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Die 4 zeigt miteinander verbundene PVT-Kollektoren 3 in einer prinzipiellen Darstellung.
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Die Stützen 8, die Träger 9 und die Streben sind Profile in einer Doppel-T-Form. Die Rahmen 10 bestehen aus Profilen in einer U-Form. Die Endenbereiche der PVT-Kollektoren 3 befinden sich in den Profilnuten 11. Weiterhin weisen die Profilnuten 11 Dichtungen 12 auf.
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Die Platten mit PVT-Kollektoren 3 sind Wände 1 und Dachplatten 2, welche über bekannte Verbindungsmittel miteinander so verbunden, dass das Gewächshaus ausgebildet ist.
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Damit kann das Gewächshaus als ein Skelettbau mit den Stützen 8, den Trägern 9, den Streben und den Rahmen 10 ausgebildet werden.
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Die 5 zeigt ein Blockschaltbild zum Betrieb eines Gewächshauses in einer prinzipiellen Darstellung.
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Die Solarzellen der PVT-Kollektoren 3 und damit die Solarmodule der Wände 1 und der Dachplatten 2 sind in Reihe oder parallel geschaltet. Die medienführenden Leitungen 5 der Wände 1 und die medienführenden Leitungen 5 der Dachplatten 2 sind miteinander verbunden.
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Die medienführenden Leitungen 5 sind über eine Pumpe 13 als eine medienfördernde Einrichtung mit einem Wärmespeicher 14 verbunden. Die Pumpe 13 ist weiterhin mit einer Steuereinrichtung in Form eines Datenverarbeitungssystems 15 zusammengeschaltet. Die Solarzellen 4 und damit die Solarmodule der PVT-Kollektoren sind über das Datenverarbeitungssystem 15 mit einem elektrischen Energiespeicher 16, wenigstens einem elektrischen Verbraucher 17 und/oder über eine Schalteinrichtung 19 mit einem elektrischen Netz 18 verbunden oder verbindbar.
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In einer Ausführungsform kann wenigstens ein Bereich einer Wand 1 und/oder wenigstens ein Bereich einer Dachplatte 2 mindestens ein Drehgelenk zum Schwenken des Bereichs der Wand 1 und/oder des Bereichs der Dachplatte 2 besitzen. Dieser Bereich der Wand 1 und/oder dieser Bereich der Dachplatte 2 kann mit Einrichtungen zur Längenveränderung verbunden sein, so dass dieser Bereich der Wand 1 und/oder dieser Bereich der Dachplatte 2 schwenkbar ist oder sind.
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Weiterhin kann im Gewächshaus wenigstens ein Temperatursensor 20 angeordnet sein, welcher über das Datenverarbeitungssystem 15 der Einrichtung zur Längenveränderung verbunden ist. Außerhalb des Gewächshauses kann sich weiterhin ein Temperatursensor befinden, welchen ebenfalls mit dem Datenverarbeitungssystem 15 verbunden sein kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 3432469 A1 [0002]
- WO 2013136276 A1 [0003]
- DE 69327102 T2 [0004]
- DE 2020171013101 U1 [0005]
- EP 2294910 B1 [0006]
