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Erfindungsgebiet
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Die Erfindung betrifft einen verbesserten Solar-Carport zur Erzeugung erneuerbarer Energie für den Geschäfts-, Haushaltsgebrauch und/oder zum Wiederaufladen von Elektrofahrzeugen.
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Hintergrund
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Carports sind als überdachte Strukturen bekannt, die ein Dach oder eine Überdachung bereitstellen, unter der ein oder mehrere Fahrzeuge geparkt werden können, um dem Fahrzeug einen gewissen Schutz zu bieten. Es ist auch bekannt, das Dach solcher Strukturen zu verwenden, um Sonnenkollektoren zu lokalisieren, beispielsweise zur Stromerzeugung, und solche Strukturen können so ausgelegt sein, dass sie eine kleine Anzahl von Fahrzeugen aufnehmen oder große Parkflächen abdecken, die eine große Anzahl von Fahrzeugen aufnehmen. Bestehende Solar-Car-Ports bestehen normalerweise aus Stahl und haben Stützstrukturen, die mit einem Dach verbunden sind und dieses tragen, an dem ein Solar-Photovoltaik-Modul (PV) zur Stromerzeugung angebracht ist. Alle zusätzlichen zugehörigen Komponenten wie elektrische Komponenten (z. B. Kabel und/oder Wechselrichter) oder Wasserableitungsgeräte sind entweder an der Außenseite des Solar-Carports angebracht oder separat am Fahrzeuganschluss untergebracht.
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Es besteht ein Bedarf an Carports, die Solar-PV- oder Solarthermie-Module über große Zeiträume effektiv unterstützen können und die zur Nachhaltigkeit insbesondere neuer Immobilienentwicklungen beitragen können, indem sie den Bedarf an erneuerbaren Materialien, die Erzeugung erneuerbarer Energien und Beitrag zur Sammlung und Wiederverwendung von Grauwasser.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung stellt einen Carport, insbesondere einen Solar-Carport, nach Anspruch 1 bereit. Die Erfindung stellt vorteilhafterweise einen Carport bereit, in dem die Stützstruktur(en) aus einer hohlen GFK-Struktur (faserverstärkter Kunststoff/faserverstärktes Polymer) bestehen, die elastisch und leicht herzustellen ist und einen Innenraum enthält, der vorteilhaft verwendet werden kann, um eine Vielzahl verschiedener Komponenten in Bezug auf die Funktionalität des Systems unterzubringen, wie nachstehend erläutert. In einer Ausführungsform stellt die Erfindung einen Solar-Carport bereit, der mindestens eine Stützstruktur umfasst, wobei die mindestens eine Stützstruktur einen auf einer Oberfläche angeordneten Rumpfabschnitt und einen mit dem Rumpfabschnitt gekoppelten Zweigabschnitt umfasst, die jeweils einen hohlen Innenraum haben, der miteinander gekoppelt einen Hohlraum innerhalb der Stützstruktur definieren; und mindestens eine Schale, die auf dem Zweigabschnitt der Stützstruktur angeordnet ist, wobei die mindestens eine Schale mindestens ein Solarpanel zum Absorbieren von Sonnenenergie umfasst, wobei sich mindestens eine elektrische Komponente, die mit dem mindestens einen Solarpanel verbunden ist, innerhalb des Hohlraums der Stützstruktur befindet. Die Erfindung integriert vorteilhafterweise die mindestens eine Komponente, wie eine elektrische Komponente, die mit der Stromerzeugung verbunden ist, z. B. ein Wechselrichter innerhalb des mindestens einen Trägers, der die Komponente vor der äußeren Umgebung schützt und den Zugriff auf die mindestens eine Komponente einschränkt.
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Jede Stützstruktur kann einen im Wesentlichen aufrechten zentralen Rumpfabschnitt zum Montieren auf dem Boden und einen Abzweigabschnitt zum Tragen des Daches umfassen, wobei der Abzweigabschnitt mindestens ein sich seitlich erstreckendes Abzweigelement umfasst, das so geformt ist, dass es eine im Wesentlichen flache obere Oberfläche zum Abstützen des Dachs bereitstellt. Der Begriff „Boden“ kann sich hier auf andere Oberflächen als den Boden selbst beziehen, wie beispielsweise ein oberirdisches Niveau eines Parkhauses oder ein Dach oder eine andere Plattform, auf der Fahrzeuge geparkt werden können und der Carport installiert werden kann.
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In einer Ausführungsform umfassen der Rumpfabschnitt und der Zweigabschnitt jeweils mindestens eine Entlüftung, die einen Luftdurchgang zwischen dem Hohlraum innerhalb der Stützstruktur und der Außenumgebung bereitstellt, wobei Luft über eine erste Entlüftung der Stützstruktur in den Hohlraum gesaugt wird und strömt über die mindestens eine Komponente, bevor die Stützstruktur über eine zweite Entlüftung verlassen wird. Dieser Luftstrom kann insbesondere zur Kühlung elektrischer Komponenten innerhalb der Tragstruktur verwendet werden. Dies verbessert die Wärmeübertragung von den elektrischen Komponenten weg, um die Leistung zu optimieren und eine Überhitzung zu verhindern. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die mindestens eine elektrische Komponente einen Wechselrichter enthält. Luft kann entweder durch natürliche oder erzwungene Konvektion in die Stützstruktur und über die mindestens eine Komponente gesaugt werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind der Zweigabschnitt und der Rumpfabschnitt einteilige geformte Endlosfaserkonstrukte. Dies bietet vorteilhafterweise eine einfache Montage und vermeidet strukturelle Schwachstellen, an denen Komponenten verbunden wären. Der Zweigabschnitt kann zwei Zweigelemente umfassen, die sich seitlich in entgegengesetzte Richtungen erstrecken. In einer bevorzugten Ausführungsform bestehen der Abzweigabschnitt und der Rumpfabschnitt jeweils aus einem durchgehenden faserverstärkten Kunststoff.
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In einer bevorzugten Ausführungsform hat der Verzweigungsabschnitt ein variables Trägheitsmoment. Dies erhöht die Gesamtfestigkeit und die erreichbaren Spannweiten des Zweigabschnitts und verringert auch die Durchbiegung entlang seiner Länge. In einigen Ausführungsformen kann der Verzweigungsabschnitt mit Kohlefaser verstärkt sein, um die obigen Parameter weiter zu verbessern.
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Das Dach kann mehrere Dachelemente umfassen, die sich jeweils in einer Richtung erstrecken, um eine Spannweite zwischen zwei voneinander beabstandeten Stützelementen zu bilden, wobei jedes Dachelement parallel zu einem benachbarten Dachelement angeordnet und mit diesem verbunden ist. Jedes Dachelement kann eine im Wesentlichen flache Basis und Seitenwände umfassen, die sich im Wesentlichen senkrecht von der Basis erstrecken, um einen U-förmigen Querschnitt zu bilden, wobei die Dachelemente (hier auch als „Böden“ bezeichnet) so angeordnet sind, dass die Seitenwände benachbarter Dachelemente aneinanderstoßen und entlang der Länge der Spannweite miteinander verbunden sind. Es wurde festgestellt, dass diese Anordnung dem Dach Steifheit verleiht und es dem Dach ermöglicht, lange Spannweiten (z. B. 15 bis 18 m) zwischen benachbarten Stützstrukturen zu erreichen. Mindestens ein Dachelement und vorzugsweise jedes andere (dh alternative) Dachelement ist mit einem sich seitlich erstreckenden Flansch versehen, der sich von einer distalen Kante mindestens einer Seitenwand erstreckt und so angeordnet ist, dass er an der distalen Kante der Seitenwand einer anliegt benachbartes Dachelement. Dies erhöht die Steifigkeit des Daches weiter und kann auch verwendet werden, um eine wasserdichte Abdichtung zwischen benachbarten Dachelementen bereitzustellen. Die Dachelemente können aus GFK gebildet sein, z. Glasfaser mit einem Kern aus Schaumstoff oder PET oder einem anderen leichten Kernmaterial. Es wurde festgestellt, dass diese Anordnung eine leichte, aber starre Dachkonstruktion bietet, die auch wasserdicht ist.
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In einigen Ausführungsformen ist das Solarpanel ein Solar-PV-Panel. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Solar-PV-Modul über den Hohlraum in der Tragstruktur mit dem Stromnetz verbunden. Dies schützt den Netzanschluss synergetisch vor der Außenumgebung und schützt die Umgebung vor dem Stromnetzanschluss.
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In einigen Ausführungsformen ist das Solarpanel ein Solarthermiepanel.
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In einigen Ausführungsformen kann ein Batteriesystem in dem Hohlraum der Stützstruktur untergebracht sein. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Batteriesystem einen Ladepunkt für ein Elektrofahrzeug (EV). In Ausführungsformen, die sowohl Solar-PV-Module als auch ein Batteriesystem umfassen, kann die von den Solar-PV-Modulen erzeugte Energie zum Laden des Batteriesystems verwendet werden. In einigen Ausführungsformen beherbergen der Rumpfabschnitt und/oder der Zweigabschnitt der Stützstruktur eine Batterie, umfassend: eine Anode; eine Kathode; ein Abscheider/Isolator; und einen flüssigen Elektrolyten. Solche Ausführungsformen würden erfordern, dass der Hohlraum der Trägerstruktur mit einer säurebeständigen Beschichtung ausgekleidet wird oder der Zweig- und Rumpfabschnitt aus einem säurebeständigen FRP (faserverstärkter Kunststoff/faserverstärktes Polymer) gebildet wird.
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In einigen Ausführungsformen umfasst der Solar-Carport ferner Regenwassersammelmittel zum Sammeln und Leiten von Regenwasser zu einem Speichertank, der sich in dem Hohlraum der Stützstruktur befindet. Dies ermöglicht die Wiederverwendung von Regenwasser, das auf den Solarautohafen fällt. In einigen Ausführungsformen kann der Solarwagenanschluss ferner einen Haupttank außerhalb der Stützstruktur umfassen, der über ein Verbindungsrohr mit dem Speichertank verbunden ist. Dies ermöglicht die Übertragung von im Speichertank innerhalb des Hohlraums der Stützstruktur gesammeltem Wasser zu einem Haupttank, der größer sein kann als der Speichertank. In einigen Fällen können Lagertanks aus mehreren Stützstrukturen in den Haupttank eingespeist werden. Der Haupttank kann sich unter der Erde oder am Boden befinden.
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In Ausführungsformen, die sowohl Solarthermiepaneele als auch einen Speichertank umfassen, können die Solarthermiepaneele verwendet werden, um Wasser in dem Speichertank zu erwärmen. Das erwärmte Wasser in dem Speichertank kann dann an eine andere Stelle übertragen werden (z. B. in einen Haupttank außerhalb der Stützstruktur) und wiederverwendet werden.
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Figurenliste
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
- 1 eine Solar-Carportanordnung zeigt;
- 2 eine Querschnittsansicht einer Anordnung von Schalen zur Verwendung als Dachkonstruktion eines Solar-Carports zeigt;
- 3 eine Seitenansicht einer Stützstruktur und eine Draufsicht auf den Fußabdruck der Basis der Struktur zeigt;
- 4 eine isometrische Ansicht eines Strahls mit variabler Trägheit zeigt;
- 5 eine isometrische Ansicht eines mit Kohlefaser verstärkten Trägers mit variabler Trägheit zeigt;
- 6 eine isometrische Ansicht einer Stützstruktur mit kontinuierlicher Faserverstärkung zeigt;
- 7 einen vergrößerten Ausschnitt zeigt, der zeigt, wie zusätzliche Stützkomponenten an der Stützstruktur befestigt werden können;
- 8 schematisch eine Anordnung einer Stützstruktur zeigt;
- 9 schematisch eine Anordnung einer Stützstruktur zeigt; 10 schematisch eine Stützstruktur mit einer integrierten Batterie zeigt;
- 11 schematisch eine Stützstruktur mit einem Wassersammelsystem zeigt; und
- 12 zeigt ein Fahrzeug, das unter einer Stützstruktur eines Carports geparkt ist.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
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Zahlreiche Modifikationen, Anpassungen und Variationen der hier beschriebenen Ausführungsformen werden für einen Fachmann mit dem Vorteil der vorliegenden Offenbarung offensichtlich, und solche Modifikationen, Anpassungen und Variationen, die zu zusätzlichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung führen, liegen ebenfalls im Umfang der begleitenden Ansprüche.
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Der in den folgenden Ausführungsformen beschriebene Solar-Carport ermöglicht die Erzeugung erneuerbarer Energie für den Geschäfts-, Haushaltsgebrauch und/oder zum Aufladen von Elektrofahrzeugen. Das System enthält viele neuartige und innovative Designvorteile, die weiter unten beschrieben werden.
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1 zeigt einen Carport 10, der mehrere Stützstrukturen 12 umfasst, die in Abständen entlang der Länge des Carports angeordnet und durch eine Spannweite zwischen Stützstrukturen getrennt sind. Die Stützstrukturen tragen ein Dach, das so angeordnet ist, dass es Sonnenkollektoren oder Solarthermiekästen zur Erzeugung von Strom oder zur Erwärmung von Wasser usw. trägt oder beherbergt. Die Stützstrukturen sind typischerweise durch Intervalle (d. h. Spannweiten) von 10 bis 12 m getrennt, und typischerweise entsprechen diese Spannweiten einer Anzahl benachbarter Fahrzeugparkplätze auf dem Boden darunter. Zwischen den Tragstrukturen können verschiedene Spannweiten erreicht werden, und in einigen Fällen können Spannweiten von etwa 18 m verwendet werden. Je nach Installation kann sich das Dach zwischen einer einzelnen Stützstruktur und einem Gebäude anstatt zwischen mehreren Stützstrukturen erstrecken.
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Jede Stützstruktur 12 ist so angeordnet, dass das Dach in einem Winkel (typischerweise von einigen Grad) zur Horizontalen entsprechend dem Ort abgestützt ist, vorzugsweise um die Sonneneinstrahlung zu maximieren. Es können Mittel vorgesehen sein, um den Winkel der Sonnenkollektoren relativ zum Dach oder den Winkel, in dem das Dach von den Stützstrukturen relativ zum Boden getragen wird, einzustellen. Die Stützstruktur 12 umfasst eine Hohlstruktur, die typischerweise aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) oder faserverstärktem Kunststoff (GFK) geformt ist, um eine Basis oder einen Rumpfabschnitt 14 und einen Dachstütz- oder Zweigabschnitt 13 zu bilden. Der Rumpfabschnitt ist im Wesentlichen aufrecht und breit zentral zur Stützstruktur und erstreckt sich vertikal um eine zentrale vertikale Achse der Struktur (nicht gezeigt). Wie in den 1 und 3 ist der Kofferraumabschnitt am Boden befestigt, um die Carport-Struktur zu verankern. In der dargestellten Ausführungsform erstreckt sich der Zweigabschnitt 13 vom Rumpfabschnitt 14, um zwei Zweige 13a, 13b zu bilden, die sich in entgegengesetzten Richtungen vom Rumpfabschnitt nach außen erstrecken und eine flache obere Oberfläche 13c bereitstellen, die eine Stütze für das Dach 20 bereitstellt (gezeigt in a Explosionszeichnung in 1, getrennt von den Stützstrukturen, auf denen die zusammengebaute Carport-Struktur ruht).
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In einigen Ausführungsformen sind, wie gezeigt, die Zweige 13a, 13b im Ausmaß ihrer seitlichen Ausdehnung vom Stamm im Wesentlichen gleich, während sie in anderen Ausführungsformen (nicht gezeigt) in der Länge variieren können, so dass sich der Zweigabschnitt überwiegend in der Richtung erstrecken kann nur der einen oder anderen Branche. Die Anordnung der Abzweigungen ist typischerweise so, dass das Dach die Länge von einem oder zwei Parkplätzen abdeckt, die senkrecht zur Richtung der Spannweite angeordnet sind, plus einen kleinen zusätzlichen Überhang, um zusätzlichen Wetterschutz für Fahrzeuge zu bieten, die auf solchen Parkplätzen geparkt sind (siehe auch ).
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Die Verwendung von Materialien wie GFK/GFK zur Bildung einer Hohlstruktur ermöglicht die Reparatur der Stützstrukturen als Reaktion auf Schäden, die beispielsweise durch Kollisionen mit Fahrzeugen über den Carport verursacht werden, durch Ausschneiden und Ersetzen beschädigter Teile der Schale des Struktur. Teile der Struktur können auf die gleiche Weise auch aus anderen Gründen ersetzt werden, z. Ersetzen oder Aktualisieren von EV-Ladeanschlüssen nach Bedarf, wodurch eine Flexibilität in der Funktionalität des Carports ermöglicht wird.
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Die Stützstruktur kann aus einer einzelnen Komponente gebildet sein, oder, wie in 3 gezeigt, können der Rumpfabschnitt 14 und der Abzweigabschnitt 13 separate Komponenten sein, die beispielsweise miteinander verbunden sind. Zumindest einige Teile der Stützstruktur können mit einem Verbundkern versehen sein, um die strukturelle Steifigkeit zu verbessern, und können beispielsweise aus PVC- oder PET-Schaum gebildet sein.
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Wie in den 1 und 2 kann das Dach selbst aus einem oder mehreren Dachelementen gebildet sein, die sich zwischen benachbarten Stützstrukturen in Richtung der Spannweite erstrecken, und vorzugsweise aus einer Vielzahl solcher Dachelemente, die sich parallel zwischen benachbarten Stützstrukturen erstrecken. Jedes Dachelement kann in Form einer Schale 22, 24 konfiguriert sein, die eine flache Basis 25 und Seitenwände 26a, b umfasst, die sich im Wesentlichen senkrecht von der Basis erstrecken, wie im Querschnitt in 2 gezeigt. Feigen 1 und 2 zeigen einen Abschnitt 20 eines Daches, wobei der dargestellte Abschnitt drei parallele Böden mit einer Länge umfasst, die so angeordnet sind, dass sie sich zwischen zwei benachbarten Stützstrukturen 12 erstrecken. In einigen Ausführungsformen kann ein vollständiges Dach neun parallele Böden umfassen, beispielsweise jeweils typischerweise die Länge der Spannweite zwischen benachbarten Stützstrukturen, obwohl zu erkennen ist, dass andere Anordnungen möglich sind (z. B. Dachelemente mit der Länge von zwei oder mehr Spannweiten oder Dachelemente, die entlang der Spannweite zwischen Stützelementen miteinander verbunden werden).
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Wie in 2 gezeigt, sind in einer bevorzugten Ausführungsform die das Dach bildenden Böden nebeneinander angeordnet und entlang ihrer Seitenwände 26a miteinander verbunden, um das Dach zu bilden. Die Schalen 22, 24 können miteinander verschraubt oder auf andere Weise verbunden werden, um eine starre Dachkonstruktion zu bilden. Typischerweise werden die Tabletts miteinander verbunden, um eine vollständige Dachspannweite zu bilden, und dann durch ihre Enden mit den vertikalen Stützstrukturen verbunden (z. B. verschraubt), um den Carport zu bilden. Die Schalen können aus GFK/Glasfaser hergestellt sein und einen Schaumkern oder einen Kern aus PET-Kunststoff (z. B. aus recycelten Plastikflaschen) oder einem anderen leichten Schaumkernmaterial aufweisen.
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Wie in 2 gezeigt, kann jede zweite Schale 22, 25 mit einem Abdeckflansch 27, typischerweise 50 mm breit, entlang der distalen Kanten ihrer sich erstreckenden Seitenwände 26a, b ausgebildet sein. Alternative Tabletts 24 können dann gegen die Flansche benachbarter Tabletts gesetzt werden. Dies bietet eine erhöhte Steifigkeit und kann auch verwendet werden, um eine wasserdichte Abdichtung zwischen benachbarten Schalen zu bilden. In einigen Ausführungsformen kann diese wasserdichte Abdichtung auch einen Abflussweg bereitstellen, um Regenwasser zu einem Speichertank innerhalb der Stützstruktur 12 zu leiten, auf der das Dach abgestützt ist. Es wurde festgestellt, dass diese Anordnung von Schalen eine starke Dachkonstruktion bietet, die ein größeres Gewicht von Sonnenkollektoren tragen kann als herkömmliche Carport-Dachkonstruktionen. Alternativ kann jede Schale identisch sein, und der Abdeckflansch kann an einer Seitenwand jeder Schale ausgebildet sein, so dass die Seitenwand jeder Schale, die mit einem Abdeckflansch versehen ist, an der Seitenwand einer benachbarten Schale anliegt, die dies nicht ist mit einem Flansch und Sitzen gegen den Flansch des angrenzenden Tabletts versehen.
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Wenn die Dachelemente als Tabletts ausgebildet sind (wie in 2 gezeigt), können solche Tabletts in einer von zwei Ausrichtungen angebracht werden, d. h. (I) in einer „aufrechten“ Konfiguration mit der Basis 25 unten und den Seitenwänden, die sich nach oben erstrecken; oder (ii) in einer „umgekehrten“ Konfiguration (in 2 gezeigt), in der die Basis 25 oben ist und sich die Seitenwände 25 nach unten erstrecken. Die Wahl der Ausrichtung kann von der Art der Solarpaneltechnologie abhängen, die vom Dach getragen wird, z. Solar PV, Solarthermie oder andere. Für Solar-PV-Module kann eine umgekehrte Konfiguration bevorzugt werden, um eine flache Oberfläche bereitzustellen, die einen Luftstrom unter den Solar-PV-Modulen ermöglicht, um eine Kühlung bereitzustellen. In diesem Fall können die Solar-PV-Module mit den Schalen verschraubt oder festgeklemmt werden. Bei einer Installation mit Solarthermie-Paneelen kann es bevorzugt sein, solche Paneele unter Verwendung der Schalen in einer aufrechten Konfiguration anzuordnen, so dass die Paneele in den Schalen sitzen und die Wände 26a, b helfen, die Paneele zu lokalisieren, obwohl die Paneele möglicherweise noch stehen an den Tabletts angeschraubt oder festgeklemmt werden.
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Bezugnehmend auf 3 ist eine Stützstruktur 12 detaillierter gezeigt. Wie oben erwähnt, erstreckt sich das Stützelement 12 zwischen den distalen Spitzen der beiden Zweige 13a, 13b über eine Entfernung, die typischerweise etwas größer ist als die Länge von einem oder zwei Parkplätzen, abhängig von der Konfiguration des Carports relativ zu den Parkplätzen darunter. Die Breite der Stützstruktur 12 in einer senkrechten Richtung (d. h. In der Richtung der Spannweite) kann typischerweise im Bereich von 400 mm liegen.
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In der in 3 gezeigten Ausführungsform sind der Rumpfabschnitt 14 und der Zweigabschnitt 13 als separate Komponenten ausgebildet und miteinander verschraubt oder mit meinen anderen Mitteln verbunden. Der Boden des Rumpfabschnitts 14 ist am Boden verankert, in diesem Fall durch Schrauben 16. 3 zeigt auch eine Draufsicht auf die Grundfläche 30 des Rumpfabschnitts 14 der Stützstruktur 12, wobei gezeigt ist, dass der Rumpfabschnitt eine Hohlstruktur mit einem im Wesentlichen elliptischen Querschnitt umfasst. In einer Ausführungsform ist der Rumpfabschnitt am Boden verankert, indem ein Flansch (nicht gezeigt) vorgesehen ist, der sich vom Umfang des Bodens des Rumpfabschnitts nach innen erstreckt, wo er auf den Boden trifft, um eine im Wesentlichen horizontale Oberfläche bereitzustellen, die an den Boden innerhalb des Bodens angrenzt der hohle Rumpfabschnitt. Der Flansch kann dann an der Bodenoberfläche befestigt werden, z. B. unter Verwendung einer Vielzahl von Schrauben, bevor der Abzweigabschnitt mit dem Rumpfabschnitt verbunden ist (um einen Zugang zum Inneren des Rumpfabschnitts zu ermöglichen, bevor der Abzweigabschnitt angebracht wird), oder alternativ kann der Innenflansch über eine Zugangsklappe oder zugänglich gemacht werden Inspektionsluke im Kofferraumteil vorgesehen.
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Diese Anordnung stellt einen Mechanismus zum Befestigen der Stützstruktur am Boden bereit, während sie von der Außenseite der Struktur nicht sichtbar ist.
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In der Endansicht (nicht gezeigt) sind die Böden der Zweige 13a, 13b elliptisch und werden konkav, wenn der Zweig in den Rumpfabschnitt eintaucht. Die Oberseite 13c des Zweigabschnitts 13 ist flach, ist jedoch typischerweise um einige Grad zur Horizontalen abgewinkelt, wie in 3 gezeigt. Inspektionsluken an der Seite der Stützstruktur können vorgesehen sein, um den Zugang zu Bolzen, Kabeln und anderen Geräten zu ermöglichen, die in der Stützstruktur untergebracht sind, zu denen Wechselrichter, Datenrekorder, Empfänger von Mobilfunksendern, Wi-Fi-Booster und andere elektronische Geräte gehören können. Wie in 3 gezeigt, bilden die Zweige 13a, 13b des Zweigabschnitts 13 einen variablen Trägheitsstrahl, bei dem sich jeder Zweig zu seiner distalen Spitze hin verjüngt, so dass sich das Gewicht jedes Zweigs (und sein Trägheitsmoment) zu seiner Spitze hin verringert Reduzieren der Last in Richtung der Enden der Auslegeräste. Dies wird insbesondere in der Anordnung von 3 durch die sich verjüngende Kurve an der Unterseite des Verzweigungsabschnitts gegenüber der flachen oberen Oberfläche 13c erreicht.
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4 veranschaulicht dieses Prinzip allgemeiner, indem ein Strukturträger 40 mit rechteckigem Querschnitt gezeigt wird, der eine flache Oberseite und eine konstante Breite aufweist, aber eine gekrümmte Unterseite aufweist, um dem Träger eine Tiefe zu verleihen, die zwischen einem Wert Y bei jedem variiert in der Mitte des Strahls auf einen Maximalwert größer als Y enden. In einigen Ausführungsformen können Träger des in 4 gezeigten Typs verwendet werden, um die Spannweite zwischen benachbarten Stützstrukturen zu überbrücken, ein Dach mit angebrachten Sonnenkollektoren zu tragen oder Sonnenkollektoren direkt auf den Trägern zu tragen. In diesem Fall wird der Träger an jedem Ende und nicht in der Mitte abgestützt, und die gekrümmte Form der Unterseite des Trägers ermöglicht die Verwendung von Material mit geringer Dehnung (z. B. ein Material auf Kohlenstoffbasis, wie z. B. eine Faser), um die Durchbiegung zu verringern lange Spannweiten, die mit anderen Materialien nicht erreicht werden konnten. 5 veranschaulicht diese Anordnung in einem Balken 50, ähnlich dem Balken 40 von 4, der mit Kohlenstofffasern 52 versehen ist, die verwendet werden, um den Balken auf seiner unteren und/oder oberen Oberfläche zu verstärken.
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Insbesondere lange durchgehende Kohlenstofffasern, die die Unterseite des Trägers verstärken, können erheblich dazu beitragen, die Last des Trägers zu tragen und die Durchbiegung zu verringern, wodurch größere Spannweiten in dieser Anordnung erzielt werden.
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Die 6 bis 12 zeigen verschiedene zusätzliche Anordnungen von Stützstrukturen und andere Merkmale, die in dem Carport von 1 verwendet werden können. 6 zeigt eine Stützstruktur 60 einer alternativen Anordnung zu der der 1 und 2. In den 1 und 3 ist die Stützstruktur 60 flachseitig, hat flache parallele Flächen (von denen eine 61 in 6 sichtbar ist) und ist in ihrem Querschnitt in Richtung der Spannweite des Wagens gleichmäßig Hafen. Infolgedessen stehen die lateralen Seiten 62, 64 senkrecht zu den flachen Flächen und sind nicht wie in 1 konturiert. Bei dieser Anordnung kann die Struktur unter Verwendung kontinuierlicher unidirektionaler Verbundfasern 66, 68 verstärkt werden, die entlang jeder der lateralen Seiten 62, 64 verlaufen, dh entlang der ersten Seite 62 von der Spitze A eines Zweigs zur Spitze B der Basis der Struktur auf der ersten Seite; und entlang der zweiten Seite 64 von der Spitze C des zweiten Zweigs zur Spitze D der Basis der Struktur auf der zweiten Seite verlaufen. 7 zeigt eine Anordnung einer Stützstruktur 70 ähnlich der von 6, die jedoch zusätzlich mit einer Verstärkungsstruktur in Form einer Hülse 73 mit einem im Wesentlichen V-förmigen Querschnitt versehen ist, die über die Spitze 72a von a passt Zweig 72 der Tragstruktur 70.
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Die Hülse kann ein geformtes GFK/GFK oder eine ähnliche Struktur sein und ist so angeordnet, dass sie sich entlang der Spannweite der Carport-Struktur zwischen benachbarten Stützstrukturen erstreckt, um der Gesamtstruktur zusätzliche Steifigkeit zu verleihen. Eine oder mehrere Hülsen können sich entlang des Carports erstrecken und je nach Spannweite nach Bedarf miteinander verbunden werden. Die Hülse 73 wird vorzugsweise in einem vertieften Abschnitt 74, 75 der Außenfläche der Spitze 72a des Zweigs 72 der Stützstruktur 70 aufgenommen, so dass die Außenfläche der Hülse 73 bündig mit der Außenfläche des Zweigs sein kann 72. Die Hülse kann unter Verwendung eines Klebstoffs, insbesondere eines Epoxidklebstoffs, mit der Stützstruktur verbunden werden. Es sollte beachtet werden, dass solche Klebstoffe verwendet werden können, um verschiedene Komponenten und Strukturelemente des Carports zu verbinden, insbesondere wenn GFK oder andere FRP-Materialien verwendet werden, wodurch eine bequeme Herstellungstechnik bereitgestellt wird, die schneller und einfacher als die herkömmliche Carport-Konstruktion sein kann Techniken.
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Die verwendeten Klebstoffe können umweltfreundliche Klebstoffe sein, wie z. B. Harze und Klebstoffe auf pflanzlicher Basis, um die Umweltauswirkungen der Struktur zu minimieren.
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Wie in 8 gezeigt, kann eine Anordnung einer Stützstruktur 80 mit Entlüftungsöffnungen in der Hohlstruktur versehen sein, um die Konvektionskühlung von elektrischen oder anderen Komponenten, die in der Hohlstruktur untergebracht sind, zu erleichtern. Insbesondere können die Stützstrukturen 80 des Carports verschiedene Arten von elektrischen Komponenten enthalten, die mit der Erzeugung und Speicherung von Elektrizität und/oder dem Laden von Elektrofahrzeugen verbunden sind, einschließlich beispielsweise Wechselrichtern und Batterien, sowie möglicherweise andere verwandte Komponenten zur Verwendung der Unterstützungsstruktur zur Bereitstellung elektronischer Anzeigen (z. B. für Benutzeroberflächen, Werbung oder andere Beschilderungen). Die hohle Natur der Stützstruktur bietet vorteilhafterweise sowohl einen Raum zum Unterbringen solcher Komponenten als auch die Mittel zum Kühlen der Komponenten unter Verwendung von Konvektion.
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Eine oder mehrere Einlassöffnungen 82 können in Richtung der Basis der Stützstruktur 80 vorgesehen sein, und eine oder mehrere Auslassöffnungen 84 können in Richtung der Oberseite der Stützstruktur vorgesehen sein. Diese Anordnung ermöglicht es, dass Wärme, die von irgendwelchen elektrischen Komponenten 86 erzeugt wird, die in der Stützstruktur 80 enthalten sind, ansteigt und aus den Auslassöffnungen 84 aus der Struktur austritt, wodurch Luft von außen durch Einlassöffnungen 82 angesaugt wird und ein Konvektionsstrom 88 erzeugt wird, um die Komponenten 86 zu kühlen. Diese Ausführungsform ist in einem Solarautohafen besonders vorteilhaft, da sie ermöglicht, dass elektrische Komponenten, die mit der Stromerzeugung oder dem Laden von Elektrofahrzeugen verbunden sind, innerhalb der Struktur und von Benutzern oder Mitgliedern der Öffentlichkeit entfernt untergebracht werden können, aber die hohle Struktur nutzt, um den Vorteil der Kühlung bereitzustellen solche verdeckten Komponenten mittels der beschriebenen Entlüftungsöffnungen. 9 zeigt eine weitere vorteilhafte Anordnung, bei der die Hohlstruktur einer Stützstruktur 90 verwendet wird, um ein Batteriespeicherfach zum Speichern einer oder mehrerer Batterien 92 bereitzustellen, die zum Speichern von Strom verwendet werden, der von den Solar-PV-Modulen des Carports erzeugt wird, und/oder zur Verwendung beim Laden von Elektrofahrzeugen und/oder als Pufferbatterien zur Aufrechterhaltung der elektrischen Funktionalität des Carports bei Fehlen oder Ausfall einer anderen Stromversorgung.
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Das Batteriesystem kann Verbindungsmittel an der Außenseite der Stützstruktur aufweisen (z. B. in Form eines EV-Ladepunkts oder eines anderen Typs eines Stromanschlusses für eine Vielzahl bekannter Verwendungen), oder die Batterie kann verwendet werden, um andere Funktionen mit Strom zu versorgen des Carports, wie Ladestationen für mobile Geräte oder elektronische Anzeigen zur Verwendung als Informationsanzeigen, Werbeflächen, Benutzeroberflächen, Zahlungspunkte für das Laden oder Parken von Elektrofahrzeugen usw. Die Batterie kann durch ein oder mehrere Solar-PV-Module auf dem Dach des Carports über der Tragstruktur aufgeladen werden.
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Alternativ kann ein EV-Ladepunkt innerhalb der Tragstruktur bereitgestellt werden, wobei die Stromversorgung über einen Anschluss an das Stromnetz erfolgt. In diesem Fall können alle erforderlichen Komponenten je nach Bedarf in einem Ablagefach innerhalb der Tragstruktur untergebracht werden.
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10 zeigt eine Variation der Anordnung von 9, bei der die Batterie einstückig in der Hohlstruktur der Stützstruktur 100 selbst ausgebildet ist. In dieser Anordnung kann das Innere des Hohlraums innerhalb der Stützstruktur 100 ein Gehäuse bereitstellen für: eine Anode 102, eine Kathode 104, einen Elektrolyten 106; und einen Separator/Isolator 108 zum Trennen der Anode und der Kathode, die zusammen die Batterie bilden. In einer Ausführungsform kann der Elektrolyt in dem säurebeständigen FRP der hohlen Stützstruktur 100 untergebracht sein, ohne dass vorgeformte Batterien in der Struktur untergebracht werden müssen, wodurch der der Batterie zugewiesene Raum und damit die Batteriekapazität maximiert werden. 11 zeigt eine Anordnung einer Stützstruktur 110, in der die Hohlstruktur einen oder mehrere Flüssigkeitsspeichertanks 1, 12 zum Sammeln von insbesondere auf das Dach des Carports fallendem Regenwasser zur Wiederverwendung enthält. Eine Verbindungsleitung 1 14 kann den Lagertank 1 12 mit einem Bodentank 1 16 unter der Erde verbinden.
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Alternativ können Lagertanks innerhalb der Struktur bereitgestellt werden, ohne mit einem Bodentank verbunden zu sein, oder das Wasser kann durch das Innere der Stützstruktur zu einem Bodentank geleitet werden, ohne dass Lagertanks innerhalb der Struktur vorgesehen sind. Wenn ein oder mehrere Lagertanks innerhalb der Hohlstruktur vorgesehen sind, können sich diese gegebenenfalls in verschiedenen Teilen der Stützstruktur 110 befinden und können sich beispielsweise innerhalb der Zweige der Stützstruktur befinden.
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Eine Sammelrinne (die Teil der Dachelemente/-wannen sein kann, die die Dachkonstruktion bilden können, oder eine separate Komponente auf dem Dach) kann angeordnet werden, um Wasser über die gesamte Dachspanne zu sammeln. Die Kollektorrinne kann das gesammelte Wasser zu einem Fallrohr führen, das in den Hohlraum der Stützstruktur läuft und entlang des Inneren der hohlen Stützstruktur verlaufen kann. Das Fallrohr kann entweder zu einem Speichertank 1 12 innerhalb des Hohlraums der Stützstruktur führen oder das gesammelte Wasser an eine andere Stelle leiten (z. B. zu einem Tank außerhalb der Stützstruktur oder einem vergrabenen Bodentank 116). Dieses gesammelte Wasser kann zur Speicherung von Grauwasser verwendet und wiederverwendet werden (z. B. in einem angrenzenden Gebäude). In einer bevorzugten Anordnung ist die Stützstruktur so geformt, dass Wasser, das von einem beliebigen Punkt auf dem Dach fließt, von der Spitze 11 1 des unteren Zweigs der Stützstruktur kontinuierlich nach unten zum Boden oder zum Lagertank fällt, wenn dies der Fall ist wird an der Spitze 11 in das Innere der Stützstruktur geleitet und fließt entlang der Innenseite der Stützstruktur.
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Auf diese Weise kann die Form der Innenfläche der Stützstruktur verwendet werden, um Wasser von einer Sammelrinne zu einem Speichertank zu leiten, der sich weiter unten in der Stützstruktur befindet, ohne sich in den Zweigen der Stützstruktur zu sammeln.
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12 zeigt eine Endansicht eines Carports und insbesondere der Fläche einer Stützstruktur 120 mit Einlassöffnungen 122 und Auslassöffnungen 124 zum Kühlen von Komponenten, die sich innerhalb der Stützstruktur befinden, wie unter Bezugnahme auf 8 beschrieben. 12 zeigt ferner ein Fahrzeug 125, das sich auf einem Parkplatz unterhalb des Carports befindet, und es ist ersichtlich, dass in diesem Beispiel die seitliche Ausdehnung der Zweige der Stützstruktur ungefähr gleich der Länge von zwei Parkplätzen ist.
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Wie in 12 zu sehen ist, kann die Außenfläche der Stützstruktur 120 verwendet werden, um Platz für Werbung und/oder andere Mittel zur Kommunikation mit einem Benutzer bereitzustellen, wie beispielsweise Bildschirme, die Informationen oder Anweisungen bereitstellen, flexible TFT-Platten, die bündig angebracht sind mit der Oberfläche der Stützstruktur oder Benutzeroberflächen wie Touchscreens zur Verarbeitung von Zahlungen für das Aufladen von Elektrofahrzeugen, Parken usw. Die konturierten Stützstrukturen (in 1 detaillierter gezeigt) können mit einer PVC-Umhüllung beschichtet werden, um Werbung oder andere Marken oder Informationen anzuzeigen.
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Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, dass der Carport aus Stützstrukturen mit verschiedenen unterschiedlichen vorteilhaften Merkmalen gebildet werden kann und die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Anordnungen in einer beliebigen Kombination implementiert werden können.
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Die hohle Natur der Struktur ermöglicht ohne Einschränkung, dass Folgendes in die Konstruktion der Strukturen einbezogen wird: Kabel, Leitungen, elektrische Komponenten, Wasserleitungen, Wasserspeicher, Batterieintegration. Der Carport und die hohlen Stützstrukturen können auch als Wi-Fi- oder Mobiltelefonsignalverstärkungsvorrichtung verwendet werden, da die Stützstrukturen vorzugsweise nicht unter Verwendung von leitenden Materialien gebildet werden (und vorzugsweise aus GFK oder anderem FRP gebildet werden) und daher nicht als solche wirken eine Antenne oder stören Wi-Fi oder andere Signalverstärkungsvorrichtungen, die sich innerhalb des Hohlraums der Stützstrukturen befinden. Dies bietet einen signifikanten Vorteil gegenüber herkömmlichen Carport-Strukturen, die typischerweise aus Stahl hergestellt sind und auch keinen Innenraum für die Unterbringung solcher Geräte bieten. In einigen Ausführungsformen kann der Innenraum der Stützstrukturen verwendet werden, um Mobilfunk- oder Wi-Fi-Antennen oder Booster anstelle von herkömmlichen Antennen aufzunehmen, die sich an anderer Stelle in der Nähe befinden.
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Obwohl in dieser Beschreibung auf die Verwendung von GFK oder anderen GFK-Materialien zur Bildung der Stützstrukturen des Carports Bezug genommen wird, können auch andere geeignete Materialien verwendet werden, vorzugsweise andere nicht elektrisch leitende Materialien, insbesondere wenn diese zur Bildung verwendet werden können eine hohle Stützstruktur des dargestellten Typs, um ähnliche Vorteile wie die beschriebenen zu erzielen.
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Zusammenfassend umfassen die Vorteile des beschriebenen Systems:
- • kostengünstige Lieferung erneuerbarer Energien vor Ort
- • Bereitstellung von Strom für Benutzer in der Nähe und/oder Einspeisung von Strom in das Netz
- • Die mögliche Bereitstellung von heißem Wasser bei Verwendung mit auf dem Dach montierten Wärmetauschern (Solarthermie)
- • Aufladen von Elektrofahrzeugen (Elektrofahrzeugen)
- • hilft bei der Reduzierung schädlicher Emissionen
- • Verbesserte visuelle Wirkung (aufgrund der Krümmung des Designs) • Verwendung besserer Materialien als herkömmliche Carport-Strukturen aus Stahl mit verbesserten visuellen und strukturellen Eigenschaften
- • Verwendung von umweltfreundlichen, umweltverbesserten Harzen und Klebstoffen auf pflanzlicher Basis zum Verbinden von Materialien wie GFK/GFK
- • Verwendung neuer, einfacherer Möglichkeiten zum Verbinden von Teilen des Systems mithilfe von Epoxidklebstoffen
- • Mehrfachnutzung - Stromerzeugung, Werbung, Ladestationen, Warmwasser, Wasserspeicher, Batteriegehäuse usw.
- • kann aus recycelbaren Materialien hergestellt werden
- • Die Verwendung von GFK-Materialien (faserverstärkter Kunststoff) in Solarautoanschlüssen führt zu einer längeren Lebensdauer im Vergleich zu herkömmlichen Stahlkonstruktionen und ist umweltfreundlicher
- • GFK/GFK-Platten können repariert werden, indem beschädigte Teile ausgeschnitten und ersetzt werden
- • Einteilige oder zweiteilige geformte Stützstrukturen unter Verwendung einer durchgehenden Faserkonstruktion in Solarautoanschlüssen bieten ein Design, das bequem herzustellen ist
- • Verwendung von Trägern mit variablem Trägheitsmoment, um die erforderlichen Spannweiten und Durchbiegungseigenschaften zu erreichen. Diese ermöglichen Spannweiten und Durchbiegungsleistung für derzeit besser verfügbare Produkte
- • Grauwassersammlung und -speicherung im Rahmen der Tragstruktur
- • Innovatives Luftzugsystem für Belüftung zur Kühlung und Zirkulation innerhalb des Rahmens für elektrische Komponenten
- • unterstützt Wi-Fi-Boosting und Mobilfunkdatenverbindungen