DE2643647A1

DE2643647A1 - Vorrichtung zur simulierung des veraenderlichen sonnenstandes und der sonneneinstrahlung an architekturmodellen o.dgl.

Info

Publication number: DE2643647A1
Application number: DE19762643647
Authority: DE
Inventors: Paolo Gaudenzi
Original assignee: Sunlife SpA
Current assignee: Sunlife SpA
Priority date: 1975-10-03
Filing date: 1976-09-28
Publication date: 1977-04-14
Also published as: FR2326753A1; IT1050959B

Description

Vorrichtung zur Simulierung des veränderlichen Sonnenstandes und der Sonneneinstrahlung an Architekturmodellen od.dgl.

Das zunehmende Interesse zur Erforschung und praktischen Ausnutzung der Sonnenenergie wirft viele neue, bisher nicht oder nur ungenügend erforschte Probleme auf, und zwar nicht nur für die Wissenschaftler, sondern auch für die Ingenieure, Techniker, das Betriebspersonal und ganz besonders für die Architekten und Städtebauplaner.

Es wäre auf vielen Gebieten, z.B. im Schul- und Hochschulbereich, bei der Projektierung von Sonnenenergieanlagen, bei Vergleichsmessungen, in der Architektur, im Städtebau, in der Landwirtschaft und auch bei der Entwicklung von Bauelementen für Energieanlagen, für den Hochbau, für Fen-

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ster und Türen usw., äußerst erwünscht, ein Gerät von einfacher Konstruktion und leichter Handhabung zur Verfügung zu haben, mit dem die Sonnenbahn, d.h. die Veränderungen des Standes und der Einstrahlung der Sonne simuliert werden können. Ein derartiges Gerät steht zur Zeit nicht zur Verfügung.

Auf__gabe der Erfindung ist es, ein derartiges einfaches und bequem zu handhabendes Gerät zu schaffen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem vorzugsweise drehbaren Modelltisch, einer ersten kreisbogenförmigen, zu dem Tisch konzentrischen Führung, die um eine durch das Zentrum des Tisches verlaufende Achse drehbar ist, gegebenenfalls aus einer zweiten kreisbogenförmigen Führung, die rechtwinklig zu der ersten Führung an dieser verschiebbar und verstellbar geführt und ebenfalls zu dem Tisch sowie zu der ersten Führung konzentrisch ist, und aus einer an der Führung verschiebbar und feststellbar geführten Beleuchtungseinrichtung zur Erzeugung eines im wesentlichen parallelen Lichtbündels. Vorzugsweise sind der Modelltisch und die kreisbogenförmigen Führungen mit der Beleuchtungseinrichtung durch eine geeignete Stützkonstruktion zu einem transportablen Gerät verbunden. Das Gerät gestattet es, den Verlauf der Sonneneinstrahlung an Architekturmodellen od.dgl. zu simulieren und die Veränderungen der beschienenen bzw. der im Schatten liegenden Bereiche zu studieren,

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und zwar für jiede Tageszeit "bzw. für einen Tagesablauf und. auch für jede beliebige Jahreszeit, bezogen auf -jede beliebige geografische Breite.

Ein Ausführüngsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigen die Vorrichtung in Vorderansicht bzw. und 2

Seitenansicht.

Fig. 3 zeigt eine perspektivische Darstellung der Vorrichtung»

Auf den Zeichnungen erkennt mani Eine kreisbogenförmige Führung 1; einen längs dieser verschiebbaren ersten Schieber 2; eine zweite, an dem Schieber 2 befestigte kreisbogenförmige Führung 3; einen daran verschiebbaren zweiten Schieber k und eine von diesem getragene Beleuchtungseinrichtung zur Erzeugung eines parallelgerichteten künstlichen Lichtbündels, wobei die Beleuchtungseinrichtung aus einer punktförmigen Lichtquelle 5 und einen Parabolreflektor 6 besteht, der das parallele Lichtbündel 7 erzeugt. Weiterhin einen Tisch 8, der die Modelle trägt und auf einem Lagerzapfen 9 befestigt ist, der in einer mittigen Lagersäule 10 drehbar gelagert ist; seitliche Stützen 11, eine Basis 20, auf der die seitlichen Stützen 11 und die Mittelsäule 10 befestigt sind; ein Goniometer 12 an einer der beiden seitlichen Stüt-

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zen 11 und die zugehörige Anzeigemarkö 13 an der ersten kreisbogenförmigen Führung 1j Lagerstifte 14, auf denen die erste kreisbogenförmige Fuhrung 1 drehbar gelagert ist; Klemmschrauben 15 für das Einstellen und Feststellen der Führung 1 in bezug auf die seitlichen Stützen 11} einen an der MittelsäuXe 10 befestigten Zeiger 16, das Modell. 17» ein Filter 18, und die Basis 20.

Der Mittelpunkt des Drehtisches 8 koinzidiert mit dem Zentrum der kreisbogenförmigen Führungen 1 und 3» und die Achse des parallelen Lichtbündels 7 verläuft durch diesen Mittelpunkt.

Auf dem Drehtisch 8 sind die Himmelsrichtungen angezeichnet, die in der Zeichnung mit N (Nord), S (Süd), E (Ost) und ¥ (¥est) bezeichnet sind.

Die Ost-¥est-Richtung fällt mit der Drehachse 19 der ersten kreisbogenförmigen Führung 1 zusammen. Außerdem ist der Tisch 8 an der Mittelsäule 10 drehbar. Diese Drehung bewirkt aber keine scheinbare Bewegung der Sonne, sondern dient lediglich dazu, im Bedarfsfall das jeweilige Modell zu orientieren.

Die erste kreisbogenförmige Führung 1 stellt den Verlauf der Ekliptik dar. Sie kann mittels der Lagerstifte 14 an den seitlichen Stützen 11 gedreht werden und durch die

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Klemmschrauben 15 festgestellt werden und kann somit in bezug auf die Drehachse 19 jeden beliebigen Neigungswinkel einnehmen, der einer beliebigen geografischen Breite zwischen dem Äquator und den Polen entspricht.

Falls die durch die erste kreisbogenförmige Führung 1 verlaufende Ebene senkrecht zur Arbeitsebene des Tisches 8 steht, entspricht dies der geografischen Breite des Äquators, und wenn sie parallel zur Ebene des Tisches 8 liegt, entspricht dies der geografischen Breite der Pole. Dazwischenliegende Einstellungen können jeder beliebigen Breite auf der nördlichen und südlichen Hemisphäre entsprechen.

Die zweite kreisbogenförmige Führung 3 ist an der ersten Führung 1 mittels eines ersten Schiebers 2 verschiebbar und steht zu dieser senkrecht. An ihr ist mittels eines zweiten Schiebers 4 die die Sonne simulierende Beleuchtungseinrichtung zur Erzeugung des parallelen Lichtbündeis verschiebbar, so daß sie alle WinkelStellungen zwischen 0 und 23° 27 min. nach rechts oder nach links von der Ebene der Führung 1 einnehmen kann, wodurch die jahreszeitlichen Abweichungen der Sonnenbahn von der Ekliptik eingestellt werden können.

Mit dem erfindungsgemäßen G_erät können somit die beiden scheinbaren Bewegungen der Sonne, d.h. die tageszeitlichen und die jahreszeitlichen Bewegungen, unabhängig voneinander simuliert werden.

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Man kann also durch Verschieben des zweiten Schiebers längs der zweiten Führung 3 die Beleuchtungseinrichtung derart verschieben, daß man die Deklination für jeden beliebigen Tag des Jahres erhält. Durch Verschieben der zweiten Führung 3 längs der ersten Führung 1 mittels des ersten Schiebers 2 reproduziert man an den Modellen 17 den tageszeitlichen Verlauf der Sonneneinstrahlung. Die geografische Breite wiederum ist einstellbar durch Drehen der ersten Führung 1 an den seitlichen Stützen 11.

Die Anwendung der Vorrichtung ist somit äußerst einfach, und wird im folgenden beschrieben.

Auf dem Tisch 8, der die Erdoberfläche an demjenigen Ort, an welchem der Verlauf der Sonneneinstrahlung simuliert xverden soll, darstellt _} werden die zu prüfenden Modelle angeordnet, so daß in dem parallelen Lichtbündel 7 liegen. Die erste kreisbogenförmige Führung 1 (die den Bogen der Ekliptik simuliert) wird an den seitlichen Stützen 11 so gedreht, daß sie in bezug auf die Ebene des Tisches 8 in einem Winkel steht₉ der gleich der geografischen Breite des zu untersuchenden Ortes ist. Man bringt dann den an der zweiten Führung 3 verschiebbaren zweiten Schieber 4 in eine solche Stellung,, die der Deklination für den jeweils gewünschten Tag entspricht.

Nach diesen Einstellungen kann durch Verschieben des

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ersten Schiebers 2 längs der ersten kreisbogenförmigen Führung 1 an den Modellen 17 derjenige Verlauf der Sonneneinstrahlung simuliert und sichtbar gemacht werden, den man im Verlauf des jeweils gewünschten Tages an dem jeweiligen Bezugsort erhalten würde, und zwar von Sonnenaufgang bis Sonnenuntergang, wobei man auch die exakte Lage des Sonnenaufgangs- und -Untergangspunktes am Horizont sichtbar machen kann.

Man kann somit an dem jeweiligen Modell 17 die Veränderung der Sonneneinstrahlung sichtbar machen und daraus die jeweiligen Konsequenzen ableiten.

Die Bäßuchtungseinrichtung 5 kann auch durch andere aufwendigere Beleuchtungseinrichtungen oder Lichtquellen ersetzt werden (monochromatisch, mit einstellbarem Spektrum, mit Laserstrahl usw.), um die verschiedensten Untersuchungen an den jeweiligen Modellen vornehmen zu können.

Es ist auch möglich, zusätzlich eine Lichtquelle für einen punktförmigen oder fächerförmigen Lichtstrahl vorzusehen, der mit dem parallelen Lichtbündel zusammenfällt, beispielsweise um die Einstellung der Vorrichtung zu erleichtern oder um bestimmte Untersuchungen, die einen derartigen Lichtstrahl erfordern, vornehmen zu können, z.B. bezüglich der Lichtreflexion. Man kann auch mit geeigneten Mitteln die Lichtquelle 5 modulieren und/oder das parallele

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Lichtbündel 7 durch geeignete Filter 18 treten lassen. Schließlich kann man vergleichende Untersuchungen und Messungen vornehmen, indem man das auf dem Tisch 8 angeordnete und in geeigneter Weise orientierte Modell 17 direkt von der Sonne bestrahlen läßt.

Derartige Änderungen und Ausgestaltungen des beschriebenen AusfUhrungsbeispiels sowie insbesondere auch Anpassungen in bezug auf die Dimensionen des zu studierenden Modells, liegen im Rahmen der Erfindung.

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Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Simulierung des veränderlichen Sonnenstandes und der Sonneneinstrahlung an verkleinerten Modellen, gekennzeichnet durch einen Tisch oder eine Scheibe (8) als Modellträger, eine erste zum Tisch konzentrische, kreisbogenförmige Führung (1), die um eine durch das Zentrum des Tisches (8) verlaufende Achse (19) drehbar ist, eine zweite kreisbogenförmige Führung (3), die zur ersten Führung rechtwinklig angeordnet und an dieser mittels eines Schiebers (2) verschiebbar und einstellbar ist und zum Tisch (8) und zur ersten Führung (1) konzentrisch ist, und eine an der zweiten Führung (3) mittels eines zweiten Schiebers (4) verschiebbar und einstellbar gelagerte Beleuchtungseinrichtung (5, 6) zur Erzeugung eines im wesentlichen parallelen Lichtbündels (7).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Tisch (8) und die Führungen (1, 3) mit der Lichtquelle (5, 6) durch eine gemeinsame Stützkonstruktibn (10, 11, 20) zu einem transportablen Gerät vereinigt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß an einer der Stützen (11) ein Goniometer (12) zur exakten Winkeleinstellung der ersten Führung (1) bezüglich ihrer Drehachse (19) angeordnet ist.

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4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Tisch auf einer ihn tragenden Säule (10) drehbar gelagert ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß dem Tisch (8) ein mit der Säule (10) fest verbundener Zeiger (16) zugeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Drehachse (19) der ersten Führung (1) im wesentlichen mit der oberen Auflagefläche des Tisches (8) zusammenfällt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Beleuchtungseinrichtung aus einer im wesentlichen punktförmigen Lichtquelle (5) und einem Parabolreflektor (6) besteht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch ge kennzeichnet , daß die Mittel zum Verbinden und Feststellen der Schieber (2, 4) an den Führungen (1, 3), der Führung (1) an den seitlichen Stützen (11) und der Stützen (11) an der Basis(20) aus Klemmschrauben bestehen.

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