DE2801714A1 - Curtain of glass strips reflecting solar energy - integrates into windows of tall buildings collecting heat very efficiently - Google Patents

Curtain of glass strips reflecting solar energy - integrates into windows of tall buildings collecting heat very efficiently

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Abstract

A system for concentrating the energy of the sun can be integrated into the facade of a tall building aesthetically. The efficiency of the collector is increased since it is not exposed to the temperature and weather influences. A curtain of strips is used for the prodn. of reflection effects; the strips extending lengthways horizontally and arranged vertically or obliquely one above the other. The strips are of glass with a reflective coating and may have flat, convex or concave surfaces. They concentrate the radiation of the sun from below on to a receiver in the ceiling of the room. The curtain of strips adapted to the average height of the sun may be incorporated in a double glazing unit with a motor altering the alignment of the strips as the sun's height changes during the day.

Description

Anlage zur Sonnenenergiegewinnung mit Hilfe einerPlant for solar energy generation with the help of a

reflektierende lamellenartigen Vorhandwand als Konzer£trationssystem.reflective, lamellar forehand wall as a concentration system.

Die Erfindung betrifft ein System zur Sonnenenergiegewinnung mit Hilfe einer lamellenartlger. Vorhangwand zur Erzeugung von Reflexionseffekten mit sich eier Längsaciise nach erstreckenden Lamellenflächen, die horizontal und senkrecht oder schräg übereinander angeordnet und eben, gewölbt oder als vohlflachen ausgecilaet sind.The invention relates to a system for generating solar energy with the aid a lamellenartlger. Curtain wall to create reflection effects with it eier longitudinal aciise after extending lamellar surfaces that are horizontal and vertical or arranged diagonally one above the other and flat, arched or as vohlflachen ausecilaet are.

Seit langem wird versucht, Anlagen zur Sonnenenergiegewinnung speziell für Hochhausfassaden zu entwickeln.Attempts have been made for a long time to develop systems for generating solar energy specifically for high-rise facades.

3is heute sind zu diesem Zweck jedoch nur Flachkollektoren als Brüstungselemente bekallntgeworaen. Solche Systeme haben den Nachteil, daß aie eingestrshlte Energiedichte, insbesondere bei vertikaler Anordnung, sehr gering ist. Weiterhin bieten solche Flachkollektoranlagen sehr große Abstrahlungs- und Angriffsflächen für Außentemperaturen und Windbelastungen. Daher lassen sich mit diesen Systemen nur geringe Temperaturen erzielen, die nur für die Brauchwasserversorgun oder spezielle Fußbodenheizungssysteme geeignet sind.Today, however, only flat-plate collectors are used as parapet elements for this purpose known. Such systems have the disadvantage that the irradiated energy density, especially with a vertical arrangement, is very low. Continue to offer such Flat-plate collector systems very large radiation and attack surfaces for outside temperatures and wind loads. Therefore, only low temperatures can be achieved with these systems Achieve that only for the domestic water supply or special underfloor heating systems are suitable.

Sofern Konzentrationssysteme mit Reflektoren zur Anwendung kommen sollen, ergeben sich große Schwierigkeiten, diese in Fassadensysteme ästhetisch und konstruttiv einzuordnen.If concentration systems with reflectors are used should, there are great difficulties in aesthetic this in facade systems and to be classified constructively.

Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, ein Konzentrationssyst em zu entwickeln, das sich auf einfache Weise in einer Fassade integrieren läßt.The invention therefore has the task of providing a concentration system to develop em that can be easily integrated into a facade.

Weiterführend stellt sich die Erfindung zur Aufgabe, die Anlage zur Sonnenenergiegewinnung derart in dem Gebäude zu integrieren, daß der Wirkungsgrad aes Emufingers wesentlicn gesteigert wird, indem dieser äußeren remueratur- und Witterungseinflüssen entzogen ist und die Emissions- und Abstrahlungsverluste dem Inneren des Gebäudes zugeführt werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Lamellen als Reflektorflächen ausgebildet sind und somit zur Konzentration der Sonnenstrahlung dienen und daß die Energie von unten in den Empfänger eingestrahlt wird.In a further step, the invention has the task of providing the system for To integrate solar energy generation in the building that the efficiency aes Emufingers is increased significantly by this external remueratur- and Is removed from the effects of the weather and the emission and radiation losses Inside the building. According to the invention, this is achieved by that the slats are designed as reflector surfaces and thus for concentration serve for solar radiation and that the energy is radiated into the receiver from below will.

Unter lamellenartiger Vorhangwand ist jede Abgrenzung zu verstehen, die durch die Reflexionslamellen erzeugt wird. Die lamellenartige Vorhangwand ist erfinaungsgemäß ein integrierter Bestandteil einer Fassade entweder in der Art einer Jalousette mit zusammenfahrbaren Lamellen in einem Fenster oder mit ortsfest angeordneten Lamellen, beispielsweise in einem Fenster brüstungselement oder einem Balkongelander. Das Prinzip der lamellenartigen Vorhangwand kann jedoch auch unabhängig von einer Fensterwand oder Fassade zur Anwendung kommen.A lamellar curtain wall is to be understood as any delimitation, which is generated by the reflection lamellae. The lamellar curtain wall is according to the invention an integral part of a facade either in the manner of a Blinds with collapsible slats in a window or with fixed slats Slats, for example in a window parapet element or a balcony railing. However, the principle of the lamellar curtain wall can also be independent of one Window wall or facade are used.

Die lamellenartige Vorhangwand bietet für den Empfänger den Vorteil, aiesen nach technischen, insbesondere w^:rmetechnischen Gesichtspunkten optimal zu plazieren, so daß die Energieverluste gegen rull reduziert werden.The lamellar curtain wall offers the recipient the advantage of These are optimal from a technical, in particular thermal-technical point of view to be placed so that the energy losses are reduced against rull.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Empfänger von unten eingestrahlt wird und sich die Energie unterhalb des Querschnitts staut. Eine wesentliche Verbesserung wird weiterhin dadurch erreicht, indem der Empfänger an aer Decke des Innenraumes angeordnet und die Sonnenstrahlung durch den Vorhang hindurch dem Empfänger zugeführt wird. Dadurch ist dieser äul3eren sind und Temperatureinflüssen entzogen und sämtliche Absorbtions- und Emissionsverluste werden dem Innenraum als Xarmeenergie zugeführt. Frostschutz und Wärmeaustauscher entfallen unu dies ist ein weiterer entscheidender Vorteil gegenioer den bisher bekannten Fassadenanlagen. Da die Temperatur des Warmetrsgermediums nicht unter Raumtemperatur sinken kann, werden lange Anlaufzeiten erspart und bereits eine kurze Einstrahlungsdauer bringt Energiegewinne. Damit sind durch das erfindungsgemäße Anordnungssystem samtliche wärmetechnischen Probleme in der Nutzung der Sonnenenergie gelöst. Der weitere Vorteil ein Konzentrationssystem als Lamellenvorhang zu gestalten, ist die unauffallige, platzsparende und konstruktiv einfache Integration derselben hinter oder zwischen Verglasungen.This is achieved according to the invention in that the receiver from below is irradiated and the energy accumulates below the cross-section. An essential one Improvement is further achieved by placing the receiver on the ceiling of the Interior arranged and the solar radiation through the curtain to the receiver is fed. This is what makes this one external and temperature influences withdrawn and all absorption and emission losses are the interior as Xarmeenergy supplied. Frost protection and heat exchangers are omitted unu this is Another decisive advantage compared to the previously known facade systems. Since the temperature of the heat transfer medium cannot drop below room temperature, long start-up times are saved and the irradiation time is already short Energy gains. The arrangement system according to the invention thus means that all Solved thermal problems in the use of solar energy. The other advantage Designing a concentration system as a slatted curtain is the inconspicuous, space-saving and structurally simple integration of the same behind or between Glazing.

Die Glasflächen schützen die Reflektoren vor Alterung infolge aul3erer Witterungseinflüsse, insbesondere Wind- und Sturmbelastungen. Die RefleXtoren verscnmutzen nicht und sind völlig wartungsfrei. Dies macht das Konzentrationssystem besonders geeignet zur Verwendung in Großstädten (Smog !) Die lamellenartige Vorhangwand übernimmt gleichzeitig die Funktion, den Innenraum in der Art einer Jalousette vor Licht- und Wärmeeinstrahlung zu schützen, indem die Strahlungsenergie in den Empfänger abgeführt wird.The glass surfaces protect the reflectors from aging due to external factors Weather influences, in particular wind and storm loads. Soil the reflectors not and are completely maintenance-free. This is what makes the concentration system special suitable for use in big cities (smog!) The lamellar curtain wall takes over at the same time the function to light the interior in the manner of a blind and protect heat radiation by keeping the radiant energy in the receiver is discharged.

Trotz des Schutzes vor direkter Sonneneinstrahlung ist eine optimale Durchlässigkeit für diffuses Licht gegeben, da der Lichtabsorbtionskoeffizient durch die reflektierende Ausbildung beider Lamellenseiten gegen Null geht. Durch die richtige Lage und Entfernung des Empfängers von dem lamellenartigen Vorhang kann in Abhängigkeit von der durchschnittlichen Höhe des Sonnenstandes vor der Fassade erreicht werden, daß zwischen den Lamellen eine grobe Lichtdurchtrittsbreite gegeben ist.Despite the protection from direct sunlight is optimal Permeability for diffuse light is given, because the light absorption coefficient through the reflective formation of both sides of the lamella approaches zero. By the right one The position and distance of the receiver from the lamellar curtain can be a function of can be reached from the average height of the sun in front of the facade, that between the slats have a rough light passage width is.

Weiterhin übernimmt die lamellenartige .rand die Funktion, den Innenraum z.B. nachts vor Auskühlung zu schützen, indem die Lamellen umgelegt werden und eine weitgehend geschlossene, reflektierende Flache bilden.Furthermore, the lamellar .rand takes over the function of the interior e.g. to protect against cooling down at night by folding down the slats and placing a Form a largely closed, reflective surface.

(Fig. 2a) Sofern ein erhöhter Lichtbedarf im Raum besteht oder eine Aussicht durch die Fensterwand gewünscht wird, wird die lamellenartige Vorhangwand durch Zusammenfahren vom Fenster entfernt.(Fig. 2a) If there is an increased need for light in the room or a If you want a view through the window wall, use the lamellar curtain wall away from the window by pulling together.

Da die Sonne aus unterschiedlichen Richtungen auf die Fassade einstrahlt, wanuert die reflektierte Strahlung im Raum von einer Seite zur anderen. Es ist daher erforderlich, daß entweder der Empfänger mit der Reflexion wandert oder da3 stirnseitig senkrecht zu der lamellenartigen Vorhangwand Reflektorflächen angebracht werden, die sich vom Vorhang zum Energiewandler erstrecken und den Reflexionsanteil in den Empfänger reflektieren, der nicht direkt in den Empfänger trifft.Since the sun shines on the facade from different directions, the reflected radiation wanders in the room from one side to the other. It is therefore It is necessary that either the receiver wanders with the reflection or at the front reflector surfaces are attached perpendicular to the lamellar curtain wall, which extend from the curtain to the energy converter and the reflection component in the Reflect receiver that does not hit the receiver directly.

Da z.B. an einer Hochhaussüdfassade die durchschnittliche Energieeinstrahlung wesentlich höher als der Energieverbrauch des Gebäudes selbst istt bietet sich durch die einfache Integration der lamellenartigen Vorhangwand in die Fassade und wegen der geringen Mehrkosten gegenüber anderen Sonnenschutzsystemen an, die Hochhausfassade als Heizkraftwerk für umliegende Bauten zu konzipieren.Since, for example, the average energy irradiation on a high-rise south facade significantly higher than the energy consumption of the building itself the simple integration of the lamellar curtain wall into the facade and because of the low additional costs compared to other sun protection systems, the high-rise facade to be designed as a thermal power station for surrounding buildings.

Folgende Ausführungsbeispiele stellen weitere Vorteile und erfindungswesentliche Merkmale dar: Es zeigen Fig. 1 den Vertikalschnitt durch eine Fensterwand.The following exemplary embodiments provide further advantages and those that are essential to the invention Features: FIG. 1 shows the vertical section through a window wall.

Fig. 2 den Vertikalschnitt durch die lamellenartige Vorhangwand mit unterschiedlicher Funktionsweise der Reflektorflächen.Fig. 2 shows the vertical section through the lamellar curtain wall different functionality of the reflector surfaces.

Fig. 3 den Horizontalschnitt durch ein Reflektorlamellenstore mit horizontalen Reflektorlamellen, den Stirnreflektoren und der Lichtreflexion in den Energiewandler.Fig. 3 shows the horizontal section through a reflector slat blind horizontal reflector blades, the forehead reflectors and the light reflection in the Energy converter.

Fig. 1 zeigt eine in eine Doppelverglasung integrierte lamellenartige Vorhangwand 11 mit horizontal und übereinander angeordneten Reflektorflächen 12 und einen im Rauminneren 19 in der abgehängten Decke 16 befindlichen Energiewandler 14 sowie den Reflektorflächen 21 en der Stirnseite der lamellenartigen Vorhangwand. Die Lichtstrahlung 18 fällt auf die Reflektorlamellen 12 und wird durch diese in den tnergiewandler 14 reflektiert.Fig. 1 shows a lamellar integrated into double glazing Curtain wall 11 with reflector surfaces 12 arranged horizontally and one above the other and an energy converter located inside the room 19 in the suspended ceiling 16 14 and the reflector surfaces 21 en the end face of the lamellar curtain wall. The light radiation 18 falls on the reflector blades 12 and is shown by them in the energy converter 14 is reflected.

Die Drehung der Reflektorflächen 12 entsprechend dem veränderten Höhenstand der Sonne erfolgt durch einen hier nicht gezeigten Motor, der sinnvollerweise oberhalb des tamellenvorhanges 11 in dem Fensterelement integriert oder außerhalb des Fensterelerentes angeordnet ist. Die Steuerung des Motors erfolgt durch einen Sensor. Der Reflektorlamellenvorhang 11 und das doppelt verglaste Fenster bilden also ein fabrikmäßig vorgefertigtes einheitliches Element, das keine besonder baulichen Vorkehrungen oder Spezialisten zum Einbau erfordert.The rotation of the reflector surfaces 12 according to the changed height the sun is done by a motor, not shown here, which makes sense above the panel curtain 11 integrated in the window element or outside of the window element is arranged. The motor is controlled by a sensor. The reflector louvre curtain 11 and the double-glazed window thus form a factory-made prefabricated one unitary element that does not require any special structural arrangements or specialists required for installation.

Fig. 2 a und b zeigen unter chiedlicne Funktionsweisen des Reflektorlamellenvorhangs 11. In Fig. 2a sind aie Reflektorlamellen 12 nach unten gekippt und bilden eine im wesentlichen geschlossene reflektierende Fläche zum Innenraum 19. Fig. 2b zeigen aie Reflektorlamellenflachen 12 in einer Position, in der aie Sonnenstrahlen 18 in den Außenraum zurück oder auf einen vor den Reflektorflachen liegenden, hier nicht gezeigten Energiewandler reflektiert wird.Fig. 2 a and b show under different modes of operation of the reflector lamella curtain 11. In Fig. 2a, aie reflector blades 12 are tilted down and form a show substantially closed reflective surface to the interior 19. Fig. 2b aie reflector lamella surfaces 12 in a position in which the sun rays 18 back to the outside space or on one lying in front of the reflector surfaces, here energy converter, not shown, is reflected.

Fig. 3 stellt den Reflektorlamellenvorhang im Horizontalschnitt dar. Eine Licntstrahlung 18 trifft auf die Reflektorflachen 12 und wird auf die StirnrefleXtorfläche 21 reflektiert, die an einer raumbegrenzenden Innena 20 angebracht ist. In Fig. 1 ist diese in der Ansicht zu erkennen. Von dort erfolgt die Reflexion in den gestrichelt eingezeichneten Energiewandler 14.Fig. 3 shows the reflector lamella curtain in horizontal section. A light radiation 18 strikes the reflector surfaces 12 and is on the front reflector surface 21 reflected, which is attached to a space-delimiting interior 20. In Fig. 1 this can be seen in the view. From there the reflection takes place in the dashed line energy converter 14.

Dieses System ist also durch aie Stirnreflektoren 21 auch bei kleinteiliger Raumaufteilung ohne jeden Strahlungsverlust anwendbar.This system is also small-scale thanks to aie front reflectors 21 Room layout can be used without any loss of radiation.

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Claims (13)

Patentansprüche: System zur Sonnenenergiegewinnung mit Hilfe einer lamellenartigen Vorhandwand zur Erzeugung von Reflexionseffekten mit sich einer Längsachse nach erstreckenden Lamellenflächen, die horizontal und senkrecht oder schräg übereinander angeordnet und eben, gewölbt oder als Hohlflächen ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen als Reflektorflächen ausgebildet sind und somit zur Konzentration der Sonnenstrahlung dienen una daß die Energie von unten in den Empfänger eingestrahlt wird.Claims: System for generating solar energy with the help of a Lamellar front wall to create reflection effects with a Longitudinal axis after extending lamellar surfaces that are horizontal and vertical or arranged obliquely one above the other and flat, arched or designed as hollow surfaces are, characterized in that the lamellae are designed as reflector surfaces and thus serve to concentrate solar radiation and energy is radiated into the receiver from below. 2) Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiewandler oberhalb eines Fensters an der Außenseite einer Fassade angeordnet wird und gleichzeitig als Sonnenschutz dient.2) Plant according to claim 1, characterized in that the energy converter is arranged above a window on the outside of a facade and at the same time serves as sun protection. 3) Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da3 die Lamellenflächen aus reflexionsbeschichtetem Glas hergestellt sind.3) Plant according to claim 1, characterized in that the lamellar surfaces are made of reflective coated glass. 4) Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger so angeordnet ist, daß sämtliche Absorbtions- und Emissionsverluste dem Innenraum zugeführt werden, indem der Energiewandler hinter dem lamellenartigen Vorhang im Inneren des Gebäudes angeordnet wird.4) Installation according to claim 1, characterized in that the receiver is arranged so that all absorption and emission losses to the interior be supplied by the energy converter behind the lamellar curtain in the Inside the building is arranged. 5) Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen um ihre Längsachse drehbar gelagert sid und durch technische Vorrichtungen dem veränderten Stand des Strahlungseinfalls durch Drehung nachführbar sind.5) Plant according to claim 1, characterized in that the lamellae SID rotatably mounted about its longitudinal axis and modified by technical devices The level of incidence of radiation can be tracked by rotation. 6) Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend der durchschnittlichen höhe des jahreszeitlichen Sonnenstandes lamellenartige Vorhangwände zum Einsatz Kommen, die sich durch unterschiedliche Abstände und neigungen der Reflektorflachen auszeichnen, die so gewählt sind, daß ein möglichst grober Energieanteil in den Empfänger reflektiert und einen geringstmöglichen Blockierungsanteil der Reflexion an der jeweils darüberliegenden Reflektorfläche erzielen wird. 6) Plant according to claim 1, characterized in that accordingly the average height of the seasonal sun position lamellar curtain walls Are used, which are characterized by the different distances and inclinations of the reflector surfaces which are chosen so that the largest possible amount of energy in the Receiver reflects and the least possible amount of blocking of the reflection is achieved on the respective overlying reflector surface. 7) Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lamellenartige Vorhangwand durch Anordnung und Integration in einen Fensterfassadenteil vor einem Alterungsprozess infolge äuQerer Witterungseinflasse und Verschmutzung geschützt ist. 7) Plant according to claim 1, characterized in that the lamellar Curtain wall by arrangement and integration in a window facade part in front of you Protected aging process as a result of external weather influences and pollution is. 8) Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da3 die Lamellen beidseitig reflektierend ausgebildet sind. 8) Plant according to claim 1, characterized in that the lamellae are designed to be reflective on both sides. 9) Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die lamellenartige Vorhangwand für die aus dem Innenraum entweichende Wärme eine wsrmereflektierende Wand bildet, indem die Lamellen zu einer weitgehend geschlossenen Fläche umlegbar sind. 9) Plant according to claim 7, characterized in that the lamellar Curtain wall for the heat escaping from the interior a heat-reflecting one Wall forms in that the slats can be folded down to form a largely closed area are. (Fig. 2a) 10) Tamellenartige Vorhangwand nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß diese durch Zusammenfahren vom Fenster zu entfernen ist. (Fig. 2a) 10) Tamell-like curtain wall according to claim 7, characterized characterized in that it can be removed from the window by pulling together. 11) Anlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Stirnseite und senkrecht zum lamellenartigen Vorhang Reflktorflächen angeordnet sind, die sich von diesem zum Empfänger erstrecken und den Reflexionsanteil in den Empfänger reflektieren, der nicht direkt in den Empfänger trifft.11) System according to one or more of the preceding claims, characterized in that on the end face and perpendicular to the lamellar Curtain reflector surfaces are arranged, which extend from this to the receiver and reflect the part of the reflection into the receiver that is not directly into the Recipient meets. 12) Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger der Reflexion nachgeführt wird.12) Installation according to claim 1, characterized in that the receiver the reflection is tracked. 13) Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lamellenartige Vorhangwand in einem Fensterfertigteil integriert ist.13) Plant according to claim 1, characterized in that the lamellar Curtain wall is integrated in a precast window.
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