DE2942497A1

DE2942497A1 - Lichtwandpaneele mit spiegelprofilleisten

Info

Publication number: DE2942497A1
Application number: DE19792942497
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Ing. 6000 Frankfurt Köster
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-07-25
Filing date: 1979-10-20
Publication date: 1981-04-30

Description

LICHTWANDPANEELE MIT SPIEGELPROFILLEISTEN
LICHTWANDPANEELE MIT SPIEGELPROFILLEISTEN Die Erfindung betrifft Lichtwandpaneele mit integriertem Sonnenschutz, erhöhtem Wärmedurchgangswiderstand und Sicht= sperre. Die Erfindung btrifft eine Zusatzanmeldung zur Haupt= anmeldung P 29 30 103.9.
Es ist bekannt, Lichtwandpaneele mit hohem Wärmedurchgangs= widerstand und undurchsichtig auszubilden. Die undurchsich= tige Ausbildung erfolgt durch Einfärbung, durch die Jedoch auch eine Undurchlässigkeit für die Solarenergie bewirkt wird.
Eine Verbesserung des Wärmedurchgangswiderstandes ist mit Hilfe eines mehrschichtigen Paneelaufbaues und oder/durch Rer= stärkung der einzelnen Material- bzw. Luftschichten zu er= zielen. Ein mehrschichtiger Paneelaufbau ist bei Kunststoff= profilen zumeist nicht oder nur durch Addition mehrerer Paneele möglich. Eine Verstärkung der Luftschicht ist nur bis zu einem bestimmten Grenzwert als Isolationsmaßnahme wirksam. Auch bei eiijew llenrsenlchtlgern raneel erfolgt eine erhöhte Energieab= sorbtion bzw. -Reflexion an den einzelnen Schichten, so daß die Solarenergieeinstrahlung vermindert wird.
Die Erfindung hat sich daher in Übereinstimmung mit der Haupt= anmeldung zur Aufgabe gestellt, Lichtwandpaneele mit integrier= tem Sonnenschutz, erhöhtem Wärmedurchgangswiderstand und Sicht= sperre derart auszubilden, daß bei ortsfester Anordnung sämt= licher Elemente in natürlicher Übereinstimmung mit dem Heiz-oder Kühlbedarf eines Gebäudes durch die Lichtwandpaneele im Winter eine Solarbeheizung des Gebäudes und im Sommer eine Verschattung und Kühlhaltung des Gebäudes stattfindet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß inner= halb der Lichtwandpaneele Spiegelsysteme in der Art von spie= gelnden Profilleisten angeordnet sind.
Diese Spiegelsysteme erfüllen folgende Aufgaben: 1. Durch die Ausbildungsart der Spiegelflächen ist die Sogar energieeinstrahlungsmenge in Abhängigkeit vom Sonnenhöhenwin= kel genau steuerbar.
2. Die Spiegelflächen stellen einen Sichtschutz zum Innenraum dar.
3. Durch die Spiegelflächen ist ein Konzentrationseffekt er= zielbar, durch den ermöglicht wird, das Lichtwandpaneel im Verhältnis des Konzentrationsfaktors mit einer Wärmeisolation zu versehen.
Umgekehrt stellt das Lichtwandpaneel für die Spiegelsysteme folgende Vorteile dar: 1. Die Spiegel lagern in einem isolierten Luftraum. Dadurch ist erstens eine Verschmutzung und zweitens eine statische Belastung der Spiegel durch Windkräfte verhindert. Dies er= möglicht eine sehr einfache Ausbildung der Spiegel, 2. Die Wand- oder Stegflächen der Paneele stellen eine ein= fache Befestigungsmöglichkeit der Spiegel über die gesamte Länge dar. Dies gestattet eine sehr präzise und unaufwendige Lagerung der Spiegel z.B. durch Auflegen oder Kleben.
3. Die Spiegelprofilleisten sind ein sehr steifes Konstruk= tionselement, durch das bei statisch wirksamer Verklebung mit den Wandflächen geringer Taterialverbrauch und hohe Festig= keiten erreicht werden.
Die Inegration von Spiegeln in das Lichtwandpaneel bedingt eine sehr kleinmaßstäbliche Ausbildung der Spiegelflächen. silan er= hält eine Vielzahl von spiegelnden Leisten, die richtig aufge= hängt und justiert werden müssen. Die Erfindung sieht daher vor, mehrere Spieglflächen in der Art einer Profilleiste auszubilden.
Diese Ausbildungsart ist unter dem Gesichtspunkt des Verfahrens zur Herstellung von besonderer Bedeutung: Die Spiegelprofillei= sten werden mit hohen Produktionsgeschwindigkeiten in einer Falzformmaschine aus reflektiernd aufbereitetem Dünnband her= gestellt und in das Lichtwandpaneel eingebaut, so daß vor Ort lediglich eine horizontale justierung des Paneels erforderlich ist. Einzellagerung der Spieglflächen ist entbehrlich. In die sem Ausbildungs- und UersteDungsv3rfahren ist ein wesentlicher Vorteil des Erfindungsgedankens, Spieglsysteme zur Solarenergie= gewinnung in ein Lichtwandpaneel einzubauen, zu sehen, Bis heute sind Konzentrationssysteme an Fassaden noch nicht zur Anwendung gekommen, da kein industrialisiertes Verfahror zur Aus= bildung und Aufhängung der Spiegel gefunden wurwde, Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausbildungsart von Konzentrations= systemen liegt in der Anpaßbarkeit an jedes vorgegebene Einbau= maß, wodurch sich die Lichtwandpaneele insbesondere als Fassa= denplatten eignen, bei denen der Wandquerschnitt temporär als Wärmespeicher und Wärmespender zum Innenraum dient.
Wie an diesem Anwendungsbeispiel einer 'Trombé-wall' besonders deutlich wird, dient das Lichtwandpaneel in Übereinstimmung mit der erfindungsgemäßen Aufgabenstellung als Isolationssys= tem eines Innenraumes (in diesem Fall dem Raum zwischen Paneel und wärmespeicherndem Wandquerschnitt) mit einer Durchlässig= keit für Solarenergie. Die Solarenergie wird durch die Spie= gelflächen hinter das Paneel gefördert, so daß es zu einer Wärmeaufnahme vom Außenraum Jedoch zu keiner Wärmeabgabe an diesen kommt. Die Lichtwandpaneele stellen also eine Art Energie falle dar.
Insbesondere beider Trombé-wall ist die Funktion des Paneels als Sichtsperre hervorzuheben. Um eine gute Energieabsorbtion auf der als Kollektor ausgebildeten Wand hinter dem Paneel zu er= zielen ist diese schwarz zu streichen. Unter ästhetischen Ge= sichtspunkten einer Gebäudefassade ist es jedoch wünschenswert, eine helle und freundliche Fassade zu erzielen und die schwarze Wandfläche zu verdecken. Dies erfolgt durch die Spiegelssysteme, Die Spiegel gestatten auch eine Farbgebung, die durch eine durchscheinende Farbkaschierung erreicht wird.
Der verbesserte Wärmeschutz der Lichtwandpaneele wird durch. die Spiegelprofilleisten bewirkt, durch die entweder mehrere iso= lierte Hohlräume geschaffen werden oder bei ausgeschäumten Pro= filen eine Wärmeisolation in den Paneelquerschnitt eingebracht wird.
Weitere erfindungswesentliche Gesichtspunkte werden an Hand der Figurenbeschreibungen erläutert. Es zeigen: Fig. 1 den Querschnitt durch eine Stegdoppelplatte mit Anord= nung von Spiegelprofilleisten in den Hohlkammerquer= schnitten Fig. 2 zweihüftige Spiegelprofilleisten mit " Konzentrations system auf der Einstrahlungsseite sowie Diffusor auf der Innenraumseite und mittiger Aufhängung der Pro= file an einer strahlungsdurchlässigen Folie Fig. 3 Spiegelprofilleisten mit integriertem Kollektorteil und Aufhängung der Spiegel durch Klebung an den Paneelwand= flächen Fig. 4 Lichtwandpaneel mit integriertem Kollektorteil auf der Innenraumseite vor einem Kollektor/Speicher Außenwand= querschnitt Fig, 5 Lichtwandpaneel als Flachkollektorabdeckung mit einer Ausbildung der Spiegelprofilleisten als Konzentrations= system Fig. 5.1 wie Figur 5 jedoch mit einer Isolation zwischen der Schont tenzone der Kollektorabdeckung und der Absorberplatte Fig. 6 Lichtwandpaneele als Dacheindeckung über einem Kollek= tor/Speicher Deckenquerschnitt mit einer parabelförmigen Spiegelfläche über dem Einstrehlungsquerschnitt und mehren ron trnhlunnurclnRion Schichten auf der Innenraum seite Fig. 7 Funktionsdiagramm des Konzentrationsfaktors in Abhängigkeit vom Einstrahlungswinkel Fig. 8 Konzentrationssystem mit einer Spiegelfläche, bestehend aus mehreren parabelförmigen Teilabschnitten und ver= setzten Brennpunkten sowie unterschiedlich geneigten Parabelachsen zur Erzielung mehrerer, gestaffelter Spitzenwerte der Einstrahlungsdichte im Konzentrations= querschnitt Fig. 9 Funktionsdiagramm der Konzentrationseinrichtung ge= mäß Figur 8 Fig. 10 Funktionsdiagramm wie in Figur 9 in Bezug zur Jahres zeitenabhängigen Einstrshlungsdichte Figur 1 stellt den Querschnitt durch eine Stegdoppelplatte 10 mit den Wandflächen 11, 12 und den Stegflächen 13 dar. In den Hohlkammerquerschnitten 14 sind Spiegelprofilleisten 15 angeord: net. Die Sonnenstrahlung fällt durch die Außenwandung 12 und wird durch Reflexion an den Spiegelprofilleisten oder direkt durch die Stegfläche 13 und die zum Innenraum gelegene Wandflä.
che 11 auf eine absorbierend ausgebildete Außenwandfläche 16 gestrahlt, in Wärmegewandelt und im konstruktiven Außenwand querschnitt gespeichert. Die Innenraumwandung 11 ist im Be= reich der Spiegelprofilleisten 15 mit einer wärmespiegelnden Folie 17 kaschiert.
An diesem Beispiel werden folgende funktionellen Vorteile der erfindungsgemäßen Lichtwandpaneele deutlich: Entsprechend dem Konzentrationsfaktor des Spiegelsystems ist nur ca. 1/3 der Innenraumwandung lichtdurchlässig und ca. 2/3 als Wärmespiegel ausgebildet, während die zum Außenraum gele= gene Wandung 12 über den vollen Wandquerschnitt die Strahlungs= energie aufnimmt. Das Paneel dient somit primär als Isolierung für die Wärmestrahlung des Außenwandspeichers, verfügt Jedoch über eine Durchlässigkeit für Lichtstrahiung, so daß die von außenanfallende Solarenergie hinter die Isolierung geführt und dort gespeichert werden kann. Die Isolierfähigkeit des Paneel querschnitts wird durch die Spiegelprofilleiste wesentlich ver bessert, indem weitere Hohlräume geschaffen werden. Der Wärme= durchgang erfolgt durch mindestens zwei Hohlräume. Es ist be sonders vorteilhaft die Spiegelprofilleisten zweiseitig reflektierend auszubilden, so daß der Wärmedurchgangwidernstand durch eine weitere Reflexionsschicht erhöht int. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, die Profillkammer 18 auszugehömmen.
Vom Außenraum her ist durch die Sichtsperre der Spiegelprofil= leisten die schwarze Absorberfläche 16 nicht zu sehen. die gan= ze Fassade erscheint reflektierend, jedoch ohne eine Blendwir= kung.
Die Formgebung der Spiegelprofilleisten erfolgt entsprechend den in der Patentanmeldung P 29 04 506.5 dargestellten Gesetzmäßig keiten beziiglich der jahreszeitenabhängigen Energieein- bzw.
Energieabstrahlung.
Durch die parabolisch gewölbte, diagonal angeordnete Spiegel fläche 19 erfolgt eine gute Aussteifung der Stegdoppelplatte 10, In Figur 2 ist ein dreischichtiges Lichtwandpaneel 20 droge= stellt, bei dem die Spiegelprofilleisten 21, 22 an einer mitt= leren, strahlungsdurchlässigen Tragschicht 23 aufgehängt sind.
Diese Anordnungs- und Aufhängunrsart ist von Vorteil, da auf diese Weise zwischen der äußeren und inneren Schicht 24, 25 keine Wärmebrücke besteht. Die innere Schicht 23 ist mit Auf= hängern 26 versehen, in die die Spiegelleisten 21, 22 einge= hängt sind.
Die Spiegelprofilleisten sind zweihüftig ausgebildet mit Je einem Konzentrationssystem 21 und einem Diffusorsystem 22 Der Diffusor 27 ist so ausgebildet, daß die auf ihn fallende Strahlung in den Innenraum gestreut wird. Dies ermöglicht bei Verwendung der Lichtwandpaneele als Fensterwand einen gleich= mäßigen und blendfreien Lichteinfall. Bei der Verwendung als Kollektorabdeckung z.B. einer Trombé-wall wird durch das Dif= fusorsystem eine gleichmäßige Energieverteilung auf der Kol= lektorfläche erreicht, so daß ein Wärmestau im Bereich der kon= zentrierten Energieeinstrahlung vermieden ist. Die Strahlung wird durch die Spiegelfläche 28 mit dem Kreismittelpunkt 29 aus dem Konz.querschnitt 30 abgeleitet und auf den Diffusor 27 reflektiert. Der Diffusor stellt gleichzeitig einen Wärmere flektor für die von der strahlungsdurchlässigen Schicht 25 bzw.
der Kollektorfläche abgestrahlten Wärmeenergiedar. Ein weiterer Vorteil des Diffusorsystems liegt in den Einstrahlungsbedin= gungen. An der Scheibe 25 tritt grundsätzlich ein gewisser Re= flexionsverlust auf, der auf den Diffusor 27 zurückgestrahlt wird. Durch die Keilform zwischen Scheibe 25 und Diffusor 27 unterliegt der Reflexionsanteil einer Nehrfachreflexion 31 so daß an dieser Scheibe keine Reflexionverluste entstehen.
Dies ermöglicht daher auch, die Absorberfläche bei Verwendung des Paneels als Kollektorabdeckung hell, also nicht absorbie= rend auszubilden, da die Rückstrahlung durch den Diffusor wie= der auf den Kollektor zurückgeführt wird. Da der Emissionsko= effizient gleich dem Absorbtionskoeffizienten ist, kann mit Hilfe einer derartigen Diffusorausbildung die Emission einer Kollektorfläche durch die Verminderung der Absorbtionsfahigkoit bei gleichem oder höherem Gesamtabsorbtionskoeffizienten rede, ziert werden. Dies macht das erfindungsgemäße Lichtwandpaneel auch als Kollektorabdeckung für Flachkollektoren geeignet.
Die Ausbildung des Diffusorsystems ermöglicht auch eine Mehr= fachverglasung auf der Innenraumseite, ohne daß, wie in der Kritik zum Stand der Technik aufgeführt, ein Energieeinstrah= lungsverlust infolge Reflxion auftritt. Weiterhin besteht die Möglichkeit, auf der Innenraumseite der Scheibe 25 einen Wärme spiegel 32 anzuordnen. Derartige Wärmespiegel werden durch me= tallische Bedampfung hergestellt und verfügen im Allgemeinen auch über ein Reflexionsvermögen für sichtbare Strahlung. Durch die Uiehrfachreflexion am Diffusor 27 wird der reflektierte Stroh lungsanteil jedoch wieder zurückgeführt, so daß trotz der reflek tierenden Wirkung ein Einstrahlungsverlust vermieden ist. Das Diffusorsystem gestattet daher einen hohen Wirkungsgrad der Ender giegewinnung und Wärmeenergiespeicherung, wodurch sich das Aus= führungsbeispiel in Figur 2 insbesondere als Fassadenelement für eine Trombe-wall eignet.
In Figur 3 ist in das einstrahlungsseitige Spiegelsystem ein Energieempfänger 34 integriert, der weitgehend unabhängig vom jahreszeitenabhängigen Sonnenhöhenwinkel eine konstante Energie= einstrahlungsdichte erhält. Die Ausbildung der einstrahlungs= seitigen Spiegel bzw. das Prinzip der Durchdingung zweier un= terschiedlicher Kollektcrarten und deren Jahreszeitenabhängige Funktionsweise ist in der Patentanmeldung P 29 04 507.6 darge stellt.
In der vorliegenden Figur wird jedoch eine unterschiedliche Aus= bildung des integrierten Kollektors 35 vorgeschlagen: Der Emp= fänger 34 wird einseitig durch eine Spiegelfläche eingestrahlt, die sich aus zwei Teilflächen 36, 37 zusammensetzt. Die Teil fläche 36 erstreckt sich von einem Endpunkt 38 bis zu einem Endpunkt 39 und ermittelt sich aus dem maximalen Einstrahlungs= winkel» max und der reflektierten Strahlung, die im Fall des Absorberrohres 34 als Tangente an den äußeren Rohrquerschnitt festgelegt wird,Der Endpunkt 39 ergibt sich aus einer Schatten linie 40 als Tangente an das Absorberrohr 34 unter einem in strahlungswinkel/S max. Vom Endpunkt 39 bis an das Absorberrohr 34 erstreckt sich die Spiegelfläche 37 als Involute (Envolents) des Absorberrohres.
Das Absorberrohr 34 wird so angeordnet, daß die Reflexion 41 eines Strahles 42 in einem Einstrehlungswinkel/S min im Endpunkt 43 an der Rückseite 44 der Leitspiegelfläche 45 eine Tan= gente an das Absorberrohr bildet. Die tangente 41 ermittelt sich aus dem Winkel =62 der Strahlung zum Radius 46 der Leitspiegelfläche 45. Bei einer anderen Empfängeform, z. B. einer ebenen Fläche, kommt eine entsprechende Konstruktion zur Anwen= dung, bei der die Reflexionen bei maximalen bzw. minimalen Ein= strahlungswinkelndie äußersten Endpunkte der Empfängerfläche treffen.
Der Empfänger ist als wärmemll l@@@@@@@@ @@@@@@@ Alvorharrohr, das Imlspl@@welie der Brauchwann@@@@wärmm@@ dient und/oder aus Fotozellen 52 besteht, die, wie in der oberen Darstellung 47 gezeigt, in einer kühlmitteldurchströmbaren Glasröhre ange= ordnet sind.
In dom vorliegendem Anwendungsbeispiel wird eine weitere Altornative für die Aufhängung der Spiogelprofilleisj;on 33 dargestellt. Diese worden mit hilfe von zweiseitig klobond ausgebil= dete Isolierstreifen 48, 49 an den äußeren und inneren Paneel= wänden 50, 51 verklebt. Die Isolierstreifen sind aus gesehämntem Material Herzustellen, so daß sie erstens die Fähigkeit ha= ben,einen Wärmefluß vom Innenraum zum Außenraum zu verhindern und zweitens über eine ausreichende innere Dehnfähigkeit verfü= gen, um unterschiedliche Temperaturdehnungen der Materialien aufnehmen zu können.
Figur 4 stellt ein weiteres Anwendungsbeispiel des in der Pa= tentanmeldung P 29 04 507. o dargestellten Erfindungsgedankens der Durchdringung zweier unterschiedlich arbeitender Kollektor= arten dar. In diesem Anwendungsbeispiel wird die Strah= lung durch einen einzigen, parabolisch gewölbten Konzentrations= spiegel 55 in den Konzentrationsquerschnitt 56 eingestrahlt, über eine radial ausgebildete Leitspiegelfläche 57 auf die In nenraumseite 58 reflektiert und entweder direkt oder durch Re= flexion an dem Diffusor 61 durch den Öffnungsquerschnitt 59 auf die Kollektor-Speicherfläche 62 oder durch den Öffnungs= querschnitt 60 in den Kollektor 63 gestrahlt.
Aus strahlengeometrischen Gründen erfolgt bei niedri= gem Einstrahlwngswinkel im Winter eine Energieverteilung über die Öffnungsquerschnitte 59, 60. Dadurch ist im Winter der Außenwandkollektor 62 sowie der Kollektor 63 in Betrieb, während zum Sommer, mit größerwerdendem Einstrahlungswinkel% der Strahlungsanteil auf den Außenwandkollektor 62 abnimmt und der größere Teil der Energie in den Kollektor 63 gestrahlt wird.
Die unterschiedliche Strahlungsverteilung in Abhängigkeit vom Einstrahlungswinkel ist am Beispiel der Strahlen 64, 65 darge stellt. Auch durch diese Kollektorausbildung wird ein Selbst= steuerungseffekt erzielt, der ganzåährig eine nahezu konstante Energiedichte im Kollektor 63 und eine kontinuierlich abnehmen= de Energiedichte bei größerwerdendem Einstrahlungswinkel auf der Außenwand ermöglicht. Der Kollektor 63 ist als konzentrie= render Kollektor mit einer runden Absorberröhre 65 ausgebildet.
Diese Ausbildungsart, der Durchdringung zweier in Abhängigkeit voneinander funktionierender Kollektorarten, bringt besondere Vorteile unter thermodynpmischen sowie produktionstechnischen Gesichtspunkten mit sich: Das durchdringende Kollektorsystem 63 wird auf der warmen In= nenraumseite angeordnet. Die Rnergieeinstrahlung in den Kollek= tor 63 erfolgt von unten, so daß sich die Wärmeverluste des Absorberrohres im Kollektor stauen und nicht abfließen können.
Dies führt zu einer Stabilisierung der Umgebungstemperatur für das Absorberrohr 65, wodurch die Wärmeverluste reduzierbar sind.
Der Konzentrationsspiegel 66 dient gleichzeitig als Wärmespis gel für die Außenwandabsorberfläche 62. Außerdem werden durch den Konzentrationsspiegel 66 Konvektionsströmungen im Rinnen raum 67 zwischen Paneel und Außenwandabsorberfläche 62 verein dert.
Die innenraumseitige Anordnung des durchdringenden Kollektors 63 stellt unter Fertigungsgesichtspunkten eine wesentliche Ver= einfachung dar. Das Lichtwandpaneel mit den Spiegelprofilleisten 68 und den Scheiben 69, 70 kann mit einem umseitigen Verschluß in der Art eines Isolierverglasungselementes fertiggestellt wer den. Es werden anschließend auf der Rückseite die Absorberrohre angeordnet und die Spiegelleisten 66 aufgeklebt, wobei sich die Klebstellen 71 und 72 der Spiegelprofilleisten deckungsgleich ergeben. Durch die geschäumten Klebstreifen 73, 74 wird die von der Scheibe 70 im Einstrahlungsbereich 59, 60 aufgenommene Wär meenergie abisoliert.
Die rückseitige Anordnung des Kollektors 63 ist auch unter dem Gesichtspunkt der Fassadenaufhängung von besonderem Vorteil, Das Paneel kann mit den Scheiben 69, 70 in ein Sprossensystem eingebaut werden, ohne, daß dieses von den Absorbberrohren durchdrungen wird. Die Absorberrohre 65 werden mit den vertikalen Vor- und Rücklaufleitungen in der Art eines Rostes mit Hilfe der Rohr= isolierverkleidung mit der Scheibe 70 statisch wirksam verklebt, ohne mit dem tragendem Sprossensystem in Verbindung zu kommen, Dies ist auch eine Vereinfachung isolationstechnischer Probleme.
Der Begriff'Lichtwandpnneel ' bezieht sich nicht notwendiger weise auf eine vertikale Anordnung. Die Paneele können, wie be reits erwähnt,auch schräg z.B. als Dachflächen von Gewächshäu sern oder als Abdeckung von Plachkollektoren eingebaut werden, In Figur 5 ist-ein Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lichtwandpaneele als Kollektorabdeckung dargestellt. Die Spie= gelprofilleisten 80 sind wiederum als Konzentrationssystem aus= gebildet. Das Konzentrationssystem ist in der Patentanmeldung P 28 23 252.2 dargestellt. In Ergänzung zu dem dort erläuter tem Erfindungsgedanken wird hier eine Neuerung des SpiegelBys= tems hinter dem Konzentrationsquerschnitt 81 dargestellt. Die Seitenwand 82 wird hinter dem Endpunkt 83 durch ein Teilstück 84 verlängert. Des Teilstück 84 erstreckt sich bis zu dem End= punkt 85 der auf einem Kreisbogen 86 um den Brennpunkt 87 der Seitenwand 82 gelegen ist. Das Teilstück 84 erstreckt sich je= doch maximal bis zu dem Endpunkt 88, der durch den Schnittpunkt zweier Kreisbögen 869 89 um die Seitenwandendpunkte 83, 87 im Konzentrationsquerschnitt 81 gelegen ist. Der Endpunkt 85 bil det den Littelpunkt für eine kreisbogenförmige Leitspiegelfiäche 90, durch die die Strahlung auf die Absorberfläche 91 gelenkt wird.
Die Teilstückverlängerung 84 ermöglicht den Öffnungsquerschnitt 93 in einer bestimmten Entfernung vom Konzentrationsquerschnitt 81 anzuordren, so daß erstens eine Wärmerückstrahlung in den Einstrahlungstrichter 94 verhindert ist und zweitens durch die kreisbogenförmige Leitspiegelfläche 90 ein Käfig über der Ein= strahlungsöffnung 93 gebildet wird, in dem sich warme Luft stau= en kann, ohne direkt in den Einstrahlungstrichter 94 abzuflie= ßen und sich an der äußeren Scheibe 95 abzukühlen.
Die Innenraumscheibe 92 ist in der Schattenzone mit einer wärme= spiegelnden Kaschierung 96 versehen. Aus dem Verhältnis Einstrah lungsöffnung zu Schattenzone, das sich aus dem Konzentrations= faktor ergibt, wird ersichtlich, daß das Paneel einen sehr gu= ten Wirkungsgrad der Silergiegewinnung ermöglicht, da der größere Teil der Absorberfläche durch einen Wärmespiegel abgedeckt ist.
In Figur 5.1 ist die Absorberfläche genausogroß wie der Konzen trationsquerschnitt ausgebildet. Dies entspricht der Ausbildungs: art herkömmlicher Konzentrationskollektoren. Es erscheint jedoch die Absorberfläche genauso groß wie das Paneel selbst auszubilden,unc dieses mit Abstand von der Absorberfläche anzuordnen. Dadurch wird der nichtabsorbierte Strahlungsanteil 97 auf den Wärmespiegel 96 reflektiert und wieder auf die Absor= berfläche zurückgeführt. Außerdem wird durch die Energiever= teilung unterhalb des Paneels eine lokale Überhitzung des Ab= sorbers im Einstrahlungsbereich verhindert und somit auch die Wärmeabstrahlung des Absorbers. Diese Energiestreuung kann, wie bereits erläutert,durch einen Diffusor verbessert werden, Wenn der Kollektor mit sehr hohen Temperaturen gefahren wird, ist es wirtschaftlich, die Strahlungsenergie über weitere Leitspiegel= flächen unterhalb der Schattenzone 92 auf den Absorber zu stroh len. Diese Leitspiegelflächen sind entweder Teil der Spiegelpro= filleisten 80 oder werden auf der Innenraumseite vorzugsweise am Paneel befestigt.
Eine weitere Ausgestaltung der Lichtwandpaneele als schräg an geordnete Kollektorabdeckung zeigt Figur 6. Hier wird wieder= um ein Konzentrationssystem gemäß der Patentanmeldung P 28 23 252.2 eingesetzt. Im Unterschied zu Figur 5 wird hier hinter dem Konzentrationsquerschnitt 100 ein Diffusor 101 eingesetzt, der so ausgebildet ist, daß Jeder an der Scheibe 101 reflektierte Strahl 102 mindestens einmal auf diese zurückreflektiert wird.
Diese Bedingung ist dann erfüllt, wenn der Diffusor 101 eine Parabel mit dem Brennpunkt F im Endpunkt der gegenüberliegenden Seitenwandfläche 103 bildet. Zwischen Kollektorabdeckung und Absorberfläche 104 sind mehrere Folien 105, 106 als Wärmeschutz= maßnahme angeordnet. Auch der an diesen Folien reflektierte Strahlungsanteil 107, 108 wird entweder an dem Diffusor oder an der reflektierenden Unterseite 109 der Kollektorabdeckung auf den Diffusor zurückgestrahlt. Es handelt sich bei dem Ab= sorber wieder um einen Kollektor-Speicher einer Deckenkonstruk= tion 110, über der das Lichtwandpaneel als Dacheindeckung ange= ordnet ist und der Funktionsweise der Fassadenverkleidungen in Figur 1 bis 4 hinsichtlich der Fähigksit vergleichbar, im Winter die in einem flachen Einstrahlungswinkel anfallende So= larenergie der Absorberfläche zuzuführen, und im Sommer, bei größerem Einstrahlungswinkel die Absorberfläche zu verschatten und damit kühl zu halten. Dies zeigt das Diagramm in Figur 7.
Die Einstrahlungsdaten beziehen sich auf den Sonneneinstrahlungs winkel am 50, Breitengrad um 12.ooUhr, Die Kurve 111 stellt den rechnerischen Konzentrationsfaktor in Abhängigkeit vom Einstrah= lungswinkel dar. Das Abknicken der Kurve im Bereich 112 wird durch einen kontinuierlich zunehmenden Strahlungsanteil bewirkt, der von dem Seitenwandteil 113 zwischen den Endpunkten 114, 115 wieder aus der Einstrahlungsöffnung herausreflektiert wird, Durch das verlängerte Seitenwandteilstück 113 wird ein besonders hoher Konzentrationsfaktor während der kältesten Jahreszeit bei niedrigem Einstrahlungswinkel erreicht. Die aus der Einstrah= lungsöffnung rausreflektierte Strahlung fällt in einem sehr fla= chen Winkel iauf die äußere Scheibe 116. Bei diesem flachen Bestrahlungswinkel der Scheibe 116 ist der Reflektionsanteil an dieser sehr hoch, so daß eine Rückstrahlung in den Konzentra= tionstrichter erfolgt und sich ein tatsächlicher Konzentrations= faktor gemäß Kurve 117,'118 des Diagrammes in Figur 7 ausbildet.
In Figur 8 wird eine weitere Entwicklung der Konzentrationssys= teme der Patentanmsl.dung P 28 23 252.2 dargestellt, bei denen ein besonders flacher Bestrahlungswinkel der äußeren Abdeckschei, be beimAusblenden der einzelnen Flächenteile erreicht werden soll, um einen möglichst großen Rückstrahlungseffekt infolge Spieglung an der Abdeckscheibe zu erzielen. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Spiegelprofilleiste bezieht sich also darauf, die äußere Abdeckscheibe des Lichtwandpaneeles als Reflektor einzusetzen, um somit eine Erweiterung des totalen Aufnahmewinkels des Lichtwandpaneeles zu erreichen, der größer als der Aufnahmewinkel des Spiegelsystems selbst ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das ver= längerte Seitenwandteil 120 parabolisch gewölbt ausgebildet ist, und daß der Brennpunkt F2 hinter der gegenüberliegenden Seiten= wandfläche 121 gel1g3n ist. Der Brennpunkt ist optimaler Weise auf einer Kreisbahn um den Brennpunkt F3 des ersten Seitenwand= teiles 122 anzuordnen. Der Radius r des Kreisbogens 123 ent spricht der Breite des Konzentrationsquerschnittes 124, so daß durch die gegenüberliegende Seitenwand 121 eine Umlegung des tatsächlichen Brennpunktes F2' in den Endpunkt der parabolischen Seitenwandfläche 122 erfolgt. Die Wölbung der Seitenwandfläche 121 ergibt sich aus den Mittelpunkten von Kreisbahnen durch F2 und i2 Diese Ausbildungsart hat zwei Vorteile: Erstens wird das gegen= überliegende Seitenwandteil 121 verkürzt, wodurch der Direkt= einstrahlungsanteil in den Konzentrationsquerschnitt 124 bei Einstrahlungswinkeln vergrößert wird, die größer als die Auf nahmewinkel des Konzentrationssystems sind. Es erfolgt also auch dann noch eine Energieabsorbtion, wenn die Spiegel bereits ausgeblendet sind. Zweitens ergibt sich infolge der Brennpunkte konstruktion ein konisches Zusammenlaufen der reflektierten Strahlen, wodurch bei Überschreitendes Aufnahmewinkels die ausgeblendeten Strahlen einen spitzen Winkel zu einer äußeren Abdeckscheibe bilden, die parallel zum reflektierten Strahl 125 verlaufen würde. Durch den spitzen Winkel wird wunschgemäß ein hoher Reflexionsanteil der ausgeblendeten Strahlung erzielt.
Um einerseits einen noch spitzeren Winkel zu einer äußeren Ab= deckscheibe und andererseits eine sehr flache Ausbildung der Seitenwand 127 zu erhalten, wird die Seitenwand 127 um ein wei= teres Teilstück 126 verlängert, das wiederum als Parabel mit einem Brennpunkt F1 im Endpunkt der gegenüberliegenden Seiten= wand 121 ausgebildet ist. Durch die Verschiebung des Brennpunk= tes wird eine Verkleinerung der Parabel erreicht, wodurch der Parabelabschnitt 126 infolge der Verkleinerung flacher wird.
Durch den flacheren Verlauf der Parabel wird eine größere Öff= nungsweite 128 des Lichteintrittsquerschnittes erzielt.
Eine weitere Ausgestaltung des Erfindungsgedankens sieht vor, die x-Achsen der Parabeln in einem unterschiedlichen Winkel der= art anzuordnen, daß in Abhängigkeit vom Einstrahlungswinkel, mehrere Spitzenwerte bezüglich der Energieeinstrahlungsdichte erreicht werden. Dies zeigt das Diagramm in Figur 9.
Der Einstrahlungswinkel/§= 0 wird parallel zur Kollektorachse festgesetzt, Die Kollektorachse 129 verläuft senkrecht zum Kon= zentrationsquerschnitt 124. Das Diagramm stellt die einzelnen Einstrahlungsanteile der Parabelabschnitte Pl, P2 und P3der.
Es ist zu sehen, daß durch die Parabelabschnitte P1 bzw. P2 eine Verschattung des Empfängerquerschnittes bei niedrigen Ein= strahlungswinkeln erfolgt. Andererseits ist auch ein steilerer Kurvenanstieg und ein sehr hoher Konzentrationsfaktor bereits bei niedrigeren Einstrshlungswinkeln zu erreichen. Gestrichelt sind die Kurventeile 130, 131 eingezeichnet, die ein weiteres Anwachsen des Energiegewinns kennzeichnen, der nach Ausblenden der Spiegelflächen durch Reflexion an der äußeren Abdeckung der Einstrahlungsöffnung erzielt wird. Das Diagramm gibt deut= lich zu erkennen, daß der erzielbare Gesamtenergiegewinn durch Ausnutzung der Reflexion an der Abdeckscheibe wesentlich er höht werden kann.
Während man bei einer Seitenwandausbildung mit einem oder mehreren Brennpunkten ioch bei gleicher Neigung der x-Achseneine konti= nuierliche Zunahme des Konzentrationsfaktors bis zu einem Maxi= talwert vergleichbar der Kurve 132 infolge P3 erhält, wird durch unterschiedliche Neigungen der x-Achsen wunschgemäß eine Staf felung der Spitzenwerte erzielt.
Dies kann z.B. bei einen Flchdachkollektor für Heizzwecke des Typs in Figur 7 ausgenutzt werden, um im Winter bei niedrigstem Sonnenstand den höchsten Konzentrationsfaktor zu erhalten, der dann zum Sommer bei höheren Einstrahlungswinkeln, längerer Son= nenscheindauer und vermindertem Wärmebedarf abnimmt.
In Figur 10 wird ein Vorschlag für die Anordnung des in Figur 8 und 9 dargestellten Spiegelsystems als Flachdachkollektorabdek= kung für Heizzwecke gemacht. Die Kurve 133 stellt den Cosinus bei unterschiedlichen Einstrahlungswinkel auf eine horizontale Fläche dar. Die Kurve 134 bezieht sich auf die Einstrahlungsge= winne im Kollektor. Die Kollektorachse wird gegen die Horizon tale geneigt, so daß bei niedrigsten Einstrahlungswinkeln die Energieeinstrahlung in den Kollektor größer als die Energieein= strahlung auf die horizontale Fläche ist, Die Energieeinstrah= lung nimmt denn mit zunehmendem Sonneneinstrahlungswinkel ab.
Der hohe Konzentrationsfaktor im Winter ermöglicht eine kleine Lichteintrittsfläche und eine größere Isolationsfläche des Pa= neels, wie dies den Anforderungen der großen Temperaturdifferen zen entspricht, während die Spiegel im Sommer der Energieabstrah lung und damit der Kühlhaltung des Gebäudes dienen.
Die lichtdurchlässigen Paneelwände, in der Figurenbeschreibung= mit Bezug auf die statische Tragwirkung z.T. auch als Scheibe'i be= zeichnet, sind nicht notwendigerweise eben auszubilden. Sofern die Statik oder strahlengeometrische Gründe dies erfordern, kann insbesondere die äußere Paneelwandung z.B. gewölbt oder gefal tet ausgebildet werden. Bevorzugte Materialien sind Glas oder Kunststoffe. Die Spiegelprofilleisten können ebenfalls aus Glas oder Kunststoff hergestellt und metallisch bedampft bz. gal vanisiert werden. Beide Verfahren zur Herstellung einer spiegeln den Oberfläche bieten die Möglichkeit, die Spiegelprofilleisten mit einer gewissen Lichtdurchlässigkeit zu versehen.

Claims

LICHTWANDSEfE3LE I SPIEGELPROFILLEISTEN PATENTANSPRUCHE: 1. Lichtwandpaneele gemäß der Hauptanmeldung P 29 30 103.9 mit integriertem Sonnenschutz, erhöhtem Wär1nedurchgangs= widerstand und Sichtsperre, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Lichtwandpaneele Spiegelsysteme in der Art von spiegelnden Profilleisten angeordnet sind.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß daß die spiegelnden Profilleisten in Falzfornimaschinen aus reflek= tierend aufbereitetem Dunnband hergestellt werden.
3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtwandpaneele als Kollektor und/oder Speicherabdeckung, insbesondere als Dach- oder Fassadenverkleidung verwendet werden.
4. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelflächen farblich gestaltet werden.
5. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die spiegelnden Profilleisten ausgeschäumt werden.
6. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die spiegelnden Profilleisten (15) in den Hohlkammerquerschnits ten (14) einer Stegdoppelplatte (10) angeordnet sind.

(Fig. 1)
7. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenraumseite (11) der Lichtwandpßneele (10) im Bereich ohne Lichteinfall mit einer wärmespiegelnden Folie (17) kaschiert wird. (Fig,1)
8. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das einstrahlungsseitige Spiegelsystem bezüglich der Energie.in-bzw. Energieabstrahlung entsprechend der Patentanmeldung P 29 04 506.5 ausgebildet ist.
9, Anlage, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lichlwandpaneel (20) nindsstens dreischichtig ausgebildet ist, und daß die Spiegelprofilleisten (21, 22) an einer mittleren Schicht (23) altfgehängt sind. (Fig. 2)
10. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Innenraumseite ein Spiegelsystem (22) angeordnet ist, das zur Streuung der durch den Konzentrationsquerschnitt (30)ein fallenden Strahlung ausgebildet ist. (Fig. 2 und 3)
11. Anlage nach Anspruch10, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Konzentrationsquerschnitt (30) eine (28) oder mehrere Iteitspiegelflächen angeordnet sind, und daß die Strahlung durch die J.eistspiegelfläche(n) entweder direkt in den In= nenraum oder auf einen Diffusor (27) gestrahlt wird.
12. Anlage nach den AnsprüchenlO und 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusor (27) einen keilförmigen Querschnitt mit der inneren strahlungsdurchlässigen Schicht (25) bildet.
13. Anlage nach mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Spiegelsystem auf der Raum= innenseite mehrere strahlungsdurchlässige Schichten angeord= net sind.
14. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nenraumbegrenzende Scheibe(25) mit einem Wärmespiegel (32) versehen ist.
15. Anlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Spiegelsystems ein Energieempfänger (34) integriert ist und daß dieser Eriergi eempfänger ein wärme träge rmit t eldurchs trönibarer Kanal und/oder aus Fotozellen besteht. (Fig. 3)
16. Anlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, deß die Spiegelsysteme bezüglich der Durchdringung und Funktions= weise zweier unterschiedlicher Kollektorarten entsprechend der Patentanmeldung P 29 04 507.6 ausgebildet ist.
17. Anlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (34) einseitig durch die spiegelnde Rückseite (44) der Leitspiegelfläche (45) und einseitig durch eine sich vom Empfänger (34) wegerstreckende Spiegelfläche (36, 37) in Abhängigkeit von unterschiedlichen Einstrahlungswinkeln eingestrahlt wird, und daß die Anordnung des Empfängers (34) und die Ausbildung der Spiegelflächen Bo erfolgt, daß die Reflexion bei maximalen bzw. minimalen Einstrahlungswinkeln die äußersten Endpunkte der Empfängerfläche trifft bzw. Tan= genten an die Empfängerfläche bildet.
18. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelprofilleisten (33) mit Klebbändern (48, 49) an den Paneelwänden (50, 51) befestigt sind. (Fig. 3)
19. Anlage nach Anspruch 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß das einstrahlungsseitige Spiegelsystem aus einer Parabel (55) gebildet wird,und daß der Brennpunkt F der Parabel(55) im Bereich der einstrahlungsseitigen Paneelwand (69) ange ordnet wird, und daß sich vom Brennpunkt F der Parabel eine kreisbogenförmige Leitspiegelfläche (57) zum Innenraum er= streckt, deren ittelpunkt (73) im Endpunkt der parabelför migen Spiegelfläche (55) gelegen ist, und daß sich ausge= hend vom Endpunkt (73) der parabelförmigen Spiegelfläche (55) eine zum Innenraum gelegene Spiegelfläche (61) in der Art eines Diffusors nach oben erstreckt, und daß der End punkt der innenraumseitigen Spiegelfläche (61) und detr End, punkt der kreisförmigen Spiegelfläche(57) einen Einstrah= lungsquerschnitt (59, 60) zum Innenraum (67) bildet, und daß im Innenraum (67) im oberen Bereich (60) des Ein strahlungsquerschnittes ein Empfänger(63) angeordnet ist, und daß die Spiegelprofilleisten (68) sowie der innenraum= seitig angeordnete Empfänger(63) an einer innenraumseitigen Paneelwandung(70) befestigt ist. (Fig. 4)
20. Anlage nach Anspruch 15 und 19, dadurch gekennzeichnet, daß der innenraumseitige Empfänger als Spiegelrinnenkollektor (63 ausgeführt ist.
21. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtwandpaneel in der Art eines Isolierverglasungselementes ausgeführt ist.
22. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiegelsystem aus zwei gegenüberliegenden Wandflächen als Strahlenkonzentrationseinrichtung besteht, wobei eine Wand= fläche um ein Teilstück derart verlängert ist, daß die auf das verlängerte Teilstück ab einem bestimmten Einstrahlungs= winkel / auftreffende Strahlung auf die gegenüberliegende Wandfläche und von dieser in den Konzentrationsquerschnitt reflektiert wird, und daß die Ausbildung des Konzentrations= systems entsprechend der Patentenmeldung P 28 23 252.2 er= folgt. (Fig. 5)
23, Anlage nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand mit dem verlängerten Teilstück (82) hinter dem Konzentrationsquerschnitt (81) durch ein Teilstück (84) ver= längert ist, und daß der punkt (85) dieses Teilstückes (84) auf einer Kreisbahn um0 den Endpunkt (87) im Konzentra= tionsquerschnitt (81) der gegenüberliegenden Seitenwand mit dem Radius der Konzentrationsquerschnittsbreite gelegen ist, und daß sich die Endwand maximal bis zu dem Schnittpunkt (88 zweier Kreisbögen (86, 89) erstreckt, die beide den Radius der Konzentrationsquerschnittsbreite (81) haben und deren Mittelpunkte in den Endpunkten (83, 87) der Seitenwände ge= legen sind, und daß im Endpunkt des verlängerten Seitenwand= teiles (84) der Mittelpunkt für eine kreisbogenförmige Leit= spiegelfläche (90) angeordnet wird, die den Endpunkt (87) der gegenüberliegenden Seitenwand mit einer inneren Paneel wandung verbindet,
24. Anlage nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Konzentrationsquerschnitt (100) in Verlängerung einer Seitenwand ein Diffusor (101) angeordnet ist, und daß dieser Diffusor den Konzentrationsquerschnitt (100) rit einer in= inneren Paneelwandung verbindet.
25. Anlage nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusor (101) parabelförmig ausgebildet ist, und daß der Bronnpunkt F der Parabel im Endpunkt der gegenüberliegenden Seitenwandfläche (103)angeordnet ist, und daß die x-Achse senkrecht zur inneren Paneelwandung verläuft, (Fig. 6)
26. Anlage nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das verlängerte Seitenwandteil (120) parabolisch gewölbt ist.

und daß der Brennpunkt F2 hinter der gegenüberliegenden Seitenwandfläche (121) gelegen ist. (Fig. 8)
27. Anlage nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennpunkt F2 auf einer Kreisbahn (123) um den Brennpunkt F3 des ersten Seitenwandteiles (122) gelegen ist, und daß der Radius des Kreisbogens (123) der Breite des Konzentra= tionsquerschnittes (124) entspricht, und daß das gegenüber= liegende Seitenwandteil (121) so geformt ist, daß eine Um= legung des Brennpunktes F2in den Endpunkt des ersten Seiten= wandteiles (122) erfolgt.
28. Anlage nach Anspruch 26 und/oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste oder zweite (126) Teilstückverlängerung pa= rabolisch gewölbt ist, und daß der Brennpunkt F3 im Endpunkt der gegenüberliegenden Seitenwand (121) im Einstrahlungs= querschnitt gelegen ist. (Fig. 8)
29. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 22 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Parabelachsen der einzel= nen Seitenwandteile in einem bestimmten Winkel zueinander angeordnet werden.