NL2009667C2 - Gevels en gevelmaterialen met georienteerde oppervlakken met functionaliteiten voor verminderd energieverbruik van een gebouw. - Google Patents

Gevels en gevelmaterialen met georienteerde oppervlakken met functionaliteiten voor verminderd energieverbruik van een gebouw. Download PDF

Info

Publication number
NL2009667C2
NL2009667C2 NL2009667A NL2009667A NL2009667C2 NL 2009667 C2 NL2009667 C2 NL 2009667C2 NL 2009667 A NL2009667 A NL 2009667A NL 2009667 A NL2009667 A NL 2009667A NL 2009667 C2 NL2009667 C2 NL 2009667C2
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
façade
sun
facade
solar
cladding element
Prior art date
Application number
NL2009667A
Other languages
English (en)
Inventor
Wilhelmus Josephus Alex Wall
Original Assignee
Wilhelmus Josephus Alex Wall
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wilhelmus Josephus Alex Wall filed Critical Wilhelmus Josephus Alex Wall
Priority to NL2009667A priority Critical patent/NL2009667C2/nl
Application granted granted Critical
Publication of NL2009667C2 publication Critical patent/NL2009667C2/nl

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/054Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • H01L31/055Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means where light is absorbed and re-emitted at a different wavelength by the optical element directly associated or integrated with the PV cell, e.g. by using luminescent material, fluorescent concentrators or up-conversion arrangements
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04FFINISHING WORK ON BUILDINGS, e.g. STAIRS, FLOORS
    • E04F13/00Coverings or linings, e.g. for walls or ceilings
    • E04F13/07Coverings or linings, e.g. for walls or ceilings composed of covering or lining elements; Sub-structures therefor; Fastening means therefor
    • E04F13/08Coverings or linings, e.g. for walls or ceilings composed of covering or lining elements; Sub-structures therefor; Fastening means therefor composed of a plurality of similar covering or lining elements
    • E04F13/0801Separate fastening elements
    • E04F13/0803Separate fastening elements with load-supporting elongated furring elements between wall and covering elements
    • E04F13/081Separate fastening elements with load-supporting elongated furring elements between wall and covering elements with additional fastening elements between furring elements and covering elements
    • E04F13/0821Separate fastening elements with load-supporting elongated furring elements between wall and covering elements with additional fastening elements between furring elements and covering elements the additional fastening elements located in-between two adjacent covering elements
    • E04F13/0823Separate fastening elements with load-supporting elongated furring elements between wall and covering elements with additional fastening elements between furring elements and covering elements the additional fastening elements located in-between two adjacent covering elements piercing the side faces of the covering elements
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04FFINISHING WORK ON BUILDINGS, e.g. STAIRS, FLOORS
    • E04F13/00Coverings or linings, e.g. for walls or ceilings
    • E04F13/07Coverings or linings, e.g. for walls or ceilings composed of covering or lining elements; Sub-structures therefor; Fastening means therefor
    • E04F13/08Coverings or linings, e.g. for walls or ceilings composed of covering or lining elements; Sub-structures therefor; Fastening means therefor composed of a plurality of similar covering or lining elements
    • E04F13/0871Coverings or linings, e.g. for walls or ceilings composed of covering or lining elements; Sub-structures therefor; Fastening means therefor composed of a plurality of similar covering or lining elements having an ornamental or specially shaped visible surface
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04FFINISHING WORK ON BUILDINGS, e.g. STAIRS, FLOORS
    • E04F13/00Coverings or linings, e.g. for walls or ceilings
    • E04F13/07Coverings or linings, e.g. for walls or ceilings composed of covering or lining elements; Sub-structures therefor; Fastening means therefor
    • E04F13/08Coverings or linings, e.g. for walls or ceilings composed of covering or lining elements; Sub-structures therefor; Fastening means therefor composed of a plurality of similar covering or lining elements
    • E04F13/18Coverings or linings, e.g. for walls or ceilings composed of covering or lining elements; Sub-structures therefor; Fastening means therefor composed of a plurality of similar covering or lining elements of organic plastics with or without reinforcements or filling materials or with an outer layer of organic plastics with or without reinforcements or filling materials; plastic tiles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S20/00Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
    • F24S20/60Solar heat collectors integrated in fixed constructions, e.g. in buildings
    • F24S20/66Solar heat collectors integrated in fixed constructions, e.g. in buildings in the form of facade constructions, e.g. wall constructions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/70Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
    • F24S23/77Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors with flat reflective plates
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S20/00Supporting structures for PV modules
    • H02S20/20Supporting structures directly fixed to an immovable object
    • H02S20/22Supporting structures directly fixed to an immovable object specially adapted for buildings
    • H02S20/26Building materials integrated with PV modules, e.g. façade elements
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04FFINISHING WORK ON BUILDINGS, e.g. STAIRS, FLOORS
    • E04F2290/00Specially adapted covering, lining or flooring elements not otherwise provided for
    • E04F2290/02Specially adapted covering, lining or flooring elements not otherwise provided for for accommodating service installations or utility lines, e.g. heating conduits, electrical lines, lighting devices or service outlets
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/10Photovoltaic [PV]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/20Solar thermal
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52PV systems with concentrators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Finishing Walls (AREA)

Description

Gevels en gevelmaterialen met georiënteerde oppervlakken met functionaliteiten voor verminderd energieverbruik van een gebouw.
5 Onderwerp
Deze uitvinding beschrijft mogelijkheden om door middel van de toepassing van geometrische vormen in een gevel, bij voorkeur in combinatie met een of meerdere andere aanpassingen aan dezelfde gevel, optimaal gebruik te maken van de zonne-10 energie die jaarlijks door deze gevel ontvangen wordt. De principes zijn gebaseerd op de vaststelling dat de zonnehoogte een bepalende factor is bij de hoeveelheid te ontvangen zonne-energie en dat deze gerelateerd is aan de behoefte tot koeling of verwarming in het gebouw.
15 Achtergrond van de uitvinding
Vrijwel elke bewoonde plaats in de wereld kent winters met buitentemperaturen die lager liggen dan een aangename kamertemperatuur. Gelijktijdig kennen deze de meeste van deze plaatsen zomers met buitentemperaturen die hoger liggen dan 20 kamertemperatuur. In West-Europa leidt dat er bijvoorbeeld toe dat gebouwen in de winter verwarmd worden en dat deze in de zomer gekoeld worden om een aangename binnentemperatuur te bereiken. Als voorbeeld geldt dat de gemiddelde wintertemperatuur in zowel Madrid en Amsterdam lager is dan IOC en dat de gemiddelde zomertemperatuur in deze steden hoger is dan 20C.
25 Bij de warmtehuishouding van een gebouw speelt ook de dag/nacht-cyclus een grote rol: Omdat het in de nacht vaak kouder is dan kamertemperatuur, en omdat in de nacht de verwarming vaak wordt uitgeschakeld moet in de morgen een gebouw verwarmd worden om af te zekeren dat de gebruikers van dit gebouw een aangename binnentemperatuur ervaren. Later op de dag kan de temperatuur in het gebouw oplopen 30 door het gebruik, door zonnestraling en door een hogere buitentemperatuur. Op deze momenten wordt de koeling ingeschakeld. In de avond en in de nacht herhaalt deze cyclus zich met een hoog energiegebruik voor zowel verwarming als koeling tot gevolg.
De zoninstraling speelt in de warmtehuishouding van een gebouw een grote rol. Gedurende het gehele jaar ontvangt een gebouw warmte in de vorm van zonnestraling 2 die enerzijds gebruikt kan worden voor de verwarming van de gebouwen in de winter en de ochtend om zo de energiebehoefte voor verwarmen te beperken. In de zomer wordt de zonnestraling bij voorkeur buiten het gebouw gehouden om het energieverbruik voor koelen, de koel-last van het gebouw, te verminderen.
5 De jaarlijkse baan van de zon is bekend. Het is mogelijk om te berekenen waar de zon zich ten opzichte van de aarde bevindt op verschillende tijdstippen op de dag, op verschillende data in het jaar en op een gekozen plaats in de wereld. Ook is te berekenen hoeveel zonnestraling een oppervlak met een gekozen oriëntatie (geografische oriëntatie en hellingshoek) gemiddeld ontvangt op een gekozen tijdstip, datum en locatie. Uit deze 10 beschouwingen volgt dat gemiddeld gesproken de zon op een lage zonnehoogte staat op de uren met een verwarmingsbehoefte. Op deze uren kan de zonne-instraling positief bijdragen aan de verwarming van het gebouw. Ook is te begrijpen dat gemiddeld over het jaar de zon op een hoge zonnehoogte staan op die uren dat de zonnewarmte tot een ongewenste zonnelast leidt en gebouwkoeling noodzakelijk is om een aangename 15 binnentemperatuur te handhaven.
Hierbij kan worden opgemerkt dat de zoninstraling op een gevel bestaat uit 3 componenten: De directe zonnestraling die direct van de zon komt, diffuse straling die bestaat uit zonnestraling die in de atmosfeer en de omgeving is verstrooid tot diffuus licht en zonnestraling die van het aardoppervlak wordt gereflecteerd naar het 20 geveloppervlak. Uit berekeningen en metingen (Hay 1979) volgt dat de gemiddelde zonnestraling op een gevel tot 60% uit diffuse straling en 20% gereflecteerde straling kan bestaan. Hay merkt daarbij op dat de verdeling van de hoeken van de zonnestraling die een gevel bereikt vooral afhankelijk is van de turbiditeit van de atmosfeer. Bijvoorbeeld bij zwaar bewolkte omstandigheden zal het diffuse aandeel van de 25 zonnestraal op een gevel hoog zijn. Onder andere omstandigheden kan het diffuse aandeel weliswaar hoog zijn, maar omdat de verdeling van de diffuse straling niet isotroop is, komt het grootste deel van de zonnestraling uit de richting waar de zon zich op dat moment bevindt. Het grootste deel van de diffuse straling komt uit een hoek die dicht bij de hoek van de directe straling ligt. In landen met lage turbiditeit (zonnig, 30 droog, weinig bewolking, weinig smog) is het aandeel diffuse straling op een gevel beduidend lager dan in het bewolkte en vochtige Nederland.
In de zomer worden hogere zonshoogtes gehaald dan in de winter. In Nederland wordt de hoogste zonnehoogte bereikt op het midden van de dag in juni, het zonnepunt. De zon komt dan tot een zonnehoogte van 62 graden. Op de kortste dag in december, 3 het winterpunt komt de zon in Nederland niet hoger dan 15 graden. Op het herfstpunt en het lentepunt bereikte de zon een maximale hoogte op het midden van de dag op 38 graden.
Voor andere plaatsen in de wereld kan de maximale zonnehoogte op de langste 5 dag worden geschat door de volgende relatie: zonnehoogte op zomerpunt = 90 + 23,4 - breedtegraad.
Voor andere plaatsen in de wereld kan de maximale zonnehoogte op het winterpunt worden geschat door de volgende relatie: winterpunt = 90 - 23,4 - breedtegraad.
10 De breedtegraad van Nederland bedraagt ongeveer 52 graden, de breedtegraad van Madrid bedraagt ongeveer 40 graden en daarmee is de zonnehoogte op het zomerpunt in Madrid ongeveer 73 graden. Het lentepunt en herfstpunt in Madrid bedraagt ongeveer 50 graden.
De breedtegraad van Hamburg bedraagt ongeveer 53 graden zodat de 15 zonnehoogte op het zomerpunt ongeveer 60 graden bedraagt. De gemiddelde januari-temperatuur in Hamburg bedraagt ongeveer 3 graden celcius en de gemiddelde etmaal-temperatuur in juli ongeveer 20 graden celcius.
In deze uitvinding is gezocht naar een methode om gebruik te maken van de kennis van de relatie tussen de zonnehoogte en de koel- en verwarmingsbehoefte van 20 een gebouw om daarmee het energieverbruik van een gebouw te beperken.
Voor Nederland geldt dat de zonshoogte uitsluitend groter is dan 50 graden op de volgende tijdstippen:
Tussen 1 mei en 12 september ll.OOh en 13.00h Tussen 13 mei en 1 augustus tussen 10.15 en 13.45h 25 Tussen 1 juni en 12 juli tussen 9.30 en 14.30h Op het zomerpunt tussen 9.15 en 14.45h
De bovengenoemde tijdstippen zijn de tijdstippen waarop het hoogste energieverbruik voor koeling wordt gevraagd.
Uit deze beschouwing volgt dat indien een methode kan worden bedacht om de 30 zoninstraling met een zonnehoogte groter dan 50 graden buiten het gebouw te houden, de koel-last van het gebouw verminderd wordt, omdat in de genoemde tijdstippen de hoogste koeling van het gebouw gevraagd wordt.
4
Gelijktijdig volgt dat indien een methode gevonden wordt om de zoninstraling op een gebouw te absorberen indien de zonhoogte lager is dan 50 graden, dat dan de behoefte aan verwarmingsenergie vermindert.
Aangezien uit de berekeningen en metingen volgt dat de zonnehoogte in het 5 oosten en in het westen zelfs op het zomerpunt niet boven 25 graden komt, is het uitermate belangrijk om voor de geometrische beschouwingen de oriëntatie van de gevels en de breedtegraad goed in het oog te houden. Hierbij moet worden opgemerkt dat een gevel met oost-oriëntatie vroeg in de ochtend bestraald wordt door zonlicht uit het oosten met een zonnehoogte van 0 graden en dat naarmate de ochtend vordert de 10 zonnehoogte toeneemt tot dezelfde maximale zonnehoogte als op een zuidgevel. Deze maximale zonnehoogte bereikt de oostgevel als strijklicht en zal daarom slechts beperkt bijdragen aan de energiebalans van het gebouw. Een westgevel ontvangt zonlicht in een traject vergelijkbaar met het traject van het zonlicht op de oostgevel, maar dan in omgekeerde richting. De zon bereikt de westgevel op de hoogste zonnehoogte van die 15 dag in de vorm van strijklicht en naarmate de middag vordert zal de zonnehoogte afnemen totdat de zon in het westen met een zonnehoogte van 0 graden ondergaat. In de herfst en winter gaat de zon op in een zuidelijke verdraaiing ten opzichte van het oosten en in de lente en zomer gaat de zon op in een noordelijke verdraaiing ten opzichte van het oosten. In de lente en de zomer gaat de zon onder in een noordelijke verdraaiing ten 20 opzicht van het westen en in de herfst en winter gaat de zon onder in een zuidelijke verdraaiing ten opzicht van het westen.
Opgave van deze uitvinding is het om een kosteneffectieve en betrouwbare methode te bieden om de zoninstraling op een gevel met een zonshoogte die overeenkomt met ongewenste warmte te reflecteren en gelijktijdig de zonsinstraling die 25 overeenkomt met gewenste warmte te absorberen.
Een andere opgave van deze uitvinding is het bieden van een methode om de zoninstraling op een gevel zo veel mogelijk nuttig te gebruiken.
Een andere opgave van deze uitvinding is het bieden van een methode om energieverlies door langgolvige nachtstraling van een gevel van een gebouw te 30 beperken.
Een andere opgave van deze uitvinding is het bieden van een methode om de zoninstraling op de gevel zo veel mogelijk te benutten waarbij de esthetische ontwerpvrijheid van de gevel zo min mogelijk wordt beperkt.
Om bovenstaande te bereiken zijn in het verleden al vele oplossingen bedacht.
5
In zonnige en warme streken worden gevels in een witte kleur uitgevoerd om de absorptie van zonne-energie door de gevels te beperken. Nadeel hiervan is dat op winterse dagen de zon niet gebruikt kan worden om het gebouw te verwarmen. De witte kleur reflecteert immers meer dan 80% van de beschikbare zonnestraling. De meeste 5 gebieden met warme zomers kennen toch koude winters met een verwarmingsbehoefte.
Voor gebouwen worden vaak bomen en andere objecten voor het creëren van schaduw geplaatst. De smalle straten in Zuid-Europa verhinderen bijvoorbeeld een sterke zonne-instraling in de woonomgeving in deze steden en dorpen. Nadeel van deze oplossing is dat vooral de instraling van de zon met lage zonnehoogte wordt geweerd 10 terwijl de ongewenste zoninstraling uit hoge zonnehoogte moeiteloos de objecten bovenlangs kan passeren.
Een overstek aan het dak van een gebouw is een effectieve methode om te verhinderen dat zoninstraling van grote zonnehoogte een gevel bereikt terwijl gelijktijdig de zoninstraling van kleine zonnehoogte onderlangs de overstek de gevel 15 kan bereiken. Nadeel van deze methode is dat deze beperkend werkt op de ontwerpvrijheid van de architect en dat bij hoge gebouwen een enorm lange overstek noodzakelijk is. Vaak creëert een overstek ook een uitdaging voor de architect om koudebruggen rond de overstek te voorkomen.
Zonwering en luifels worden gebruikt om te voorkomen dat de zoninstraling met 20 hoge zonnehoek de ramen van een gebouw bereiken. Dit is een effectieve methode, maar moet vaak gecombineerd worden met additionele maatregelen om de zoninstraling met kleine zonnehoek te weren omdat deze verblindend werkt voor de gebruikers van het gebouw.
Een naar het zuiden hellend dak met donkere dakpannen ontvangt en absorbeert 25 veel zonne-energie en is als zodanig effectief bij het benutten van zonnestraling voor het verwarmen van het gebouw in de winter. In de zomer veroorzaakt het zelfde hellende dak een ongewenst hoge behoefte aan koeling van het gebouw.
Zonnepanelen en zonnecollectoren worden in een geoptimaliseerde hellingshoek gemonteerd om optimaal gebruik te maken van de gemiddeld over het jaar invallende 30 zonnestraling. Voor dergelijke panelen in een gevel kan zonder speciale aanpassingen deze hoek niet vrij worden gekozen vanwege de verticale oriëntatie van de gevel. In Nederland ontvangt een paneel in zuidwaarts geörienteerde verticale gevel ongeveer 70% van een optimaal georiënteerd paneel.
6
Zonnepanelen op buitenopstellingen kunnen worden geplaatst op een opstelling waarbij de oriëntatie van de panelen de genieten of berekende zonnebaan volgen. Op winterse dagen zullen deze panelen een meer verticale opstelling kennen dan op zomerse dagen omdat de zonnehoogte in de winter lager is dan in de zomer zodat een 5 meer verticale opstelling een meer loodrechte ontvangst van zonnestraling mogelijk maakt. Het installeren van dergelijke zonvolgende systemen in een gevel is moeilijk omdat de gevel een verticale opstelling kent en omdat het gebouw zelf een draaiing over de verticale as voor optimale oriëntatie naar optimale windrichtingen onmogelijk maakt. Verder zijn dergelijke zonvolgende systemen complex, kostprijsverhogend en storings-10 en onderhoudsgevoelig.
Zonnecollectoren en zonnepanelen kennen een nagenoeg zwarte kleur om de hoogst mogelijke hoeveelheid (zichtbaar) zonlicht te absorberen. De donkere kleur is effectief voor de absorptie van zoninstraling, maar levert een vrijheidsbeperking voor geveldesign en voor de kleur- of structuurkeuze bij toepassing van dergelijke elementen 15 in gevels.
Verschillende aanbieders van zonnepanelen en zonnecollectoren leveren deze producten met een glassoort of andere transparante toplaag aan de buitenzijde van deze elementen die een speciale textuur kennen. Deze textuur zou er voor moeten zorgen dat er minder lichtverliezen zijn door glanseffecten aan het oppervlak terwijl gelijktijdig de 20 transparantie van het de toplaag wordt gewaarborgd. Hoewel het met deze getextureerde glassoorten mogelijk is om een kleine optimalisatie van het invangen van zonlicht te realiseren, is het niet mogelijk om voor de ongunstige oriëntatie van verticaal geplaatste elementen te corrigeren omdat verticaal geplaatste elementen, ongeacht de oppervlakte-effecten aan de transparante toplaag, nooit meer dan ongeveer 60% tot 90% van de 25 optimaal georiënteerde elementen kunnen behalen. De intensiteit van zoninstraling op verticaal geplaatste elementen bedraagt immers maximaal dat deel van de optimaal georiënteerde elementen dat bepaald wordt door de cosinus van de hellingshoek tussen de zoninstraling en de oriëntatie van het element. Indien de instraling van de zon geometrisch ontbonden wordt in de intensiteit loodrecht op het element (invangen) en 30 de intensiteit parallel aan het element (verlies), dan volgt hieruit dat de oppervlaktetextuur van de transparante toplaag nooit volledig kan compenseren voor de ongunstige hellingshoek.
Bij zonnepanelen en zonnecollectoren worden speciale oppervlaktelagen aangebracht om het invangen van zonlicht in deze elementen te verbeteren.
7
Voorbeelden van principes die in deze oppervlaktelagen worden toegepast zijn een geoptimaliseerde brekingsindex, een geoptimaliseerde glansgraad en een geoptimaliseerde microtextuur. Ook hier geldt dat deze aanpassingen niet kunnen compenseren voor de verliezen die een verticale opstelling van een zonnepaneel of 5 zonnecollector levert ten opzichte van een optimaal georiënteerd element. Verticaal geplaatste elementen ontvangen vanwege de ongunstige oriëntatie gewoonweg minder zoninstraling per geïnstalleerd oppervlak dan optimaal georiënteerde elementen. Voor een optimale benutting van zonnepanelen of zonnecollectoren is een optimale oriëntatie naar de zon noodzakelijk.
10 In deze uitvinding wordt onder een zonnepaneel een element verstaan met een fotovoltaïsche activiteit. Deze elementen kunnen de instraling van de omzetten in elektrische energie.
In deze uitvinding wordt onder een zonnecollector een element verstaan met een zonthermische activiteit. Deze elementen kunnen de instraling van de zon omzetten in 15 een temperatuursstijging in een medium zoals bijvoorbeeld water of lucht.
Oplossing volgens de uitvinding
De uitvinding bestaat uit een geometrische vormgeving van de gevel en wel 20 zodanig dat het zonlicht met een hoge zonnehoogte anders wordt gebruikt dan het zonlicht met een lage zonnehoek of waarbij zonlicht uit het oosten wordt geabsorbeerd en zonlicht uit het zuiden niet wordt geabsorbeerd of vormgeving die een combinatie van bovenstaande principes mogelijk maakt. De gevel bestaat uit georiënteerde vlakken die of op zonlicht met hoge zonnehoogte zijn gericht en uit vlakken die op zonlicht met 25 lage zonnehoogte zijn gericht.
De vlakken die gericht zijn op zonlicht met een grote zonnehoek kunnen bijvoorbeeld gebruik maken van een witte kleur of een ander hoog reflecterend oppervlak om de ongewenste zonne-energie te reflecteren. Alternatief kan er voor gekozen worden om in de oppervlaktes die de straling van hoge zonnehoogtes 30 ontvangen te voorzien van zonthermische elementen, fotovoltaïsche elementen, begroening of oppervlaktes met lage emissiviteit om de zonne-energie nuttig te benutten of om energieverlies door langgolvige straling te beperken. Door deze oppervlaktes te voorzien van materialen en oplossingen zoals isolatiematerialen en ventilatiesystemen kan het ongewenste transport van deze zonne-energie naar het binnenste van het 8 gebouw worden beperkt. Bekend is dat witte en gele kleuren, afhankelijk van de samenstelling, meer dan 80% van de zonne-energie kunnen reflecteren en dat metallische lagen door de lage emissiviteit de uitstraling van langgolvige straling in de richting van de hemel met meer dan 50% kunnen beperken.
5 De oppervlaktes van de gevel die het zonlicht met een lage zonnehoogte ontvangen kunnen worden voorzien van een oppervlak dat de zonnewarmte maximaal absorbeert en bij voorkeur naar wens het gebouw in kan transporteren. Dit kunnen materialen zijn met een hoge absorptiecoëfficiënt voor zonne-energie. Omdat lichtgrijs, afhankelijk van de exacte samenstelling en materiaalsoort, al meer dan 65% van de 10 zonne-energie absorbeert, kan worden gesteld dat vrijwel elke kleur die donkerder is dan lichtgrijs een positieve bijdrage levert aan de absorptie van de zonne-energie. Uiteraard zal een zwarte kleur met een absorptie van meer dan 90% een hogere bijdrage leveren aan de energiebalans. Toch biedt het feit dat vrijwel elke kleur gebruikt kan worden voor deze vlakken het voordeel dat de esthetische vrijheid voor kleur- , textuur-15 of patroon-keuze nauwelijks wordt ingeperkt. Voor het optimale resultaat wordt het oppervlak dat gericht is op de lage zonnehoogte voorzien van een lichtdoorlatende thermische isolator met lage emissiviteit aan de buitenzijde om energieverlies door langgolvige straling en door convectie aan de buitenzijde van deze elementen te verminderen. Aan de achterzijde van deze oppervlaktes kunnen systemen worden 20 aangebracht om de geoogste zonne-energie naar de binnenzijde van het gebouw te geleiden. Dit kunnen bijvoorbeeld systemen zijn die de warme lucht in de spouw achter de gevelelementen naar het binnenste van het gebouw kunnen voeren of thermische geleiders naar de binnenconstructie van de gevel die naar wens in- en uitgeschakeld kunnen worden. Deze thermische geleiders worden bij voorkeur in een schakelbare 25 uitvoering uitgevoerd omdat bij afwezigheid van zonnestraling in de koudere maanden (in de nacht, bij regen of bewolkt) voorkomen moet worden dat energie uit het gebouw weglekt door de gevel.
Het is mogelijk om in de gevelsystemen een barrière te bouwen die brandoverslag door de spouw tussen verdiepingen beperkt. Daarmee is het mogelijk om 30 ook brandbare materialen in deze gevelsystemen toe te passen zonder dat daarmee brandgevaarlijke oplossingen bestaan.
Omdat veel gebouwen in de ochtend verwarmd worden terwijl ze later op de dag gekoeld worden, is het zinvol om de zoninstraling in de ochtend te gebruiken voor de verwarming van het gebouw terwijl de zoninstraling later op de dag niet wordt gebruikt.
9
Het is volgens bovenstaande principes mogelijk om de geometrische oriëntering van de vlakken in de gevel niet alleen te ontwerpen op de zonnehoogte maar ook op de azimut die gerelateerd is aan de tijd van de dag. Een combinatie van deze toepassingen is mogelijk door bijvoorbeeld de vlakken diagonaal of verticaal uit te voeren. Met name in 5 de oostgevel en in de zuidgevel is een verticale of diagonale uitvoering een optie omdat op deze gevels de hoogste dosis zonnestraling voor verwarming immers in de ochtend wordt gevraagd. De meest optimale geometrie en oriëntatie van de verschillende vlakken hangt af van de berekende jaarlijkse warmtebalans van het gebouw in het betreffende klimaat en op de betreffende locatie. De gekozen technieken om de 10 zoninstraling nuttig te gebruiken spelen ook een rol bij de keuze van de optimale oriëntatie en geometrie.
Deze uitvinding biedt een groot aantal voordelen: • Zonder mechanische of elektronische hulpmiddelen kan de zonne-energie gedurende het gehele jaar nuttig gebruikt worden om het energiegebruik van het 15 gebouw te beperken.
• Er blijft een enorme vrijheid voor esthetica en geveldesign bestaan bij toepassing van deze uitvinding.
• Deze uitvinding kan esthetisch gecombineerd worden met andere gevelmaterialen in bijpassende kleuren en vormgeving.
20 · Het is mogelijk om bijvoorbeeld op de oostgevel de oriëntatie van de vlakken zodanig de veranderen dat het gebouw in de ochtend beter verwarmd wordt, in de oostgevel en de west- en zuidgevel kan de oriëntatie van de vlakken geoptimaliseerd worden om ongewenste penetratie van zonne-energie te beperken.
25 · In de noodzakelijke ruimte achter de gevelelementen kan ruimte worden gereserveerd voor bijvoorbeeld de kabels en elektronica van zonnepanelen of luchtkanalen of waterkanalen voor gebouwverwarming.
• Omdat de gevel uit vlakken met verschillende oriëntatie bestaat, is het mogelijk om deze zodanig te ontwerpen dat de verschillende vlakken kunnen worden 30 gedemonteerd zodat inspectie en reparatie van de techniek in de ruimte mogelijk is.
• Deze uitvinding kan ook eenvoudigweg bestaan uit een plaatmateriaal met een streep vormig gekartelde vormgeving waarbij de naar een richting georiënteerde 10 vlakken zonlicht reflecteren en de naar de andere richting georiënteerde vlakken zonlicht absorberen. De lengte van de kartel hoeft niet meer dan enkele tienden van millimeters te bedragen, maar kan zelfs meer dan een meter bedragen. Deze vormgeving kan bestaan uit een oppervlaktetextuur van een gevelmateriaal of uit 5 een vormgeving die het gehele gevelmateriaal betreft zoals bijvoorbeeld een gegolfde of gekartelde plaat met uniforme dikte of een vlakke plaat die later vervormd is om de gewenste geometrie te bereiken. Ook is het mogelijk om de vlakken met de verschillende functies door lijmen, schilderen, coaten, schroeven, spijkeren, lassen, solderen of op een andere wijze met elkaar of met 10 de onderconstructie te verbinden.
• Deze uitvinding kan eenvoudig worden gecombineerd met andere gevelfuncties zoals isolatie, het overdragen van de windbelasting op de gevel naar de gebouwconstructie, het buitenhouden van regen en sneeuw, het buitenhouden van ongedierte, het drooghouden en drogen van isolatiematerialen, het 15 verhinderen en drogen van condensatie in de gevel, combineren met gevel- en raam-reinigingsinstallaties, combineren met zonneschermen en luifels, combineren met regenwater-afvoer, combineren met bliksemafleiding, combineren met transport van ventilatielucht, combineren met daglichtsystemen, bereiken van gewenste geluidswering bereiken van veiligheid bij aardbevingen, 20 bestendigheid tegen vandalisme, bestendigheid tegen hagel en bereiken van gewenste brandveiligheid.
• De vlakken kunnen demonteerbaar worden geïnstalleerd zodat onderhoud en reparatie aan de verschillende vlakken kan worden uitgevoerd. Bij deze demonteerbare systemen kunnen oplossingen worden gekozen die diefstal van 25 elementen of beschadiging door vandalisme beperken.
De uitvinding kan in een groot aantal uitvoeringsvormen worden toegepast. Onderstaande voorbeelden dienen om de uitvinding te verhelderen maar bieden geen compleet overzicht van alle mogelijkheden die met deze uitvinding mogelijk zijn.
30 Voorbeelden van uitvoeringsvorm:
Voorbeeld 1: 11
Op een HPL-plaat met een gemiddelde dikte van 10 mm is door een persproces een textuur in de vorm van een zaagtand met licht afgeronde hoeken aangebracht met een diepte van 1 mm. De plaat is voorzien van een donkergrijze kleur op telkens één zijde van de zaagtand en een witte kleur op de aanliggende andere zijde van de 5 zaagtand. De grijze zijdes maken een hoek van 40 graden met de plaat en de witte zijdes maken een een hoek van 40 graden met de plaat. De hoek tussen de vlakken, de top van de zaagtand, bedraagt 100 graden. Deze plaat wordt als gevelmateriaal op een zuidgevel gemonteerd met de zaagtand in horizontale richting. Door deze montage is afgezekerd dat de grijze vlakken geen direct zonlicht kunnen ontvangen op de tijdstippen met de 10 hoogste zonnehoek, de warmste en zonnigste tijdstippen van het jaar, omdat op deze tijdstippen de zonhoogte groter is dan 50 graden met de horizontale as en zodoende kleiner is dan 40 graden met de verticale gevel. Zodoende kunnen de grijze vlakken die een hoek van 40 graden met de verticale as maken niet kunnen worden bereikt door direct zonlicht bij deze hoge zonnehoek. De witte vlakken zullen alle zonlicht op deze 15 warme en zonnige tijdstippen van het jaar ontvangen en reflecteren. Omdat de hoek van de top van de zaagtand meer dan 90 graden bedraagt zal het directe zonlicht dat op de warme tijdstippen van het jaar door deze witte vlakken wordt gereflecteerd niet reflecteren naar de grijze vlakken. Daarmee is afgezekerd dat ook de gereflecteerde instraling van de zon niet bijdraagt aan de opwarming van het gebouw. Bij lage 20 zonnehoek zal het grijze deel van de zaagtand zonnestraling ontvangen en absorberen waarbij deze zonnestraling bijdraagt aan de opwarming van het gebouw. De gevel ziet er uit als een grijs-wit-gestreepte gevel waarbij de gevel voor een toeschouwer een grijzer karakter krijgt naarmate de gevel vanuit een lagere positie met een kleinere hoek, van bijvoorbeeld straatniveau, wordt bekeken omdat de witte vlakken uitsluitend vanuit 25 een grotere beoordelingshoek van de gevel zichtbaar zijn.
Voorbeeld 2:
Een aluminium plaatmateriaal met een dikte van 1 mm is vervormd in een 30 lijnvormige asymmetrische zaagtandvorm met licht geronde hoeken. Een zijde van de zaagtand is gecoat met een witte licht-reflecterende coating. De andere zijde van de zaagtand is gecoat met een zwarte licht-absorberende coating. De vlakken met de zwarte coating kennen een hoek van 40 graden met de hartlijn door de plaat dwars op de zaagtand De lengte van deze vlakken bedraagt 5 cm. De vlakken met de witte coating 12 kennen een hoek van 50 graden met dezelfde hartlijn. De hoek tussen de witte en zwarte vlakken bedraagt 90 graden. Deze plaat wordt aan een gevel gemonteerd waarbij de zaagtand horizontaal georiënteerd is met de witte vlakken naar boven gericht. Op een winterse dag zal een groot deel van de zonnestraling door de zwarte vlakken worden 5 geabsorbeerd en bijdragen aan de verwarming van het gebouw. Op een zomerse dag zal een groot deel van de zonnestraling van het gebouw weg worden gereflecteerd en niet bijdragen aan de opwarming van het gebouw. De gevel ziet er uit als een zwart-wit-gestreepte gevel waarbij de gevel een zwarter karakter krijgt naarmate de gevel vanuit een kleinere hoek van beneden wordt bekeken omdat de witte vlakken uitsluitend vanuit 10 een grotere beoordelingshoek van de gevel zichtbaar zijn.
Voorbeeld 3:
Dezelfde plaat als in voorbeeld 1 waarbij de plaat met de zaagtand verticaal is 15 gemonteerd op een zuid/oostgevel. In de ochtend zal een groot deel van de instraling van de zon worden geabsorbeerd door de zwarte vlakken en bijdragen aan de verwarming van het gebouw. Later op de dag zal de instraling van de zon door de witte vlakken worden gereflecteerd en niet bijdragen aan de opwarming van het gebouw. De gevel ziet er uit als een verticaal zwart-wit gestreepte gevel waarbij de gevel vanuit het 20 oosten beoordeeld voornamelijk zwart is en vanuit het zuiden beoordeeld voornamelijk wit.
Voorbeeld 4: 25 Dezelfde plaat als in voorbeeld 1 waarbij de zaagtand onder een hoek van 45 graden diagonaal is gemonteerd op een zuidgevel met de witte vlakken licht naar het westen georiënteerd. In de ochtend zal een groot deel van de instraling van de zon worden geabsorbeerd door de zwarte vlakken en bijdragen aan de verwarming van het gebouw. Later op de dag zal de instraling van de zon worden gereflecteerd en niet 30 bijdragen aan de opwarming van het gebouw. Op een winterse dag zal de tijdsduur waarop de absorptie van de zon langer duren dan in de zomer omdat de zonnehoogte in de winter lager is dan in de zomer en er daarom in de winter meer zon uit de kleine zonnehoek op de zwarte vlakken te verwachten is. Deze gevel kent een zwart-wit-gestreepte uitstraling die verandert in afhankelijkheid van de beoordeling.
13
Voorbeeld 5:
Op een HPL-compactplaatmateriaal met een gemiddelde dikte van 10 mm is 5 door een persproces een textuur aangebracht in de vorm van een zaagtand met licht afgeronde hoeken met een diepte van 1 mm. De zijden van deze zaagtand worden afwisselend gekleurd met een gele kleur met hoge reflectie van zonlicht en een grijze kleur met hoge absorptie van zonlicht. De gele zijde van de zaagtand maakt een hoek van 50 graden met de plaat en de grijze zijde van de plaat maakt een hoek van 35 10 graden met de plaat. De hoek tussen de vlakken bedraagt 95 graden. Deze plaat wordt aan een gevel gemonteerd waarbij de zaagtand horizontaal georiënteerd is met de gele vlakken naar boven gericht. Op een winterse dag zal een groot deel van de zonnestraling door de grijze vlakken worden geabsorbeerd en bijdragen aan de verwarming van het gebouw. Op een zomerse dag zal een groot deel van de zonnestraling van het gebouw 15 weg worden gereflecteerd en niet bijdragen aan de opwarming van het gebouw. De gevel ziet er uit als een geel-grijs-gestreepte gevel waarbij de gevel een meer grijs karakter krijgt naarmate de gevel vanuit een kleinere hoek vanaf de grond wordt bekeken omdat de gele vlakken uitsluitend vanuit een grotere beoordelingshoek van de gevel zichtbaar zijn.
20
Voorbeeld 6:
Op een HPL-compactplaat met een gemiddelde dikte van 10 millimeter is door een persproces een textuur aangebracht in de vorm van een zaagtand met licht 25 afgeronde hoeken met een diepte van 1 mm. De plaat is voorzien van een blauwe kleur. Op de korte zijden van de zaagtand is een transparante aluminium coating met een emissiviteit van 0,3 aangebracht. De aluminium-zijde van de zaagtand maakt een hoek van 60 graden met de plaat en de blauwe zijde van de plaat maakt een hoek van 20 graden met de plaat. De hoek tussen de vlakken bedraagt 100 graden. Deze plaat wordt 30 aan een gevel gemonteerd waarbij de zaagtand horizontaal georiënteerd is met de aluminium-vlakken naar boven gericht. De vlakken met een lage emissiviteit verhinderen verlies van energie in de vorm van lange-golflengte- straling en beperken op deze wijze energieverlies door de gevel. De gevel ziet er uit als een aluminium-blauw-gestreepte gevel waarbij de gevel een meer blauw karakter krijgt naarmate de gevel 14 vanuit een kleinere hoek vanaf de grond wordt bekeken omdat de aluminium vlakken uitsluitend vanuit een grotere beoordelingshoek van de gevel zichtbaar zijn.
Voorbeeld 7: 5
Een strook uit een aluminium plaat met een dikte van 1 mm en een breedte van 40 cm wordt een hoekprofiel gebogen met een beenlengte van 19 cm en een hoek van 90 graden aan de uiterste zijde van dit profiel wordt een strip met een breedte van 1 cm gebogen in een hoek van 135 graden met het profiel. In deze strip worden gaten 10 geboord met een onderlinge afstand van 20 cm en een diameter van 6 mm waarmee deze profielen op een houten onderconstructie van een gevel kunnen worden gemonteerd. De hoekprofielen worden boven aan één zijde gespoten in een zon-reflecterende witte kleur en aan de andere zijde in een esthetisch aantrekkelijke donkerblauwe kleur. Op 1 cm afstand van de buiging voor de bevestigingsstrip aan de 15 blauwe zijde van het profiel is met een onderlinge afstand van telkens 1 cm een gaatje met een diameter van 4 mm geboord. Deze profielen zijn horizontaal boven elkaar aan een houten onderconstructie van een gevel gemonteerd waarbij door toepassing van een rubber strip lekkage door de voegen tussen de aluminium-elementen naar de houten onderconstructie voor geremd. De houten onderconstructie bestaat uit balken met een 20 dikte van 12 cm * 12 cm die horizontaal met een onderlinge hart-op-hart-afstand van 28,9 cm van elkaar gemonteerd zijn op een binnenmuur waarbij een laag van 12 cm dik isolatiemateriaal tussen de horizontale balken voor een voldoende thermische isolatie van het gebouw zorgdragen. Voordat de aluminium-elementen zijn gemonteerd is een damp-open folie gespannen over het isolatiemateriaal die het isolatiemateriaal bij 25 onverhoopt inregenen of andere lekkage droog houdt. Optioneel wordt tussen de houten onderconstructie met damp-open folie en de aluminium-profielen met de rubber afdichting een stalen hoekprofiel gemonteerd over de gehele lengte van de aluminium profielen. Dit stalen hoekprofiel ligt aan boven de houten onderconstructie en steekt 4 cm in het isolatiemateriaal. Dit stalen hoekprofiel verhindert brandoverslag in verticale 30 richting door de ruimte achter de aluminiumprofielen. De gaatjes in de aluminium-profielen verzorgen de ventilatie in de ruimte tussen deze profielen en de binnenmuur en voorkomen daarmee condensatieproblemen of vochtophoping in de gevelconstructie. De witte vlakken van de gevelelementen reflecteren de instraling van de zon bij grote zonnehoogte en beperken zodoende de koellast van het gebouw. De instraling van de 15 zonnewarmte bij lage zonnehoek wordt via de houten onderconstructie en het brandprofiel de gevel binnengeleid.
Voorbeeld 8: 5
Een identieke opstelling als in voorbeeld 7 met als onderscheid dat in het aluminium profiel ter plekke van de overgang van blauw naar wit is doorgezaagd en door een thermisch isolerend kunststof profiel weer aaneen is verbonden in de originele vorm. Verder is aan de achterzijde van de witte vlakken over het gehele witte oppervlak 10 een strook 2 cm dik thermisch isolerend polyurethaan-schuim gelijmd. Het kunststof profiel en het isolerende schuim verminderen energie-verlies op tijden dat de onderzijde van het profiel zonnewarmte opvangt en verminderen zonneabsorptie door het gebouw op tijden dat de zon de witte zijde beschijnt.
15 Voorbeeld 9:
Een gevelconstructie zoals in voorbeeld 6 wordt gebouwd met als verschil dat een luchtslang met een diameter van 13 cm in de ruimte achter de aluminium elementen wordt gelegd. De winterse zonnewarmte kan door deze slang worden geoogst wanneer 20 de zon-verwarmde lucht op deze tijdstippen wordt gebruikt voor de luchtbehandelingsinstallatie van het gebouw of indien deze zon-verwarmde lucht via een warmtewisselaar wordt gebruikt om water te verwarmen of om bijvoorbeeld beton, grond of faseovergangsmaterialen te verwarmen waarmee de energie wordt overgedragen op een ander medium. Het is ook mogelijk om op warme dagen een 25 gedwongen luchtstroom door deze buizen de forceren om zodoende de zon-verwarmde lucht uit de gevel te verwijderen en te vervangen door koelere “schaduwlucht.”
Voorbeeld 10: 30 Een gevelconstructie zoals in voorbeeld 6 wordt gebouwd met als verschil dat een waterslang met een diameter van 13 cm in de ruimte achter de aluminium elementen wordt gelegd. De winterse zonnewarmte kan door deze slang worden geoogst wanneer zon-verwarmd water op deze tijdstippen wordt gebruikt om bijvoorbeeld beton, grond, lucht of faseovergangsmaterialen te verwarmen waarmee de energie wordt 16 overgedragen op een ander medium. Het is ook mogelijk om op warme dagen een gedwongen waterstroom door deze buizen te pompen om zodoende de zon-verwarmde water uit de gevel te verwijderen en te vervangen door koelere “schaduwlucht.” Het gebruik van een waterslang biedt als voordeel dat de gevel gebruik maakt van de hoge 5 soortelijke warmte van water. De soortelijke warmte van water bedraagt ongeveer 4200 J/kg/K terwijl de soortelijke warmte van beton ongeveer 900 J/kg/K bedraagt. 1 kilo water draagt zodoende evenveel bij aan de thermische massa van een gebouw als 4,5 kilo beton. Een watersysteem aan de buitenzijde van een gebouw kan bijdragen aan de brandveiligheid van een gebouw.
10
Voorbeeld 11:
Een gevelconstructie bestaat uit een gangbare constructie voor geventileerde gevels waarbij plaatmaterialen met een breedte van ongeveer 47 cm telkens onder een 15 hoek van 40 graden met de verticale as zijn gemonteerd en wel zodanig dat deze met de decoratieve zijde naar beneden wijzen en een zaagtandprofiel met de gevel vormen. Boven deze panelen is een plateau gecreëerd dat ongeveer 30 cm uitsteekt buiten de gevelconstructie. Op dit plateau is sedum-dakbedekking gemaakt. Omdat de zon bij hoge zonnestand de gevelbekleding niet kan bereiken, draagt de gevelbekleding op hete 20 tijdstippen niet bij aan de opwarming door instraling van de zon van de gevel. Op tijdstippen met lage zonnehoek kan de gevelbekleding wel bijdragen aan de oogst van zonnewarmte door de gevel. De sedum-dakbedekking op de plateaus zal door de donkere en hoog absorberende kleur veel zonne-warmte absorberen bij hoge zonnehoek, echter doordat de sedum-dakbedekking veel vocht kan verdampen zal deze sedum-25 bedekking tot een natuurlijke koeling van de gevel leiden bij hoge zonnestand.
Voorbeeld 12:
Op een binnenmuur van een zuidgevel wordt een houten onderconstructie 30 gemonteerd. Tussen de houten onderconstructie wordt isolatiemateriaal aangebracht. Over het isolatiemateriaal wordt een damp-open folie aangebracht. De hart-op-hart-afstand van de horizontale balken van de houten onderconstructie bedraagt 30 cm. Op deze constructie worden aluminium-profielen aangebracht met een breedte van 5 cm en een onderlinge afstand van 30 centimeter. Deze aluminium-profielen zijn zodanig 17 vormgegeven dat na montage telkens driehoekige steunen uit de gevel steken waarop aan de bovenzijde en de onderzijde plaatmaterialen kunnen worden bevestigd. De bovenzijde maakt een hoek van 50 graden met de verticale gevel. De onderzijde maakt een hoek van 40 graden met de gevel. De binnen- en buitenhoek van de zaagtand die zo 5 ontstaat bedraagt 90 graden. De lengte van de bovenste poot van de aluminium-elementen bedraagt 19 cm. De lengte van de onderste poot van de aluminium-elementen bedraagt 23 cm. Op de bovenzijde van deze aluminium-profielen wordt een langwerpig zonnepaneel gemonteerd met een breedte van 20 cm. Dit zonnepaneel heeft aan de rugzijde elke 30 cm bevestigingspunten waarmee dit element duurzaam demonteerbaar 10 aan de aluminium-constructie kan worden bevestigd. De bekabeling en andere elektrische voorzieningen vallen tussen de aluminium-profielen maar kunnen onzichtbaar en voor mens en dier onbereikbaar worden weggewerkt in de driehoekige vorm die ontstaat onder deze panelen. Nadat de zonnepanelen zijn bevestigd worden stroken wit gekleurde HPL-compactplaten gemonteerd aan de onderzijde van de 15 driehoekige constructies en wel zodanig dat de zonnepanelen tenminste 5 millimeter uitsteken over de HPL-compactplaten om binnenregenen te voorkomen, maar met een ruimte vrije ruimte tussen de zonnepanelen en de compactplaten van 3 tot 7 mm om ventilatie in de driehoekige vorm mogelijk te maken. Aan de onderzijde van de HPL-compactplaten wordt eveneens een ruimte van 3 tot 7 mm gelaten boven de 20 zonnepanelen om ventilatie mogelijk te maken en om de HPL-compactplaten te kunnen demonteren. Omdat de zonnepanelen op deze wijze gemonteerd de maximale opbrengst hebben en omdat door de vrije convectie de zonnepanelen gekoeld worden, zal de energetische opbrengst van de zonnepanelen maximaal zijn. Doordat een deel van de zoninstraling op de HPL-compactplaten zal reflecteren op de zonnepanelen zal de 25 opbrengst van deze panelen nog hoger zijn dan van een dergelijke gevel verwacht kon worden. Omdat de HPL-compactplaten in elke kleur naar wens gekozen kunnen worden, kan met deze opstelling een esthetisch aantrekkelijke en energetisch efficiënte geveloplossing worden gecreëerd.
30 Voorbeeld 13:
Een opstelling vergelijkbaar met voorbeeld 10 waarbij de hoek tussen de onderdelen slechts 80 graden bedraagt en waarbij de HPL-compactplaten zijn voorzien van een zonreflecterende folie, (bijvoorbeeld Reflec Tech Mirror film) De reflecterende 18 folie draagt bij aan een verhoogde opbrengst van de kostbare fotovoltaïsche elementen omdat licht op deze folie wordt gereflecteerd naar de kostbare fotovoltaïsche elementen.
Voorbeeld 14: 5
Een opstelling vergelijkbaar met voorbeeld 11 waarbij de fotovoltaïsche elementen zijn vervangen door zon-thermische elementen en waarbij de driehoekige ruimte onder de zon-thermische elementen wordt gebruikt om de techniek die bij deze elementen past te verbergen.
10
Voorbeeld 15:
Een opstelling zoals in voorbeeld 12 waarbij de driehoekige ruimte onder de fotovoltaïsche elementen is voorzien van een buissysteem om zon-verwarmde lucht af 15 te voeren en koele lucht aan te voeren waardoor de fotovoltaïsche elementen beter functioneren en de warme lucht kan worden gebruikt voor andere toepassingen.
Voorbeeld 16: 20 Een stalen gevelplaat wordt voorzien van sleuven en vervolgens worden via vervormingen in deze plaat de sleuven tot gaten gevormd en wel zodanig dat deze uitsluitend van een hoek nabij de bovenzijde zichtbaar zijn. Vervolgens wordt deze plaat gekleurd in een passende gevelkleur en worden fotovoltaïsche elementen met een afmeting van ongeveer 20cm * 20 cm in deze gaten aangebracht. Deze gevelplaat wordt 25 in een zuidgevel gemonteerd waarbij de fotovoltaïsche elementen een hoek van ongeveer 35 graden met het horizontale vlak maken. In deze hoek hebben de fotovoltaïsche elementen het hoogste rendement en de minste impact op de esthetische waarde van de gevel.
30 Voorbeeld 17:
Een gevel vergelijkbaar met voorbeeld 11 met als verschil dat deze gevel naar het oosten is georiënteerd. De optimale hoek voor fotovoltaïsche toepassingen voor een dergelijke gevel heeft een hellingshoek met de verticale as en een gedraaide hoek met 19 het gevelvlak. Door gebruik te maken met bovenstaande kennis is de optimale hoek geconstrueerd en zijn de vlakken tussen de fotovoltaïsche elementen gevuld met HPL-compactplaten in verschillende kleuren. Als resultaat is een esthetisch aantrekkelijke gevel ontstaan met een kleurrijke en driedimensionale vormgeving die ruimte biedt voor 5 onderhoud aan de fotovoltaïsche elementen en voor het onzichtbaar en onbereikbaar wegwerken van de elektrische bekabeling en die het optimale rendement van de geïnstalleerde fotovoltaïsche elementen biedt.
Voorbeeld 18: 10
Een gevel vergelijkbaar met voorbeeld 1 waarbij de textuur driedimensionaal is en uit meerdere richtingen bestaat. Deze textuur is qua vormgeving geoptimaliseerd voor gebruik in oostgevels. De lichtreflecterende vlakken zijn zodanig geörienteerd dat bij grote zonnehoek veel zonlicht gereflecteerd wordt en bij andere zonnehoeken veel 15 zonlicht geabsorbeerd wordt. Vanwege het driedimensionale karakter van de textuur is het mogelijk om meerdere kleuren te printen op de verschillende vlakken en op deze manier de textuur visueel te accentueren of te verbergen.
Voorbeeld 19: 20
Een gevel vergelijkbaar met voorbeeld 11 waarbij de HPL-compact-plaat is voorzien van een kleur met een hoge reflectie in het golflengte gebied van 500 tot 1000 nanometer en een hoge absorptie in het golflengtegebied boven 1000 nm. Deze plaat zal veel licht reflecteren naar de fotovoltaïsche elementen, maar een groot deel van de 25 fotovoltaïsch inactieve golflengtes absorberen. Door de toename in zonnestraling op de fotovoltaïsche elementen zal de elektrische output toenemen. Omdat het niet actieve deel van het spectrum is weggefilterd zal de temperatuur van de fotovoltaïsche elementen beperkt toenemen wat positief uitwerkt op de efficiëntie van de elementen. Fotovoltaïsche elementen presteren minder bij verhoogde temperatuur. Het wegvangen 30 van de golflengtes boven de 1000 nanometer kan worden gerealiseerd door het inmengen van geschikte mineralen of chemicaliën in de coatings. Het inmengen van kwarts met een deeltjesgrootte van meer dan 10 micron in een witte coating zal een verhoogde absorptie boven 2000 nanometer tot gevolg hebben zonder een storende invloed op de zichtbare kleur. Het toevoegen van kwarts aan de witte coating kan 20 daarom een efficiëntie-verhogende werking hebben op de werking van voorbeeld 17. Ook bariumsulfaat of gecoat mica kan als voorbeeld dienen van een additief dat uitsluitend bij golflengtes hoger dan 1000 nanometer straling absorbeert.
5 Voorbeeld 20:
Een gevel vergelijkbaar met voorbeeld 11 waarbij een strook polycarbonaat holkanaalplaat is gemonteerd voor de gevelplaten met als doel de ingestraalde zonne-energie beter vast te houden. De ingestraalde zonne-energie kan immers de 10 holkanaalplaat passeren en wordt op de HPL-compactplaat omgezet in thermische warmte. Deze warmte kan de holkanaalplaat minder gemakkelijk passeren vanwege de thermische isolerende werking van dit materiaal. De HPL-compactplaat wordt aldus warmer dan in dezelfde opstelling zonder de holkanaalplaat. Op deze wijze kan dit geveldeel bij lage zonnehoogte effectiever warmte overdragen naar het gebouw.
15
Voorbeeld 21:
Een strook plaatmateriaal met een licht-reflecterende achterzijde en een esthetisch decoratieve voorzijde wordt gebogen tot een V-vorm. Deze V-vorm wordt 20 aan een gevel gemonteerd waarbij de oriëntatie van de elementen zo is gekozen dat de licht-reflecterende achterzijde dat zonlicht kan reflecteren dat tot een verhoogde koellast leidt en de decoratieve zijde zodanig is georiënteerd dat de maximale esthetische waarde van de gevel wordt bereikt. In Nederland zou een dergelijke V-vorm bijvoorbeeld een binnenhoek hebben van 50 graden en een lange binnenbeenlengte als decoratieve 25 voorzijde hebben van 40 centimeter en een korte buitenbeenlengte met de lichtreflecterende kleur van 25 centimeter.
Voorbeeld 22: 30 Een gevel zoals in voorbeeld 7 waarbij aan de binnenzijde van de lichtabsorberende zijde aluminium vinnen zijn gemonteerd die de warmteoverdracht van de warme buitenzijde naar de lucht aan de binnenzijde verbeteren en die zordragen voor een hogere warmtecapaciteit aan de binnenzijde van deze gevelconstructie.
21
Tekeningen en toelichting bij de tekeningen
In figuur 1 is een op het zuiden georiënteerde gevel 1 weergegeven. Een zonnehoogte van 0 graden is in positie 2 weergegeven, de hoogste zonnehoogte in 5 december is in positie 3 weergegeven, de hoogste zonnehoogte in Nederland is in positie 5 weergegeven. In positie 4 is die zonnehoogte weergegeven die de overgang tussen koelen en verwarmen weergeeft. In het gebied van zonnehoogtes die weergegeven zijn in gebied 6, de zonnehoogtes tussen de posities 5 en 4, is de zonnehoogte groter dan de zoninstraling van positie 4 en leidt deze gemiddeld tot een 10 koellast van een gebouw. Zoninstraling met een zonnehoogte lager dan positie 4 kan positief gebruikt worden om een gebouw te verwarmen.
In figuur 2 is een op het zuiden georiënteerde gevel zoals in figuur 1 weergegeven. Met de op de gevel gemonteerde elementen wordt de zonnestraling met een zonnehoogte groter dan positie 4 via de vlakken 7 gereflecteerd en wordt de 15 zonnestraling met een zonnehoogte kleiner dan positie 4 geabsorbeerd via de vlakken 8. De vlakken 7 en 8 maken een hoek van ongeveer 90 graden ten opzichte van elkaar om reflecties van vlakken 7 naar de vlakken 8 te beperken.
In figuur 3 is een op het zuiden georiënteerde gevel zoals in figuur 1 weergegeven. Vlak 10 heeft nu een hellingshoek die zodanig is gekozen dat zelfs 20 zonlicht met de allerhoogste zonnehoogte uit positie 5 geen schaduw kan werpen op vlak 11. Vlak 11 heeft een hellingshoek die zodanis is gekozen dat een fotovoltaïsch element of een zonthermisch element dat op vlak 11 gemonteerd is de optimale opbrengst heeft. Door deze geometrie kan het maximale rendement uit een fotovoltaïsch element of een zonthermisch element worden gehaald bij montage aan een verticale 25 gevel.
In figuur 4 is een gevel weergegeven. Deze gevel bestaat uit een binnenwand 12, een constructie van houten balken 13 die horizontaal op deze binnenwand zijn bevestigd, isolatiemateriaal 14 dat tussen de balken is bevestigd, een damp-open folie 15 die voor de balken en de isolatie is bevestigd, een rubber afdichtingsprofiel 16 dat 30 voorkomt dat water via de gevelbekledingselementen de gevel penetreert, een stalen hoekprofiel 17 dat brandoverslag tussen de balken voorkomt, gevelbekledingselementen 18 die met een bevestiging 19 aan de houten balken zijn gemonteerd. De gevelbekledingselementen 18 bevatten aan de onderzijde enkele ventilatiegaten 20 die voor een ventilatie in de gevelconstructie zorgdragen. De gevelbekledingselementen 22 kennen een lichtreflecterende bovenzijde 21 en een lichtabsorberende onderzijde 22. Dit gevelsysteem reflecteert ongewenst zonnewarmte en absorbeert gewenste zonnewarmte.
In figuur 5 is een gevelmateriaal 24 weergegeven met een gegolfde vormgeving. Dit materiaal kan met de golven horizontaal, verticaal of in een hoek met de horizon 5 worden gemonteerd aan een verticale gevel. De lichtreflecterende vlakken 26 reflecteren ongewenste zoninstraling uit hoge zonnehoogte en de lichtabsorberende vlakken 25 absorberen gewenste zoninstraling.
In figuur 6 is een vlak gevelbekledingsmateriaal met oppervlaktetextuur 27 weergegeven. Dit materiaal kan met de golven horizontaal, verticaal of in een hoek met 10 de horizon worden gemonteerd aan een verticale gevel. De lichtreflecterende vlakken 28 reflecteren ongewenste zoninstraling uit hoge zonnehoogte en de lichtabsorberende vlakken 29 absorberen gewenste zoninstraling.
In figuur 7 is een gevelconstructie weergegeven. Deze constructie bestaat uit een binnenmuur 30 waarop een isolatiemateriaal 31 is aangebracht. Tussen de 15 isolatiematerialen is een houten onderconstructie 32 aangebracht waarop een stalen hoekprofiel 33 is aangebracht dat dient als brandweerstand. Voor deze binnenconstructie is een damp-open folie 34 aangebracht. Op de houten onderconstructie 32 zijn aluminium profielen 35 gemonteerd met behulp van de bevestigingsmiddelen 36. De aluminium profielen 35 zijn zodanig vormgegeven dat 20 deze eenvoudig uitgelijnd en gemonteerd kunnen worden. Op de naar boven hellende delen van de aluminium profielen 35 worden fotovoltaïsche elementen 37 gemonteerd en bevestigd met bevestigingsmiddelen 39 en 42. Op de naar beneden hellende delen van de aluminium profielen 35 worden HPL-compactplaten 38 gemonteerd met de bevestigingsmiddelen 43. De afvoer van de zonnepanelen 40 valt tussen de aluminium 25 profielen en is veilig weggewerkt in de driehoekige ruimte onder de zonnepanelen. De bekabeling van de zonnepanelen 42 kunnen in deze ruimte worden weggewerkt. In dezelfde driehoekige ruimte is een luchtleiding 44 gemonteerd die de zonwarmte uit dit gevelsysteem kan afvoeren. Het fotovoltaïsche element heeft een breedte die met een kleine overstek 45 uitsteekt over de HPL-compactplaten om inregenen te voorkomen. 30 Het gevelsysteem kent spieetvormige openingen 47 en 48 om ophoping van zonnewarmte in de driehoekige ruimte te voorkomen.
In figuur 8 is een gevelconstructie weergegeven waarbij de vlakken 47 fotovoltaïsche elementen bevatten en de vlakken 48 lichtreflecterende oppervlaktes. Doordat de hoek tussen de vlakken 47 en 48 minder dan 90 graden bedraagt zal zonlicht 23 uit hoek 50 via de reflecterende oppervlaktes naar de fotovoltaïsche elementen reflecteren. Doordat de vlakken 48 in een hoek die overeenkomt met de hoogste zonnehoek 5 aan de gevel zijn georiënteerd, zullen de vlakken met de fotovoltaïsche elementen geen schaduw ontvangen. Voor elke oriëntatie van de gevel kan de optimale 5 configuratie worden uitgerekend.
In figuur 9 is een esthetisch aansprekende invulling gegeven aan de invulling van deze uitvinding. Een geveloppervlak 52 heeft een vormgeving waarbij lichtreflecterende vlakken 53 optimaal zijn georiënteerd. De lichtreflecterende vlakken vormen de top van een vormgeving van halve kegels 54 die in een esthetische 10 configuratie in het gevelvlak 55 zijn geïntegreerd.
In figuur 10 is een gevel schamatisch weergegeven die bekleed is met stroken plaatmateriaal met een licht-reflecterende achterzijde 57 en een esthetisch decoratieve voorzijde 58 die zijn gebogen tot een V-vorm. Deze V-vorm wordt aan een gevel gemonteerd waarbij de oriëntatie van de elementen zo is gekozen dat de licht-15 reflecterende achterzijde dat zonlicht kan reflecteren dat tot een verhoogde koellast leidt en de decoratieve zijde zodanig is georiënteerd dat de maximale esthetische waarde van de gevel wordt bereikt. In Nederland zou een dergelijke V-vorm bijvoorbeeld een binnenhoek hebben van 50 graden en een lange binnenbeenlengte als decoratieve voorzijde hebben van 40 centimeter en een korte buitenbeenlengte met de 20 lichtreflecterende kleur van 25 centimeter. Om inregening te beperken kent de V-vorm een lichte buiging aan de lange zijde die langsstromend regenwater over de vlakken 57 afvoert.
In figuur 11 is weergegeven hoe de zonnehoogte in Nederland samenhangt met de tijd van de dag, de datum en de azimut. In deze figuur is te zien dat op de warmste 25 tijdstippen van het jaar de zon de hoogste zonnehoogte heeft. In deze figuur is te zien dat de hoogste zonnehoogte in Nederland ongeveer 62 graden bedraagt en dat het voordelen heeft om de zon met een zonnehoogte groter dan 50 graden te reflectren en om de zon met een zonnehoogte lager dan 50 graden te absorberen.
In figuur 12 is in een voorbeeld weergegeven dat de zoninstraling op een 30 verticale zuidgevel in Nederland een hogere piek kent in maart dan in juni. Dit is het gevolg van de ongunstigere hogere zonnehoek in Juni die tot een lagere zoninstraling leidt omdat de opvallende zon in juni met name een verticale component kent. Het is in deze figuur ook zichtbaar dat de zon in juni gedurende langere tijd van de dag de gevel bestraald dan in maart.
24
In figuur 13 is de zoninstraling op een oostgevel weergegeven als functie van de tijd op de dag. In deze grafiek zijn voorbeeldcurves van december en van juni weergegeven. In deze grafiek is zichtbaar dat op een oostgevel de instraling in de morgen na zonsopkomst snel toeneemt en daarna gedurende de dag langzaam afneemt.
5 Bij de curves staan telkens 2 gegevens. Het eerste getal is de hoek die de zon op dit tijdstip maakt met de zuidas en het tweede getal geeft aan welke zonnehoogte hierbij hoort. In deze grafiek is te zien dat de grootste piek van zonne-energie op de oostgevel in juni te verwachten is uit een hoek tussen 100 en 180 graden ten opzichte van de zuidas en uit een zonnehoogte tussen de 38 en 62 graden. Voor december geldt een piek in 10 zonnepiek uit een hoek tussen 132 en 185 graden met de zuidas en een zonnehoogte van ongeveer 11 graden. Uit deze grafiek zou geconcludeerd kunnen worden dat fotovoltaïsche elementen of zonthermische elementen die aan een oostgevel zijn gemonteerd voor een optimaal rendement een oriëntatie van grofweg 145 graden met de zuidas moeten hebben en een hellingshoek van ongeveer 50 graden met de verticale as. 15 Deze oriëntatie kan in afhankelijkheid van de wensen nog verder worden geoptimaliseerd en gepreciseerd. In ieder geval maakt deze figuur duidelijk dat actieve elementen op een oost- of een west-gevel voor een optimaal rendement niet alleen hellend in het gevelvlak moeten worden georienteerd maar ook diagonaal.

Claims (50)

1. Gevelconstructie of gevelbekledingselement met als kenmerk dat deze tenminste 2 soorten vlakken kent met een verschillende oriëntatie en met tenminste 2 verschillende functionaliteiten of kleuren zodat de uiteindelijke gevel bijdraagt aan een 5 verhoogde energie-efficientie van het gebouw waaraan deze gevel gemonteerd is omdat de verschillende vlakken op een eigen wijze omgaan met de instraling van de zon waarbij de oriëntatie van de vlakken is gekozen op basis van kennis van de baan van de zon.
2. Gevelconstructie of gevelbekledingselement zoals in conclusie 1 met als 10 kenmerk dat een deel van de vlakken is georiënteerd naar een hoge zonnehoogte en een deel van de vlakken omlaag is georiënteerd en uitsluitend direct zonlicht ontvangt van zonnestraling uit een lage zonnehoogte.
3. Gevelconstructie of gevelbekledingselement zoals in conclusie 1 met als kenmerk dat de functionaliteiten van de vlakken zodanig is gekozen dat zonne-energie 15 uit hoge zonnehoogte wordt gereflecteerd door gebruik te maken van zonne-straling-reflecterende oppervlaktes en zonne-energie uit lage zonnehoogte wordt geabsorbeerd door gebruik te maken van zonne-straling-absorberende oppervlaktes.
4. Gevelconstructie of gevelbekledingselement zoals in conclusie 2 met als kenmerk dat over het jaar gemiddeld de zon op tijdstippen dat het gebouw gekoeld 20 wordt vooral de vlakken bestraalt die op de hoge zonnehoogte georiënteerd zijn, en op tijdstippen dat het gebouw verwarmd wordt met name die vlakken bestraalt die omlaag naar de lage zonnehoogte georiënteerd zijn.
5. Gevelconstructie of gevelbekledingselement zoals in conclusie 1 met als kenmerk dat een deel van de vlakken zodanig is georiënteerd dat deze geen schaduw 25 van direct zonlicht kan werpen op de andere vlakken omdat de oriëntatie van deze vlakken overeenkomen met de allerhoogste zonnehoek die voor die plaats op aarde of voor deze oriëntatie van het gebouw geldt.
6. Gevelconstructie of gevelbekledingselement zoals in conclusie 1 met als kenmerk dat een deel van de vlakken zodanig is georiënteerd dat een fotovoltaïsch 30 element of een zonthermisch element met deze oriëntatie het maximale rendement behaalt doordat deze oriëntatie is berekend met behulp van de kennis van de baan van de zon.
7. Gevelconstructie of gevelbekledingselement zoals in conclusie 1 met als kenmerk dat de hoeken tussen de verschillende vlakken 90 graden of meer dan 90 graden bedraagt om reflectie van zonnestraling van het ene vlak naar het andere vlak te beperken.
8. Gevelconstructie of gevelbekledingselement zoals in conclusie 1 met als kenmerk dat de hoeken tussen de verschillende vlakken 90 graden of minder dan 90 5 graden bedraagt om reflectie tussen de verschillende vlakken te maximaliseren.
9. Gevelconstructie of gevelbekledingselement zoals in conclusie 1 met als kenmerk dat een van de vlakken een zonthermische of fotovoltaïsche functionaliteit heeft.
10. Gevelconstructie of gevelbekledingselement zoals in conclusie 1 met als 10 kenmerk dat een van de vlakken een zonreflecterende functionaliteit heeft.
11. Gevelconstructie of gevelbekledingselement zoals in conclusie 10 met als kenmerk dat het zonreflecterende vlak een lichte kleur heeft of een spiegelende kleur heeft of een hoge glansgraad heeft.
12. Gevelconstructie of gevelbekledingselement zoals in conclusie 10 met als 15 kenmerk dat de zonreflecterende functionaliteit bereikt wordt door additieven, vulstoffen, porositeit of pigmenten in deze laag.
13. Gevelconstructie of gevelbekledingselement zoals in conclusie 12 met als kenmerk dat de zonreflecterende functionaliteit titaandioxide, chroomtitanaten, nikkeltitanaten, vanadaten, bariumsulfaat, zinkoxide, glasparels, metalische deeltjes of 20 plaatjes, paarlemoerpigmenten of mica-pigmenten bevat.
14. Gevelconstructie of gevelbekledingselement zoals in conclusie 12 met als kenmerk dat indien een donkere kleur gewenst is gebruik wordt gemaakt van hitte reflecterende pigmenten.
15. Licht absorberende kleur waarbij voor een donkere kleur gebruik wordt gemaakt 25 van pigment groen 17, pigment bruin, 29, pigment bruin 157, pigment zwart 12, lumogen zwart FK4280, lumogen zwart FK4281, paliogenzwart L0086 of Sicopalzwart K0095.
16. Gevelconstructie of gevelbekledingselement zoals in conclusie 10 met als kenmerk dat het zonreflecterende vlak additieven, vulstoffen of pigmenten bevat die 30 golflengtes boven 2000 nanometer absorberen.
17. Gevelconstructie of gevelbekledingselement zoals in conclusie 13 met als kenmerk dat het zonreflecterende vlak bariumsulfaat, kwarts, anorganisch gecoat mica of titaandioxide bevat.
18. Gevelconstructie of gevelbekledingselement zoals in conclusie 1 met als kenmerk dat een deel van de vlakken zonlicht absorbeert op tijdstippen dat het gebouw een verwarmingsbeoefte heeft doordat deze vlakken een zonlichtabsorberend oppervlak hebben.
19. Gevelconstructie of gevelbekleding selement zoals in conclusie 15 met als kenmerk dat deze vlakken zonnestraling-absorberende additieven, pigmenten of vulstoffen bevatten en een lage glansgraad hebben.
20. Gevelconstructie of gevelbekledingselement zoals in conclusie 16 met als kenmerk dat deze vlakken roetpigmenten, anorganisch gecoat mica of carbon nano- 10 tubes bevat.
21. Gevelbekledingselement dat bestaat uit een plaatmateriaal dat voorzien is van een textuur dat bestaat uit verschillend georienteerde vlakken met als kenmerk dat na montage aan de gevel een deel van deze vlakken op een hoge zonnehoogte is georiënteerd en een deel van deze vlakken omlaag is georienteerd en alleen door direct 15 zonlicht uit een lage zonnehoogte wordt bereikt en waarbij de hoek tussen beide vlakken tenminste 85 graden bedraagt.
22. Gevelbekledingselement zoals in 21 met als kenmerk dat de vlakken die naar de hoge zonnehoogte zijn gericht zonlicht reflecteren en de vlakken die naar de lage zonnehoogte zijn gericht een esthetisch aantrekkelijke kleur, print of vormgeving 20 hebben.
23. Gevelbekledingselement zoals in 21 met als kenmerk dat de vlakken die naar de hoge zonnehoogte gericht zijn een lage emissiviteit hebben.
24. Gevelbekledingselement zoals in 21 met als kenmerk dat de vlakken die naar de lage zonnehoogte gericht zijn een lage emissiviteit hebben.
25. Gevelbekledingselement zoals in 21 met als kenmerk dat dit element geproduceerd is uit beton, staal, aluminium, vezelversterkt composietmateriaal of HPL-compact.
26. Gevelbekledingselement dat bestaat uit een vervormd plaatmateriaal dat is gevormd tot een zaagtand of een golf met als kenmerk dat na montage aan de gevel dat 30 een naar de hoge zonnehoogte is georiënteerd en een deel omlaag is gericht en uitsluitend door direct zonnestraling uit lage zonnehoogte wordt bereikt waarbij de hoek tussen beide vlakken tenminste 85 graden bedraagt.
27. Gevelbekledingselement zoals in 26 met als kenmerk dat de vlakken die naar de hoge zonnehoogte zijn gericht zonlicht reflecteren en de vlakken die naar de lage zonnehoogte zijn gericht een esthetisch aantrekkelijke kleur, print of vormgeving hebben.
28. Gevelbekledingselement zoals in 26 met als kenmerk dat de vlakken die naar de hoge zonnehoogte gericht zijn een lage emissiviteit hebben.
29. Gevelbekledingselement zoals in 26 met als kenmerk dat de vlakken die naar de lage zonnehoogte gericht zijn een lage emissiviteit hebben.
30. Gevelbekledingselement zoals in 26 met als kenmerk dat dit element geproduceerd is uit beton, staal, aluminium, vezelversterkt composietmateriaal, keramische materialen of HPL-compact.
31. Gevelbekledingssysteem waarop strookvormige elementen kunnen worden gemonteerd met 2 verschillende oriëntaties met als kenmerk dat één oriëntatie zodanig is gekozen dat gemiddeld over het jaar vrijwel de maximale hoeveelheid zonne-energie ontvangen kan worden waarbij deze oriëntatie zowel diagonaal ten opzichte van het verticale gevelvlak kan zijn als diagonaal ten opzichte van het vlak loodrecht op het 15 gevelvlak kan zijn en waarbij de andere vlakken naar beneden zijn gericht.
32. Gevelbekledingssysteem waarop strookvormige elementen kunnen worden gemonteerd waarbij de elementen die omlaag zijn georiënteerd een hoek met de verticale as kennen die nagenoeg gelijk is aan de hoek naar hoogste zonnehoogte op de betreffende oriëntatie van het gebouw waardoor er nooit schaduw van direct zonlicht 20 van deze vlakken op de vlakken die zonne-energie verzamelen kan vallen.
33. Gevelbekledingssysteem zoals in 31 met als kenmerk dat op de vlakken die naar de zon georiënteerd zijn fotovoltaïsche elementen of zonthermische elementen worden gemonteerd waarbij de technische voorzieningen die bij deze technologieën horen verborgen kunnen worden in de gesloten gevelruimte onder deze elementen.
34. Gevelbekledingssysteem zoals in 31 met als kenmerk dat op de vlakken die niet naar de zon georiënteerd zijn gevelbekledingsmaterialen worden gemonteerd die de technische voorzieningen van de fotovoltaïsche elementen of zonthermische elementen beschermen en deze elementen zelf beschermen voor diefstal of vandalisme en waarbij deze elementen de bouwfysische en esthetische functie van de gevel completeren.
35. Gevelbekledingssysteem zoals in 31 met als kenmerk dat ventilatie mogelijk is onder de fotovoltaïsche elementen doordat de voegen in de gevel niet gesloten worden of doordat er openingen in de naar beneden hellende vlakken worden opengelaten.
36. Gevelbekledingssysteem zoals in 31 met als kenmerk dat in de driehoekige ruimte leidingen of buizen worden gelegd met als kenmerk dat daarmee zonnewarmte kan worden afgevoerd of kan worden geoogst of waarmee de thermische massa van de gevel kan worden verhoogd.
37. Gevelbekledingssysteem zoals in 34 met als kenmerk dat de naar beneden hellende vlakken een lichtreflecterende functie hebben waarmee opvallend licht naar de 5 fotovoltaïsche of zonthermische elementen kan worden gereflecteerd en waarbij de hoek tussen de beide gevelvlakken kleiner is dan 90 graden.
38. Gevelbekledingssysteem zoals in 37 met als kenmerk dat de naar beneden hellende vlakken een lichtreflecterende functie vervullen doordat ze een lichte kleur hebben of uit spiegelende elementen bestaan.
39. Gevelbekledingssysteem zoals in 37 met als kenmerk dat de licht-reflecterende elementen additieven, pigmenten of vulstoffen bevatten die het langgolvige licht absorberen zodat deze warmte niet naar de fotovoltaïsche elemente wordt gereflecteerd.
40. Gevelbekledingssysteem zoals in 37 met als kenmerk dat een translucent plaatmateriaal wordt gemonteerd voor het naar beneden hellende vlak zodanig dat 15 straling doorgelaten wordt maar warmte wordt vastgehouden omdat dit translucente plaatmateriaal een isolerende werking heeft voor thermische warmte en daarmee zonwarmte uit lage zonhoogte effectief kan vasthouden in de gevel.
41. Gevelbekledingssysteem zoals in 40 met als kenmerk dat het translucente plaatmateriaal bestaat uit glas, hoogrendementsglas, polycarbonaat, polycarbonaat- 20 holkanaalplaat, polymethylmethacrylaat, dubbel glas, laag-emissiviteitsglas of een ander translucent plaatmateriaal.
42. Gevelbekledingssysteem zoals in 31 met als kenmerk dat een vlak nagenoeg horizontaal is en wordt voorzien van planten die voor schaduw en koeling door verdamping zorgen.
43. Gevelbekledingssysteem zoals in 42 met als kenmerk dat de watervoorziening voor de planten, zowel toevoer als afvoer, via de driehoekige ruimte in dit gevelsysteem kan worden gereguleerd.
44. Gevelbekeldingssysteem zoals in 31 met als kenmerk dat de bevestigingen met het juiste gereedschap kunnen worden gedemonteerd zodat onderhoud en reparatie aan 30 de gevel mogelijk is.
45. Gevelbekledingselement zoals in 26 waarbij aan de binnenzijde van de lichte kleur een laag isolatiemateriaal is aangebracht om warmtetransport op ongewenst warme tijdstippen naar de gevel te beperken en warmteverlies op koude tijdstippen te verminderen.
46. Gevelbekledingssysteem zoals in 31 of gevelbekledingselement zoals in 26 waarbij een materiaal met een hoge thermische massa is geplaatst in de vrije ruimte achter de driehoekige vorm met als kenmerk dat de hoge thermische massa zorgt voor een vermindering van de temperatuursverschillen van de gevel gedurende de dag- 5 nachtcyclus.
47. Gevelbekledingssysteem zoals in 31 of gevelbekledingselement zoals in 26 waarbij de hoge thermische massa wordt gecreëerd met faseovergangsmaterialen, water, beton of aluminium.
48. Gevelbekledingselement zoals in 1 met als kenmerk dat er concessies zijn 10 gedaan aan de optimale oriëntatie naar de zon om daarmee een esthetisch hoogstaand gevelbeeld te realiseren.
49. Gevelbekledingselement dat bestaat uit een gevormd plaatmateriaal dat aan een zijde zonnestraling reflecteert en aan de andere zijde zonnestraling absorbeert en dat zodang gebogen is dat dit element, na montage aan de gevel, de witte zijde bij hoge 15 zonnehoogte de zonnestraling reflecteert en bij lagere zonnehoogte de zonnestraling absorbeert.
50. Gevelbekledingselement zoals in 49 waarbij de lange zijde van het element met het esthetisch aantrekkelijke lichtabsorberend oppervlak tenminste 1,6 keer zo lang is dan de licht reflecterende korte zijde en waarbij de hoek die de korte zijde met de 20 verticale as met de gevel maakt minimaal 20 graden bedraagt en bij voorkeur 50 graden zodat regenwater van de gevel afloopt.
NL2009667A 2012-06-29 2012-10-19 Gevels en gevelmaterialen met georienteerde oppervlakken met functionaliteiten voor verminderd energieverbruik van een gebouw. NL2009667C2 (nl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL2009667A NL2009667C2 (nl) 2012-06-29 2012-10-19 Gevels en gevelmaterialen met georienteerde oppervlakken met functionaliteiten voor verminderd energieverbruik van een gebouw.

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL2009089 2012-06-29
NL2009089 2012-06-29
NL2009667 2012-10-19
NL2009667A NL2009667C2 (nl) 2012-06-29 2012-10-19 Gevels en gevelmaterialen met georienteerde oppervlakken met functionaliteiten voor verminderd energieverbruik van een gebouw.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL2009667C2 true NL2009667C2 (nl) 2014-01-23

Family

ID=51564387

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL2009667A NL2009667C2 (nl) 2012-06-29 2012-10-19 Gevels en gevelmaterialen met georienteerde oppervlakken met functionaliteiten voor verminderd energieverbruik van een gebouw.

Country Status (1)

Country Link
NL (1) NL2009667C2 (nl)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9331630B2 (en) Outside wall cladding element and an outside wall provided with such an outside wall cladding element
CN102792104B (zh) 太阳能转换
RU2501206C2 (ru) Теплица
US8201375B2 (en) Multifunctional energy management building cladding
US8881456B2 (en) Shading devices
Maleki Shading: passive cooling and energy conservation in buildings
US20070130850A1 (en) Ventilated roofing tiles
Srivastava Building Envelopes: A Passive Way to Achieve Energy Sustainability through Energy-Efficient Buildings
US20120288674A1 (en) Surfaces Suitable for Directionally Reflective Roofs and Methods Thereof
Sinapis et al. Bipv Report 2013
Nikolic et al. Basic principles of passive solar heating
NL2009667C2 (nl) Gevels en gevelmaterialen met georienteerde oppervlakken met functionaliteiten voor verminderd energieverbruik van een gebouw.
Lien et al. The use of transparent insulation in low energy dwellings in cold climates
Haggag et al. Integrating passive cooling techniques for sustainable building performance in hot climates with reference to the UAE
Savero et al. Review on design strategies of energy saving office building with evaporative cooling in tropical region
Babota et al. Shading—the way for solar control and reduction of heat gain in buildings
Al-musaed et al. Shading effects upon cooling house strategy in Iraq
Lechner Sustainable cities are solar-responsive cities
Kamal Design Determinants and Building Physiognomies for Low Energy Architecture in Hot and Arid Regions of India
Aboeinen et al. High-Performance Façade: Design Methods and Technologies
Tarigh et al. A Survey of Energy-Efficient Passive Solar Houses
RU103374U1 (ru) Энергоэффективное здание "солар-с"
Marchwiński et al. Systematic approach to the evaluation of the solar measures’ role in creating the architecture of office and office-industrial buildings
NL1039535C2 (nl) Montagesysteem voor zonnepanelen of zonthermische elementen aan gevels van gebouwen.
Savero et al. OPINION ANALYSIS OF TRAVELER BASED ON TOURISM SITE REVIEW USING SENTIMENT ANALYSIS