WO2009074281A2 - Dacheindeckung aus sonnenschutzelementen - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a roof covering comprising a plurality of solar protection elements arranged in the form of a matrix, each comprising a Fresnel lens arrangement with a focal length and an elongate absorber. Furthermore, the invention relates to a greenhouse with a roof covering according to the invention.
  • sun protection elements in which the incident sunlight is bundled and then falls on an obstacle, where it is absorbed. On the side facing away from the sun side of the sun protection element is only diffuse scattered light, but neither a full shade nor a direct sunlight available.
  • the surface of the sun protection element directed towards the sun must have no mobility. This is the only way it can be easily integrated into the roof and form part of a roofing that provides protection against wind and rain.
  • Angular region impinges on the aperture surface is bundled and exits at the opposite of the aperture surface smaller exit surface of the prism. There she can meet an absorber. Due to the angular range in which the solar radiation is allowed to impinge on the aperture surface, tracking of the prismatic wedge can be dispensed with. However, the prismatic wedge must be made massive because of its required refractive properties and therefore has a high weight. From CZ 284 185 B6 a roof covering of linear Fresnel lenses is known, which focus the incident sunlight on focal lines. Absorber pipes follow the lines of fire traveling with the position of the sun. They are moved perpendicular to the focal lines in a plane parallel to the Fresnel lenses. A focal length correction and a correction of the caustic distortion of the focal line does not occur.
  • the object of the present invention is to provide a sun protection element which is suitable for roofing and the disadvantages of the known from the prior art devices not or only to a lesser extent.
  • a roof covering comprises a plurality of planar in a plane arranged sun protection elements, each comprising a Fresnel lens with a focal length and an elongated absorber, wherein two adjacent in their longitudinal direction absorbers are firmly connected to each other, the absorber of a sun protection element with respect to the Fresnel lens of the sun protection element is pivotable and at least one coupling element for transmitting the pivoting movement of the one to the other absorber is provided at least between two absorbers adjacent to their longitudinal direction.
  • protection is claimed for a greenhouse with a roof covering in which the roofing at least partially formed of a plurality of arranged in a plane matrix-like sun protection elements, each comprising a Fresnel lens with a focal length and an elongated absorber, wherein two adjacent in their longitudinal direction absorbers are fixedly connected to each other, the absorber of a sun protection element relative to the Fresnel lens of the sun protection element is pivotable and at least one coupling element for transmitting the pivoting movement of the one to the other absorber is provided at least between two absorbers adjacent to their longitudinal direction.
  • a matrix-like arrangement in the context of this invention merely means that at least one edge of a sun protection element bears directly against a corresponding edge of another sun protection element.
  • the sunshade elements are arranged in a rectangular or square matrix (e.g., 2x2, 3x3, 2x3, 2x4, etc.).
  • the sun protection elements can form the entire roof surface or only a part of it.
  • a Fresnel lens focuses the directly incident solar radiation into a focal point or - preferably using linear Fresnel lenses - in a focal line.
  • a focal line will be discussed below, even if the following explanations also refer to Fresnel lenses having a focal point.
  • the distance between focal line and Fresnel lens is called the focal length.
  • the radiation is absorbed according to the invention and the side of the sun protection element facing away from the sun is against direct sunlight protected.
  • the absorber is designed longitudinally stretched.
  • “Elongated” means that the extent of the absorber across its longitudinal direction is much less than that in the longitudinal direction
  • the extent of the absorber transverse to its longitudinal direction is 2 times, more preferably 1.5 times, the extent
  • the focal line travels along and across the longitudinal direction of the absorber.
  • the absorber can be pivoted relative to the Fresnel lens in this direction.
  • the absorber can thus be pivoted so that its longitudinal axis is congruent with the focal line. Thanks to the pivoting movement, the radial distance between lens center line and absorber remains constant. A defocusing with tilted absorber is thus avoided.
  • the focal lines of two adjacent in the longitudinal direction of the absorber Fresnel lenses Due to the matrix arrangement of the sun protection elements, the focal lines of two adjacent in the longitudinal direction of the absorber Fresnel lenses, provided they have the same optical properties, congruent and the absorber of the two sun protection elements must be adjusted uniformly to fulfill their function described above.
  • such two absorbers are firmly connected to each other, ie, the movement of the one absorber transmits on the other.
  • the absorbers of two or more in the longitudinal direction of the absorber adjacent sun protection elements may also be made in one piece.
  • Firmly connected absorbers or their one-piece equivalent are called absorber groups.
  • the movement of the focal line along the longitudinal axis of the absorber is compensated as far as possible by the arrangement in absorber groups: if, due to the angle of incidence in the longitudinal direction of the absorber group, the solar radiation of a sunscreen element not lying on the edge of the group does not hit its absorber, it strikes the absorber of the absorber adjacent sunscreen element of the group. Only a negligible portion of the radiation passing through one of the two outer sun screens is not absorbed by an absorber.
  • the pivotal movement of two transverse to the longitudinal direction of the absorber adjacent sun protection elements can take place synchronously.
  • at least one coupling element for transmitting the pivoting movement of the one to the other absorber is provided at least between two absorbers adjacent to their longitudinal direction.
  • the coupling elements do not have to act directly on the absorbers.
  • the absorbers of all sun protection elements of the roof covering according to the invention are grouped in absorber groups and connected to each other with articulation elements, that transmits the movement of a single absorber to all others.
  • the coupling elements can be designed as hinged rods. For carrying out the pivoting movement, pivoting arms can be provided.
  • pivot arms are preferably provided at the two ends of an absorber group and between the individual absorbers of a group. Their length is preferably equal to the focal length of the Fresnel lenses. It can also be provided parallelogram guides, which avoid tilting of the absorber, especially at large swivel angles. In any case, the radius of the path on which the absorbers can be pivoted preferably corresponds to the focal length of the Fresnel lenses.
  • At least one absorber may be equipped with a drive for adjusting the pivoting angle. If all absorbers are mechanically connected to one another, a drive for adjusting the angle of rotation of all absorbers of the roof covering according to the invention may be sufficient.
  • the drive is preferably controlled by a control unit which determines and adjusts the required swivel angle due to the position of the sun. The position of the sun can be detected with sensors.
  • the Fresnel lenses can be flat. But it is particularly preferred if it is curved, as a curved Fresnellin- se offers special advantages for the invention: curved Fresnel lenses have due to their shape a higher intrinsic rigidity, which is why the structure for supporting the Fresnel lenses can be made smaller. This saves weight and costs. In addition, a domed Fresnel lens is less susceptible to deformation due to thermal expansion. In the case of flat Fresnel lenses, due to different coefficients of thermal expansion of the Fresnel lens and of the support structure, random deformations of the lens can occur, as a result of which the focusing is disturbed. Even with curved Fresnel lenses may cause deformation. However, because of the shape, the deformation direction and can be taken into account in the design. Thus, the risk of defocusing during operation is further reduced.
  • Fresnel lenses can be smooth on one side. It is preferable if the smooth side of the Fresnel lenses faces away from the absorber. In the case of roof coverings according to the invention, therefore, the side of the Fresnel lenses subjected to wind and precipitation is preferably smooth. This offers the advantage of easier cleaning of the side of the Fresnel lenses, which is more affected by impurities.
  • Solar elements may be provided on the absorbers. These can be both electrical and thermal solar collectors. A combination of both is possible.
  • the incident on the absorber solar radiation is not absorbed so unused, but is converted into useful energy. Due to the bundling of rays and thus the increased radiation intensity in the area of the absorber, a high degree of efficiency in the solar elements can be achieved.
  • With the generated energy for example, cooling, ventilation or irrigation systems can be operated.
  • shading with respect to direct light is achieved by the arrangement according to the invention.
  • the invention is particularly suitable for use in greenhouses.
  • Figure 1 is a perspective view of a roof covering according to the invention with sun protection elements.
  • Fig. 2 is a side view of the roof covering of Fig. 1;
  • Fig. 3 is a detail side view of a sun protection element of the roof covering of Fig. 1;
  • FIG. 4 detail IV of Fig. 3;
  • Fig. 5 is a detail view of a first invention
  • Fig. 6 is a detail view of a second absorber tube according to the invention.
  • FIGS. 1 and 2 show a roof covering 1 for a greenhouse.
  • the roofing 1 is on two sides
  • Stilts 2, 3 stored and consists of sun protection elements
  • the sun protection elements 10 each consist of a curved Fresnel lens 11, which focuses the incident sunlight on a focal line, and an absorber 12.
  • the absorber 12 is attached to a pivot arm 13, so that it is pivotable relative to the Fresnel lens 11.
  • the length of the pivoting arm 13 corresponds to the focal length of the Fresnel lens
  • the web, along which the absorber 12 is pivotable, is indicated in Fig. 3 by the dashed line 99.
  • the absorber 12 of a sun protection element 10 is firmly connected to the absorber 12 'of a sun protection element 10' which is adjacent in the longitudinal direction of the absorbers 12, 12 '.
  • the common pivot arm 13 of the two absorbers 12, 12 ' is arranged on the abutting edge of the Fresnel lenses 11, 11' of the two adjacent sun protection elements 10, 10 '.
  • the absorbers 12, 12 "of two sun protection elements 10, 10" adjacent to the absorber direction are connected by way of rods 14 as articulation elements, which are hinged to the sun protection elements
  • Swivel arms 13 are attached.
  • the movement of an absorber 12 is transferred to the adjacent absorber 12 ''.
  • drive elements 15 are provided. Because of the rods 14 and the connection of the absorbers 12, 12 'of adjacent sun protection elements 10, 10' in the absorber direction, the number of drive elements can be far below the number of sun protection elements 10. In extreme cases, a single drive element 15 is sufficient.
  • the absorbers 12 of the sunshade elements 10 are adjusted by the drive elements 15 in such a way that the absorbers lie in the current focal lines of the Fresnel lenses 11.
  • direct solar radiation is kept away from the useful surface 4.
  • the effective surface 4 only stray light applies. If direct irradiation of the useful surface 4 with sunlight is desired, the absorbers 12 can be moved away from the instantaneous focal lines.
  • the Fresnel lenses 11 are, as shown in Fig. 3, mounted in the region of the cross member 5.
  • a roof lantern 16 is provided, which is attached to the curvature of the Fresnel lens 11. fits and is fixedly mounted on the cross member 5.
  • U-bows 18, which comprise the cross member 5, serve for fastening the roof rail 16.
  • the Fresnel lens 11 is fixed by means of a clamping sheet 17 on the Dachspant 16. Between see Fresnel lens 11, Dachspant 16 and terminal block 17 rubber seals are provided which allow small deformations due to thermal expansion.
  • the Dachspant 16 has recesses 19 for weight reduction. Due to the curved shape of the Fresnel lens 11, a support structure in the absorber direction, ie transversely to the Dachspant 16 is not needed.
  • the Frensellinsen 11, 11 '' of two transverse to the absorber direction of sun protection elements 10, 10 '' are interconnected.
  • a connecting element 20 is shown in FIG. 4.
  • the connecting element 20 comprises a receptacle 21 and a clamping strip 22, which are shaped so that between them two Fresnel lenses 11, H '' can be enclosed.
  • a rubber seal 24 is provided between a Fresnel lens 11 and the receptacle 21 or the terminal strip 22, . This rubber seal allows small movements of the Fresnel lens 11 relative to the connecting element 20.
  • the receptacle 21 and the terminal block 22 are connected to one another via a screw 23.
  • FIG. 5 it is shown how an absorber 12 is formed with a thermal solar collector.
  • a conduit 33 surrounded by insulation material 32 runs in a U-profile 31.
  • the insulation material 32 prevents unwanted heat exchange with the environment. Only the upper region of the conduit 33 is exposed, since at this point the rays bundled by the Fresnel lenses 11 impinge and are absorbed. The liquid flowing through the conduit 33 is thus heated.
  • the conduits 33 of all absorbers 12 are connected together to form a line loop. This means that liquid entering the line loop at an entry point will pass through all the pipes 33 before exiting the line loop at one end point.
  • the Ver- . Bonding between the individual absorbers 12 and the supply and removal of the heat-carrying liquid to the matterssl, from the end point are preferably realized by tubing siert. As a result, the mobility of the absorber 12 is not restricted.
  • FIG. 6 shows a combination of electrical energy and heat transducers on the absorbers 12.
  • the bundled beams first strike a photovoltaic cell 34, where they are partially converted into electrical energy.
  • the excess heat is conducted via the heat conductor 35 to the conduit 33 underneath and removed by the liquid contained therein.
  • this achieves a cooling effect for the photovoltaic cell 34 and, on the other hand, the recovered heat can continue to be used.
  • insulating material 32 limits the heat loss to the environment.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dacheindeckung (1) aus mehreren in einer Ebene matrixförmig angeordneten Sonnenschutzelementen (10), die jeweils eine Fresnellinse (11) mit einer Brennweite und einen langgestreckten Absorber (12) umfassen, wobei zwei in ihrer Längsrichtung benachbarte Absorber (12) fest miteinander verbunden sind, wobei der Absorber (12) eines Sonnenschutzelementes (10) gegenüber der Fresnellinse (11) des Sonnenschutzelementes (10) schwenkbar ist und wenigstens zwischen zwei quer zu ihrer Längsrichtung benachbarten Absorbern (12, 12'' ) wenigstens ein Anlenkelement (14) zur Übertragung der Schwenkbewegung des einen auf den anderen Absorber vorgesehen ist.

Description

Dacheindeckung aus Sonnenschutzelementen
Die Erfindung betrifft eine Dacheindeckung aus mehreren matrixförmig angeordneten Sonnenschutzelementen, die je- weils eine Fresnellinsenanordnung mit einer Brennweite und einen langgestreckten Absorber umfassen. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Gewächshaus mit einer erfindungsgemäßen Dacheindeckung . Es sind Sonnenschutzelemente bekannt, bei denen das einfal- lende Sonnenlicht gebündelt wird und anschließend auf ein Hindernis fällt, wo es absorbiert wird. Auf der von der Sonne abgewandten Seite des Sonnenschutzelementes ist lediglich diffuses Streulicht, jedoch weder ein Vollschatten noch eine direkte Sonneneinstrahlung vorhanden.
Damit ein Sonnenschutzelement zur Dacheindeckung verwendet werden kann, darf die zur Sonne hin gerichtete Oberfläche des Sonnenschutzelementes keine Beweglichkeit aufweisen. Nur so kann sie einfach in das Dach integriert werden und ein Teil einer Eindeckung bilden, die Schutz vor Wind und Niederschlag bietet.
In DE 102 29 144 Al wird ein multifunktionaler Prismen- stumpfkeil (PSK) zur solaren Strahlenkonzentration be- schrieben. Die Sonnenstrahlung, die in einem definierten
Winkelbereich auf die Aperturfläche auftrifft, wird gebündelt und tritt an der gegenüber der Aperturfläche kleineren Austrittsfläche aus dem Prisma aus. Dort kann sie auf einen Absorber treffen. Aufgrund des Winkelbereichs, in dem die Sonnenstrahlung auf die Aperturfläche auftreffen darf, kann auf eine Nachführung des Prismenstumpfkeil verzichtet werden. Der Prismenstumpfkeil muss wegen seiner benötigten Brechungseigenschaften allerdings massiv ausgeführt sein und weist daher ein hohes Gewicht auf. Aus CZ 284 185 B6 ist eine Dacheindeckung aus linearen Fresnellinsen bekannt, die das einfallende Sonnenlicht auf Brennlinien bündeln. Absorberrohre verfolgen die mit dem Sonnenstand wandernden Brennlinien. Dafür werden sie senkrecht zu den Brennlinien in einer Ebene parallel zu den Fresnellinsen bewegt. Eine Brennweitenkorrektur und eine Korrektur der kaustischen Verzerrung der Brennlinie erfolgt nicht .
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Sonnenschutzelement zu schaffen, welches zur Dacheindeckung geeignet ist und die Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen nicht oder nur noch im verminderten Maße aufweist.
Die erfindungsgemäße Lösung findet sich in den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Demnach umfasst eine Dacheindeckung mehrere in einer Ebene matrixförmig angeordnete Sonnenschutzelemente, die jeweils eine Fresnellinse mit einer Brennweite und einen langgestreckten Absorber umfassen, wobei zwei in ihrer Längsrich- tung benachbarte Absorber fest miteinander verbunden sind, der Absorber eines Sonnenschutzelementes gegenüber der Fresnellinse des Sonnenschutzelementes schwenkbar ist und wenigstens zwischen zwei quer zu ihrer Längsrichtung benachbarten Absorbern wenigstens ein Anlenkelement zur Über- tragung der Schwenkbewegung des einen auf den anderen Absorber vorgesehen ist.
Darüber hinaus wird Schutz beansprucht für ein Gewächshaus mit einer Dacheindeckung, bei dem die Dacheindeckung we- nigstens teilweise aus mehreren in einer Ebene matrixförmig angeordneten Sonnenschutzelementen gebildet ist, die jeweils eine Fresnellinse mit einer Brennweite und einen langgestreckten Absorber umfassen, wobei zwei in ihrer Längsrichtung benachbarte Absorber fest miteinander verbunden sind, der Absorber eines Sonnenschutzelementes gegenüber der Fresnellinse des Sonnenschutzelementes schwenkbar ist und wenigstens zwischen zwei quer zu ihrer Längsrichtung benachbarten Absorbern wenigstens ein Anlenkelement zur Übertragung der Schwenkbewegung des einen auf den anderen Absorber vorgesehen ist.
Bei einer rechteckigen Ausgestaltung der Sonnenschutzelemente bedeutet eine matrixförmige Anordnung im Rahmen die- ser Erfindung lediglich, dass an wenigsten einer Kante eines Sonnenschutzelementes unmittelbar eine entsprechende Kante eines weiteren Sonnenschutzelementes anliegt. Vorzugsweise sind die Sonnenschutzelemente in einer rechteckigen oder quadratischen Matrix (z.B. 2x2, 3x3, 2x3, 2x4, usw.) angeordnet. Die Sonnenschutzelemente können die gesamte Dachfläche bilden oder nur einen Teil von ihr.
Eine Fresnellinse fokussiert die direkt einfallende Sonnenstrahlung in einen Brennpunkt oder - bei vorzugsweiser Ver- wendung von linearen Fresnellinsen - in einer Brennlinie. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wird im Folgenden lediglich von einer Brennlinie gesprochen, auch wenn sich die nachfolgenden Erläuterungen auch auf Fresnellinsen mit einem Brennpunkt beziehen. Der Abstand zwischen Brennlinie und Fresnellinse wird als Brennweite bezeichnet.
Im Bereich der Brennlinie wird die Strahlung erfindungsgemäß absorbiert und die von der Sonne abgewandte Seite des Sonnenschutzelementes ist vor direkter Sonneneinstrahlung geschützt. Damit die von der Sonne abgewandte Seite des erfindungsgemäßen Sonnenschutzelementes nicht im Vollschatten liegt, ist der Absorber längsgestreckt ausgeführt. „Längsgestreckt" bedeutet, dass die Ausdehnung des Absorbers quer zu seiner Längsrichtung sehr viel geringer ist als die Ausdehnung in der der Längsrichtung. Vorzugsweise beträgt die Ausdehnung des Absorbers quer zu seiner Längsrichtung die 2-fache, weiter vorzugsweise die 1,5-fache Ausdehnung der maximalen Ausdehnung der Brennlinie in derselben Richtung. Dadurch dass der Absorber nur unwesentlich breiter ist als die Brennlinie, gelangt Streulicht, welches durch die Fres- nellinse gelangt, aber nicht in die Brennlinie fokussiert wird, auf die von der Sonne abgewandte Seite des erfindungsgemäßen Sonnenschutzelementes .
Je nach Einfallswinkel der Sonnenstrahlung wandert die Brennlinie entlang und quer der Längsrichtung des Absorbers. Zum Ausgleich der Wanderung quer zur Längsrichtung des Absorbers ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Ab- sorber gegenüber der Fresnellinse in dieser Richtung verschwenkt werden kann. Der Absorber kann also so verschwenkt werden, dass seine Längsachse kongruent mit der Brennlinie ist. Dank der Schwenkbewegung bleibt die Radialdistanz zwischen Linsenmittellinie und Absorber konstant. Eine Defo- kussierung bei geschwenktem Absorber wird so vermieden.
Aufgrund der Matrixanordnung der Sonnenschutzelemente sind die Brennlinien zweier in Längsrichtung des Absorbers benachbarter Fresnellinsen, sofern sie die gleichen optischen Eigenschaften aufweisen, kongruent und die Absorber der beiden Sonnenschutzelemente müssen gleichförmig verstellt werden, um ihre oben beschriebene Funktion zu erfüllen. Erfindungsgemäß sind solche zwei Absorber fest miteinander verbunden, d.h. die Bewegung des einen Absorbers überträgt sich auf den anderen. Alternativ können die Absorber zweier oder mehr in Längsrichtung der Absorber benachbarter Sonnenschutzelemente auch einstückig ausgeführt sein. Fest miteinander verbundene Absorber oder deren einstückiges A- quivalent werden als Absorbergruppe bezeichnet.
Die Bewegung der Brennlinie entlang der Längsachse der Absorber wird durch die Anordnung in Absorbergruppen weitest- gehend kompensiert: trifft aufgrund des Einfallswinkels in Längsrichtung der Absorbergruppe die Sonnenstrahlung eines nicht am Rand der Gruppe liegenden Sonnenschutzelementes nicht auf dessen Absorber, so trifft er auf den Absorber des benachbarten Sonnenschutzelementes der Gruppe. Lediglich ein vernachlässigbar kleiner Teil der Strahlung, die durch eines der beiden äußeren Sonnenschutzelemente geht, wird nicht durch einen Absorber absorbiert.
Aufgrund der ebenen Anordnung der Sonnenschutzelemente kann die Schwenkbewegung zweier quer zur Längsrichtung des Ab- sorbers benachbarter Sonnenschutzelemente synchron erfolgen. Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, dass wenigstens zwischen zwei quer zu ihrer Längsrichtung benachbarten Absorbern wenigstens ein Anlenkelement zur Übertragung der Schwenkbewegung des einen auf den anderen Absorber vorgese- hen ist. Die Anlenkelemente müssen dabei nicht direkt an den Absorbern angreifen. Vorzugsweise sind die Absorber aller Sonnenschutzelemente der erfindungsgemäßen Dacheindeckung so in Absorbergruppen zusammengefasst und diese untereinander mit Anlenkelementen verbunden, dass sich die Bewegung eines einzelnen Absorbers auf alle anderen überträgt. Die Anlenkelemente können als gelenkig angebrachte Stangen ausgebildet sein. Zum Ausführen der Schwenkbewegung können Schwenkarme vorgesehen sein. Diese Schwenkarme sind vorzugsweise an den beiden Enden einer Absorbergruppe sowie zwischen den einzelnen Absorbern einer Gruppe vorgesehen. Ihre Länge ist vorzugs- weise gleich der Brennweite der Fresnellinsen. Es können auch Parallelogramm-Führungen vorgesehen sein, welche ein Verkippen der Absorber insbesondere bei großen Schwenkwinkeln vermeiden. In jedem Fall entspricht der Radius der Bahn, auf der die Absorber verschwenkt werden können, vor- zugsweise der Brennweite der Fresnellinsen.
Wenigstens ein Absorber kann mit einem Antrieb zur Verstellung des Schwenkwinkels ausgestattet sein. Sofern alle Absorber miteinander mechanisch verbunden sind, kann ein Antrieb zur Schwenkwinkeleinstellung aller Absorber der er- findungsgemäßen Dacheindeckung ausreichend sein. Der Antrieb wird vorzugsweise über eine Steuereinheit geregelt, die den benötigten Schwenkwinkel aufgrund des Sonnenstandes bestimmt und einstellt. Der Sonnenstand kann dabei mit Sensoren erfasst werden.
Die Fresnellinsen können plan sein. Besonders bevorzugt ist es aber, wenn sie gewölbt ist, da eine gewölbte Fresnellin- se besondere Vorteile für die Erfindung bietet: gewölbte Fresnellinsen weisen aufgrund ihrer Form eine höhere Eigen- Steifigkeit auf, weshalb die Struktur zum Tragen der Fresnellinsen kleiner dimensioniert werden kann. Dies spart Gewicht und Kosten. Darüber hinaus ist eine gewölbte Fresnel- linse weniger anfällig für Verformungen aufgrund thermischer Ausdehnung. Bei planen Fresnellinsen kann es aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten der Fres- nellinse und der Tragestruktur zu zufälligen Verformungen der Linse kommen, wodurch die Fokussierung gestört wird. Auch bei gewölbten Fresnellinsen kann es zu Verformungen kommen. Allerdings ist aufgrund der Formgebung die Verfor- mungsrichtung vorgegeben und kann bei der Auslegung berücksichtigt werden. Somit wird die Gefahr einer Defokussierung im Betrieb weiter verringert.
Fresnellinsen können auf einer Seite glatt sein. Es ist bevorzugt, wenn die glatte Seite der Fresnellinsen vom Absorber wegzeigt. Bei erfindungsgemäßen Dacheindeckungen ist also vorzugsweise die mit Wind und Niederschlag beaufschlagte Seite der Fresnellinsen glatt. Dies bietet den Vorteil einfacherer Reinigung der Seite der Fresnellinsen, die stärker von Verunreinigungen betroffen ist.
Auf den Absorbern können Solarelemente vorgesehen sein. Dabei kann es sich sowohl um elektrische als auch um thermi- sehe Solarkollektoren handeln. Auch eine Kombination aus beiden ist möglich. Die auf den Absorber auftreffende Sonnenstrahlung wird so nicht ungenutzt absorbiert, sondern wird in Nutzenergie umgewandelt. Aufgrund der Strahlenbündelung und damit der gesteigerten Strahlenintensität im Be- reich des Absorbers kann ein hoher Wirkungsgrad bei den Solarelementen erreicht werden. Mit der erzeugten Energie können beispielsweise Kühl-, Belüftungs- oder Bewässerungsanlagen betrieben werden. Gleichzeitig wird durch die erfindungsgemäße Anordnung eine Abschattung gegenüber direk- tem Licht erreicht. Damit eignet sich die Erfindung besonders zur Anwendung bei Gewächshäusern.
Die Erfindung wird nun anhand beispielhafter Ausführungsformen näher erläutert. Dabei wird auf folgende Figuren Be- zug genommen:
Fig. 1 eine räumliche Darstellung einer erfindungsgemäßen Dacheindeckung mit Sonnenschutzelementen; Fig. 2 eine Seitenansicht der Dacheindeckung aus Fig. 1;
Fig. 3 eine Detailseitenansicht eines Sonnenschutzelementes der Dacheindeckung aus Fig. 1;
Fig. 4 Detail IV aus Fig. 3;
Fig. 5 eine Detailansicht eines ersten erfindungsgemäßen
Absorberrohres; und
Fig. 6 eine Detailansicht eines zweiten erfindungsgemäßen Absorberrohres .
Fig. 1 und Fig. 2 zeigen eine Dacheindeckung 1 für ein Ge- wächshaus. Die Dacheindeckung 1 ist an zwei Seiten auf
Stelzen 2, 3 gelagert und besteht aus Sonnenschutzelementen
10, die matrixartig angeordnet sind. Zwischen den Stelzen 2, 3 sind Querträger 5 vorgesehen, auf denen die Sonnenschutzelemente 10 aufliegen. Die Stelzen 2 weisen eine an- dere Höhe auf als die Stelzen 3. Dadurch ist die gesamte
Dacheindeckung 1 geneigt. Zwischen den Stelzen 2, 3 ergibt sich eine Nutzfläche 4. Ferner können Seitenwände (nicht dargestellt) vorgesehen sein.
Die Sonnenschutzelemente 10 bestehen je aus einer gewölbten Fresnellinse 11, die das einfallende Sonnenlicht auf einer Brennlinie bündelt, und einem Absorber 12. Der Absorber 12 ist an einem Schwenkarm 13 befestigt, so dass er gegenüber der Fresnellinse 11 schwenkbar ist. Die Länge des Schwenk- arms 13 entspricht dabei der Brennweite der Fresnellinse
11. Die Bahn, entlang derer der Absorber 12 schwenkbar ist, ist in Fig. 3 durch die gestrichelte Linie 99 angedeutet. Der Absorber 12 eines Sonnenschutzelementes 10 ist mit dem Absorber 12' eines in Längsrichtung der Absorber 12, 12' benachbarten Sonnenschutzelementes 10' fest verbunden. Der gemeinsame Schwenkarm 13 der beiden Absorber 12, 12' ist an der Stoßkante der Fresnellinsen 11, 11' der beiden benachbarten Sonnenschutzelemente 10, 10' angeordnet. Die Absorber 12, 12' ' zweier quer zur Absorberrichtung benachbarter Sonnenschutzelemente 10, 10' ' sind über Stangen 14 als Anlenkelemente verbunden, die gelenkig an den
Schwenkarmen 13 befestigt sind. Durch die Stangen 14 wird die Bewegung eines Absorbers 12 auf den benachbarten Absorber 12'' übertragen. Zur Verstellung der Absorber 12 sind Antriebselemente 15 vorgesehen. Aufgrund der Stangen 14 und der Verbindung der Absorber 12, 12' von in Absorberrichtung benachbarter Sonnenschutzelemente 10, 10' kann die Anzahl der Antriebselemente weit unter der Anzahl der Sonnenschutzelemente 10 liegen. Im Extremfall genügt ein einziges Antriebselement 15.
Je nach Sonneneinfall werden die Absorber 12 der Sonnenschutzelemente 10 so durch die Antriebselemente 15 eingestellt, dass die Absorber in den momentanen Brennlinien der Fresnellinsen 11 liegen. Dadurch wird direkte Sonnenstrahlung von der Nutzfläche 4 abgehalten. Auf die Nutzfläche 4 trifft lediglich Streulicht auf. Sollte direkte Bestrahlung der Nutzfläche 4 mit Sonnenlicht gewünscht sein, können die Absorber 12 aus den momentanen Brennlinien wegbewegt wer- den.
Die Fresnellinsen 11 sind, wie in Fig. 3 dargestellt, im Bereich der Querträger 5 gelagert. Dazu ist ein Dachspant 16 vorgesehen, der an die Wölbung der Fresnellinse 11 ange- passt und fest auf dem Querträger 5 befestigt ist. Zur Befestigung des Dachspantes 16 dienen U-Bögen 18, die den Querträger 5 umfassen. Die Fresnellinse 11 wird mit Hilfe eines Klemmbogens 17 auf dem Dachspant 16 befestigt. Zwi- sehen Fresnellinse 11, Dachspant 16 und Klemmleiste 17 sind Gummidichtungen vorgesehen, die kleine Verformungen aufgrund von Wärmeausdehnung zulassen. Der Dachspant 16 weist Ausnehmungen 19 zur Gewichtsreduktion auf. Aufgrund der gewölbten Form der Fresnellinse 11 wird eine Tragstruktur in Absorberrichtung, d.h. quer zum Dachspant 16 nicht benötigt.
Die Frensellinsen 11, 11' ' zweier quer zur Absorberrichtung benachbarter Sonnenschutzelemente 10, 10' ' sind miteinander verbunden. Ein solches Verbindungselement 20 ist in Fig. 4 dargestellt. Das Verbindungselement 20 umfasst eine Aufnahme 21 und eine Klemmleiste 22, die so geformt sind, dass zwischen ihnen zwei Fresnellinsen 11, H'' eingefasst werden können. Zwischen einer Fresnellinse 11 und der Aufnahme 21 bzw. der Klemmleiste 22 ist eine Gummidichtung 24 vorge- sehen. Diese Gummidichtung ermöglicht kleine Bewegungen der Fresnellinse 11 gegenüber dem Verbindungselement 20. Die Aufnahme 21 und die Klemmleiste 22 sind über eine Schraube 23 miteinander verbunden.
In Fig. 5 ist dargestellt, wie ein Absorber 12 mit thermischem Sonnenkollektor ausgebildet ist. In einem U-Profil 31 verläuft ein von Isolationsmaterial 32 umgebenes Leitungsrohr 33. Das Isolationsmaterial 32 verhindert einen ungewollten Wärme- austausch mit der Umgebung. Lediglich der obere Bereich des Leitungsrohres 33 liegt frei, da an dieser Stelle die durch die Fresnellinsen 11 gebündelten Strahlen auftreffen und absorbiert werden. Die Flüssigkeit, die durch das Leitungsrohr 33 fließt, wird so erwärmt. Die Leitungsrohre 33 aller Absorber 12 sind miteinander zu einer Leitungsschleife verbunden. Das bedeutet, dass Flüssigkeit die an einem Eingangspunkt in die Leitungsschleife eintritt, alle Leitungsrohre 33 durchläuft, bevor sie an einem Endpunkt aus der Leitungsschleife austritt. Die Ver- . bindung zwischen den einzelnen Absorbern 12 sowie die Zu- und Abfuhr der wärmetragenden Flüssigkeit zum Eingangsbzw, vom Endpunkt sind vorzugsweise durch Schläuche reali- siert. Dadurch wird auch die Beweglichkeit der Absorber 12 nicht eingeschränkt.
In Fig. 6 ist eine Kombination aus Wandlern für elektrische Energie und Wärme auf den Absorbern 12 gezeigt. Die gebün- delten Strahlen treffen zunächst auf eine Photovoltaikzelle 34, wo sie teilweise in elektrische Energie umgewandelt werden. Die darüber hinaus entstehende Wärme wird über den Wärmeleiter 35 zu dem darunterliegenden Leitungsrohr 33 geleitet und durch die darin befindliche Flüssigkeit abge- führt. Zum einen wird dadurch ein Kühleffekt für die Photovoltaikzelle 34 erreicht, zum anderen kann die gewonnene Wärme weiter genutzt werden. Auch hier wird durch Isolationsmaterial 32 der Wärmeverlust an die Umgebung eingeschränkt .

Claims

Patentansprüche
1. Dacheindeckung (1) aus mehreren in einer Ebene mat- rixförmig angeordneten Sonnenschutzelementen (10) , die jeweils eine Fresnellinse (11) mit einer Brennweite und einen langgestreckten Absorber (12) umfassen, wobei zwei in ihrer Längsrichtung benachbarte Absorber (12) fest miteinander verbunden sind
dadurch gekennzeichnet, dass
der Absorber (12) eines Sonnenschutzelementes (10) gegenüber der Fresnellinse (11) des Sonnenschutzelementes (10) schwenkbar ist und wenigstens zwischen zwei quer zu ihrer Längsrichtung benachbarten Absorbern (12, 12'') wenigstens ein Anlenkelement (14) zur Übertragung der Schwenkbewegung des einen auf den anderen Absorber vorgesehen ist.
2. Dacheindeckung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Absorber (12) an wenigstens einem Schwenkarm (13) befestigt sind, wobei vorzugsweise die Länge des
Schwenkarms (13) gleich der Brennweite der Fresnellinse (11) ist.
3. Dacheindeckung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
an mindestens einem Absorber (12) ein Antrieb (15) zur Einstellung des Schwenkwinkels vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Fresnellinse (11) eine lineare Fresnellinse ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Fresnellinse (11) plan ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Fresnellinse (11) gewölbt ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Fresnellinse (11) auf der vom Absorber (12) abgewandten Seite glatt ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Absorber (11) mit thermischen und/oder elektrischen Solarelementen ausgestattet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Anlenkelement (14) als gelenkig angebrachte Stange ausgebildet ist.
10. Gewächshaus mit einer Dacheindeckung (1),
dadurch gekennzeichnet, dass
die Dacheindeckung (1) wenigstens teilweise aus mehreren in einer Ebene matrixförmig angeordneten Sonnenschutzelementen (10) gebildet ist, die jeweils ei- ne Fresnellinse (11) mit einer Brennweite und einen langgestreckten Absorber (12) umfassen, wobei zwei in ihrer Längsrichtung benachbarte Absorber (12) fest miteinander verbunden sind, der Absorber (12) eines Sonnenschutzelementes (10) gegenüber der Fresnellinse (H) des Sonnenschutzelementes (10) schwenkbar ist und wenigstens zwischen zwei quer zu ihrer Längsrichtung benachbarten Absorbern (12, 12'') wenigstens ein Anlenkelement (14) zur Übertragung der Schwenkbewegung des einen auf den anderen Absorber vorgesehen ist.
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