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Dokumentenidentifikation DE10028433B4 31.05.2007
Titel Photovoltaischer solarer Fensterladen mit hexagonalen Solarzellen
Anmelder Schneider, Astrid, Dipl.-Ing., 10625 Berlin, DE
Erfinder Schneider, Astrid, Dipl.-Ing., 10625 Berlin, DE
Vertreter HERTIN Anwaltssozietät, 10707 Berlin
DE-Anmeldedatum 02.10.2000
DE-Aktenzeichen 10028433
Offenlegungstag 18.04.2002
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 31.05.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 31.05.2007
IPC-Hauptklasse E06B 9/02(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H01L 31/042(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Solar aktive Flächen sind bisher schwer in die Architektur zu integrieren. Dieses gilt besonders für die Integration in Häuser mit Putz-, Stein-, Beton-, oder anderen mineralischen Fassaden, aber auch z. B. für Holz-, Lehm- oder Fachwerkhäuser. Insbesondere die große Masse bereits bestehender Gebäude in Städten (Altbauten/Bestand) weisen zum größten Teil diese Bauweisen auf. Sowohl aus gestalterischen, wie auch aus technischen, insbesondere aus bauphysikalischen Gründen sind Glasfassaden bzw. Glasfassadenelemente hier meist nicht einsetzbar. Besondere Schwierigkeiten bereitet die Nachrüstung der Fassaden bestehender Häuser mit solar aktiven Elementen.

Aus der DE 44 14 785 A1 ist ein Fensterladen oder eine Markise mit oben liegendem Scharnier bekannt. Zur Erhöhung der Leistung solartechnischer Fassadenanlagen ist vorgesehen, die Außenseite mit einer Spiegelfläche zu versehen und oberhalb der klappbaren Vorrichtung ein Solarzellmodul oder einen Kollektor anzuordnen. Durch entsprechendes Aufklappen soll so diffuse Sonnenstrahlung verstärkt auf die Fläche des Solarzellmoduls oder Kollektors geleitet werden.

Die DE 299 17 020 U1 offenbart einen seitlich klappbaren Dämmladen, der auf der nach innen gerichteten Seite eine Reflektorfläche aufweist. Im aufgeklappten Zustand ist dieser Dämmladen in der Lage Sonnenstrahlung auf die Fenster zu leiten. Im geschlossenen Zustand werden durch die Dämmeigenschaft des Ladens gemäß der DE 299 17 020 U1 Transmissionswärmeverluste vermindert.

In der WO 98/21434 A1 wird ein Drehladen für Fenster- oder Türöffnungen offenbart, der durch einen in dem Drehladen angeordneten Elektromotor bewegbar ist.

Aus der DE 195 31 040 C2 ist ein Schiebeladen mit einem gitter- oder plattenförmigen Schutzelement für ein Fenster- oder Türelement bekannt, welches parallel zu einer Maueröffnung horizontal verschiebbar ist. Das plattenförmige Schutzelement ist in der Offenstellung in einem neben der Tür- oder Fensteröffnung angebrachten Aufnahmeraum verdeckt untergebracht. Weiterhin ist das Schutzelement durch einen Bolzen in der Schutz- und Offenstellung arretierbar. Ein Verschieben des Schutzelementes erfolgt durch einen elektrischen Antrieb oder manuell.

Die US 4,294,038 beschreibt einen Fensterladen, der zusammen mit einem Fenster und dem dazwischen entstehenden Spalt zur Nutzung absorbierter Wärmeenergie vorgesehen ist. Dabei verursacht die auf den Fensterladen strahlende Sonnenergie eine Erwärmung des Spalts zwischen Fenster und Fensterladen. Diese in Form von Wärme anfallende Energie zu nutzen ist Ziel der beschriebenen Erfindung.

In der US 4,309,981 wird ein wahlweise entweder nach oben oder unten klappbarer Fensterladen offenbart. Je nachdem, ob der Fensterladen nach oben offen aufgeklappt wird, dient dieser zum Reflektieren von Sonne in den dahinter befindlichen Raum. Wird der Fensterladen gemäß der US 4,309,981 nach unten offen aufgeklappt, dann dient er zum Abschirmen des Fensters vor Sonneneinstrahlung.

Die DE 84 03 263 U1 offenbart eine ausschwenkbare Jalousie, die auch zur Ausrüstung mit Solarenergiewandlern (Solarzellen) geeignet ist, wobei die Lamellen dann mit Solarenergiewandlern versehen sind. Es ist gemäß der DE 84 03 263 U1 vorgesehen, dass die Lamellen sich innerhalb eines in horizontaler Richtung frei schwenkbaren, starren Rahmen befinden und die Lamellen selbst in jeder Schwenkstellung des Rahmens jede wählbare Schwenklage einnehmen können. Die Lamellen sind gegen eine Drehung um ihre Längsachse verriegelbar vorgesehen und bilden so in der Verschlussstellung einen gesicherten Panzer.

Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verschattungselement für Fenster- oder Türöffnungen zur Nutzung solarer Energie anzugeben, das bei weitgehend freier Fenster oder Türzugänglichkeit eine erhöhte Energieausbeute gewährleistet und sich zugleich architektonisch ansprechend integriert.

Das erfindungsgemäße Problem wird durch ein Verschattungselement für Fenster- oder Türöffnungen gelöst, wobei die nach außen gerichtete Fläche des Verschattungselementes mit Solarzellen belegt ist, wobei das Verschattungselement in seinem geschlossenen wie auch geöffneten Zustand zum Lichteinfall hin anstellbar und relativ zu diesem ausrichtbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschattungselement seitlich von der Fenster- oder Türöffnungen weg im wesentlichen parallel zur Fenster- oder Türöffnung versetzbar ist, dass das Verschattungselement auch eine teilweise Abdeckung der Fenster- oder Türöffnung gewährleistet und dass die Solarzellen über ein Stromabnahmekontaktgitter miteinander verbunden sind.

In Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verschattungselement sind Solarzellen vorgesehen, die monokristallin ausgebildet sind und aus hexagonalen Einheiten bestehen. Weiterhin ist vorgesehen, dass die Solarzellen aus hexagonalen, ganzen und/oder halben Einheiten bestehen. Erfindungsgemäß ist weiter vorgesehen, dass bei einem Verschattungselement das Stromabnahmegitter wellenförmig ausgebildet ist.

In einer Weiterbildung weist ein erfindungsgemäßes Verschattungselementes zwei gelenkig mit dem Verschattungselement verbundene, benachbarte Metallstäbe auf, vermittels derer das Verschattungselement seitlich von der Fenster- oder Türöffnung weg, im wesentlichen parallel, versetzbar.

Der solar aktive Fensterladen löst diese Problematik, indem er

mit nur wenigen Befestigungspunkten an der Fassade montierbar ist

nicht in das bauphysikalische Gefüge des Wandaufbaus eingreift und so auch vor z. B. Putz-, Lehm-, Fachwerk-, Holz-, oder Natursteinfassaden montierbar ist

einen idealen Platz findet, der gestalterisch sowohl attraktiv als auch architektonisch eingeführt ist

die schräge Anstellung der solar aktiven Fläche ermöglicht und so einerseits eine erhöhte Energieausbeute ermöglicht, wie auch andererseits gleichzeitig freie Fensterlüftung

durch die freie Installation vor der Fassade ist eine optimale Hinterlüftung und Wärmeabfuhr möglich, was insbesondere die Stromausbeute/Effizienz der meisten heute üblichen Solarmodularten stark erhöht

als Sonnenschutzelement dienen kann, aber bei Bedarf auch komplett seitwärts verschwindet

ideal einfach nachrüstbar ist.

Für die photovoltaischen Solarmodule haben sich hexagonal zugeschnittene monokristalline Solarzellen als sehr effizient einsetzbar für solar aktive Fensterläden erwiesen, da sie die Modulfläche von der Flächenbelegung her sehr gut ausfüllen.

Abb. 1-Abb. 3

Im Beispiel () sind photovoltaische Fensterläden mit hexagonalen Solarzellen zur Sanierung alter Berliner Mietshäuser dargestellt. Das Fenster zu Fassaden Verhältnis dieser Bauten wird durch einen solar aktiven Fensterladen ideal ausgeschöpft. Darüber hinaus ist er durch die Abschließbarkeit von innen auch ein idealer Einbruchschutz und ersetzt die Funktion von Jalousien oder Gardinen.

Abbildungen

Konstruktion des Fensterladens: vertikaler Fassadenschnitt mit Fensterladen in vertikaler und schräg angestellter Stellung

Ansicht Fenster mit Fensterladen zur Nutzung von Solarenergie

Horizontaler Fassadenschnitt mit Fensterladen zur Nutzung von Solarenergie und Konstruktion des Klappmechanismus

Hexagonale Anordnung von Solarzellen im photovoltaischen Solarmodul

Altbau-Fassade mit solaren Fensterläden (CAD-3D-Animation)

1
Solares Element
2
Fenster
3
Öffnungs-/Schließmechanismus
4
Mechanik, um das solare Element in verschiedenen Winkeln schräg anzustellen
5
Ganze hexagonale monokristalline Solarzelle
6
Halbe hexagonale monokristalline Solarzelle
7
Wellenförmiges Stromabnahmegrid
8
Solar aktive Fläche des solaren Elementes
9
Gelenkig angebrachte Metallstäbe zum parallelen Aufklappen des Fensterladens zur Nutzung solarer Energie


Anspruch[de]
Verschattungselement für Fenster- oder Türöffnungen, wobei die nach außen gerichtete Fläche des Verschattungselementes mit Solarzellen belegt ist, wobei das Verschattungselement in seinem geschlossenen wie auch geöffneten Zustand zum Lichteinfall hin anstellbar und relativ zu diesem ausrichtbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschattungselement seitlich von der Fenster- oder Türöffnungen weg im wesentlichen parallel zur Fenster- oder Türöffnung versetzbar ist, dass das Verschattungselement auch eine teilweise Abdeckung der Fenster- oder Türöffnung gewährleistet und dass die Solarzellen über ein Stromabnahmekontaktgitter miteinander verbunden sind. Verschattungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarzellen monokristallin ausgebildet sind und aus hexagonalen Einheiten bestehen. Verschattungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarzellen aus hexagonalen, ganzen und/oder halben Einheiten bestehen. Verschattungselement nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stromabnahmegitter wellenförmig ausgebildet ist. Verschattungselement nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei gelenkig mit dem Verschattungselement verbundene, benachbarte Metallstäbe vorgesehen sind, vermittels derer das Verschattungselement seitlich von der Fenster- oder Türöffnung weg, im wesentlichen parallel, versetzbar ist.






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