DE202011104180U1 - Roof-mounted wind turbine mounted on a roof ridge of a building - Google Patents
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Abstract
Dachwindenergieanlage mit: – Mitteln zum Montieren und/oder Integrieren der Dachwindenergieanlage einem Dachfirst eines Gebäudes; – Mindestens zwei aerodynamischen Stützen (10a und 11a), die geeignet sind, Luftflüsse in Richtung eines Rotors (14) der Dachwindenergieanlage zu konzentrieren.Roof wind power plant with: - Means for mounting and / or integrating the roof wind power plant into a ridge of a building; - At least two aerodynamic supports (10a and 11a), which are suitable for concentrating air flows in the direction of a rotor (14) of the roof wind turbine.
Description
Erfindunginvention
Beschreibung/Einführung.Description / launch.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Windenergieanlage mit Generator, die am Dach befestigt wird, um eine dezentrale Energieversorgung zu ermöglichen, unabhängig von anderen Kraftwerken egal welcher Natur.The present invention relates to a wind turbine with a generator, which is fixed to the roof to allow a decentralized power supply, independent of other power plants of any nature.
Die Rotoren in vertikaler Drehachse, befinden sich inmitten der Anlage, die auf einem Hausdach befestigt werden.The rotors in the vertical axis of rotation, are located in the middle of the plant, which are mounted on a house roof.
Eine Höhe von ca. 10 Metern reicht vollkommen aus, der Anlage den maximalen Windstoß zu liefern.A height of about 10 meters is completely sufficient to deliver the system the maximum gust of wind.
Es existieren verschiedene Typen von Rotoren für Windenergieanlagen, zum Beispiel mit senkrechter oder horizontaler Drehachse. Größtenteils im Gebrauch sind Rotoren mit einer horizontalen Achse parallel zum Dachfirst, obwohl Rotoren mit senkrechter Drehachse einen optimalen Ertrag, unabhängig von der Windrichtung erzielen.There are different types of rotors for wind turbines, for example with a vertical or horizontal axis of rotation. Largely in use are rotors with a horizontal axis parallel to the roof ridge, although rotors with a vertical axis of rotation achieve optimum yield, regardless of the wind direction.
Dies ist bekannt von zahlreichen Vorrichtungen der Dachwindenergieanlage, wie zum Beispiel jenen, die in den Dokumenten
Die Wirksamkeit einer Windmühle hängt insbesondere von ihrem Aufstellungsort ab. In der Tat steigt die gelieferte Kraft mit dem Ausgang der Geschwindigkeit des Windes. Standorte werden deshalb aufgrund der Geschwindigkeit und von der Häufigkeit der auftretenden Winde gewählt. Ein Standort mit Winden von ungefähr 30 km/h Durchschnitt wird ungefähr achtmal produktiver sein als ein anderer Standort mit Winden von durchschnittlich 15 km/h. Eine Windenergieanlage funktioniert umso effektiver, wenn die Winde regelmäßig und häufig vorkommen.The effectiveness of a windmill depends in particular on its site. In fact, the delivered force increases with the exit of the speed of the wind. Locations are therefore chosen based on the speed and frequency of the winds encountered. A site with winds of about 30 km / h average will be about eight times more productive than another location with winds averaging 15 km / h. A wind turbine works more effectively when the winds are frequent and frequent.
Zur Erinnerung, der VENTURI Effekt:As a reminder, the VENTURI effect:
Wenn die Luft sich zwischen zwei Hindernissen wie zwei Bergen oder zwei große Gebäuden verschlingt, wird sie durch die Venturi-Wirkung beschleunigt. Ebenso, wenn sie auf einen Hügel trifft, wird die Luft beim Gipfel beschleunigt. Diese Orte sind für die Windenergieanlage optimal. Sie sind jedoch meistens von unterschiedlicher Oberfläche und können so Turbulenzen unterliegen, wenn die Form der Hindernisse unregelmäßig ist.When the air devours between two obstacles such as two mountains or two large buildings, it is accelerated by the Venturi effect. Likewise, when it hits a hill, the air at the summit is accelerated. These locations are optimal for the wind turbine. However, they are mostly of different surface area and may be subject to turbulence if the shape of the obstacles is irregular.
Ein „anabatic” Wind, vom altem griechischen Wort anabatos, ist ein aufsteigender Wind, dessen Luftmasse sich entlang eines geographischen Reliefs bewegt, und auf die Erwärmung von zurückzuführen ist. Verschiedene Wetterbedingungen können einen anabatic Wind hervorrufen, aber es handelt sich immer um die Bildung eines Temperaturunterschieds zwischen den Luftmassen über den Tälern und jenen, die auf ihren Abhängen aufgewärmt werden, der einen Luftauftrieb verursacht. Es wird auch Abhang-Wind genannt.An "anabatic" wind, from the ancient Greek word anabatos, is an ascending wind whose air mass moves along a geographical relief, and is due to the warming of. Different weather conditions can cause anabatic wind, but it is always a question of the formation of a temperature difference between the air masses above the valleys and those warmed up on their slopes, which causes an uplift in the air. It is also called hillside wind.
Die Windlast gehört zu den klimatisch bedingten veränderlichen Einwirkungen auf Bauwerke oder Bauteile. Sie ergibt sich aus der Druckverteilung um ein Bauwerk, welches einer Windströmung ausgesetzt ist.The wind load is one of the climatic conditioned variable effects on buildings or components. It results from the pressure distribution around a building, which is exposed to a wind flow.
Sie wirkt im Allgemeinen als Flächenlast senkrecht zur Angriffsfläche und setzt sich vor allem aus Druck- und Sogwirkungen zusammen. So entsteht bei einem Bauwerk an den frontal angeströmten Flächen durch die Strömungsverlangsamung ein Überdruck. im Bereich der Dach- und Seitenflächen löst sich die Luftströmung an den Gebäudekanten auf und bewirkt dort einen Unterdruck (Sog). Durch die Nachlaufwirbel wird an der Gebäuderückseite ebenfalls ein Unterdruck erzeugt.In general, it acts as a surface load perpendicular to the surface to be attacked and is primarily composed of pressure and suction effects. In the case of a building, for example, an overpressure occurs at the frontal areas due to the slowing down of the flow. In the area of the roof and side surfaces, the air flow dissolves at the edges of the building and causes a negative pressure (suction) there. The trailing vortices also create a negative pressure on the back of the building.
Weitere wichtige Einflussfaktoren ergeben sich aus der Geometrie des Bauwerkes oder Bauteils. So ist die Windgeschwindigkeit an der Erdoberfläche praktisch Null und nimmt mit zunehmendem Abstand von der Erdoberfläche, also mit der Gebäudehöhe, zu. Für einfache Fälle ist in der Tabelle 2 der
Die Erfindung wird am Dachfirst aufgesetzt wird, dadurch besteht der Vorteil den vollen Wind aufzunehmen und in Energie umzuwandeln.The invention is placed on the roof ridge, this has the advantage of absorbing the full wind and convert it into energy.
Bei bereits erfundenen Windanlagen ist eine Anpassung des Daches notwendig, um die Anlage anbringen zu können, was wiederum mit hohen Kosten und Zeitaufwand verbunden ist.In already invented wind turbines an adaptation of the roof is necessary to install the system can, which in turn is associated with high costs and time.
Die Erfindung kann beliebig auf jedes individuelle Dach aufgesetzt werden und erspart Umbauarbeiten sowie zusätzliche Kosten.The invention can be placed on any individual roof and saves renovation work and additional costs.
Die Schräge des Daches bewirkt eine Beschleunigung und ein Reflektieren des Windes. Die daraus resultierenden Vorteile sind, volle Windaufnahme und direkte 100% Energie Umwandlung.The slope of the roof causes an acceleration and a reflection of the wind. The resulting benefits are, full wind absorption and direct 100% energy conversion.
Die Dachwindenergieanlage hat mindestens zwei oder mehrere drehbar gelagerte Rottorflossen, die gerade oder gebogen ausgerichtet sind, vorzugsweise in der Formgebung eines Savoniusrotors ausgebildet sind, vorzugsweise für die Ausrichtung der Luftflüsse zu konzentrieren dienen.The roof-mounted wind turbine has at least two or more rotatably mounted Rottorf finishes, which are aligned straight or curved, are preferably formed in the shape of a Savoniusrotors, preferably serve to focus the alignment of the air flows.
Die Rotorflossen sind geformt, vorzugsweise in der Formgebung einer freien Kurve ausgebildet. Die oberen und unteren Enden der Rotorflossen sind durch eine obere und eine untere Rotorstruktur verbunden.The rotor fins are shaped, preferably formed in the shape of a free curve. The upper and lower ends of the rotor fins are connected by upper and lower rotor structures.
Die aerodynamischen Stützen können aus Kunststoff, Aluminium, Magnesium, Holz oder anderen Materialen herstellbat sein.The aerodynamic supports may be made of plastic, aluminum, magnesium, wood or other materials.
Die Dachwindenergieanlage ist mit einem Steuerelektronikgerät verbindbar. Auch eine Batterie oder andere Akkumulatoren, beziehungsweise Stromspeicher sind mit der Windenergieanlage als Speicher integrierbar.The roof-mounted wind turbine can be connected to an electronic control unit. Also, a battery or other accumulators, or power storage can be integrated with the wind turbine as a memory.
Die Dachwindenergieanlage kann auf jede beliebige Dachverkleidung und Dachstruktur befestigbar beziehungsweise integrierbar sein und weist Schnee und Regen ab.The roof-mounted wind turbine can be fastened or integrated on any roof cladding and roof structure and repels snow and rain.
Ein Schaltmittel ist in der Dachwindenergieanlage vorgesehen, zusätzlich einen Gleit-, Um- und/oder Wechselrichter aufweist.A switching means is provided in the roof wind turbine, additionally has a sliding, Um- and / or inverters.
Die Windenergieanlage kann auf die Struktur vom Dachstuhl montiert werden (
Die Windenergieanlage kann mit jeder beliebigen Dachverkleidung beziehungsweise Verkleidung verwendet beziehungsweise integriert werden.The wind energy plant can be used or integrated with any roof cladding or cladding.
Die Vorteile.The advantages.
- • Zwei oder mehrere aerodynamische Träger, die die obere Platte und den Hauptrotor tragen, haben eine Tragfläche-Form ähnlich einer Flugmaschine/Luftfahrzeug.Two or more aerodynamic supports carrying the top plate and the main rotor have a wing shape similar to a flying machine / aircraft.
- • Diese Träger sind mit einem 90° Grad Winkel zum Rotor ausgerichtet, so dass sie den Wind von allen Richtungen jederzeit auffangen können, d. h. 360° werden umfasst ausgenutzt.• These girders are aligned with a 90 ° angle to the rotor so that they can catch the wind from any direction at any time, d. H. 360 ° are exploited.
- • Diese Träger können aus Kunststoff oder Aluminium oder sogar aus Magnesium oder anderen Materialien hergestellt werden. Die Träger könnten auch aus zwei oder mehreren Komponenten bestehen.• These carriers can be made of plastic or aluminum or even magnesium or other materials. The carriers could also consist of two or more components.
- • Allein durch die Dachschräge wird der Wind beschleunigt und gelangt mit voller Kraft in die Windanlage. Durch die vorhandenen aerodynamischen Träger mit der Flugzeug-Tragfläche-Form wird der Wind erneut um ein Mehrfaches beschleunigt.• Only through the sloping roof, the wind is accelerated and enters the wind turbine with full force. The existing aerodynamic carrier with the aircraft-wing shape, the wind is accelerated several times.
- • Der aufgenommene Wind wird durch immer kleinere Rotorgänge gepresst, womit er an Geschwindigkeit, Kraft und Drehmoment gewinnt.• The absorbed wind is pressed by ever smaller rotor gears, thus gaining in speed, power and torque.
- • Die Erfindung kann beliebig auf jedes individuelle Dach aufgesetzt werden und erspart Umbauarbeiten sowie zusätzliche Kosten.• The invention can be placed on any individual roof and saves renovation work and additional costs.
- • Die Dachwindenergieanlage beansprucht wenig Platz, und wandelt sehr geräuscharm Windenergie in nutzbare Energie um.• The roof-mounted wind turbine takes up little space and converts wind energy into usable energy with very little noise.
- • Die Schräge des Daches bewirkt eine Beschleunigung und ein Reflektieren des Windes. Die daraus resultierenden Vorteile sind, volle Windaufnahme und direkte 100% Energie Umwandlung.• The slope of the roof causes an acceleration and a reflection of the wind. The resulting benefits are, full wind absorption and direct 100% energy conversion.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to the drawings.
Dabei zeigen:Showing:
- •
Die Firstpfette 1 ist ein meist waagerechter Träger in einer Dachkonstruktion. - •
Die Dachlatten 3 , die anden Dachsparren 2 senkrecht befestigt sind. - •
Die ersten Tragelemente 4 der Windenergievorrichtung aufden Dachsparren 2 .
- • The
ridge purlin 1 is a mostly horizontal beam in a roof construction. - • The roof battens
3 at therafters 2 are attached vertically. - • The first supporting
elements 4 the wind energy device on therafters 2 ,
Die Zwei Trägerelemente
In
Der Hauptträger
Dieser Hauptträger
Auf diesen Hauptträger
Optional: die vier aerodynamischen Träger
In der Mitte wird die Drehachse
Die obere Abdeckung
Auf der Rotorachse
Auf die obere Abdeckung
Der Hauptträger
Auf diesen Hauptträger
Darauf wird die gesamte Dachwindenergieanlage gesetzt und befestigt.Then the entire roof wind turbine system is set and fixed.
Diese Figur verdeutlicht noch einmal im Querschnitt die Arbeitsweise der in
Optional: die vier aerodynamischen Träger
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Firstpfetteridge beam
- 22
- Dachsparrenrafter
- 33
- Dachlattenbattens
- 44
- Tragelementesupporting elements
- 55
- Hauptträgermain carrier
- 66
- Profileprofiles
- 77
- Untere QuerträgerLower cross member
- 88th
- Mittlere QuerträgerMedium crossbeams
- 99
- Untere AbdeckungLower cover
- 1010
- a) Aerodynamische Stütze links b) Luftleitteil links (Optional)a) Aerodynamic prop left b) air guide left (optional)
- 1111
- a) Aerodynamische Stütze rechts b) Luftleitteil rechts (Optional)a) Aerodynamic prop right b) right air baffle (optional)
- 1212
- Vertikale Rotor-DrehachseVertical rotor axis of rotation
- 1313
- Kugellagerball-bearing
- 1414
- Rotorrotor
- 1515
- Rotorflossenrotor fins
- 1616
- Untere RotorstrukturLower rotor structure
- 1717
- Obere RotorstrukturUpper rotor structure
- 1818
- Obere AbdeckungUpper cover
- 1919
- Generatorgenerator
- 2020
- Dachstrukturroof structure
- 2121
- Windenenergieanlage-DachWind turbine roof
- 2222
- Dachhakenroof hook
- 2323
- Dachziegeltile
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 9115618 [0005] DE 9115618 [0005]
- DE 19644890 [0005] DE 19644890 [0005]
- FR 2947305 [0005] FR 2947305 [0005]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
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