DE2711261A1

DE2711261A1 - High rise building of modular design - has solar energy collectors supplying heat to operate generating plant

Info

Publication number: DE2711261A1
Application number: DE19772711261
Authority: DE
Inventors: Karl Speidel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-03-15
Filing date: 1977-03-15
Publication date: 1978-09-21

Abstract

The high rise building is assembled from modular components and has solar energy collectors. This building uses several different technologies which make this building independent of any external energy supply. Excess energy may be generated depending on favourable geographical position. The solar energy is collected over the whole surface area of roof and additionally also by outside wall surfaces. The generators are run by means of central heat exchangers with gas or steam turbines included in closed circuits.

Description

Hochbau-System in Stützen/Schalen - Bauweise nach einem neuarti-Building construction system in columns / shells - construction based on a novel

gen Baukastenprinzip mit voll integrierter Anlage zur Solarenergieverwertung zwecks Erzielung einer vollkommenen Ileizungs-, Beleuchtungs- und Kraftstrom-Autarkie bei minimaler Erhöhung der Gesamtbaukosten und maximaler Reduzierung des Amortisationszeitraumes durch Einsatz neuester Technologien.The modular principle with a fully integrated system for utilizing solar energy for the purpose of achieving complete electrical, lighting and electricity self-sufficiency with a minimal increase in the overall construction costs and a maximal reduction in the amortization period through the use of the latest technologies.

Der heutige Stand der Technik auf dem Sektor der Solarenergie nutzung im Bauwesen läßt deutlich erkennen, daß bisher nicht ernsthaft versucht wurde, die Kollektoren auf rationelle Weise in das tragende und umhüllende System einzubeziehen, um damit die Mehrkosten im Vergleich zur konventionellen Baumethode entscheidend zu reduzieren. Auch der sehr berechtigte Wunsch, in ästhetischer Hinsicht akzeptable Lösungen zu finden, wurde bis heute keineswegs erfüllt. Diese beiden entweder nicht in vollem Umfang erkannten oder nicht mit dem notwendigen Nachdruck elimimierten Nachteile mögen die Hauptursache dafür gewesen sein, daß trotz drohender Energiekrise und ständig zunehmender Umweltbelastung der Fortschritt bei der Verwertung der physikalisch und technisch gleichermaßen interessanten und zukunftsträchtigen Solarenergie einen so überaus schleppenden Verlauf nahm. Dieser bedauerliche Zustand wurde gerade in jüngster Vergangenheit dadurch deutlich gemacht, daß die Diskussion um die Frage Kernspaltung - ja oder nein -" auf das heftigste entbrannt ist, obwohl jedem Kenner der heutigen Technologien und der Kostentendenzen schon längst klar geworden sein müßte, daß die Energiegewinnung aus Kernspaltungsprozessen aus physikalischen, technischen und finanziellen Gründen als völlig überholt zu gelten hat. Bis zum Tage der Beherrschung der Kernfusion kann jedoch noch viel Zeit vergehen, sofern die intensiven Bemühungen überhaupt zu einem sinnvoll verwertbaren Erfolg führen, Durch das erfindungsgemäße Hochbau-System wird erstmals aufgezeigt, wie bei optimaler Synthese der neuesten Erkenntnisse und praktischen Erfahrungen in den Bereichen Architektur, Baustatik, industrieller Vorfertigung, Bauphysik, Apparatebau, Elektronik und Solartechnik Gebäude neu erstellt oder auch erweitert werden können, für deren Betrieb der Einsatz fremder Energiequellen überflüssig ist, und die in bestimmten Fällen sogar in der Lage wären, Überschuß-Energie nach Art eines Kleinkraftwerkes an benachbarte Verbraucher abzugeben. Das neuartige lIochbau-System wird umso interessanter, je größer die überbaute Fläche des betreffenden Bauwerks ist, handle es sich nun um eine Wohnanlage, ein Verwaltungsgebäude, eine Fertigungshalle, ein öffentliches Schwimmbad, eine Tiefgarage oder ein sonstiges Objekt einigermaßen vergleichbarer Art.The current state of the art in the solar energy sector in construction clearly shows that no serious attempts have been made to date Integrating collectors into the load-bearing and enveloping system in a rational way, This means that the additional costs compared to the conventional construction method are decisive to reduce. Also the very legitimate desire to be aesthetically acceptable Finding solutions has by no means been fulfilled to this day. These two either don't fully recognized or not eliminated with the necessary force Disadvantages may have been the main reason that despite the impending energy crisis and ever increasing environmental pollution the progress in the recovery of the physically and solar energy that is both technically interesting and future-oriented took such an extremely sluggish course. This unfortunate state was just in recent past made it clear that the discussion around the question Nuclear fission - yes or no - "has flared violently, although every connoisseur of today's technologies and cost trends have long since become clear should that the energy production from nuclear fission processes from physical, technical and financial reasons has to be considered completely out of date. Until the day of domination However, fusion can still go on for a long time if the intensive efforts are made at all lead to a sensibly usable success, by the inventive Building construction system is shown for the first time, as with optimal synthesis of the latest Knowledge and practical experience in the areas of architecture, structural engineering, more industrial Prefabrication, building physics, apparatus engineering, electronics and solar technology buildings newly constructed or can also be expanded, for their operation the use of external energy sources is superfluous, and which in certain cases would even be able to use excess energy to be sold to neighboring consumers in the manner of a small power plant. The novel The larger the built-up area of the building in question, the more interesting it is If it is a residential complex, an administration building, a Production hall, a public swimming pool, an underground car park or something else Object of a somewhat comparable type.

Als Werkstoff für die tragenden Bauteile kommt Stahlbeton, Spannbeton, Stahl oder Leichtmetall infrage. Die zu treffende Auswahl hat unter dem Gesichtspunkt reiner Zweckmäßigkeit zu erfolgen, wobei die Standortfrage verständlicherweise eine entscheidende Rolle spielt. Es besteht sogar grundsätzlich die Möglichkeit, auner den bereits erwähnten und beliebig kombinierbaren Materialien auch geeignete Holzwerkstoffe einzusetzen.Reinforced concrete, prestressed concrete, Steel or light metal in question. The selection to be made has from the point of view purely expedient, with the location question understandably a plays a decisive role. In principle, there is even the possibility of auner wood-based materials are also suitable for the materials already mentioned and which can be combined in any way to use.

Es braucht nicht besonders betont zu werden, daß eine frühzeitige Festlegung auf einige wenige Varianten im Sinne einer echten Rationalisierung liegt und nicht nur dem jeweiligen Bauherrn, sondern auch dem Herstellerwerk, den Zulieferern und den Montagekolonnen zugute kommt.Needless to say, early on Establishing a few variants in the sense of real rationalization lies and not only to the respective builder, but also to the manufacturer, the suppliers and the assembly crews benefit.

Das erfindungsgemäße Baukastensystem weist als wichtiges Merkmal eine strenge Grundrißrasterung auf, die sowohl quadratische als auch rechteckige Teilung bietet. Dabei gilt der Grundsatz, daß die Länge der Rechteckfelder ein geradzahlig Vielfaches der Quadrat-Seitenlänge, und zwar vorzugsweise das 2- oder 3-fache, beträgt. Auf diese Weise ist es möglich, beim Vorentwurf mit der Grundrißoptimierung sehr schnell vorwärts zu kommen und einem Bauherrn erforderlichenfalls Gelegenheit zu geben, anhand weniger Modellteile sich selbst an dieser wichtigen Vorarbeit zu beteiliegen. Die ursprünglich gelegte oder gesteckte Grundrißform läßt sich durch gegenseitiges Austauschen von Quadrat- und Rechteckbaustein dominoartig ohne jede Mühe variieren.The modular system according to the invention has an important feature strict plan grid, the both square and rectangular division offers. The principle applies that the length of the rectangular fields is an even number A multiple of the square side length, preferably 2 or 3 times. In this way it is possible to optimize the floor plan very much in the preliminary design to move forward quickly and, if necessary, to give a builder an opportunity give to participate in this important preparatory work using just a few model parts. The originally laid or inserted ground plan can be changed by mutual Exchanging square and rectangular building blocks vary domino-like without any effort.

Die Stützenfundamente können in Ortbeton hergestellt oder auch vorgefertigt werden. Sie erhalten einen Köcher, der die Tragstütze aufzunehmen und in ihrer Vertikale zu sichern hat. Es handelt sich - baustatisch gesehen - somit um eine Volleinspannung jeder Tragstütze in die zugehörige Fundamentplatte. Der Stützenquerschnitt ist entweder hohlkastenförmig oder außenkantengenutet, damit die erforderlichen Energietransportrohre auf sinnvolle Weise einbezogen werden können. Auch das Problem der Dach-Entwässerung wird damit einfach und zweckmäßig gelöst.The column foundations can be made of in-situ concrete or prefabricated will. You will receive a quiver that will hold the support and in its vertical position has to secure. It is - from a structural point of view - thus a full tensioning of each support column in the associated foundation plate. The column cross-section is either hollow box-shaped or grooved on the outer edges, so that the required Energy transport pipes can be included in a meaningful way. The problem too the roof drainage is solved simply and appropriately.

Auf dem speziell ausgebildeten Tragstützenkopf ruht die zugehörige tragende Dachschale in kraftschlüssiger, jedoch ausreichend elastischer Verbindung. Diese Schale stellt in der Draufsicht entweder ein regelmäßiges Achteck oder ein Rechteck dar, die Umrißlinien entsprechen dem jeweiligen Rasterbereich. Im Querschnitt zeigt die Schalenoberkante im höhergelegenen Teil zwei einander gegenüberliegende Kreisbogenabschnitte mit gleichem Radius, im tiefergelegenen Teil jedoch sind nur gerade Begrenzungslinien vorhanden. Die Schalenaußen- bzw. -unterkante weist ebenfalls nur geradlinige Begrenzungen auf. Bei der Achteckschale, die einem nach oben offenen Kelch ähnelt, gilt das bisher Gesagte für sämtliche Querschnitts-Hauptachsen, bei der trogartigen Rechteckschale im Relelfalle nur für die Querachse.The corresponding one rests on the specially designed support head load-bearing roof shell in a non-positive, but sufficiently elastic connection. This bowl is either a regular octagon or a regular octagon when viewed from above Rectangle, the outlines correspond to the respective grid area. In cross section shows the upper edge of the shell in the higher part, two opposite one another Circular arc sections with the same radius, but only in the lower part are straight boundary lines available. The outer or lower edge of the shell also has only straight line boundaries. In the case of the octagonal shell, the one that is open at the top Chalice is similar, what has been said so far applies to all cross-sectional main axes of the trough-like rectangular shell only for the transverse axis.

Bei der Vorfertigung wird die Achteckschale vorzugsweise in acht kongruente Sektoren aufgeteilt, weil dadurch nicht nur die Herstellung, sondern vor allem der Transport von der Produktionsstätte zur Baustelle erheblich vereinfacht und in manchen Fällen überhaupt erst möglich gemacht wird. Die Rechteckschale hingegen kommt in voller Länge aus der Vorfertigungsanlage, nur die Breite kann unter Umständen zweckmäßigerweise halbiert werden. Bei größeren Bauvorhaben dürfte im allgemeinen die Einrichtung einer sogenannten Feldfabrik die wirtschaftlichere Produktionsmethode darstellen, und zwar vor allem dann, wenn die Entfernung zwischen stationärer Produktionsstätte und Baustelle beträchtlich sein sollte. Dabei spielt natürlich auch das Gewicht der Baukasteneinheiten, das nicht zuletzt von der getroffenen Werkstoffwahl abhängt, eine wichtige Rolle.In prefabrication, the octagonal shell is preferably made into eight congruent ones Sectors are divided, because this means not only the production, but above all the Transport from the production facility to the construction site is greatly simplified and in some Cases is made possible in the first place. The rectangular shell, on the other hand, comes in full length from the prefabrication line, only the width may be useful under certain circumstances be halved. In the case of larger construction projects, the facility should generally be a so-called field factory represent the more economical production method, especially when the distance between stationary production facilities and construction site should be considerable. Of course, the weight also plays a role the modular units, which not least depends on the choice of material, an important role.

Bevor eine Tragschale mittels Mobilkran auf ihre zugehörige Tragstütze gesetzt wird, muß sie ihre endgültige Form aufweisen. Die Vormontage etwaiger Sektoren oder Hälften erfolgt deshalb schon in einem separaten Arbeitsgang auf ebener Erde. Die erforderlichen Verbindungselemente gehören selbstverständlich zu den optimal zu lösenden Baukastendetails. Auch sie werden vor allem von der Art des Tragschalenwerkstoffes bestimmt, Die fertig montierten Dachschalen ergeben entweder eine geschlossene - bei Trogschalen - oder eine mit quadratischen Öffnungen im Grundraster-Abstand - bei Achteckschalen - versehene Dachstruktur. Die Seitenlänge der Öffnungsquadrate entspricht der Kantenlänge der Achteckschalen. Hat man also ein "Mischsystem" gewählt, dann sind sowohl geschlossene als auch unterbrochene Dachflächen vorhanden. Dieser Umstand kann in zahlreichen Fällen von größter Bedeutung sein. Da die geschlossenen Schalenbereiche nämlich die Hindurchführung von Entlüftungskaminen, betriebsbedingten Rohrleitungen oder Aufzugs schächten verhindern, werden für solche Zwecke schon bei der Vorplanung Quadratrasterfelder mit den sich daraus zwingend ergebenden Achteckschalen vorgesehen. Die für solche speziellen Aufgaben nicht oder nur teilweise benötigten Öffnungsquadrate dienen der Solarenergiegewinnung mittels Wabenkollektoren oder Solarzellen bzw. der daraus zu bildenden liybridsysteme, Auf diese Weise wird erreicht, daß nicht nur die dafür erfindungsgemäß in erster Linie zuständigen Spiegelschalen, sondern praktisch sämtliche Bereiche der jeweiligen Dachfläche einen angemessenen Beitrag leisten. Dies kommt verständlicherweise der gewinnbaren Gesamtenergiemenge zugute.Before a supporting shell is placed on its supporting support by means of a mobile crane is set, it must have its final form. The pre-assembly of any sectors or halves are therefore already carried out in a separate work step on the ground. The necessary Fasteners are a matter of course to the modular details that can be optimally solved. They too are mainly of the species of the supporting shell material determined, the fully assembled roof shells result in either a closed one - with trough shells - or one with square openings in the basic grid spacing - with octagonal shells - provided roof structure. The side length of the opening squares corresponds to the edge length of the octagonal shells. So if you have chosen a "mixed system", then there are both closed and interrupted roof areas. This A circumstance can be of paramount importance in numerous cases. Because the closed Shell areas namely the passage of ventilation chimneys, operationally related Prevent pipelines or elevator shafts being used for such purposes In the preliminary planning, square grid fields with the resulting octagonal shells intended. Those not or only partially required for such special tasks Opening squares are used to generate solar energy using honeycomb collectors or Solar cells or the hybrid systems to be formed from them, In this way it is achieved that not only the mirror shells primarily responsible for this according to the invention, but practically all areas of the respective roof area an appropriate one Make contribution. Understandably, this comes from the total amount of energy that can be recovered benefit.

Die kugel- oder zylindersegmentförmigen Zonen der tragenden Dachschalen bilden die Lagerflächen für die schwenkbaren Spiegelschalen, die eine Kombination von Wärmedämmstoff und Reflektorbelag darstellen. Die an den Wärmedämmstoff - vorzugsweise Polyurethanschaum mit äußerer Hartschale - bereits bei der Spiegelschalenfertigung angeformten Schwenkrippen besitzen deshalb einen Basisradius, der demjenigen der zugehörigen Tragschalen entspricht.The spherical or cylinder segment-shaped zones of the load-bearing roof shells form the storage areas for the swiveling mirror shells, which are a combination of thermal insulation material and reflector covering. The one on the insulation material - preferably Polyurethane foam with an outer hard shell - already in the mirror shell production Molded swivel ribs therefore have a base radius that corresponds to that of the corresponding supporting shells.

Kleine Radiusdifferenzen können sich für die Praxis als sehr nützlich erweisen, weil schließlich keine Werkstoffe mit gleichem Wärmeausdehnungskoeffizienten zur Berührung gelangen0 Die Dicke des Schaumstoffmaterials im eigentlichen Schalenbereich, also ohne Berücksichtigung der Schwenkrippen, sollte mindestens 60 - 80 mm betragen, um den "Vollwärmeschutz" zu gewährleisten.Small differences in radius can prove to be very useful in practice prove, because ultimately there are no materials with the same coefficient of thermal expansion come into contact 0 The thickness of the foam material in the actual shell area, i.e. without taking the swivel ribs into account, it should be at least 60 - 80 mm, to ensure "full thermal protection".

Die Formgebung für die Reilektorfläche richtet sich erfindung gemäß nach der geographischen Breite des Verwendungsortes. In der tropischen Zone, die vom nördlichen und vom südlichen Wendekreis begrenzt wird, wählt man zweckmäßigerweise einen symmetrischen Querschnitt, weil dort der Strahlen-Einfallswinkel im Jahresmittel nicht allzuweit von dem Maximum 900 entfernt ist. Die Nachführbewegungen der lleflektor-Hauptachse bleiben deshalb relativ gering Außerhalb des Tropengürtels wird vorteilhafterweise der Weg zum asymmetrischen eflektorprofil umso mehr beschritten, je weiter das zu erstellende Bauwerk von den Wendekreisen entfernt ist. Aus Gründen der Fertieungsrationalisierung muß natürlich angestrebt werden, die Zahl der verschiedenen teflelctorprofile sinnvoll zu beschränken und die Änderung beispielsweise nur bei jedem zehnten Breitengrad vorzunehmen.The shape for the Reilektorfläche is based on the invention according to the geographical latitude of the place of use. In the tropical The zone that is bounded by the northern and southern tropics is best chosen a symmetrical cross-section, because this is the annual mean angle of incidence of the rays is not too far from the maximum 900. The tracking movements of the reflector main axis therefore remain relatively low. Outside the tropical belt is advantageous the further you go, the more you take the path to the asymmetrical reflector profile building structure is removed from the tropics. For reasons of production rationalization The aim must of course be to make the number of different teflelctorprofiles meaningful to restrict and the change, for example, only at every tenth degree of latitude to undertake.

Bildet man das iteflektorprofil so aus, daß die llauptachse auf den höchsten Sonnenstand am lvrühjahrs- bzw. Herbstpunkt weist, wird auch in gemäßigten Breiten der Schwenkweg der Spiegelschale relativ zur Tragschale nicht besonders groß sein. Erfindung gemäß soll nämlich vermieden werden, daß die Spiegelschalen bei ungünstigem Sonnenstand allzuweit über die Ebene der Tragschalenoberkanten treten und dadurch dem Wind einen so großen Widerstand bieten, daß bei böigem Wetter die Gefahr einer Zerstörung besteht. Grundsätzlich wird selbstverständlich dafür gesorgt werden müssen, daß die Spiegelschalen Notanker erhalten, damit auch bei schweren Stürmen ein Herausheben aus der Lagerung oder gar ein Herabschleudern vom Gebäudedach so gut wie ausgeschlossen ist. Für dieses Problem gibt es zahlreiche wirtschaftliche Lösungen, die hier nicht im detail aufgezeigt werden sollen.If one forms the iteflektorprofil so that the main axis on the The highest sun position at the point of early spring or autumn is also in temperate The width of the pivoting path of the mirror shell relative to the support shell is not particularly great be great. According to the invention is to be avoided that the mirror shells If the sun is unfavorable, step too far over the level of the upper edge of the supporting shell and thus offer such a great resistance to the wind that in gusty weather the There is a risk of destruction. In principle, this is of course taken care of must be that the mirror shells receive emergency anchors, so even with heavy Storm a lifting out of the storage or even being thrown from the roof of the building is as good as impossible. There are numerous economic ones for this problem Solutions that are not to be shown in detail here.

Infolge des hohen Anteils an leichtem Schaumstoff haben die Spiegelschalen ein relativ geringes Eigengewicht, dessen Größenordnung bei ungefähr 10 kp/m2 liegen dürfte. Je nach Spiegelschalendurchmesser und -profil kann aber trotzdem ein Gesamtgewicht von 250 - 350 kp resultieren. Selbstverständlich wirkt sich dabei auch Werkstoff und Dicke des Reflektorbelages nicht unerheblich aus. Das Einheitsgewicht eines bei den bisherigen Versuchsreihen verwendeten Glas-Spiegelmosaiks wurde beispielsweise mit etwa 5,0 kp/m2 ermittelt. Folienspiegel aus Metall oder Kunststoff sind allerdings wesentlich leichter. In diesem Zusammenhang soll jedoch erwähnt werden, daß sich das Spiegelmosaik als ganz besonders geeignet erwiesen hat.Due to the high proportion of light foam, the mirror shells have a relatively low dead weight, the order of magnitude is around 10 kp / m2 should. However, depending on the mirror shell diameter and profile, a total weight can still be from 250 - 350 kp result. Of course, the material also has an effect and thickness of the reflector coating is not insignificant. The unit weight of a For example, the glass mirror mosaics used in the previous series of tests determined with about 5.0 kp / m2. Foil mirrors made of metal or plastic are, however much easier. In this context, however, it should be mentioned that the mirror mosaic has proven to be particularly suitable.

Die Spiegelschalen können bei Bedarf genau wie die Tragschalen aus mehreren gleichen - bei Asymmetrie möglicherweise auch aus ungleichen - Einzelteilen zusammengesetzt werden. Dabei ließe sich durchaus an den Einsatz geeigneter Kunstharzkleber denken, die prinzipiell auch für eine besonders dauerhafte Verbindung der Tragschalensegmente zu empfehlen sein könnten.If necessary, the mirror shells can be made from exactly the same as the supporting shells several identical - in the case of asymmetry possibly also composed of unequal - individual parts be put together. The use of suitable synthetic resin adhesives could definitely be used here think that in principle also for a particularly permanent connection of the supporting shell segments could be recommended.

Obwohl bekanntermaßen nur ein Parabolspiegel mit mathematisch exakter Reflexionsschicht in der Lage ist, ein parallel zur Hauptachse einfallendes Strahlenbündel auf einen gemeinsamen Brennpunkt zu lenken, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, den iteflektorbelag auf einige wenige Formen sphärischen Charakters mit geeigneten radien zu beschränken. Die Annäherung an die ideale Paraboloidform kann dabei mit geringem Aufwand so weitgehend erreicht werden, daß der relativ große Kollektorkopf eine fast optimale Bestrahlung erfährt. Unter Umständen ist es sogar moglich, in den Bereichen mit verhältnismäßig geringer Soll-Krümmung die sphärischen sleflektorteile durch ebene Streifen zu ersetzen.Although known to be only a parabolic mirror with mathematically more exact Reflective layer is capable of a bundle of rays incident parallel to the main axis to steer to a common focal point is proposed according to the invention, the iteflektorbelag on a few shapes of spherical character with suitable to restrict radii. The approximation to the ideal paraboloid shape can be done with can be achieved so largely with little effort that the relatively large collector head experiences an almost optimal irradiation. It may even be possible to use in the spherical sleflector parts in the areas with a relatively small nominal curvature to be replaced by flat strips.

Daraus würde sich eine weitere Vereinfachung und damit auch Verbilligung ergeben.This would result in a further simplification and thus also cheaper result.

Um die Leistung der Verstellmotoren für die Spiegelschalen auf ein Minimum zu reduzieren, wird erfindungsgemäß ein völlig neuer Weg beschritten: Der sich bei dem beschriebenen Baukastenprinzip zwangsläufigergebende Hohlraum zwischen Tragschalenoberkante und Spiegelschalen-Unterkante erhält eine Flüssigkeitsfüllung mit begrenztem Spiegelniveau, die auf die Spiegelschale einen genau berechenbaren Auftrieb ausübt. Dadurch wird die Spiegelschale - fast könnte man sie jetzt als Schwimmschale bezeichnen -so sehr entlastet, daß nur noch ein kleiner Prozentsatz ihres Gesamtgewichtes reibungserzeugend wirken kann. Demzufolge genügt ein billiger Getriebemotor mit wenigen Watt Leistungsabgabe ohne weiteres für die Ingangsetzung der ohnehin ziemlich langsamen Nachführbewegung. Er bezieht den erforderlichen Strom aus einem Teil der Solarzellen, die - wie auf Blatt 4 bereits erwähnt -einen Teil der Bestückung der ursprünglichen Öffnungsquadrate darstellen0 Alternativ wäre auch an einen Pneumatikantrieb - sei er nun rotierend oder linear - zu denken, dessen Arbeitsgas ebenfalls durch Nutzung der vorhandenen Solarenergie auf den erforderlichen Überdruck gebracht würde0 In beiden Fällen wäre der anteilige Kostenaufwand für das Nachführsystem einer Spiegelschale so gering, daß die gelegentlich von Skeptikern vorgebrachte Meinung, Hohlspiegelsysteme seien zwar interessant, aber leider nicht wirtschaftlich, ad absurdum geführt werden könnte.To the power of the adjustment motors for the mirror shells on To reduce the minimum, a completely new approach is taken according to the invention: The In the case of the modular principle described, there is an inevitable cavity between The upper edge of the supporting shell and the lower edge of the mirror shell are filled with liquid with limited mirror level, which has a precisely calculable level on the mirror shell Buoyancy. This makes the mirror shell - it could almost be called a Floating bowls - so relieved that only a small percentage their total weight can have a friction-generating effect. A cheaper one is therefore sufficient Gear motor with a few watts of power output easily for starting the already quite slow tracking movement. He gets the electricity he needs from a part of the solar cells, which - as already mentioned on sheet 4 - are a part the placement of the original opening squares 0 would also be an alternative to think of a pneumatic drive - be it rotating or linear - its Working gas also by using the available solar energy to the required Overpressure would be brought 0 In both cases the proportional Expense for the tracking system of a mirror shell so low that it is occasionally used by skeptics Opinion put forward that concave mirror systems are interesting, but unfortunately not economically, could be taken to absurdity.

Es versteht sich von selbst, daß der gewählte Nachführmechanismus direkt von der Sonne über entsprechende fotoelektrische Wandler gesteuert wird, die ebenfalls relativ preisgünstig hergestellt werden können, weil von vornherein Klein- oder gar Mittelserien benötigt werden.It goes without saying that the selected tracking mechanism is controlled directly from the sun via appropriate photoelectric converters, which can also be produced relatively inexpensively, because from the start Small or even medium series are required.

Bei einer anderen Ausgestaltung des Erfindungsgedankens werden mehrere benachbarte Spiegelschalen oberhalb der Tragschalenebene seil- oder profilstangengekoppelt und von nur einer oder zwei Antriebseinheiten in beiden Achsen nachgeführt. Es wäre also außer der Einzel- auch eine Gruppensteuerung möglich.In another embodiment of the inventive concept, several Adjacent mirror shells above the supporting shell level are coupled with cables or profile rods and tracked by only one or two drive units in both axes. It would be In addition to individual control, group control is also possible.

Die zur Auftriebserzeugung erforderliche Flüssigkeit kann beispielsweise Wasser sein, das in Form von Niederschlagswasser in den Spiegel- oder Tragschalen selbst gewonnen werden kann. Wird der Kollektorkopf - wie es in der Regel der Fall sein dürfte -vom Stützenkopf aus mit dem jeweiligen Wärmeträgermedium versorgt, dient die Flüssigkeit nebenbei der Kühlung der Rohre oder Schläuche, die im Verstellbereich flexibel ausgebildet werden sollten.The liquid required to generate buoyancy can, for example Be water in the form of rainwater in the mirror or support shells can be won by yourself. Will the collector head - as is usually the case should be supplied with the respective heat transfer medium from the column head, the liquid also serves to cool the pipes or hoses in the adjustment range should be trained flexibly.

Als Wärmeträger können prinzipiell sowohl flüssige als auch gasförmige Stoffe eingesetzt werden0 Als Beispiele mögen Wasser mit Spezialzusätzen, Thermoöl, Luft und Helium genügen. Die vorteilhafteste Wahl kann nur in Verbindung mit der Wärmetauscheroptimierung getroffen werden0 Der Kollektorkopf sollte mit der jeweiligen Spiegelschale mittels Standrohr starr gekoppelt sein, damit er keine separate Nachiührung benötigt. Er ist so au8zubilden, daß der größte Teil der auf ihn konzentrierten Solarenergie sicher absorbiert und dEm Wärmeträgermedium mitgeteilt werden kann. Davon hängt der Wirkungsgrad der Energie-Umsetzung in besonders starkem Maße ab.In principle, both liquid and gaseous heat carriers can be used as heat carriers Substances are used0 Examples include water with special additives, thermal oil, Air and helium are sufficient. The most advantageous choice can only be made in conjunction with the Heat exchanger optimization should be taken 0 The collector head should be with the respective Mirror shell can be rigidly coupled by means of a standpipe so that there is no separate tracking needed. He is to be trained in such a way that most of the people can concentrate on him Solar energy can be safely absorbed and communicated to the heat transfer medium. The efficiency of the energy conversion depends on this to a particularly large extent.

Bei der Konzipierung wird man darauf achten müssen, daß die Wärmeübertragungsflächen möglichst groß und die auftretenden Wärmeübergangswiderstände möglichst klein sind0 Als sehr günstige Lösung kann das neuartige Prinzip der "Kugelwendel" gelten. Alternativen sind jedoch in verschiedener Art und Weise denkbar.When designing one will have to pay attention to the fact that the heat transfer surfaces as large as possible and the heat transfer resistances that occur are as small as possible0 The new principle of the "spherical helix" can be seen as a very cheap solution. Alternatives however, they are conceivable in various ways.

Die Außenschale des Kollektorkopfes muß stark wärmeleitend und sehr hitzefest sein. Sie kann beispielsweise aus geschwarztem Kupferblech bestehen, dem radial nach außen weisende lippen oder Stacheln angeformt bzw. aufgesetzt sind, damit zusätzliche Reflexionseffekte ermöglicht werden. Als Umhüllung des eigentlichen Kollektorkopfes dürfte eine Kugel aus hochwärmefestem Spezialglas, das einen Bremsbelag für Infrarot-Rückstrahlung aufweist, infrage kommen.The outer shell of the collector head must be highly thermally conductive and very be heat resistant. You can for example consist of blackened copper sheet, the lips or spines pointing radially outward are molded or placed on them, so that additional reflection effects are made possible. As a wrapping of the actual The collector head should be a ball made of highly heat-resistant special glass that has a brake lining for infrared reflection, come into question.

Einer weiteren Systemoptimierung dient der erfindungsgemäße Vorschlag, außer der bisher beschriehenen Dachkonstruktion mindestens eine der Sonne zugewandte Fassade ganz oder teilweise für die Solarenergiegewinnung nutzbar zu machen. In Bereichen mit quadratischem Grundrißraster, also mit Achteck-Tragschalen, ergibt sich in Anlehnung an die Schalenbegrenzung eine trapezförmig gezackte Fassadenkonstruktion. Dies führte zu der Überlegung, die gebäudeparallel verlaufenden Trapezflächen mit Flächen- bzw. Wabenkollektoren und die zurückspringenden Dreieckflächen - beides natürlich in der Draufsicht gemeint - mit trogförmigen Spiegelkollektoren auszurüsten. Dabei gilt selbstverständlich wie bisher der Grundsatz, daß nur durch optimale Integration eine von vornherein wirtschaftliche Lösung erzielt werden kann. Die bereits vorhandenen Details können Inhalt einer Zusatzanmeldung werden0 Die Mitverwendung der Süd-, Südost- oder Südwestfassade hat den großen Vorteil, daß gerade im energiearmen Winterhalbjahr mit seinem relativ flachen Sonnenstand und seinem etwas höheren Prozentsatz an diffuser Strahlung - bezogen auf die Gesamtmenge der zur Verfügung stehenden Solarenergie - eine so erhebliche Wärme- und Stromgewinnung zusätzlich zum Dachsystem ermöglicht wird, daß die Gefahr eines auch nur vorübergehenden Defizits praktisch völlig ausgeschlossen werden kann0 Ferner hat sich schon seit langem als vorteilhaft erwiesen, in Industriehallen die Hauptfensterfront in Wand oder Sheddach nach Norden zu orientieren, damit der Einfall lästigen Sonnenlichtes und der damit in Zusammenhang stehende krasse Wechsel der Arbeitsplatzbeleuchtung während der Tagesstunden vermieden wird0 Demzufolge kann eine Südfassade in der Regel weitgehend oder völlig auf Fenster verzichten und umso mehr als Energiegewinnungsfläche genutzt werden0 Die bereits mehrmals erwähnten Öffnungsquadrate im Bereich der Achteck-Tragschalen können teilweise aufgrund ihrer beachtlichen Größe als günstige Gelegenheit für den Einbau quadratischer Lichtkuppeln mit einem Flächeninhalt von etwa 4 m2 dienen0 Anstelle der Einhängeplatten mit Wabenkollektor- oder Solarzellenbestückung würden in einem solchen Falle nur vorgefertigte ftahmenelemente in die ohnehin erforderlichen Fälze der Tragschalen gesetzt werden, damit eine passende Basis für die Aufsetzkränze der Lichtkuppeln entsteht. An sonstige Verglasungsmethoden wäre natürlich auch zu denken, zumal das Baukastensystem von vornherein eine größere Serie völlig gleicher Einheiten erwarten ließe, die besonders rationell gefertigt werden könnten.The proposal according to the invention serves to further optimize the system, apart from the previously described roof construction, at least one facing the sun To make the facade fully or partially usable for solar energy generation. In Areas with a square layout grid, i.e. with octagonal supporting shells, results A trapezoidal jagged facade construction based on the shell boundary. This led to the idea of using the trapezoidal surfaces running parallel to the building Surface or honeycomb collectors and the recessed triangular surfaces - both Naturally meant in the top view - to equip with trough-shaped mirror collectors. Of course, as before, the principle applies that only through optimal integration an economical solution from the outset can be achieved. The already existing Details can be the content of an additional application. The south-east or south-west facade has the great advantage that especially in the low-energy winter months with its relatively flat position of the sun and its slightly higher percentage of diffuse Radiation - based on the total amount of solar energy available - enables such a considerable amount of heat and electricity to be generated in addition to the roof system that the risk of even a temporary deficit is practically eliminated can be0 Furthermore, it has long been shown to be beneficial in industrial buildings to orient the main window front in the wall or shed roof to the north so that the Incidence of annoying sunlight and the blatant change associated with it workplace lighting is avoided during daytime hours0 As a result a south facade can usually do without windows to a large extent or entirely and are used all the more as an energy production area0 The already Several times mentioned opening squares in the area of the octagonal support shells can partially due to their considerable size as a favorable opportunity for the installation of square ones Skylights with a surface area of around 4 m2 are used instead of the hanging plates with honeycomb collectors or solar cells would only be used in such a case prefabricated frame elements in the rebates of the supporting shells, which are required anyway so that a suitable base for the curbs of the skylight domes can be found arises. Other glazing methods could of course also be considered, especially since that In a modular system, expect a larger series of completely identical units from the outset that could be manufactured particularly efficiently.

Bisher wurde nur darauf hingewiesen, daß die Spiegelschalen gleichzeitig die Aufgabe der Wärmedämmschicht übernehmen. In allen übrigen Bereichen des Daches und der energiespendenden Wände werden - zweckmäßigerweise passend vorgefertigte - Dämmplatten bzw. -profile nach rein bauphysikalischen Gesichtspunkten verlegt. Dies gilt auch für etwa erforderlich werdende Dampfsperr-oder Dampfbremsschichten, imine große Bedeutung kommt der zu wählenden Dachdichtungsmethode zu. Da die Spiegelschalen schwenkbar sein müssen, wird vorgeschlagen, in diesen Bereichen dem Prinzip des "Umkehrdaches" den Vorzug zu geben. Auf diese Weise läßt sich die andernfalls unumgängliche elastische ltandabdichtungsbahn einsparen. Man hat nur darauf zu achten, daß die ohnehin aus höchstwertigem Beton hergestellten Tragschalen wasserundurchlässig sind. Bei der "Schwimmschalen-!lethode" wäre diese Bedingung für den unteren rira-schalenbereich von vornlierein zu erfüllen; infolgedessen fällt es kaum ins Gewicht, wenn beispielsweise eine zusätzliche Imprägnierung im oberen Bereich notwendig werden sollte. Für die Abdichtung der Offnungsquadrate bzw. der sie überdeckenden Bauteile gibt es verschiedene Lösungen, das Optimum ist von Fall zu Fall zu ermitteln. Bei Verwendung von Wabenkollektoren kann eine zweischalige Methode den günstigsten Effekt bringen, weil dann der wasserdurchlässig aufgebaute Kollektor über einer wasserdichten, wärmegedämmten Unterschale mit einer ausreichenden Distanz lieeen könnte. Dadurch ließe sich ein Rückstau von Niederschlagswasser im unteren Kollektorbereich mit Sicherheit verhindern.So far it has only been pointed out that the mirror shells simultaneously take over the task of the thermal insulation layer. In all other areas of the roof and the energy-giving walls are - appropriately prefabricated - Insulation boards or profiles laid according to purely structural considerations. This also applies to any vapor or vapor barrier layers that may become necessary, The roof sealing method to be selected is of great importance. As the mirror shells must be pivotable, it is proposed that in these areas the principle of To give preference to "inverted roofs". In this way, the otherwise unavoidable Save on elastic land sealing membrane. You just have to make sure that the Anyway, the supporting shells made of the highest quality concrete are impermeable to water. In the case of the "floating bowl method", this condition would apply to the lower rira bowl area to be fulfilled from the start; consequently it is of little consequence if, for example an additional impregnation in the upper area should be necessary. For the There are different seals for the opening squares or the components that cover them Solutions, the optimum is to be determined on a case-by-case basis. When using honeycomb collectors a two-shell method can bring the most favorable effect, because then the water-permeable assembled collector over a waterproof, thermally insulated lower shell with a sufficient distance. This would allow rainwater to backflow Prevent with certainty in the lower collector area.

Eür die auch beim erfindungsgemaßen iiochl,au-System nicht gänzlich vermeidbare Energiespeicherung gibt es eine ganze iteihe von Möglichkeiten: a) Ausbildung eines Wasserspeichers unterhalb des Fußbodens (bei eingeschossigen hallenartigen Bauwerken) oder innerhalb bzw.Not entirely in the case of the iiochl, au system according to the invention either There are a number of possibilities for avoidable energy storage: a) Education a water reservoir below the floor (for single-storey hall-like Structures) or within or

unterhalb des Untergeschosses (bei mehrgeschossigen Bauwerken) b) Ausbildung eines Sand- oder Kiesspeichers, sonst wie vor c) Errichtung eines Ilochbehälters nach Art eines Pumpspeicherwerkes, gegebenenfalls unter Ausnützung natürlicher Höhenunterschiede des umgebenden Geländes d) Einbau von ftotationsspeichern auf Pundamenthöhe oder tiefer e) Wasserstoff/Sauerstoffspeicher mit vorgeschalteter Zersetzungsanlage, gespeist durch Solarzellen f) Druckluft- oder Druckgasspeicher (Helium etc.) Darüber hinaus sind noch weitere Speichersysteme realisierbar. below the basement (for multi-storey buildings) b) Construction of a sand or gravel reservoir, otherwise as above c) Construction of an Iloch container in the manner of a pumped storage plant, possibly taking advantage of natural height differences of the surrounding area d) Installation of rotation memories at foundation height or deep e) hydrogen / oxygen storage with upstream decomposition plant, fed by solar cells f) compressed air or compressed gas storage (helium etc.) above In addition, other storage systems can be implemented.

So lange der Anteil der Solarenergieumsetzung in Wärme unter Zuhilfenahme flüssiger oder gasförmiger Medien größer ist als der Anteil der Umsetzung in elektrischen Strom mittels Solarzellen, wird man den Wärmespeichern gemäß a) und b) den Vorzug geben müssen. Sie erfordern allerdings eine der Speicherungsdauer angemessene Wärmedämmung. Da aller Voraussicht nach nur eine Kurzzeit~ speicherung erforderlich sein dürfte, wird der Aufwand in bescheidenem 1rahmen bleiben, Nach augenblicklichem Stand der Technik kann man mit einem Solarzellenpreis von ca. 35.- DP1/Watt installierter Leistung rechnen, wenn eine leichte Strahlenkonzentration mittels Wabenkollektoren zugrunde gelegt wird. Die Tendenz ist weiterhin sinkend und man darf hoffen, daß in wenigen Jahren der Wattpreis unter 10.- DM fallen wird. Unter Berücksichtigung dieser Situation wurde beim erfindungsgemäßen System besonders eroßer Wert darauf gelegt, daß einer späteren Vermehrung des Solarzellen-Anteils keine nennenswerten Schwierigkeiten entgegenstehen. Es wäre sogar möglich, zu gegebener Zeit die rohrartigen Kollektoren der Wannenreflektoren gegen solarzellenbesetzte Prismenstäbe auszutauschen.As long as the proportion of solar energy conversion into heat with the aid liquid or gaseous media is greater than the proportion of the conversion in electrical Electricity by means of solar cells, one will prefer the heat storage systems according to a) and b) have to give. However, they require thermal insulation appropriate to the storage period. Since in all probability only short-term storage will be required, The effort will remain in a modest 1 frame, according to the current state of the Technology can be installed with a solar cell price of approx. 35 DP1 / watt Expect power when there is a slight concentration of radiation by means of honeycomb collectors is taken as the basis. The tendency is still downward and one can hope that in a few years the watt price will drop below DM 10. Considering this situation became particularly important in the system according to the invention established that a later increase in the proportion of solar cells is not worth mentioning Oppose difficulties. It would even be possible in due course to use the tubular Replace the collectors of the tub reflectors with prism poles fitted with solar cells.

Aus baupraktischen Gründen wird man allerdings vorzugsweise die vertikalen Südwandbereiche für die Umstellung vom photothermischen auf das photovoltaische Prinzip verwenden, weil diese während der energieärmeren Jahreszeit die günstigeren Voraussetzungen bieten. Die Bestrahlungsdichte der Solarzellen kann dabei durch Zuhilfenahme von schwenkbaren Reflektorplatten, die in einem geeigneten Abstand von der Südwand direkt auf Gelände-Ebene aufgestellt werden, ganz erheblich vergrößert werden. Infolgedessen spielt dann der Wirkungsgrad der verwendeten Solarzellen nur eine sekundäre Rolle, wogegen primär der Preis pro Watt installierter Leistung den Ausschlag gibt. Es zeichnet sich nämlich schon heute ab, daß in naher Zukunft gerade die neuen Technologien mit mäBigem Wirkungsgrad den weitaus größten Preisrückgang haben werden.For construction-practical reasons, however, the vertical ones are preferred South wall areas for the conversion from photothermal to photovoltaic Use the principle because these are the cheaper ones during the low-energy season Provide prerequisites. The radiation density of the solar cells can thereby With the help of pivoting reflector plates, which are at a suitable distance from the south wall directly on the ground level, enlarged considerably will. As a result, the efficiency of the solar cells used only plays a role a secondary role, whereas the price per watt of installed power is the primary factor The decisive factor. It is already becoming apparent that it will be in the near future the new technologies with moderate efficiency by far the largest price drop will have.

Die durchschnittliche Sonnenscheindauer beträgt in Norddeutschland ungefähr 1600 und in Süddeutschland ungefähr 1800 Std./Jahr.The average duration of sunshine is in northern Germany about 1600 and in southern Germany about 1800 hours / year.

Schon in den Alpenländern steigt sie stellenweise auf mehr als 2000 Std./Jahr an, um dann in den Mittelmeerländern rasch Werte von 2200 Std./Jahr und mehr zu erreichen.In the Alpine countries, it has already risen to more than 2000 in places Hrs / year to quickly reach values of 2200 hrs / year and in the Mediterranean countries to achieve more.

Das erfindungsgemäße Hochbau-System läßt aufgrund der vielen bisher angestellten Vorberechnungen eine Energieausbeute von vorläufig 0,5 bis 0,6 Kilowattstunden oder 430 bis 520 Kilokalorien pro Sonnenscheinstunde x m² x Jahr erwarten. Daraus ergibt sich beispielsweise für Oberbayern eine Jahresausbeute von 900 - 1080 kWh oder 774 000 - 936 000 kcal pro m2 überbauter Fläche. Diese Werte können in Anbetracht der relativ geringen Baukostenerhöhung als außergewöhnlich günstig bezeichnet werden0 Es ist zu erwarten, daß in späteren Jahren die erhoffte Mehrnutzung des photovoltaischen Effektes eine deutliche Steigerung der spezifischen Energieausbeute ergibt. Schon jetzt steht außer Frage, daß der Amortisationszeitraum der Mehrkosten des neuartigen Baukastensystems gegenüber einem vergleichbaren Bauwerk in konventioneller Aus~ führung höchstens drei Jahre betragen wird0 Eine Reduzierung auf eineinhalb bis zwei Jahre liegt bei konsequenter Nutzung sämtlicher Rationalisierungsmöglichkeiten durchaus im realistischen Bereich. Dabei bieten eingeschossige Hallen mit verhältnismäßig großer Grundrißfläche die optimalen Voraussetzungen. Hinsichtlich des grundsätzlich erforderlichen Wärmetauschern läßt sich sagen, daß sein. spezifischer Kostenanteil umso mehr sinkt, je umfangreicher das Bauwerk ist.The building construction system according to the invention can be due to the many so far made preliminary calculations an energy yield of 0.5 to 0.6 kilowatt hours or expect 430 to 520 kilocalories per hour of sunshine x m² x year. From it For example, this results in an annual yield of 900 - 1080 kWh for Upper Bavaria or 774,000 - 936,000 kcal per m2 of built-up area. These values can be taken into account the relatively low increase in construction costs can be described as exceptionally cheap0 It is to be expected that in later years the hoped-for increased use of the photovoltaic Effect results in a significant increase in the specific energy yield. Nice now there is no question that the payback period of the additional cost of the novel Modular system compared to a comparable building in conventional design management will last a maximum of three years0 A reduction to one and a half to two years is provided with consistent use of all rationalization options quite in the realistic range. Single-storey halls offer relatively large floor plan the optimal conditions. With regard to the principle required heat exchangers can be said to be. specific cost share the more it sinks, the more extensive the structure.

i3eschreibung der Zeichnungen: figur 1 stellt die Draufsicht eines hallenartigen i3arnerks dar, für das die "!iischbauweise" oder das "Mischsvstem" gewählt wurde, um eine stützenfreie Achse zu schaffen.Description of the drawings: Figure 1 represents the top view of a hall-like i3arnerks, for which the "! iischbauweise" or the "mixed system" was chosen to create a column-free axis.

Die Zeichnung ist als normal genordet zu betrachten, das heißt, daß die Südwand parallel zum unteren Blattrand verläuft. The drawing is to be regarded as normal north, i.e. that the south wall runs parallel to the lower leaf margin.

Man erkennt insgesamt 25 Achteck- und 5 Wannenschalen. You can see a total of 25 octagonal and 5 tub shells.

Dabei sind die Stirnseiten der tragenden Wannen-Elemente so ausgebildet, daß die anschliel3enden öffnung quadrate allen übrigen genau entsprechen. Man dürfte also - streng genommen - nicht von einer Rechteckschale sprechen, obwohl diese Bezeichnung dem Wesen des Grundrißrasters am ehesten gerecht wird. The end faces of the load-bearing tub elements are designed in such a way that that the subsequent opening squares correspond exactly to all the rest. One should so - strictly speaking - do not speak of a rectangular bowl, although this designation is most likely to do justice to the essence of the floor plan.

Es wurde darauf verzichtet, in die 20 Öffnunesquadrate etwaiee Kamine, Schächte oder Lichtkuppeln einzuzeichnen. Jeder Bnufachmann kann dies ohne Mühe im Geist vollziehen. Die gekreuzte Schraffur mag symbolisch die Oberfläche photothermischer oder photovoltaischer Flachkollektorsysteme darstellen. No chimneys were made in the 20 opening squares. Draw shafts or skylights. Any professional can do this without any effort perform in the spirit. The cross hatching symbolically likes the surface more photothermal or photovoltaic flat-plate collector systems.

Die Kollektorköpfe im Bereich der Spiegelschalen entsprechen hinsichtlich ihrer angedeuteten Position der zur Mittagsstunde eines Herbsttages geltenden Spieeelschalenstellung. Dasselbe eilt für die Position der Linearkollektoren über den Wannenreflektoren. The collector heads in the area of the mirror shells correspond with regard to their indicated position of the serving bowl position at noon on an autumn day. The same applies to the position of the linear collectors above the tub reflectors.

Figur 2 zeigt einen Vertikalschnitt durch zwei benachbarte Achteckschalen-Einheiten. In den Stahlbeton-Xöcherfundamenten 1 stecken die Stahlbeton-Hohlstützen 2, deren Köpfe sich nach oben pyramiden- oder kegelförmig verbreitern und mindestens je vier Rohrhülsen zum Einführen der Verbindungsbolzen Stützenkopf/Schalenfuß aufweisen, damit wenigstens zu beginn der Endmontage eine kraftschlüssige und kippsichere Befestigung erfolgen kann.lDie Stahl- oder Spannbetonschalen 3 verfügen selbstverständlich über koaxiale Rohrhülsen, die nicht nur in den Fußbereichen, sondern auch in den oberen Kontaktzonen angeordnet sind.Figure 2 shows a vertical section through two adjacent octagonal shell units. In the reinforced concrete X-hole foundations 1 are the reinforced concrete hollow supports 2, their Heads widen in the shape of a pyramid or a cone and at least four each Have tubular sleeves for inserting the connecting bolts support head / shell base, so that at least at the beginning of the final assembly a non-positive and tilt-proof fastening The steel or prestressed concrete shells 3 naturally have coaxial pipe sleeves, which are not only in the foot areas, but even are arranged in the upper contact zones.

In beiden Fällen wurden nur die flülsenachsen strichpunktiert angedeutet.In both cases, only the sleeve axes are indicated by dash-dotted lines.

Die Schnittzeichnung läßt deutlich erkennen, daß die Spiezelschalen 4 bei dem gewählten Beispiel als asymmetrische Paraboloid-teflektoren aus¢ebildet sind, deren Hauptachse einen Neigungswinkel von 600 in Bezug auf die Iteflektor-Oberkante einschließt. Dies entspräche ungefähr einem Bauwerksstandort auf Sizilien oder in Südspanieu , wo die geographische Breite etwa 370(Nord) beträgt. Die Ekliptik findet dort ihr Sommermaximum bei ungefähr 760 und ihr Winterminimum bei 3000 Eine der möglichen Kippstellungen der Spiegelschalen 4 wurde strichliert dargestellt, und zwar mit einem Neigungswinkel der hauptachse von 400; ein solcher Fall würde Ende Januar oder Mitte November während der Mittagsstunden eintreten.The sectional drawing clearly shows that the Spiezelschalen 4 in the example chosen as asymmetrical paraboloid deflectors from [e] whose main axis has an inclination angle of 600 with respect to the top edge of the reflector includes. This would roughly correspond to a building site in Sicily or in Southern Spain, where the latitude is about 370 (north). The ecliptic takes place there their summer maximum at around 760 and their winter minimum at 3000 One of the possible tilt positions of the mirror shells 4 is shown in dashed lines, and with an inclination angle of the main axis of 400; such a case would end Enter January or mid-November during lunchtime.

Die der Führung und Aussteifung der Spiegelschalen dienende Verrippung des wärmedämmenden Werkstoffes wurde so eingezeichnet, daß der Betrachter den erfindungsgemäßen Grundgedanken leicht erkennen kann. Dies gilt eleichermaßen für die sphärischen Bezirke der Tragschalen. Die aufgrund ihrer Auftriebswirkung das Spiegelschalengewicht fast völlig aufhebende Wasserfüllung des unteren Tragschalen-Hohlraumes weist den mit 5 bezeichneten Spiegel auf, dessen Niveau mit :hilfe eines Standrohres 6 optimierbar ist. Die Kollektorköpfe 7 ruhen auf einem dreibeinigen Gestell, dessen rohrförmiges Innenbein 8 die Vor- und Rücklaufleitung des Wärmeträgermediums aufzunehmen hat.The ribbing used to guide and stiffen the mirror shells of the insulating material was drawn in such a way that the viewer can see the invention Can easily recognize basic ideas. This applies equally to the spherical ones Districts of the supporting shells. The mirror shell weight due to its buoyancy almost completely eliminating water filling of the lower supporting shell cavity indicates the with 5 designated mirror, the level of which can be optimized with the aid of a standpipe 6 is. The collector heads 7 rest on a three-legged frame, the tubular Inner leg 8 has to accommodate the flow and return lines of the heat transfer medium.

Die unterhalb der Spiegelschalen erkennbaren Leitungsschleifen sollen symbolisch auf die notwendige Flexibilität der Wärmeträgerleitung zwischen Tragschalengrund und Innenbeinmündung hinweisen. Für die technische Itealisierung dieses wichtigen Details gibt es verschiedene Lösungswege. Die hallenseitige Wärmedämmschicht 9 dient der bauphysikalisch einwandfreien Kompensation des infolge Spiegelschalenschwenkung seine außenseitige Wärmedämmschale mehr oder weniger stark einbüßenden Tragsehalenbereiches im tlinblick auf eine andernfalls drohende Kondensatbildung auf der Tralrschalen-Unterseite.The cable loops that can be seen below the mirror shells should be symbolically of the necessary flexibility of the heat transfer line between the base of the supporting shell and the opening of the inner leg. For the technical itealization of this important There are various ways of solving the details. The hall-side thermal insulation layer 9 is used the physically flawless compensation of the mirror shell pivoting his outside thermal insulation shell more or less heavily losing support shell area looking at the otherwise threatening condensation on the underside of the Tralrschalen.

Je nach Bauwerksstandort und relativer itaumluftfeuchtiglseit ist auf der freien Seite der Wärmedämmschicht 9 eine ausreichende I)ampfsperr- oder Dampfbremsschicht anzuordnen0 Diese könnte unter Umständen auch direkt über der Abhängdecke 10 verleet werden. Als äußerst wichtiger Zusatzeffekt des erfindungsgemäßen Systems ergibt sich das Phänomen, daß trotz eerineer Wärmespeicherungskapazität der Dachsohalen eine nachteilige Beeinflussung des itaumklimas während der Sommermonate - vor allem wird hier an die frühen Nachmittagsstunden gedacht - von vornherein verhindert wird, weil der weitaus größte Teil der auf die Dachfläche strahlenden Wärmeenereie oberhalb der Spiegelschalen abgefangen und erst dann in hochwertig wärmegedämmten ilotlrleitungen dem vorzugsweise im Bauwerkszentrum stehenden Wärmetauscher zugeführt wird. Hinzu kommt noch, daß die Flüssigkeitsfüllung der unteren Tragschalenhohlräume als Wärmepuffer und Wärmespeicher wirkt, wenn man die vorteilhafte Schwimmlagerung der Spiegelschalen anwendet. Diese das Raumklima sehr günstig beeinflussende "System-Zugabe" wird umso bedeutunesvoller, je niedriger die spezifische Wärme des Tragschalenwerkstoffes und je kleiner sein Fläcengewicht ist. Daraus ergibt sich ein gewisser Vorteil für metallische gegenüber betonierten Tragschalen.Depending on the building site and the relative humidity in the room on the free side of the thermal insulation layer 9 a sufficient I) ampfsperr- or To arrange a vapor barrier layer0 This could possibly also directly over the Suspended ceiling 10 can be laid. As an extremely important additional effect of the invention System results in the phenomenon that despite having a heat storage capacity the badger's so-called adversely affect the climate in the ita during the summer months - Above all, the early afternoon hours are thought of here - from the outset is prevented because by far the largest part of the radiation on the roof surface Heat energy caught above the mirror shells and only then in high quality thermally insulated ilotlrlinien the heat exchanger, which is preferably located in the center of the building is fed. In addition, there is the fact that the lower supporting shell cavities are filled with liquid acts as a heat buffer and heat storage if one uses the advantageous floating storage who applies mirror shells. This "system addition", which has a very beneficial effect on the room climate becomes all the more important, the lower the specific heat of the supporting shell material and the smaller its area weight is. This gives some benefit to metallic opposite concreted supporting shells.

Die innere Entwässerung der Spiegelschalen kann auf zweierlei Arten realisiert werden: a) eine direkte Entwässerung durch eine Bohrung im unteren Schalenbereich ist dann möglich, wenn der Flüssiekeitsspiegel der Tragschalenfüllung infolge spezieller Ausbildune der die Auftriebskraft in erheblichem Umfange beeinflussenden Aussteifungsrippen um ein ausreichendes Maß niedriger liegt als das Niveau der innerhalb der Spiegelschale befindlichen Niederschlagsmenge.The internal drainage of the mirror shells can be done in two ways can be realized: a) direct drainage through a hole in the lower shell area is possible if the liquid level of the supporting shell filling is due to special Formation of the stiffening ribs influencing the buoyancy force to a considerable extent is sufficiently lower than the level inside the mirror shell the amount of precipitation.

b) eine indirekte Entwässerung durch Saugschläuche, die von oben in die Spiegelschalen eingeführt werden und das in diesem Falle erforderliche Pumpenaggregat über Feuchtigkeitsfühler oder auf ähnliche Art und Weise steuern.b) indirect drainage through suction hoses, which are in the mirror shells are introduced and the pump unit required in this case control via humidity sensors or in a similar way.

i>a tiie eiekGronische StelJcrtlng ziels Verstell- bzw. iTachführungsantriebs der Spiezelschalen durch die Ekliptik bestimmt wird, ist die zweckmäßigste Anordnung des Sonnenstand-Fühlers oberhalb der Dach-Ebene vorzunehmen. Der Antricbsmotor bzw. der oder auch die Antriebszylinder selbst werden normalerweise unoberhalb der Spiegelschalen stationiert werden0 In er Schnittzeichnung gemäß Figur 2 wurde wegen der Vielzahl der denkbaren Varianten auf eine Einzeichnung bewußt verzichtet.i> a tiie electronic control targeting the adjustment or tracking drive the ecliptic is the most appropriate arrangement for the gauze shells of the sun position sensor above the roof level. The drive motor resp. the drive cylinder (s) themselves are normally located above the mirror shells are stationed0 In the sectional drawing according to FIG of the conceivable variants deliberately omitted drawing.

l ur 3 stellt einen Vertikalschnitt durch eine abenkolletorplatte dar, wie sie in den quadratischen Öffnungsbereichen zur Anwendung kommen könnte. Genau genommen handelt es sich bei dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Prinzips um einen Tri chterkonzentrator, dessen ein- oder zweiachsig schwenkbare iileinreflektoren dazu dienen sollen, die den elektrovoltaischen Effekt auslösende Strahlungsmenge stark zu verdichten und damit den Kostenanteil der den Trichterboden bedeckenden Solarzellen zu senken. Dabei ist eine exakte Nachführung der Trichterachsen keineswEgs vonnöten, weil auch bei etwas schrägem Sonnenlichteinfall die gewünschte Konzentration eintritt. Es ergeben sich allerdings Mehrfachreflexionen, die den Wirkungsgrad etwas reduzierenO Dieser kleine Nachteil dürfte jedoch durch die Vereinfachung des Nachführmechanismus zum mindesten kompensiert werden. Sehr wahrscheinlich erhält man einen Kostenvorteil.l ur 3 shows a vertical section through an abenkolletorplatte shows how it could be used in the square opening areas. Strictly speaking, this is the embodiment of the principle according to the invention around a concentrator with one or two axes swiveling single reflectors to serve the amount of radiation triggering the electro-voltaic effect to compact strongly and thus the cost share of the funnel bottom covering Lower solar cells. Exact tracking of the funnel axes is by no means here necessary because the desired concentration even when the sunlight falls slightly at an angle entry. However, there are multiple reflections that slightly reduce the efficiency However, this small disadvantage is likely due to the simplification of the tracking mechanism at least be compensated. Most likely you will get a cost advantage.

Die Trichterkonzentratoren 11 sind sowohl in kegelstumpf- als auch in pyramidenstumpfartiger Form ausführbar. Ein Pyramidenstumpf mit sechseckiger Basis käme dabei dem Wabengedanken am nächsten. Für den Werkstoff der Trichterwände und der innenseitigen steflexionsbeläge gibt es verschiedene interessante Möglichkeiten, die überwiegend mit dem Kunstharzsektor zusammenhängen. Die Bohrungen 12 dienen der Beseitigung des in die Trichter einfallenden.iederschlagwassers. Eine Vereisune während etwaiger FrostperiodenaRurch geschickten Einbau eines klei nen Tausalzspeichers verhindert werden. Alternativ könnte auch eine thermostatgesteuerte Heizungseinrichtung infrage kommen, Die Bohrungen 12 müssen keineswegs an den eingezeichneten Stellen eingebracht werden; für die Praxis dürfte sich eine Bodenrandentwässerung noch besser eignen, weil dann der ganze Innenbereich der Trichterböden den Solarzellen zur Verfügung steht. l)ie Trichterkonzentratoren können in tragrahmenbegrenzten Einheiten von ungefähr 1 m2 Grundfläche zusammengesetzt werden, deren kurze Standbeine mit der vorgefertigten quadratischen Dacllplatte 13 in winddruck- und windsogfester Verbindung stehen.The funnel concentrators 11 are both frustoconical and Executable in the shape of a truncated pyramid. A truncated pyramid with a hexagonal Basis would come closest to the honeycomb concept. For the material of the hopper walls and the inside steflexionsbellagen there are various interesting possibilities, which are mainly related to the synthetic resin sector. The holes 12 are used the removal of the rainwater that has fallen into the funnels. A freezing point During any periods of frost, by skilfully installing a small de-icing salt storage facility be prevented. Alternatively, a thermostat-controlled heating device could also be used come into question, the holes 12 do not have to be at the points shown be brought in; In practice, bottom edge drainage is likely to be even better are suitable because the entire interior of the funnel bases is then available to the solar cells stands. l) The funnel concentrators can be used in a limited number of frames Units with a floor area of approximately 1 m2 are put together, their short legs with the prefabricated square roof plate 13 in wind pressure and wind suction resistant Connected.

Die l)ampfsperre 14, die Wärmedämmschicht 15 und die Dachdichtuilgsbahn 16 sind nach bauphysikalischen Gesichtspunkten in Abhängigkeit vom jeweiligen Gebäude-Standort zu dimensionieren und werkstoffmäßig festzulegen.The l) ampfsperre 14, the thermal insulation layer 15 and the roof sealing membrane 16 are based on building physics aspects depending on the respective building location to be dimensioned and specified in terms of material.

Anstelle der in ligur 3 dargestellten photovoltaischen Energieumsetzungsmethode, deren Vorteil darin liegt, daß sie während das ganzen Tages eine nützliche Stromquelle bietet, kann auch eine photothermische umsetzung gewählt werden0 Es würde sich dann um eine integrierte Flachkollektorlösung mit vorzugsweise flüssigem Wärmeträgermedium handeln, das in erster Linie Aufgaben der Gebäudebeheizung zu erfüllen hätte, Auch in einem solchen Falle wäre die Mitverwendung von Trichterkonzentratoren durchaus nützlich Abschließend muß noch darauf hingewiesen werden, daß das erfindngsemäße liochbau-System bei sinnvoller Modifikation auch als Energiequelle für den Antrieb geeigneterLand- und Wasserfahr-Zeuge verwendbar ist. Bei Schiffen wäre es dann sehr vorteilhaft, die Spiegelschalen sowohl für die Erhitzung des Wärmeträeermediums als auch für die Umsetzung von Windenergie in Vortriebskraft einzusetzen,Instead of the photovoltaic energy conversion method shown in Ligur 3, the advantage of which is that it is a useful source of electricity throughout the day photothermal implementation can also be selected0 It would then work an integrated flat-plate collector solution with preferably a liquid heat transfer medium act that would primarily have to fulfill building heating tasks, too in such a case, the use of funnel concentrators would definitely be possible useful Finally, it must be pointed out that the inventive The liochbau system can also be used as an energy source for the drive if it is sensibly modified suitable land and waterborne witness can be used. In the case of ships, it would be great advantageous, the mirror shells both for heating the heat transfer medium as well as for converting wind energy into propulsive power,

Claims

Claims: 1. t'Iochbau-System in modular form, thereby g e it is not possible to say that through a synthesis of architecture, statics, building physics, Construction, industrial prefabrication, apparatus engineering, electronics and solar energy technology Buildings are newly created or expanded for a wide variety of uses can, for their energy needs the use of external energy sources wholly or largely it is superfluous that, with a favorable geographical latitude, even energy surpluses can achieve, whereby the radiant energy of the sun is either photothermal or photovoltaic way, advantageous but also in a suitable one Iiybrid method, on the entire roof area and also on the sun-facing External wall surface with maximum achievable efficiency in the for the respective In individual cases, the most appropriate forms of energy with optimal distribution in luminous flux, Electricity, hot water, poor air, etc. is implemented, which is done with the help of central heat exchangers and gas or steam turbine-driven generators - with a closed circuit - in an environmentally friendly and unusually economical way for that alone It becomes possible that the full intepration of i3au and solar technology the Gesanthau costs in comparison with buildings of conventional design only marginally affected.

2. Building construction system according to claim 1, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t, that building forms developed on a square ground plan grid by means of quiver foundations, ohlstützen and centrally mounted octagonal truncated pyramid roof support shells are structural realized and paraboloid-shaped, thanks to mirror shells that are preferably relieved of buoyancy Eee also asymmetrical design, which at the same time the task of the thermal insulation layer Have to meet and follow the ecliptic automatically controlled to become a solar-energy-converting one or -absorbing combination system can be added.

3. Building construction system according to claims 1 and 2, thereby g e -k e n N z e i c h n e t that in a sensible mixture with the octagonal support shells above Two or more grid squares trough-like I) ach-Traaschalen are used arrive that waived one or more rows of columns in the interest of the Installation of crane runways with a larger span or the gain of larger column-free ones Enable usable areas without the basic concept of the modular system and the inserted Affecting mirror shells.

4. Building construction system according to claims 1 to 3, thereby g e -k e n n z e i c h n e t that the between the upper boundary surfaces of the octagonal support shells forming opening squares optionally for skylights, normal glazing, chimney or shaft ducts, etc., or for flat-plate collectors in preferably hybrid Design can be used, whereby also here through strict typing a high degree of prefabrication can be achieved, but this must not prevent the At the time of a considerable reduction in the price of solar cells, a gradual transition from the photothermal to the photovoltaic principle in a simple and economical way Wise to carry out, if one should not then consider it more expedient, whole Units of the square plates resting in the octagonal shell edge rabbets against such Exchange units that reflect the latest state of the art in direct solar energy / electricity are adapted.

5. construction system according to claims 1 and 2, thereby. e -k e n It is not noted that the trough-like support trays can also be optionally combined with trough-shaped ones or can also be equipped with parabolic mirror shells, which essentially only affects the design of the collector system, because in the first hall all a tubular linear collector and in the second hall a spherical one Central collector is required.

6. Building construction system according to claims 1 and 2, thereby g e -k e n It is noted that the mirror shells articulated in the supporting shells resemble a paraboloid in terms of their reflector coating surface, but in reality For reasons of production rationalization from spherical and sometimes even flat planes Parts are assembled, with the main axis passing through the focal point depending depending on the geographical latitude of the building site, more or less oblique to the upper one Spienelschalenrand runs so that the mirror shell in the annual average approximately lies horizontally and otherwise not pivoted too far out of the supporting shell plane must be, because otherwise adverse influences from storms or gusts of wind are to be feared could be.

7. iiocllbau-Svstem according to claims 1 and 2, thereby g e -k e n n z e i n e t that both a Finzel and a group mechanics for the automatic mirror shell tracking comes into question because it allows for further movement the drive power required for the shells is extremely low,

8th. Building construction system according to claims 1 and 2, characterized by g e -k e n n n z e i c h n e t that as a heat transfer medium in connection with the highly concentrating mirror shells preferably helium is used because this safe light gas is a special one favorable heat transfer between the collector heads and advantageously in a spiral shape trained absorber tubes can be expected and also when using a closed Circulation only needs to be supplemented at longer intervals.

9. Building construction system according to claims 1 to 8, thereby vE e -k e n n z e i n e t that the equipment of the building walls oriented in the direction of the sun with mirror and flat-plate collectors, a possible energy deficit during the winter months to a large extent is able to prevent and, as a result, also the intended one Limitation to economical short-term energy storage to a considerable extent supports.

10. Building construction system according to claims i and 2, thereby g e -k e n Not that, considering the very frequent pivoting movements of the mirror shells dispensed with an elastic roof sealing membrane in the shell edge area and instead the inverted roof principle, which has been tried and tested for years in flat roof construction, has been used, in which the accumulating rainwater is collected below the thermal insulation layer and is derived, which in the case of the invention is even a temporary addition of the water supply located in the lower part of the support trays.

11. Building construction system according to claims 1 to 10, characterized g e -k e n n z e i c h n e t that due to the consistent use of all of the sun facing building exterior surfaces, even with an extremely light supporting structure adverse effects on the indoor climate occur during the hot season can, because the vast majority of the solar energy is already outside the thermal insulation layer intercepted and then fed into the building in high-quality insulated pipes.

12. System according to claim 1 and further claims, characterized g e -k E n n e i n e t that the scientific / technical basic concept is a favorable one Starting point for a correspondingly modified energy source for self-sufficient drive represents neuaytiger land and water vehicles.