Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage für Gebäude oder andere zu kühlende Räume, mit einem Antriebsaggregat, welches als eine Windkraftanlage ausgebildet ist.

Stand der Technik

Eine derartige Anordnung ist aus der US 2009 / 0 146 425 AI bekannt. Hier wird die Windkraftanlage vom Luftstrom angetrieben, der vom Ventilator der Klimaanlage erzeugt wird. Die Windkraftanlage erzeugt daraus elektrischen Strom, der in das allgemeine Stromnetz eingespeist oder einem elektrischen Gerät zugeführt wird.

Bekannte Klimaanlagen benötigen relativ viel elektrische Energie. Sollen die

Klimaanlagen mit regenerativ erzeugter Energie, zum Beispiel Windkraft, betrieben werden, so treten relativ hohe Energieverluste auf dem Weg von der Windenergie bis zum Einsatz der Energie in der Klimaanlage auf. Wird die Windenergie durch eine Windkraftanlage in elektrischen Strom umgewandelt, so verliert man bis zu 20 % der Energie durch die Umwandlung der mechanischen Energie in elektrischen Strom, also im Generator der Windkraftanlage. Weitere Verluste in der Größenordnung von mindestens 20 % treten bei dem Transport der elektrischen Energie mittels

Überlandleitungen auf. Schließlich wird die am Verbrauchsort ankommende elektrische Energie durch einen Elektromotor wieder in mechanische Energie umgewandelt, wobei wiederum Verluste von bis zu 20 % auftreten.

Der Gesamtverlust bei Verwendung von Windenergie für den Betrieb einer

Klimaanlage beläuft sich damit auf mindestens etwa 60 %.

Aufgabe und Lösung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Klimaanlage der eingangs genannten Art die Energieverluste stark zu reduzieren. Diese Aufgabe wird bei der Klimaanlage erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das üblicherweise als Elektromotor und an das elektrische Stromnetz angeschlossene Antriebsaggregat hier als eine Windkraftanlage ausgebildet ist und die

Windkraftanlage mechanisch mit der Kältemaschine der Klimaanlage verbunden ist.

BESTÄTIGUNGSKOPIE Die mechanische Energie der Windkraftanlage wird ohne Umwandlung in andere Energieformen zum Antrieb der Klimaanlage eingesetzt. Die Klimaanlage wird erfindungsgemäß also direkt durch Windkraft betrieben und die Energieverluste dadurch stark reduziert.

Dabei kann eine vorgesehene Kupplung mit Vorteil als Wirbelstromkupplung ausgebildet sein.

Falls die Windkraftanlage zu Zeiten von schwachem Wind oder Windstille nicht genügend Leistung liefert, ist es von Vorteil, wenn ein elektrischer Hilfsmotor an die Klimaanlage ankuppelbar ist. Wenn andererseits die Windkraftanlage mehr

mechanische Leistung liefert, als die Klimaanlage benötigt, ist es vorteilhaft, wenn ein elektrischer Generator an die Windkraftanlage ankuppelbar ist, welche dann neben dem Antrieb der Klimaanlage zusätzlich Strom erzeugt.

Um die von der Windkraftanlage gelieferte Leistung an die von der Klimaanlage aktuell benötigte Leistung anzupassen und anzugleichen, ist es weiterhin von Vorteil, wenn eine entsprechende Steuereinheit vorgesehen ist. Besonders effizient wird die Erfindung für Hochhäuser eingesetzt. Diese sind oft höher als die üblicherweise eingesetzten Windkraftanlagen und sind daher an ihrer Spitze bzw. an ihrem Dach einer erheblich höheren Windenergie ausgesetzt. Eine erheblich größere mechanische Energieerzeugung als bei herkömmlichen Windkraftanlagen wird daher in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erreicht, wenn die

Windkraftanlage auf dem Dach oder an der Außenfassade des Gebäudes angebracht ist.

Erfindungsgemäß entfallen die oben genannten Verluste durch die Umwandlung der mechanischen Windenergie im Generator in elektrischen Strom, durch den Transport des elektrischen Stroms über große Entfernungen und durch die Umwandlung der elektrischen Energie wieder in mechanische Energie in dem Elektromotor der üblichen

Klimaanlage. Eine zusätzliche Effizienzsteigerung wird durch das Anbringen der Windkraftanlage auf dem Dach von hohen Gebäuden erreicht.

Wird die Windkraftanlage beispielsweise auf einem Hochhaus mit einer Höhe von 200 m eingesetzt, so erhält man eine Energieausbeute von bis zu 3300 W/m ² anstelle von bis zu 1400 W/m ² bei der Stromerzeugung durch herkömmliche dreiflügelige Windkraftanlagen mit horizontaler Achse und mit einer Turmhöhe von 100 m. Die Gesamtmenge an erzeugter Strommenge während einer bestimmten Zeit, dividiert durch das Produkt von maximal erzeugbarer Leistung (im Allgemeinen Nennleistung genannt) und der betrachteten Zeit (in der Regel 1 Jahr), wird als Kapazitätsfaktor bezeichnet. Dieser ist beim Anbringen der Windkraftanlage auf dem Hochhaus wegen der höheren Windgeschwindigkeiten erheblich größer, nämlich 51 % im Vergleich zu 17 % für herkömmliche, separat stehende dreiflügelige Windkraftanlagen mit horizontaler Achse.

Eine weitere Steigerung der Energieausbeute wird erreicht, wenn ein Element, insbesondere ein Wärmetauscher, zum Übertragen der von der Kältemaschine erzeugten Abwärme zur Gebäudeheizung und/oder zur Warmwasserbereitung vorgesehen ist.

Im Folgenden werden weitere Vorteile der neuartigen Klimaanlage genannt, die insbesondere dann auftreten, wenn die Windkraftanlage als Turbine in Form einer Radialturbine ausgebildet ist und parallel zur Drehachse ausgerichtete Rotorblätter aufweist. Eine derartige Windturbine ist beispielsweise in der deutschen

Gebrauchsmusteranmeldung 20 2010 009 987.0 des Anmelders im Einzelnen beschrieben. Zum Zwecke der Ergänzung der Offenbarung wird auf die dort beschriebenen Einzelheiten der Windturbine ausdrücklich verwiesen und diese technischen Merkmale in die vorliegende Anmeldung einbezogen. Vorzugsweise ist die Drehachse dieser Radialturbine vertikal ausgerichtet. Sie kann aber auch horizontal stehen. In Abhängigkeit von den Toleranzen der Konstruktion erhält man die folgenden Vorteile:

1. Wenig oder gar kein Lärm (Geräusch)

2. Wenig oder keine Vibration

3. Minimale, nach unten gerichtete Strömungsturbulenzen

4. Möglichkeit zur Verwendung auf hohen Gebäuden, um beste Windbedingungen zu erreichen

5. Die Turbine arbeitet bei starkem oder wechselndem Wind und sogar unter

Eisbedingungen, wodurch sich eine längere Betriebsdauer ergibt

6. Geringe Betriebs- und Wartungskosten, gerechnet auf jährlicher Basis

7. Die relativ kleinflächigen Turbinenprofile wirken visuell weniger störend als die üblichen dreiflügeligen Windkraftanlagen mit horizontaler Achse und einem relativ hohen Turm. Die geringe Fläche der Turbinenschaufeln bildet keine Gefahr für Vögel oder Fledermäuse wie die genannten dreiflügeligen Windkraftanlagen.

8. Das gegenüber den genannten dreiflügeligen Windkraftanlagen deutlich geringere Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeit der Turbinenschaufel zur

Windgeschwindigkeit (Tip Speed Ratio) reduziert die Ermüdung des Materials und statische, flexible und andere Belastungsspannungen auf den Turbinenschaufeln.

9. Keine Interferenz mit Magnetfeldern des Generators (so wie bei den dreiflügeligen Windkraftanlagen) und damit keine Interferenz mit Flugzeug-Navigationssystemen oder mit Telekommunikation.

Die Windturbine kann Seite an Seite oder übereinander installiert werden, um mehr Windenergie in mechanische Energie umzusetzen. Durch die relativ geringe

Abnutzung von Turbine und Generator kann der Hersteller eine Garantie von 20 Jahren gewährleisten. Mit dieser Windturbine kann eine besonders preiswerte Stromerzeugung erreicht werden.

Wenn die Windenergie auf den Hausdächern benutzt wird, um Kühlleistung oder elektrische Leistung zu erzeugen, könnte dies ein großer Beitrag zum Erreichen des Ziels sein, die C0 ₂ -Emission erheblich zu reduzieren. Die Turbinen können in die Architektur des Gebäudes integriert werden, anstatt das Landschaftsbild oder die Meeresansicht zu beeinträchtigen. Wegen der freien Verfügbarkeit des Windes kann die Stromerzeugung besonders preiswert sein.