DE102006043936B4

DE102006043936B4 - Belüftung einer Windenergieanlage

Info

Publication number: DE102006043936B4
Application number: DE102006043936A
Authority: DE
Inventors: Alf Trede
Original assignee: Repower Systems SE
Current assignee: Senvion GmbH
Priority date: 2006-09-14
Filing date: 2006-09-14
Publication date: 2010-01-14
Anticipated expiration: 2026-09-15
Also published as: DE102006043936A1; DE102006043936C5

Abstract

Windenergieanlage mit einer Turmwandung (11), einem von der Turmwandung (11) umgebenen Innenraum und mit einer Öffnung (24) in der Turmwandung (11), wobei vor der Öffnung (24) an der Außenseite der Turmwandung (11) ein Vorraum mit mindestens einem Luftfilter (22), dessen oder deren gesamte Luftdurchtrittsfläche größer als die Fläche der Öffnung (24) ist, angeordnet ist und/oder nach der Öffnung (24) eine Kammer mit mindestens einem Luftfilter (22), dessen oder deren gesamte Luftdurchtrittsflächen größer als die Fläche der Öffnung (24) ist, angeordnet ist, wobei der Vorraum (20) oder die Kammer wenigstens eine Tür (21) aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft die Belüftung einer Windenergieanlage mit einer Turmwandung, einem von der Turmwandung umgebenen Innenraum und mit einer Öffnung in der Turmwandung.
In DE 10 2004 061 391 A1 ist eine Windenergieanlage offenbart, die ein Temperaturregelsystem für ein in der Windenergieanlage angeordnetes Gerät aufweist. Hierbei verläuft eine Leitung für ein Wärmemedium wenigstens abschnittsweise im Boden, auf dem der Turm einer Windenergieanlage errichtet worden ist.
Darüber hinaus ist in WO 99/30031 A1 eine Windkraftanlage offenbart, bei der in oder an dem Turm der Windkraftanlage ein Kanal vorgesehen ist, sodass durch eine Kaminwirkung ein Kühlluftstrom erzeugt wird, der den Generator kühlt. Zur Filterung des Kühlluftstroms ist im Inneren des Turms ein Filter vorgesehen, mit dem der Kühlluftstrom gereinigt wird.
Darüber hinaus ist in DE 10 2004 005 179 B4 eine Windenergieanlage mit einem Eingang über dem Meeresspiegel und einem Raum im inneren der Windenergieanlage, in welchem elektrische und/oder elektronische Komponenten der Windenergieanlage untergebracht sind, beschrieben.
Weiterhin ist in DE 199 46 899 B4 eine Offshore-Windenergieanlage mit einer Landungsbrücke als Anlegestelle für Schiffe sowie als Landeplatz für Hubschrauber und einer gemeinsamen Wegeanbindung von der Anlegestelle und dem Landeplatz zu Windenergieanlage offenbart.
Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine effektive Belüftung eines Turms einer Windenergieanlage oder Kühlung von Aggregaten im Turm zu gewährleisten, wobei es möglich sein soll, bestehende Windenergieanlagen auf einfache Weise nachzurüsten.
Gelöst wird die Aufgabe durch eine Windenergieanlage mit einer Turmwandung bzw. einer Außenwandung, mit einem von der Turm- bzw. Außenwandung umgebenen Innenraum und mit einer Öffnung in der Turm- bzw. Außenwandung, wobei vor der Öffnung an der Außenseite der Turmwandung ein Vorraum mit mindestens einem Luftfilter, dessen oder deren gesamte Luftdurchtrittsfläche größer als die Fläche der Öffnung ist, angeordnet ist und/oder nach der Öffnung eine Kammer mit mindestens einem Luftfilter, dessen oder deren gesamte Luftdurchtrittsflächen größer als die Fläche der Öffnung ist, angeordnet ist, wobei der Vorraum oder die Kammer wenigstens eine Tür aufweisen.
Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, für die Turmbelüftung ei ner Windenergieanlage eine ausreichende Filterfläche für Filteranlagen zum Ansaugen von Luft vor Eintritt der Luft in den Innenraum zu schaffen, ohne größere Löcher in der Turm- bzw. Außenwandung vorzusehen, da dies eine Schwächung der gesamten Struktur des Turmes zur Folge hätte. Gemäß der Erfindung verfügt die Windenergieanlage über einen Turm, der eine geschlossene Turm- bzw. Außenwandung aufweist. Um einen Zutritt für Personen, zum Beispiel Wartungspersonal, zu ermöglichen, ist vorzugsweise im Bereich des Turmfußes eine Öffnung in der Außenwandung ausgebildet, die in der Regel gemäß dem Stand der Technik mit einer Tür abgeschlossen oder geschlossen ist. Um auf effektive Weise gereinigte Luft in einer ausreichenden Menge zur Kühlung der elektrischen oder elektronischen Komponenten einer Windenergieanlage, die im Innenraum des Turms angeordnet sind, bereitzustellen, sind im Bereich der Erfindung ein oder mehrere Luftfilter außerhalb des Innenraums bzw. der Turmwandung angeordnet oder angebaut, wobei die von außen angeströmte gesamte Fläche der Luftfilter größer ist als die Fläche der Öffnung in der Turmaußenwandung. Auf diese Weise lässt sich vorteilhaft der gesamte Querschnitt der Öffnung in der Außenwandung als Strömungsquerschnitt für die einströmende, gefilterte Außenluft nutzen.
Dazu ist vorgesehen, dass an der Öffnung ein Vorraum und/oder eine Kammer mit dem oder den Luftfiltern angeordnet sind. Hierbei bilden der Vorraum und/oder die Kammer eine Art Zwischenraum, durch den die in den Turm eingebrachte Luft hindurchströmt. Beispielsweise kann der Vorraum an der Außenwandung außerhalb des Turms angeordnet sein. Im Rahmen der Erfindung ist es ebenso denkbar, dass eine Kammer im Inneren im Bereich der Öffnung vorgesehen ist, sodass die Luft, die in den Turminnenraum einströmt, zunächst durch die Öffnung durchströmt und anschließend durch die mit Luftfiltern ausgebildete Kammer vor Eintritt der Luft in den In nenraum strömt.
Um eine zuverlässige Stabilität des Turms bzw. der Turmwandung zu erzielen, beträgt der Abstand der Öffnung, insbesondere der untere Rand der Öffnung, vom Turmfußflansch mindestens 20% der Öffnungsbreite bzw. der maximalen (horizontalen) Breite der Öffnung. Hierdurch wird ein Mindestabstand zwischen der Öffnung und dem Turmfuß geschaffen, ohne dass die Turmwandung geschwächt wird, so dass sowohl eine gute Belüftung des Innenraums als auch ein zuverlässiger Betrieb der Windenergieanlage gewährleistet wird.
Hierbei weist die Kammer ein oder mehrere Luftfilter auf, sodass die Luftaustrittsfläche größer ist als die Fläche der Öffnung in der Außenwandung. Insbesondere sind der Vorraum und/oder die Kammer als geschlossene bzw. abgeschlossene Bauten oder Baueinheiten im Bereich der Öffnung an der Turmwandung angeordnet, so dass ein Zutritt von nicht berechtigten Personen in den Turm verhindert wird.
Um Wartungspersonal Zutritt zum Innenraum der Windenergieanlage zu ermöglichen, weist insbesondere der Vorraum oder die Kammer wenigstens eine Tür auf. Um eine effektive Luftzirkulation im Turm zu gewährleisten, ist ferner eine Saugeinrichtung zur Ansaugung von Luft aus der Umgebung des Turmes vorgesehen. Hierdurch wird eine effektive Kühlung der elektrischen und/oder elektronischen Komponenten sowie weiterer Einheiten ermöglicht.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die Filterflächen an der Öffnung bzw. an der Turmwandung abgedichtet angeordnet sind, sodass keine ungefilterte Luft durch die Öffnung einströmen kann.
Insbesondere ist die Öffnung als Personenzugang an der Turmwan dung ausgebildet.
Besonders günstig ist es, wenn das Verhältnis zwischen Fläche der Öffnung zur Luftdurchtrittsfläche der Luftfilter zwischen 1:1,5 bis 1:20, insbesondere zwischen 1:5 bis 1:10, vorzugsweise zwischen 1:7 bis 1:8, liegt. Das bedeutet, dass die gesamte zur Luftfilterung verfügbare Anströmfläche bzw. Luftdurchtrittsfläche an den Luftfiltern größer ist als die Fläche der Öffnung. Dadurch wird ausreichend viel Luft für die Kühlung der Aggregate oder Einrichtungen im Turm oder in der Maschinengondel bereitgestellt.
Ferner wird eine Anordnung wenigstens eines Luftfilters an einer Windenergieanlage vorgeschlagen, die eine Turmwandung, einen von der Turmwandung umgebenen Innenraum und eine Öffnung in der Turmwandung aufweist, wobei vor der Öffnung an der Außenseite der Turmwandung ein Vorraum mit einem oder mehreren Luftfilter vorgesehen ist, wobei die gesamte Luftdurchtrittsfläche des Luftfilters oder der Luftfilter größer als die Fläche der Öffnung in der Turmwandung ist, und/oder nach der Öffnung eine Kammer mit einem oder mehreren Luftfilter vorgesehen ist, wobei die gesamte Luftdurchtrittsfläche des Luftfilters oder der Luftfilter größer als die Fläche der Öffnung in der Turmwandung ist.
Insbesondere beträgt der Abstand der Öffnung, insbesondere der untere Rand der Öffnung, vom Turmfußflansch mindestens 20% der Öffnungsbreite.
Vorteilhafterweise sind ein Vorraum und/oder eine Kammer für den wenigstens einen Luftfilter an der Öffnung vorgesehen. Um einen Zugang zum Innenraum des Turms der Windenergieanlage zu ermöglichen, weist der Vorraum oder die Kammer wenigstens eine Tür auf.
Günstig ist es ferner, wenn eine Saugeinrichtung im Innenraum des Turms vorgesehen ist. Ein entsprechender Luftstrom wird günstigerweise dann bereitgestellt, wenn die Filterflächen an der Öffnung abgedichtet gegen die bzw. an der Turmwandung angeordnet sind. Hierbei kann auch der Vorraum bzw. die Kammer abgedichtet gegen die Turmwandung ausgebildet sein.
Insbesondere ist die Öffnung in der Turmwandung als Personeneingang ausgebildet. Darüber hinaus ist es günstig, wenn das Verhältnis zwischen der Fläche der Öffnung zur Luftdurchtrittsfläche zwi schen 1:1,5 bis 1:20, insbesondere zwischen 1:5 bis 1:10, vorzugsweise zwischen 1:7 bis 1:8, liegt.
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand eines Ausführungsbeispiels exemplarisch beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnung verwiesen wird. Es zeigt:
1 eine perspektivische Darstellung eines Turmfußes einer Windenergieanlage im Ausschnitt.
1 zeigt einen Turm 10 einer Windenergieanlage im Ausschnitt. In 1 ist der Turmfuß 12 des Turms 10 der Windenergieanlage in einer perspektivischen Darstellung perspektivisch dargestellt.
Der Turm 10 ist außen von einer Turmwandung 11 begrenzt. Der Turmfuß 12 weist an seinem, im nicht montierten Zustand, offenen Ende einen Turmflansch 13 auf. Der auf einem Boden montierte Turm 10 besteht aus einem in ein Betonfundament eingegossenen Fundamenteinbauteil, wobei das Betonfundament in das Erdreich eingelassen ist. Das Fundamenteinbauteil ist als Verlängerung der Turmwandung 11 im Wesentlichen ringförmig ausgeformt. Ferner bildet das Fundamenteinbauteil an seinem aus dem Fundament herausragenden Ende einen Fundamentflansch 23 aus, der mit dem Turmflansch 13 zusammenwirkt. Die Flanschverbindung 13, 23 hält den Turm 10 sicher am Fundament.
An der Außenseite der Turmwandung 11 ist im Bereich des Turmfußes 12 eine Treppe 51 an der Turmwandung 11 angebaut, über die das Bedienpersonal in den Innenraum des Turms 10 gelangt. An der obersten Stufe der Treppe 51 ist ein Vorbau 20 an der Außenseite der Turmwandung 11 angeordnet. Der Vorbau 20 verfügt über eine Tür 21, über die der Innenraum des Turms 10 erreichbar ist. Seitlich an den Längsseiten des Vorbaus 20 sind auf dem Leiterpodest in die Seitenwände des Vorbaus 20 Filtermatten 22 eingesetzt, die nach außen hin mit Wetterschutzlamellen versehen sind.
Hinter den Wetterschutzlamellen sind die Filter bzw. Filtervliese zur Reinigung der durch die Lamellen hindurchtretenden bzw. angesaugten Luft angeordnet. Zur Steigerung des Luftdurchsatzes kann im Innenraum des Turms 10 ein Ventilator oder dergleichen angeordnet sein.
Nach Durchtritt der angesaugten Luft durch die Filtermatten 22 wird Luft durch eine unverschlossene Öffnung 24 in der Turmwandung 11 hindurchgeführt. Die Öffnung 24 ist oval oder parabelförmig ausgebildet, um die Turmwandung 11 möglichst wenig zu schwächen. Die Öffnung 24 in der Turmwandung 11 erlaubt dem Bedienpersonal einen Zugang zu dem Innenraum des Turms 10. Gemäß dem Gedanken der Erfindung ist die Fläche der von der Luft durchströmten Luftfilter 22 größer als die Fläche der Öffnung 24 in der Turmwandung 10, so dass ausreichend gefilterte Luft zur Kühlung der Aggregate oder anderer Einrichtungen im Innenraum des Turms 10 möglich ist. Durch den an der Turmwandung 11 vorgesetzten Klimaeingang in Form des Vorbaus 20 kann die Öffnung 24 als Turmeingang ohne zusätzliche Widerstände zur Belüftung des Innenraums genutzt werden.
Die Erfindung hat ferner den Vorteil, dass Standardbauteile verwendet werden können. Diese Standardbauteile umfassen sowohl die Tür, als auch den Wetterschutz für die Filter, die Filtermatten sowie den Rahmen des Vorbaus. Bevorzugt sind die Filtermatten zwecks Reinigung und/oder Austausch leicht montierbar bzw. demontierbar.
Der erfindungsgemäße Vorbau als Klimaeingang ist bei vorhandenen Windenergieanlagen nachrüstbar, so dass mit einfachen Mitteln und geringen Kosten eine Belüftung bestehender Windenergieanlagen möglich ist. Bei einer derartigen Nachrüstung kann der Vorbau sehr einfach, z. B. durch verschraubte Klammern an der vorhandenen Türzarge des Turms, befestigt werden. Weiterhin können, je nach Maschinentyp und Klimazone, Vorbauten verschiedener Größe eingesetzt werden, um dem unterschiedlichen Kühlbedarf gerecht zu werden.
Zur Erhöhung der Sicherheit an erfindungsgemäß gebildeten Windenergieanlagen kann der Vorbau 20 zwischen der äußeren Tür 21 eine weitere Tür mit Löchern oder dergleichen umfassen, die im Bereich der Öffnung 24 angeordnet sein kann. Diese Tür ist mit Löchern versehen, so dass ein unerlaubter Zutritt von nicht autorisierten Personen verhindert wird.
Selbstverständlich ist es im Rahmen der Erfindung denkbar, dass im Innenraum des Turms 10 im Bereich der Öffnung 24 eine Kammer ausgebildet ist, die mit Filtermatten versehen ist. Die Wände der inneren Kammer verfügen dabei über Filtermatten, deren verfügbare Anströmfläche bzw. Luftdurchtrittsfläche insgesamt größer ist als die durch die Öffnung 24 eintretende Luft.

10: Turm
11: Turmwandung
12: Turmfuß
13: Flanschverbindung
20: Vorbau
21: Tür
22: Filtermatten
23: Flanschverbindung
24: Öffnung
51: Treppe

Claims

Windenergieanlage mit einer Turmwandung (11), einem von der Turmwandung (11) umgebenen Innenraum und mit einer Öffnung (24) in der Turmwandung (11), wobei vor der Öffnung (24) an der Außenseite der Turmwandung (11) ein Vorraum mit mindestens einem Luftfilter (22), dessen oder deren gesamte Luftdurchtrittsfläche größer als die Fläche der Öffnung (24) ist, angeordnet ist und/oder nach der Öffnung (24) eine Kammer mit mindestens einem Luftfilter (22), dessen oder deren gesamte Luftdurchtrittsflächen größer als die Fläche der Öffnung (24) ist, angeordnet ist, wobei der Vorraum (20) oder die Kammer wenigstens eine Tür (21) aufweisen.
Windenergieanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Öffnung (24), insbesondere der untere Rand der Öffnung (24), vom Turmfußflansch (13, 23) mindestens 20% der Öffnungsbreite beträgt.
Windenergieanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Saugeinrichtung im Innenraum vorgesehen ist.
Windenergieanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterflächen (22) an der Öffnung (24) abgedichtet angeordnet sind.
Windenergieanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (24) als Personenzugang (24) ausgebildet ist.
Windenergieanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen Fläche der Öffnung (24) zur Luftdurchtrittsfläche zwischen 1:1,5 bis 1:20, insbesondere zwischen 1:5 bis 1:10, vorzugsweise zwischen 1:7 bis 1:8, liegt.