Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lichtkuppel zur einstellbaren Beleuchtung von Räumen mit Lichteinfall von oben, enthaltend eine auf einem Aufsatzkranz angeordnete transparente Kuppelschale und eine insbesondere zum Ausblenden der direkten Sonneneinstrahlung vorgesehene Blen deneinrichtung mit einer Mehrzahl parallel zueinander angeordneter, lichtundurchlässiger Blendenelemente, welche in den gegenüberliegenden Seiten eines Versteifungsrahmens schwenkbar gelagert sind und bei horizontaler Ausrichtung praktisch die gesamte Lichteintrittsöffnung versperren, sowie eine Schwenkeinrichtung, um die Blendenelemente synchron miteinander zu verschwenken.
Moderne Bauwerke werden infolge der Verwendung tragfähigerer Konstruktionen und verbesserter Baumaterialien in zunehmendem Masse mit Flachdach ausgeführt. Dabei ist die Dachkonstruktion zugleich die letzte Stockwerkdecke. Das hat auch den Vorteil, dass die Räume des letzten Stockwerkes durch ein Oberlichtfenster in der Stockwerkdecke beleuchtet werden können. Bevorzugt verwendete Oberlichtfenster sind Lichtkuppeln, deren Kuppelschale eine rechteckige oder kreisrunde Grundfläche aufweist. Der Vorteil der nach oben gewölbten Kuppelschale gegenüber einem flachen Oberlichtfenster ist die sehr viel höhere statische Festigkeit, was insbesondere bei Oberlichtfenstern mit grosser Lichteintrittsöffnung wichtig ist.
Ausserdem wird die konvexe Aussenfläche der Kuppelschale bei jedem Regen gewaschen und dadurch die Bildung einer lichtabsorbierenden Schmutzschicht auf dem Oberlichtfenster weitgehend verhindert.
Es sind auch schon Mittel bekannt, um die Helligkeit eines durch Oberlichtfenster beleuchteten Raums zu verändern und um die direkte Sonneneinstrahlung durch Oberlichtfenster zu vermeiden.
Zur selbsttätigen Steuerung der Helligkeit sind chemisch aktive Schichten vorgeschlagen worden, welche in flüssiger Form zwischen einer äusseren und einer inneren Kuppelschale eingeschlossen oder in Form einer Folie an der Innenseite der Kuppelschale befestigt sind. Solche Schichten haben die Eigenschaft, dass sie unterhalb einer bestimmten Temperatur transparent und oberhalb dieser Temperatur milchig trüb sind. Die Änderung der Lichtdurchlässigkeit dieser Schicht liegt in einem Temperaturbereich von etwa 2 bis höchstens SoC, d. h.
es gibt praktisch nur zwei stabile Zustände, transparent oder milchig trüb. Wegen der Temperaturabhängigkeit der Transparenz sind solche Schichten auch nicht geeignet, beispielsweise an einem Wintertag, die direkte Sonneneinstrahlung zu verhindern.
Bei einer praktisch verwendeten Ausführungsform einer Lichtkuppel wird das durch die Kuppel eingelassene Licht mit Hilfe einer Verdunkelungsjalousie gesteuert. Dazu ist zwischen dem Aufsatzkranz und der Kuppelschale ein Tragrahmen eingebaut, an dessen gegenüberliegenden Längsseiten je eine Welle drehbar befestigt ist. Mindestens eine dieser Wellen wird mit einem Motor angetrieben, um die Verdunkelungsjalousie auf die eine oder die andere Welle zu rollen. Die Verdunkelungsjalousie kann von einem zum anderen Ende zunehmend stärker eingefärbt oder aus Materialbahnen mit unterschiedlicher Lichtdurchlässigkeit zusammengesetzt sein. Auf diese Weise ist es möglich, die gesamte Jalousie auf eine der Wellen zu rollen, so dass das Licht ungehindert durch die Lichtkuppel in den darunter liegenden Raum eintritt.
Es ist aber auch möglich, einen Teil der Jalousie mit geringer Lichtdurchlässigkeit oder einen Teil mit stärkerer Lichtdurchlässigkeit unter die Kuppelschale zu ziehen, so dass das durch die Lichtkuppel eindringende Licht graduell verändert werden kann. Die Verdunkelungsjalousie ermöglicht, das einfallende Licht, beispielsweise bei bedecktem Himmel, recht gut einzustellen, sie ermöglicht aber nicht, die direkte Sonneneinstrahlung selektiv zurückzuhalten. Ausserdem wird die gesamte Lichtkuppel durch den zwischen dem Aufsatzkranz und der Kuppelschale eingebauten Tragrahmen wesentlich höher, was ihre Verwendungsmöglichkeiten gelegentlich einschränkt.
Bei einer anderen praktisch verwendeten Ausführungsform wird das durch die Lichtkuppel tretende Licht mit Hilfe einer Lamellenjalousie gesteuert. Die Lamellenjalousie ist wie die Verdunkelungsjalousie in einem zwischen dem Aufsatzkranz und der Kuppelschale angeordneten Tragrahmen eingebaut.
Auf der einen Seite des Tragrahmens ist ein Motor befestigt, der die Jalousie zusammenzieht, so dass das Licht praktisch ungehindert durch die Lichtkuppel treten kann oder die Jalousie bis zum gegenüber liegenden Ende des Tragrahmens auseinander zieht, so dass die Lichteintrittsöffnung praktisch verschlossen ist. Schliesslich ist es auch möglich, die Lamellen der voll ausgezogenen Jalousie mit Hilfe des Motors zu verschwenken, um die Lichteintrittsöffnung zu öffnen. Die Nachteile dieser Lamellenjalousie sind die begrenzte Einstellmöglichkeit der Lichtdurchlässigkeit durch Verschwenken der relativ schmalen Lamellen, die Störanfälligkeit und der verhältnismässig hohe Preis. Ausserdem wird auch bei dieser Ausführungsform die Gesamthöhe der Lichtkuppel durch den zwischen Aufsatzkranz und Kuppelschale angeordneten Tragrahmen wesentlich erhöht.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Lichtkuppel zu schaffen, mit der die direkte Sonneneinstrahlung verhindert werden kann, ohne den Durchlass des Tageslichts merklich zu behindern.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass der Versteifungsrahmen mit den Blendenelementen im Aufsatzkranz versenkt angeordnet ist und die wirksame Öffnung der Kuppelschale seitlich begrenzt und die Kuppelschale zum Öffnen und Lüften am Aufsatzkranz oder am Versteifungsrahmen schwenkbar befestigt ist.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zum gleichzeitigen Schwenken von Kuppelschale und Blendeneinrichtung die Kuppelschale fest am Versteifungsrahmen und der Versteifungsrahmen schwenkbar am Aufsatzkranz befestigt.
Die neue Lichtkuppel ermöglicht, durch geeignete Einstellung der Blendeneinrichtung, die gerichtet einfallende Sonnenstrahlung abzufangen und zugleich das nichtgerichtete Tageslicht praktisch ungehindert durchtreten zu lassen. Die Blen deneinrichtung ermöglicht weiter, eine bisher nicht erreichbare, reproduzierbare Durchlässigkeit der Lichtkuppel für Tageslicht einzustellen und die Lichteintrittsöffnung vollkommen zu schliessen. Der zur Blendeneinrichtung gehörende Versteifungsrahmen ist im Aufsatzkranz versenkt, weshalb die neue, mit der Blendeneinrichtung versehene Lichtkuppel keine höhere Bauhöhe als die bisher gebräuchlichen Lichtkuppeln ohne Blendeneinrichtung aufweist.
Weiter kann die Blendeneinrichtung im Gegensatz zu der beschriebenen Verdunkelungs- und der Lamellenjalousie auch in Lichtkuppeln mit nicht rechteckiger und beispielsweise kreisrunder oder ovaler Grundfläche eingebaut werden. Im Gegensatz zu früher verwendeten Lamellenblenden, die unabhängig von der Lichtkuppel im Dachausschnitt unter der Kuppel angeordnet waren, kann die neue Lichtkuppel als Montageeinheit mit der Blendeneinrichtung gebaut und auf ein Gebäude aufgesetzt werden. Wegen der pyramiden- oder kegelförmigen Verjüngung vom unteren Rand des Dachausschnittes bis zur Auflage der Kuppelschale kann eine kleinere Blendeneinrichtung verwendet werden, und es ist ein einfacherer Aufbau, einfacherer Unterhalt und sind wesentliche ökonomische Einsparungen sowohl bei der Herstellung als auch bei der Montage möglich.
Die neue Lichtkuppel kann auch auf einfache Weise an besondere Anforderungen angepasst und beispielsweise zusammen mit einer ausschwenkbaren Kuppelschale versehen werden.
Schliesslich ist es auch möglich, die präzise Einstellung der Blendenelemente der Blendeneinrichtung mit einem auf direkte Sonneneinstrahlung ansprechenden Sensor zu überwachen oder mit einer Uhr dem veränderlichen Sonnenstand anzupassen.
Im folgenden wird die Erfindung mit Hilfe der Figuren an einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben.
Die einzige Figur zeigt schematisch den Schnitt durch eine Lichtkuppel mit aufklappbarer Kuppelschale und einem Sonnenlichtsensor zur automatischen Einstellung der Blendeneinrichtung.
In der Figur ist ein Flachdach 10 gezeigt, das eine Fenster öffnung 11 aufweist. Die verschiedenen Schichten des Flachdachs sind nicht gezeigt, weil sie für die zu beschreibende Erfindung keine Bedeutung haben. Über der Fensteröffnung ist eine Lichtkuppel 12 auf das Flachdach aufgesetzt. Die Lichtkuppel enthält einen aus Kunststoff oder Metall hergestellten Aufsatzkranz 13, der mit Schrauben 14 am Flachdach befestigt ist. Der Aufsatzkranz und die Fensteröffnung haben einen kegel- oder pyramidenstumpfförmigen Querschnitt, um eine möglichst grosse Fläche unter der Fensteröffnung gleichmässig auszuleuchten. Das obere Ende des Aufsatzkranzes ist zu einer rundum laufenden Aufsatzfläche 17 verbreitert. Die Aufsatzfläche trägt einen Versteifungsrahmen 18, der im gezeigten Ausführungsbeispiel mit Hilfe eines Scharniers 19 an der Aufsatzfläche angelenkt ist.
Auf den der Aufsatzfläche 17 überlagerten Rand des Versteifungsrahmens 18 ist eine doppelte, aus transparentem Kunststoff oder Glas angefertigte Kuppelschale 21 aufgesetzt. Die Kuppelschale ist fest mit dem Rand des Versteifungsrahmens verbunden. Für diese Verbindung kann im einfachsten Fall ein rundum laufendes Dichtungselement 22 verwendet werden, das zusammen mit einer zwischen dem Rand des Versteifungsrahmens und der Aufsatzfläche angeordneten Dichtungsleiste 23 eine ausreichende Abdichtung der Lichtkuppel gewährleistet.
Der Versteifungsrahmen 18 ist in den oberen Teil des Aufsatzkranzes 13 eingelassen und trägt die Blendeneinrichtung 23. Diese enthält drei grosse Blendenelemente 24, 25 und 26.
Die beiden in der Längsrichtung verlaufenden Ränder dieser Elemente sind vorzugsweise mit einer Gummileiste 28, 29 eingefasst. Jedes Blendenelement ist mit Hilfe von zwei seitlich angeordneten Achsstummeln, von denen nur die Achsstummel 31, 32, 33 zu sehen sind, in einer Seitenwand des Versteifungsrahmens drehbar gelagert. An jedem der gezeigten Achsstummel ist ein Hebelarm 35, 36, 37 befestigt, dessen freies Ende an einer Kuppelstange 38 angelenkt ist. Weiter ist am einen Seitenrand des Versteifungsrahmens 18 ein Elektromotor 39 befestigt, der über eine Kurbel 41 und eine Treibstange 42 mit der Kuppelstange 38 bewegungsverbunden ist. Durch das Verhältnis der Längen der Kurbel 41 zu den Hebelarmen 35, 36, 37 kann der Winkelbereich eingestellt werden, um den die Blendenelemente 24, 25, 26 bei einer vollen Umdrehung der Kurbel verschwenkt werden.
Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform werden die Blendenelemente in einem Bereich von 90 und bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform in einem Bereich von 1809 hin- und hergeschwenkt.
Es versteht sich, dass zwischen Motorwelle und Kurbel 41 ein Untersetzungsgetriebe eingebaut ist. Die beschriebene Antriebseinrichtung ermöglicht eine Hin- und Herverschwenkung der Blendenelemente, ohne die Drehrichtung des Motors umzusteuern.
Weiter ist eine Leitung 46 gezeigt, die den Antriebsmotor 39 mit dem Schaltkreis 47 verbindet, der die Speisespannung für den Motor liefert. Der Schaltkreis ist mit einem von Hand zu betätigenden Schalter 48 und mit einem Fotowiderstand 49 verbunden. Der Schalter 48 hat beispielsweise drei Schaltstellungen. In der ersten Stellung ist der Antriebsmotor aus- und in der zweiten Stellung eingeschaltet, in der dritten Stellung wird der Antriebsmotor in Abhängigkeit von der Beleuchtung des Fotowiderstands 49 gesteuert. Solche Schaltkreise sind jedem Elektronikfachmann bekannt, weshalb eine detaillierte Beschreibung nicht erforderlich ist.
Die gezeigte Ausführungsform der Lichtkuppel enthält auch eine auf der dem Scharnier 19 gegenüberliegenden Seite des Aufsatzkranzes angeordnete Einrichtung 50 zum Öffnen der Kuppelschale 21. Solche Einrichtungen, die elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigt werden können, sind jedem Fachmann bekannt, weshalb auch auf deren detaillierte Beschreibung verzichtet wird.
Bei der Verwendung der beschriebenen Lichtkuppel können die einzelnen Elemente der Blendeneinrichtung durch Einschalten des Antriebsmotors in eine Richtung verschwenkt werden, in der die Sonnenstrahlung praktisch senkrecht auf die Fläche der Blendenelemente auftrifft. Damit wird die Lichtkuppel für direkte Sonneneinstrahlung undurchlässig, während das ungerichtete Tageslicht praktisch ungehindert zwischen den Blendenelementen durch die Lichtkuppel in den darunter befindlichen Raum eintreten kann. Durch Aufstellen des Fotowiderstandes 49 an einem vor Sonneneinstrahlung zu schützenden Ort kann die Blendeneinrichtung automatisch derart eingestellt werden, dass dieser Ort jederzeit vor Sonneneinstrahlung geschützt ist.
Es versteht sich, dass die neue Lichtkuppel auch anders als oben beschrieben ausgeführt werden kann. Insbesondere ist es möglich, auf das Scharnier 19 und die Einrichtung 50 zum Öffnen der Kuppelschale zu verzichten und die Kuppelschale 21 fest mit dem Versteifungsrahmen 18 und dem Aufsatzkranz 13 zu verbinden. Es ist auch möglich, den Versteigungsrahmen fest mit dem Aufsatzkranz und die Kuppelschale über ein Scharnier mit dem Versteifungsrahmen zu verbinden. Dadurch wird erreicht. dass beim Aufklappen der Kuppelschale die Blendeneinrichtung ihre ursprüngliche Lage im Aufsatzkranz beibehält. Auch der Antriebsmechanismus für die Blendenelemente kann anders ausgebildet werden.
Beispielsweise ist es möglich, anstelle der beschriebenen Stangen eine Schnecke zu verwenden, die mit Schneckenrädern zusammenwirkt, welche auf den Achsstummeln befestigt sind oder Keilriemen, die um ebenfalls auf den Achsstummeln befestigte Riemenscheiben geführt sind. Diese beiden Ausführungsformen benötigen jedoch einen umsteuerbaren Antriebsmotor. Es ist auch nicht erforderlich, dass die Achsstummel in der Mitte der Blendenelemente angeordnet sind, sondern diese können auch an einem der Enden der Seitenkanten oder zwischen der Mitte und diesem Ende angeordnet sein. Beispielsweise kann es bei der Verwendung einer sehr flachen Kuppelschale erforderlich sein, die Achsstummel so anzuordnen, dass die Blendenelemente nur in den Raum unter dem Versteifungsrahmen geschwenkt werden.
Es ist auch möglich, die Schwenkeinrichtung von Hand einzustellen und anstelle des beschriebenen Motors eine Kurbelstange zu verwenden, deren Drehung über ein Winkelgetriebe an die Kurbel der Schwenkeinrichtung übertragen wird.