EP0230854A1 - Panneau transparent formant une partie d'une enceinte dans une construction architecturale - Google Patents

Panneau transparent formant une partie d'une enceinte dans une construction architecturale Download PDF

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EP0230854A1
EP0230854A1 EP86810048A EP86810048A EP0230854A1 EP 0230854 A1 EP0230854 A1 EP 0230854A1 EP 86810048 A EP86810048 A EP 86810048A EP 86810048 A EP86810048 A EP 86810048A EP 0230854 A1 EP0230854 A1 EP 0230854A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
panel
face
facets
rays
radiation
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP86810048A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean-Jaques Rivier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
RIVIER JEAN JAQUES
Original Assignee
RIVIER JEAN JAQUES
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by RIVIER JEAN JAQUES filed Critical RIVIER JEAN JAQUES
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Publication of EP0230854A1 publication Critical patent/EP0230854A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S11/00—Non-electric lighting devices or systems using daylight

Definitions

  • the present invention relates to a panel forming part of an enclosure in an architectural construction, having a face exposed in a determined orientation to light radiation, in particular solar, and consisting of one or more elements in one or more transparent materials, this or these elements each comprising at least one fragmented face formed of a set of facets inclined relative to the orientation of the panel, limiting prisms and exerting a selective action of total reflection or transmission on said radiation in function of the panel construction parameters: orientation of the element (s) and of the panel in space, number and thickness of the elements, number and position of the fragmented faces, refractive index of the material (s), angles of inclination, number, shape and dimension of the facets, thickness of the interstice (s) between the elements.
  • the purpose of the present invention is to improve and bring a new development to the panels already known so as to allow the construction of enclosures which, studied according to the geographical location and the climate prevailing at the place where the panels must be installed, carry out a metering and an adjustment as meticulous as possible of the transmission of the luminous and calorific radiations striking the panel, taking into account the fact that these radiations vary in intensity and structure during the days and the seasons.
  • the panel according to the invention which, by the selective action of the facets divides the solid angle of 180 ° encompassing all the directions of the beams of parallel rays striking the said exposed face, in distinct angular sectors in which the beams incidents are, for a first type of sector transmitted completely, for a second type of sector returned completely, and, if necessary, for a third type of sector partially transmitted and partially returned according to the angle and the point of incidence of the rays on the exposed side, allows by the choice of its construction parameters to determine the number, the relative positions, the limits of the angular sectors of each of these types and even, as regards certain sectors of the third type, the proportion of the transmitted and reflected beams.
  • the angular distribution of the sectors thus determined is identical for all the regions of the panel.
  • a large choice of possibilities as for the angular distribution of the sectors, is allowed by the diversity of structure of the prisms as for the number of facets, with the value of the angle with the tops of the prisms which they limit and other parameters of construction, and by the fact that each of the facets is determined so as to be able to be at the origin of several types of trajectories of direct radiation from the source inside the panel, each of them inducing at least three types of trajectories of these rays , one of the types of trajectories leading to a return of said rays to the source side, the type of trajectory leading to a direct transmission, i.e.
  • a panel made entirely of transparent material can be configured so as to operate a very finely differentiated selection of the incident beams in three-dimensional space according to their angles of incidence.
  • the choice of the values of the construction parameters is made as a function of a part of the set of positions in the said solid angle of 180 ° which the source occupies during a complete cycle, i.e. especially the portion of the solid angle of 180 ° that the sun travels during its daily and annual trajectory, on the other hand of all the sectors of the said three types that the panel determines in the whole of the solid angle of 180 ° and the orientations of this panel , so that it exerts a selective action determined on the incident radiation, according to the most important of these, direct radiation from the light source, and allows their return to the source side or their partial or total transmission at different times in a given sequence.
  • the invention also relates to an enclosure in an architectural construction comprising one or more panels of the type specified above.
  • It also relates to an element in one or more transparent materials comprising at least one fragmented face and intended to be incorporated into a panel as specified above.
  • the constituent elements of the panel have a structure such that they can be produced in a completely rational manner, either by printing or molding according to conventional methods. either by finer processes using advanced technologies and using, for example, Float glass, the two kinds of methods can also be combined.
  • the panels made up of the elements that are the subject of the invention can serve, for example, as a roof, as a cover, as opaque planes on the facade or on the roof, as a wall that is permeable to radiation, in particular greenhouses, covered malls or windows or bays glazed.
  • the element 1 has a flat face 10 which will constitute the face of the panel exposed to incident radiation.
  • the other side of the panel is a fragmented face consisting of a series of facets 2, 3,4,5,6, etc. of rectangular shapes joined along edges 7, 8, etc. which are parallel to each other and parallel to the face 10 of the element.
  • all the facets 2,3,4,5,6 etc. are of the same shape and the same dimension, and that they are arranged symmetrically with respect to planes which are determined by perpendiculars to the face 10 and parallels to the edges 7, 8 etc.
  • the different prisms formed by each pair of facets 2 and 3, 4 and 5, etc. are therefore symmetrical prisms, and for the understanding of the explanations which will follow it will be admitted that in a first variant the angle at the top of each prism, i.e. the dihedral angle between facets 2 and 3 or facets 4 and 5 is of the order of 106 °.
  • a radius r2 from the same source also contained in a plane perpendicular to the face 10 and parallel to the edges 7, 8 etc. but doing with the perpendicular to the face 10 a beta angle 2, so that it undergoes refraction by crossing the face 10 and strikes the facet 6 at a point P2.
  • the refracted ray r ⁇ 2 and the perpendicular to facet 6 at point P2 determine a plane pi 2 in which the transmitted ray t2 from point P2 of the refracted ray r ⁇ 2 will be contained.
  • the plane pi 2 is different from the plane perpendicular to the face 10 and containing the source S.
  • the angle of incidence alpha 2 of the refracted ray r ⁇ 2 with the perpendicular to the facet 6 at the point P2 is greater than the angle alpha 1. It will however be admitted that it still does not reach the critical angle, so that the radius t2 is indeed a transmitted radius.
  • the facet 6 will have for the ray r ⁇ 3 an action of total reflection and will cause the sending of a reflected ray re3 which will end up emerging through the face 10, after a certain number of reflections in the element.
  • the plane pi 3 determined by the rays r ⁇ 3 and re3 and in which is also contained the perpendicular to the facet 6 at the point P3 will also be a plane having an orientation different from that of the plane containing the rays r1, r2 and r3.
  • Fig. 2 shows that, when the beta angle 4 increases, it reaches a value where the radii of the incident beam are no longer entirely transmitted, as was the case for rays r1, but where, after refraction and formation of rays r ⁇ 4, they fall on one of the facets 2,4,6, etc. for example facet 2, striking it at points P ⁇ 4 where their angle of incidence alpha 4 relative to the perpendicular to the facet is greater than the critical angle.
  • this fact gives rise to two phenomena: on the one hand a part of the beam striking the facet 2 undergoes a first total reflection in the direction of the face 10, to be finally returned symmetrically to its direction of incidence after being reflected by facet 3, as indicated by the beam F4, and on the other hand part of the beam resulting from the first total reflection directly hits facet 3 and undergoes a new total reflection, so that it gives rise to the beam F ⁇ 4, which is then also returned towards the source side of the element 1.
  • the fragmentation of the face opposite to the face 10 has the effect of a selection action of the third type, i.e. a partial return and a partial transmission of the beam, according to the precise point of incidence of each ray on the face 10.
  • Fig. 3 shows a phenomenon of indirect transmission which appears for certain values of the inclination of the facets, for example for angles less than 116 ° to the vertices of symmetrical prisms when the refractive index of the transparent material is 1.5.
  • the angle at the top is 106 °.
  • each of these beams must, after having penetrated through the face 10 and having followed a more or less long trajectory inside this element, strike either a facet or the face 10, at an angle less than the critical angle.
  • Figs. 4 and 5 show how the invention takes advantage of these critical cones and the limits which correspond to them.
  • Fig. 4 shows in perspective cut three striking rays, from the interior of the element, the face or a facet, F1, at point P.
  • the radius r ⁇ 6, striking F at an angle of incidence less than the critical angle is transmitted with refraction by F at t6.
  • the ray r ⁇ 7, striking F at an angle of incidence greater than the critical angle is reflected by F in the form of the reflected ray re7.
  • Fig. 5 shows an element of the same index and the same configuration as FIGS. 1, 2 and 3. She shows in section the critical cones Cca, Ccb, Ccc, Ccd respectively surrounding the normals N of face 10, facet 2, facet 3 and again of face 10. It also shows the projection on the perpendicular plane at the edges, of two possible paths A and B for two rays r8 and r ⁇ 8 belonging to the same beam. These trajectories are located outside of said reference planes and are identical from the source to the point of reflection on the face 10 Pd.
  • the component of its angle of refraction in the plane perpendicular to the element and parallel to the edges is less than 42 °, but sufficiently close to this figure so that the radius r8 which has become re8 after having been successively reflected by facet 2 and facet 3, reaches face 10 at point Pd from the outside of the cone Ccd, i.e. making an angle of more than 42 ° with the normal to this face.
  • the component of the trajectory in the other reference plane i.e. the plane perpendicular to the edges is greater than at the point Pa.
  • Fig. 6 shows such a graph where the x axis represents the incidences of 0 ° and 180 ° azimuths contained in the reference plane perpendicular to the face 10 and parallel to the edges, where the y axis represents the incidences of 90 ° azimuths and 270 ° contained in the reference plane perpendicular to the edges, and where the elevations form concentric circles, the circle L representing the elevations of 90 ° relative to the normal to the face 10.
  • the central point C therefore corresponds to the angle of incidence normal to face 10, and whose azimuth and elevation are equal to 0 °.
  • the curves and limit points separate in the solid angle of 180 ° from the incident radiation the angular sectors for which the selection actions are of different types.
  • the angular sector S1 includes beams whose rays, such r1 and r2 are transmitted through the element directly by the first facet 2, 4, 6, etc. let them strike;
  • the angular sector S2 includes beams whose rays, after having been reflected by a facet 2, 4, 6, etc. are transmitted through the panel by a facet 3, 5, 7, etc .;
  • the angular sector S3 includes beams whose rays after having been reflected by a facet 2, 4, 6, etc.
  • the angular sectors S4 and S5 include beams whose rays can, depending on the precise place where they strike a facet 2, 4, 6, etc., either be transmitted through the panel by a facet 3, 5, 7, etc. . after having been successively reflected by a first facet 2, 4, 6 etc. a facet 3, 5, 7, etc. and side 10, either be returned to side 10, and transmitted by the latter on the source side, after having been successively reflected by a first facet 2, 4, 6, etc., side 10, and a facet 3, 5, 7, etc., or even after having been successively reflected by the facets 2, 4, 6, etc. 3, 5, 7, etc.
  • the angular sectors S6 and S7 include beams whose rays are finally returned to the source side, after a complex succession of internal reflections on the facets and the face 10.
  • the angular sector S1 includes beams of which all the rays are transmitted directly by the first facet 2, 4, 6, etc. or 3, 5, 7, etc. struck;
  • the angular sectors S2 and S ⁇ 2 include beams whose rays are transmitted either by a facet 3, 5, 7, etc. after having been reflected by a facet 2, 4, 6, etc., or by a facet 2, 4, 6, etc.
  • sectors S3, S ⁇ 3, S6, S ⁇ 6, S7 and S ⁇ 7 include beams, part of the rays of which are finally returned by the element, after having been reflected twice or more by the facets or by the facets and the face 10, and whose other part of the rays is directly transmitted by the facet they strike;
  • the angular sectors S8, S9, S10 and S11 include beams from which all the rays are finally returned by the element, after having been reflected twice or more by the facets or by the facets and the face 10;
  • the angular sectors S4 and S5 include beams, part of which is finally transmitted, and the other part finally returned, the proportion between these two parts varying according to the ratio between the thickness of the element and the dimension of the facets.
  • each prism can have more than two facets.
  • fig. 8 shows by way of example a second embodiment.
  • element 11 which is also a plate of transparent material, but whose structure differs from that of element 1.
  • This element always has a flat face 20 which is the hidden side in the perspective representation of FIG. 8 and opposite this face 20, a face fragmented.
  • the first network is formed by parallel rows of pairs of facets whose edges are inclined in a direction relative to the face 20.
  • the facets 21, 22, 23, 24, etc. form a row of this type, and the facets 31, 32, 33, 34, etc. a second row of this type.
  • the second network is constituted by parallel rows of pairs of facets whose edges are inclined in the other direction relative to the face 20.
  • edges of the prisms of the rows of the first type do with those of the prisms of the second type have an angle of 90 ° and have an equal inclination, of 45 ° relative to the face 20.
  • the facets of each couple make an angle of 90 ° between them.
  • the graph corresponding to this embodiment is very simple because, because the facets make 90 ° angles between them and the edges also make 90 ° angles between them, all the important limits are superimposed to give the four curves shown in fig. 9. These limits define seven angular sectors: sectors S1 and S ⁇ 1 include beams of which all the rays are directly or indirectly transmitted.
  • Sectors S2, S ⁇ 2, S ⁇ 2 and S ′′′ 2 include beams, part of the rays of which are transmitted indirectly by a facet after striking another facet of the same row, and the other part of which is returned to the side of the source after having been reflected by either two or four facets successively; the angular sector S3 includes the beams, all the rays of which are returned to the side of the source after having been reflected successively either by two or by four facets. Certain minor selection phenomena affecting certain rays which strike the facets near the apexes of the prism are not shown in FIG. 9.
  • the various constructive parameters, and therefore the angular distribution can also be modified in large measures.
  • the limits separating the different types of sectors cease to overlap, and the graph shows other curves and limit points.
  • facets in a fragmented face of an element according to the invention.
  • Complex prisms can also be asymmetrical.
  • This embodiment allows the element to return in a particularly effective way direct radiation coming for example from the sun when the element being oriented so as to be perpendicular to the sun at its zenith, the trajectory of this one is translated on the corresponding graph by the diameter located in the middle position of sector S3.
  • a first example of modification consists in inclining by a few degrees the plane in which the edges formed by the facets 21 and 22, 31 and 32 of FIG. 8 are inscribed, and so on, so that this plane is not more perpendicular to the face 20.
  • the limit curves indicated in FIG. 9 move as much, giving the sector 3 a curved, asymmetrical shape.
  • the trajectory, for example solar, for which the element returns the direct rays most effectively then translates on the graph by an arc crossing the sector S3 in its length, the element no longer being completely perpendicular to the source at its zenith.
  • a second example of modification consists in flattening in FIG. 8 the rows of facets whose edges are oriented in one direction, for example the rows 21, 22, 23, 24, etc., 31, 32, 33, 34, etc. and so on, while retaining the faceted fragmentation of the rows whose edges are oriented in the other direction.
  • the sector S3 of fig. 9 then roughly takes the form of a triangle with curved edges, allowing a very gradual variation in the selection performance according to the seasons.
  • Panels constituting enclosure parts in an architectural construction may consist of one or more elements such as the elements according to the invention.
  • the fragmented face can be, in certain applications, exposed to radiation as well as the planar face, for example in the case where there are two sources of radiation, a on each side of the panel.
  • the element instead of the element having a flat face and a fragmented face, it can also have two fragmented faces.
  • Another interesting embodiment of the panels according to the invention consists in adding a complementary element to the main element which we have chosen to use.
  • An additional element is an element comprising a flat face and a face fragmented into facets, the positions of these faces being reversed with respect to those which they occupy in a main element. Its fragmented face is juxtaposed facet to facet to that of a main element, the prisms of the two elements having identical angles, and the radiations which come from this main element penetrate it by its facets. Its main function is to add to the flat face of the main element another parallel flat face.
  • This second action of the complementary element makes it possible to increase the number of useful values of the angles at the vertices of the prisms of the element main, including more closed angles, the range being able to go theoretically (if this prism is symmetrical and for a critical angle of 42 °) from 142 ° to 12 ° (value from which there is no longer direct transmissions in a symmetrical prism).
  • sufficiently different values of 142 ° and 12 ° will be chosen so that there are enough incident beams belonging to the sectors of each of the desired types.
  • the gap between the fragmented faces of the two elements is of constant thickness. However, it will be possible by a sufficiently large interstice to obtain certain changes in trajectories.
  • This gap will be occupied by air or, if necessary, in certain constructions, may be kept empty. It could also, as a variant, be occupied by a transparent medium having a refractive index sufficiently different from the index of the material constituting the elements to obtain the desired total reflection phenomena.
  • main element and the complementary element being arranged symmetrically to each other, they can exchange their roles for radiation traveling in opposite directions, i.e. from the protected environment.
  • Elements as described previously similar or complementary, identical or different can be superimposed to form panels according to the invention.
  • the invention makes it possible to vary the angular distribution of the panels also as a function of parameters other than those specific to the prism itself.
  • the proximity of the many repetitive prisms forming the element and on the other hand the relationship between the depth of the reliefs and the thickness of the element (parameter determining the importance of the internal passages between the prisms), in turn modify the repertoire of trajectories.
  • Certain radiations can indeed, according to their angle of incidence, pass from a given prism to a neighboring prism, in certain cases by the interior of the transparent material (by total reflection on the faces 10 or 20), in others case from the outside of the transparent material (by transmission by a facet of a prism, then recovery by a facet of another prism). In these two cases, trajectories must be considered, traversing and grouping more than one prism.
  • the extension of certain facets in the form of slots inside the element makes it possible to usefully increase the surface of these facets, as in particular in the case of the most narrow asymmetric prisms.
  • the invention also makes it possible to vary the angular distribution as a function of certain combinations of elements. If we bring two or more elements together, either by juxtaposing them by their faces (fragmented faces and / or planar faces) or by joining them by their edges at angles sufficiently different from 180 °, the repertoire of trajectories is further modified, the fact that the radiation transmitted by an element is directly received, then selected, by any other element juxtaposed to it face to face, and the fact that some of the radiation transmitted or returned by an element are received, then selected, by any attached element side by side at a suitable angle. In these two cases, trajectories must be considered, covering and grouping more than one element.
  • a particular case of combination of elements is that of a panel comprising four fragmented faces nested in pairs and where the planes not parallel to the panel and parallel to each other in which the said edges are contained form two families of planes, containing respectively the edges of one of the interfaces and those of the other, and intersect at an angle different from 0 °.
  • the configuration parameters of the elements are determined in such a way that the angular distribution of the solid angle of 180 ° of the incident radiation which corresponds to the panel is positioned with respect to the complete cycle of the source (i.e. for example to the portion of said solid angle traversed by the sun during the hours and seasons) so as to be superimposed thereon, in the exact manner necessary, in each case, for the performance of the functions of the panel.
  • the parameters must have values determined so that, for each of these prisms taken individually, of all the beams coming from the solid angle of 180 ° of the incident radiation which penetrate this prism by the flat face and which are ultimately transmitted entirely or in part by the element to which this prism belongs, some are either by indirect transmissions of order 1 and direct, or by indirect transmissions of order 2 and direct, or again by the three at the same time. It follows that, for example, for a simple symmetrical prism, if the critical angle is equal to 42 ° (typical figure for a building glass), the useful limit values of the angle made by the two facets between them are are between 142 ° and 12 °.
  • the panels according to the invention will be used by the construction of enclosures in various architectural achievements.
  • the wide variety of performance of these panels due to the different forms of execution and the large choice of parameters for each of them will allow them to be installed in various ways, horizontally, sloping, or vertically, to orient them also differently in relation to the route from the sun or at the source, either that they protect a room located inside a building or an open space.
  • fig.10 and 11 give an example relating to the case of a panel P which is located in an enclosure while being oriented facing south in a position slightly inclined relative to the vertical.
  • fig. 10 there is shown in a diagram the panel P and the directions Se and So and Sh from sun to noon, respectively to the summer solstice, to the equinox and to the winter solstice.
  • the direction of the perpendicular to the panel P being indicated by the straight line p, we have noted in fig. 10 the angles between the directions of the perpendicular and the three solar positions by the indications beta e , beta o , and beta h .
  • a horizontal line H represents the direction of the horizon identified with respect to the perpendicular to the panel and therefore indicates by the ordinate pi the inclination of this perpendicular with respect to the horizontal.
  • the daily trajectories of the sun at three dates of the year indicated above can be easily plotted on this graph as seen in fig. 11 so that, if one superimposes the graph of FIG. 11 the graph giving the performance of the panel P in a manner analogous to that which has been indicated in connection with FIGS.
  • figs. 12 and 13 show the performance obtained when using a panel P as a roof element whose perpendicular is contained in a vertical plane oriented east-west and is inclined towards the west.
  • the directions of the sun at the three dates of the year already shown in fig. 10 are again shown in FIG. 12 and the corresponding paths of the sun identified with respect to the perpendicular to the panel in a graph of the same kind as that of FIG. 11 are shown in FIG. 13.
  • the panel described provides an elegant and inexpensive solution to the problem of overhead lighting of industrial, commercial, cultural or other surfaces which require a light supply whose stability, homogeneity and distribution are controlled. It allows the creation of entirely transparent covers controlling the transfer of incident beams according to both their contribution in lighting and in heating. This solution can gradually replace the use of shed blankets, a solution which is known to be bulky and structurally complicated, while having performances which have never been entirely satisfactory.
  • the elements and panels described can also be used as covers for opaque planes, either in facades or in roofs.
  • many opaque planes, such as lighters, curtain facades benefit from being covered with the panel described.
  • these plans can be subjected to an intense heating which often is harmful to the structure itself and which moreover has an unfavorable effect on the interior of the building.
  • the coating structures of this kind with one or more elements as described above makes it possible to maximize the heating of the plans in cold periods and to minimize it in hot periods, therefore to reduce the costs of insulation and air conditioning of the building. Facades made entirely of glass can therefore be provided, with both climatic, aesthetic and cost advantages.
  • the panels described can also be interesting by the fact that they can function in both meaning.
  • a space protected by transparent walls can be configured thanks to the panels described so as to retain inside this space radiation which would tend to escape, whether it is solar radiation which would otherwise pass through the greenhouse from side to side or whether it is radiation emanating in a cold or nocturnal period from an artificial source located in the protected space.
  • the transparent walls can be designed so that radiation from the outside is also used in the best climatic and light conditions.

Landscapes

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Abstract

L'élément en matière transparente (1) comporte une face plane (10) et une face fragmentée en facettes (2, 3, 4, 5, 6) qui sont disposées de façon à limiter des prismes ayant des arêtes sommitales parallèles (7, 8). Selon l'angle d'incidence béta 2, béta 3) d'un rayonnement parallèle (r1, r2, r3) frappant une des faces et suivant les paramètres de construction de l'élément et du panneau dont il fait partie, le rayonnement est transmis à travers le panneau (p1, p2) ou renvoyé du côté de la face (10) (re3). Suivant le choix, les inclinaisons des facettes, les directions de la source (S) qui sont comprises dans certains secteurs angulaires sont soit renvoyés soit transmis suivant le point d'impact du rayon, les facettes orientées dans un sens (2, 4, 6) exerçant alors un effet de réflexion totale alors que les facettes orientées dans l'autre sens (3, 5) exerçant un effet de transmission pour les rayons qui les frappent.

Description

  • La présente invention a pour objet un panneau formant une partie d'une enceinte dans une construction architecturale, ayant une face exposée dans une orien­tation déterminée à un rayonnement lumineux, en parti­culier solaire, et constitué d'un ou de plusiers élé­ments en un ou des matériaux transparents, ce ou ces éléments comportant chacun au moins une face fragmentée formée d'un ensemble de facettes inclinées par rapport à l'orientation du panneau, limitant des prismes et exerçant une action sélective de réflexion totale ou de transmission sur le dit rayonnement en fonction des paramètres de construction du panneau: orientation du ou des éléments et du panneau dans l'espace, nombre et épaisseur des éléments, nombre et position des faces fragmentées, indice de réfraction du ou des matériaux, angles d'inclinaison, nombre, forme et dimension des facettes, épaisseur du ou des interstices entre les éléments.
  • La construction de panneaux utilisant des plaques de verre dont une des faces ou les deux faces présentent un relief formé de facettes limitant des prismes est une technique déjà connue dans la construc­tion des bâtiments et cette technique a été utilisée pour doser d'une certaine manière la pénétration des rayons lumineux et/ou calorifiques dans un espace limité par une enceinte dont le panneau constitue une des parties. On peut citer notamment comme exemple de réalisation dans ce domaine les brevets US 3,393,034 (Imai), US 2,812,692 (Boyd), US 3,255,665 (Weiher) ou FR 340 584 (Pressed Prism Plate Glass Co.). Toutefois, les recherches récentes dans le domaine des méthodes de construction ayant pour but d'utiliser dans les meilleures conditions possibles les avantages des rayonnements incidents tout en éliminant leurs inconvé­nients ont conduit à de nouvelles études sur les condi­tions dans lesquelles des facettes inclinées prévues sur un élément plan de matière transparente exercent une action sélective de réflexion totale ou de trans­mission sur un rayonnement incident. Ainsi, le brevet américain US 4,540,241 du même requérant propose une construction de panneau utilisant d'une manière plus systématique qu'auparavant les propriétés de telles facettes.
  • Le but de la présente invention est de perfectionner et d'apporter un développement nouveau aux panneaux déjà connus de façon à permettre la construction d'enceintes qui, étudiées en fonction de l'emplacement géographique et du climat régnant à l'endroit ou les panneaux doivent être implantés, réalisent un dosage et un réglage aussi minutieux que possible de la transmission des rayonnements lumineux et calorifiques frappant le panneau, en tenant compte du fait que ces rayonnements varient en intensité et en structure au cours des journées et des saisons.
  • Dans ce but, le panneau selon l'invention qui, par l'action sélective des facettes divise l'angle solide de 180° englobant toutes les directions des faisceaux de rayons parallèles frappant la dite face exposée, en secteurs angulaires distincts dans lesquels les faisceaux incidents sont, pour un premier type de secteur transmis complètement, pour un deuxième type de secteur renvoyés complètement, et, le cas échéant, pour un troisième type de secteur partiellement transmis et partiellement renvoyés selon l'angle et le point d'incidence des rayons sur la face exposée, permet par le choix de ses paramètres de construction de déterminer le nombre, les positions relatives, les limites des secteurs angulaires de chacun de ces types et même, en ce qui concerne certains secteurs du troisième type, la proportion des faiscaux transmis et réflechis. La distribution angulaire des secteurs ainsi déterminée est identique pour toutes les régions du panneau.
  • Un grand choix de possibilités quant à la distribution angulaire des secteurs, est permis par la diversité de structure des prismes quant au nombre de facettes, à la valeur de l'angle aux sommets des pris­mes qu'elles limitent et autres paramètres de construc­tion, et par le fait que chacune des facettes est dé­terminée de façon à pouvoir être à l'origine de plusieurs types de trajectoires du rayonnement direct de la source à l'intérieur du panneau, chacune d'elles induisant au moins trois types de trajectoires de ces rayons, un des types de trajectoires aboutissant à un renvoi des dits rayons du côté de la source, le type de trajectoire aboutissant à une transmission directe, c.à.d. sans réflexion préalable, de ces rayons et un des types de trajectoires aboutissant à une réflexion indirecte, c.à.d. après une ou plusieurs réflexions préalables, de ces rayons. Ainsi, un panneau entièrement en matériau transparent peut être configuré de manière à opérer une sélection très finement différenciée des faiscaux incidents dans l'espace à trois dimensions selon leurs angles d'incidence.
  • Le choix des valeurs des paramètres de construction est fait en fonction d'une part de l'ensemble des positions dans le dit angle solide de 180° qu'occupe la source au cours d'un cycle complet, c.à.d. en particulier la portion de l'angle solide de 180° que parcourt le soleil au cours de sa trajectoire quotidienne et annuelle, d'autre part de l'ensemble des secteurs des dits trois types que détermine le panneau dans la totalité de l'angle solide de 180° et des orientation de ce panneau, de sorte que celui-ci exerce une action sélective déterminée sur les rayonnements incidents, en fonction des plus importants de ceux-ci, les rayonnements directs de la source lumineuse, et permet leur renvoi du côté de la source ou leur transmission partielle ou totale à des moments différents suivant une séquence déterminée.
  • L'invention a églament pour objet une enceinte dans une construction architecturale comportant un ou plusieurs panneaux du genre spécifié ci-dessus.
  • Elle a encore pour objet un élément en un ou des matériaux transparents comportant au moins une face fragmentée et destinée à être incorporé à un panneau tel que spécifié ci-dessus.
  • Avant de passer à la déscription détaillée de diverses formes d'exécution d'un élément du panneau selon l'invention, on donnera quelques indications générales sur les possiblités qu'offre la structure des panneaux objets de la présente invention.
  • Tout d'abord, du fait que le phénomène de base exploité est une action sélective de réflexion totale ou de transmission exercée par des facettes formées sur un élément constitutif du panneau, cet élément étant entièrement en matière transparente, il n'est néces­saire d'ajouter au panneau aucun autre matériau tel que couche réfléchissante ou couche opaque absorbante.
  • D'autre part, les éléments constitutifs du panneau présentent une structure telle qu'ils peuvent être fabriqués d'une façon tout à fait rationnelle, soit par impression ou moulage selon les procédés clas­ siques, soit par des procédés plus fins relevant de technologies avancées et utilisant par exemple du verre Float, les deux genres de méthodes pouvant d'ailleurs être combinés.
  • Les panneaux constitués par les éléments objets de l'invention peuvent servir par exemple de toiture, de couverture, de plans opaques en façade ou en toiture, de paroi pérméable aux rayonnements, en particulier de serres, de mails couverts ou de vitres ou de baies vitrées. On reviendra plus loin sur les avantages des différentes applications mentionnées ci-dessus.
  • On va maintenant décrire ci-après à titre d'exemples deux réalisations d'éléments de panneaux à faces fragmentées, constituant des formes de mise en oeuvre de l'invention. On se basera pour cela sur les dessins annexés, dont:
    • la fig. 1 est une vue en perspective coupée d'un élément de panneau en matière transparente,
    • la fig. 2 est une vue en coupe d'un élément tel que celui de la fig. 1, montrant un premier exemple d'actions sélectives de réflexion totale et de trans­mission exercées par les facettes,
    • la fig. 3 est une vue en coupe analogue à la fig. 2, montrant un autre exemple d'actions sélectives exercées par les facettes,
    • la fig. 4 est une vue en perspective coupée d'une face ou d'une facette exerçant une action sélec­tive sur trois rayons situées dans des plans quelcon­ques,
    • la fig. 5 est une vue en coupe analogue à la fig. 2, montrant la projection, sur le plan perpendiculaire à la face,de l'action exercée par les facettes sur un rayon situé hors de ce plan,
    • les fig. 6 et 7 sont des graphes représentant de façon schématique les performances de l'élément considéré dans les fig. 1 à 5, en termes de distri­bution angulaire,
    • la fig. 8 est une vue en perspective coupée d'un élément correspondant à une autre forme d'exé­cution,
    • la fig. 9 est un graphe représentant de façon schématique les performances de l'élément considéré dans la fig. 8, en termes de distribution angulaire,
    • la fig. 10 est une vue schématique se référant à une utilisation d'un panneau en tant que paroi,
    • la fig. 11 est une graphe illustrant de façon schématique les variations de l'angle d'incidence d'un faisceau parallèle provenant du soleil sur le panneau de la fig. 10, au cours des heures et des saisons,
    • la fig. 12 est une vue analogue à la fig. 10 montrant un panneau dont la position est proche de l'horizontale et inclinée ver l'ouest,
    • la fig. 13 est un graphe analogue à celui de la fig. 11, et montrant les variations de l'angle d'incidence d'un faisceau parallèle provenant du soleil sur le panneau de la fig. 12, au cours des heures et des saisons.
  • Considérons maintenant un élément 1 (fig. 1) d'un panneau selon l'linvention. Il est consitué d'une plaque 1 en un matériau présentant un indice de réfraction n. Ce matériau peut être l'un des nombreux verres connus, ou le cas échéant une matière plastique transparente. Dans les exemples qui suivent, on considérera que l'indice de réfraction du matériau de l'élément est de l'ordre de n = 1,5. L'élément 1 comporte une face plane 10 qui constituera la face du panneau exposée à un rayonnement incident. L'autre face du panneau est une face fragmentée constituée d'une série de facettes 2, 3,4,5,6, etc. de formes rectangulaires jointes selon des arêtes 7, 8, etc. qui sont parallèles entre elles et parallèles à la face 10 de l'élément. De plus, on admettra dans cet exemple d'exécution que toutes les facettes 2,3,4,5,6 etc. sont de même forme et de même dimension, et qu'elles sont disposées symétriquement par rapport à des plans qui sont déterminés par des perpendiculaires à la face 10 et des parallèles aux arêtes 7,8 etc. Les différents prismes formés par chaque paire de facettes 2 et 3, 4 et 5, etc. sont donc des prismes symétriques, et pour la compréhension des explications qui vont suivre on admettra que dans une première variante l'angle au sommet de chaque prisme, c.à.d. l'angle dièdre entre les facettes 2 et 3 ou les facettes 4 et 5, est de l'ordre de 106°.
  • Considérons maintenant une source lumineuse S que l'on a représentée à la fig. 1 à une distance finie de la face 10, mais qui pourrait tout aussi bien être située à l'infini dans une direction quelconque comprise dans un plan perpendiculaire à la face 10 et parallèle aux arêtes longitudinales 7, 8 etc. Un rayon r1 issu de la source S et frappant la face 10 dans une direction perpendiculaire à cette face la traverse et frappe par exemple la facette 6 en un point P1. L'angle d'incidence alpha 1 de rayon r1 sur la facette 6 étant inférieur à l'angle critique du matériau, ce rayon est transmis à travers la facette 6 et ressort après réfraction dans la direction donnée par le rayon transmis t1. Considérons maintenant un rayon r2 issu de la même source, contenu également dans un plan perpendiculaire à la face 10 et parallèle aux arêtes 7, 8 etc. mais faisant avec la perpendiculaire à la face 10 un angle béta 2, de sorte qu'il subit une réfraction en traversant la face 10 et vient frapper la facette 6 en un point P2. Le rayon réfracté rʹ2 et la perpendi­culaire à la facette 6 au point P2 déterminent un plan pi 2 dans lequel sera contenu le rayon transmis t2 issu au point P2 du rayon réfracté rʹ2. Le plan pi 2 est différent du plan perpendiculaire à la face 10 et con­tenant la source S. D'autre part, l'angle d'incidence alpha 2 du rayon réfracté rʹ2 avec la perpendiculaire à la facette 6 au point P2 est plus grand que l'angle alpha 1. On admettra cependant qu'il n'atteint toujours pas l'angle critique, de sorte que le rayon t2 est bien un rayon transmis. On comprend cependant que si l'on considère ensuite un rayon r3 ayant par rapport à la perpendiculaire à la face 10 une inclinaison plus grande que le rayon r2, mais également issu de la source S et contenu dans le même plan que les rayons r1 et r2, ce rayon r3 frappant avec un angle d'incidence béta 3 la face 10 pourra déterminer un rayon réfracté rʹ3 qui fera, au point P3 où il frappe la facette 6, aved la perpendiculaire en ce point à la facette 6 un angle alpha 3 qui sera supérieur à l'angle critique si l'angle d'incidence béta 3 est suffisamment grand, c.à.d. de l'ordre de 28° dans cet exemple. La facette 6 aura pour le rayon rʹ3 une action de réflexion totale et provoquera l'envoi d'un rayon réfléchi re3 qui finira par ressortir par la face 10, après un certain nombre des réflexions dans l'élément. Le plan pi 3 déterminé par les rayons rʹ3 et re3 et dans lequel est contenue également la perpendiculaire à la facette 6 au point P3 sera également un plan ayant une orientation différente de celle du plan contenant les rayons r1, r2 et r3.
  • Bien entendu, ce qui a été expliqué ci-dessus à propos de rayons lumineux individuels r1, r2, r3 est également valable pour tout faisceau de rayons parallè­les ayant l'une des directions définies par r1, r2 ou r3. D'autre part, on a considéré jusqu'à maintenant des faisceaux de rayons parallèles contenus dans des plans définis par la perpendiculaire à la face 10 et la parallèle aux arêtes longitudinales de l'élément. Dans cette forme d'exécution, cependant, si l'on considère un faiscau de rayons parallèles du type r1, on voit que, quelque soit le point d'incidence de ces rayons sur la face 10, ils pénétreront dans l'élément sans réfraction et frapperont n'importe laquelle des facet­tes 3,4,5,6 etc. selon un angle inférieur à l'angle critique, de sorte qu'ils ressortiront de l'élément sous forme de rayons transmis t1 déviés soit dans un sens, soit dans l'autre, suivant la direction selon laquelle les facettes qu'ils traversent sont inclinées. On comprend par contre que, dans d'autres formes d'exé­cution où l'angle que font les facettes avec la face 10 serait supérieur à l'angle critique du matériau, ces mêmes rayons r1, après avoir pénétré l'élément sans ré­fraction par la face 10, frapperaient n'importe quelle facettte 3,4,5,6 etc. selon un angle supérieur à l'angle critique, de sorte qu'ils seraient réfléchis par cette facette à l'intérieur de l'élément.
  • Revenons à notre première forme d'exécution, et considérons maintenant un faisceau de rayons pa­rallèles contenu dans un plan de coupe perpendiculaire aux arêtes longitudinales de l'élément 1, les rayons de ce faisceau faisant avec la perpendiculaire à la face 10 un angle béta 4. La fig. 2 montre que, lorsque l'angle béta 4 augmente, il atteint une valeur où les rayons du faiscau incident ne sont plus entièrement transmis, comme c'était le cas pour les rayons r1, mais où, après réfraction et formation des rayons rʹ4, ils tombent sur l'une des facettes 2,4,6, etc. par exemple la facette 2, la frappant en des points Pʹ4 où leur angle d'incidence alpha 4 par rapport à la perpendiculaire à la facette est supérieur à l'angle critique. On voit d'autre part que dans le cas représenté à la figure 2, ce fait donne lieu à deux phénomènes: d'une part une partie du faisceau frappant la facette 2 subit une première réflexion totale en direction de la face 10, pour être finalement renvoyé symétriquement à sa direction d'incidence après avoir été réfléchi par la facette 3, comme l'indique le faisceau F4, et d'autre part une partie du faisceau issu de la première réflexion totale frappe directement la facette 3 et subit une nouvelle réflexion totale, de sorte qu'il donne lieu au faisceau Fʹ4, qui est alors également renvoyé vers le côté source de l'élément 1. Quant au reste du rayonnement parallèle r4 qui, après réfraction par la face 10 et formation des rayons rʹ4, frappe la facette 3, il possède par rapport à cette facette un angle d'incidence alphaʹ4 qui est inférieur à l'angle critique, de sorte qu'il est réfracté vers le côté du panneau opposé à la source et donne lieu au faisceau Fʺ4.
  • Ainsi, pour certaines valeurs de l'angle d'incidence, béta 4 sur la face 10, la fragmentation de la face opposée à la face 10 a pour effet une action de sélection du troisième type, c.à.d. un renvoi partiel et une transmission partielle du faisceau, en fonction du point précis d'incidence de chaque rayon sur la face 10.
  • La fig. 3 montre un phénomène de transmission indirecte qui apparaît pour certaines valeurs des inclinaison des facettes, par exemple pour des angles inférieurs à 116° aux sommets de prismes symétriques lorsque l'indice de réfraction du matériau transparent est 1,5. Dans cette figure, comme dans les prédécentes, l'angle au sommet est de 106°.
  • Ainsi, si l'on considère des rayons incidents peu éloignés de l'horizontale, c.à.d. pour lesquels l'angle d'incidence béta 5 est proche de 90°, une partie du faisceau réfracté f5 vient frapper des facettes F3, F5, etc. et ressort de l'élément 1 après une nouvelle réfraction comme on le voit en fʹ5, à la fig. 3. Cependant, l'autre partie du faisceau incident réfractée à l'intérieur de l'élément 1 vient frapper les facettes F2, F4, F6, etc. et sur ces facettes subit une réflexion totale, qui le renvoie sur les facettes F3, F5, F7, etc. Celles-ci le transmettent et il ressort de l'élément 1 sous forme d'un faisceau dévié f6. On a pour ces faisceaux une transmission indirecte que l'on appellera d'ordre 1, puisqu'elle a lieu après une seule réflexion totale à l'intérieur de l'élément 1. L'ensemble du faisceau incident est donc transmis à travers l'élément 1.
  • Considérons maintenant l'ensemble des faisceaux dont les trajectoires incidentes se trouvent soit à l'intérieur, soit hors des deux plans de référence perpendiculaires à la face 10 mentionnés jusqu'ici, c.à.d. le plan parallèle aux arêtes longitudinales et le plan perpendiculaire à ces arêtes. Pour ressortir de l'élément, chacun de ces faisceaux devra, après avoir pénétré par la face 10 et avoir suivi une trajectoire plus ou moins longue à l'intérieur de cet élément, frapper soit une facette, soit la face 10, selon un angle inférieur à l'angle critique. Comme on considère maintenant les angles d'incidences quelconques de faisceaux provenant de toutes les directions de l'espace à trois dimensions, on doit tenir compte non plus simplement de l'angle critique du matériau sur la dite face ou facette dans l'un ou l'autre plan de référence, mais plus généralement du cône critique que forment les angles critiques dans l'ensemble des plans contenant la normale à cette facette. Le type de trajectoire que parcourt un rayon dépend de son angle d'incidence et le cas échéant de son point d'incidence sur l'élément. Par conséquent, à chaque type de trajectoire correspond un secteur angulaire d'incidences en provenance duquel les faisceaux sont transmis soit par la face, soit par la facette où aboutit ce type de trajectoire. Les limites séparant ces secteurs angulaires ont une courbure découlant de la forme même des cônes et des recouvrements découlant des recoupements partiels ou totaux des effets de ces cônes sur les trajectoires des faisceaux.
  • Les fig. 4 et 5 montrent comment l'invention tire parti de ces cônes critiques et des limites qui leur correspondent. La fig. 4 montre en perspective coupée trois rayons frappant, de l'intérieur de l'élément, la face ou une facette, F1, au point P. Le rayon rʹ5, perpendiculiare à F, frappe F par l'intérieur du cône critique Cc, et est transmis par F sans réfraction en t5. Le rayon rʹ6, frappant F selon un angle d'incidence inférieur à l'angle critique, est transmis avec réfraction par F en t6. Le rayon rʹ7, frappant F selon un angle d'incidence supérieur à l'angle critique, est réfléchi par F sous la forme du rayon réfléchi re7.
  • La fig. 5 représente un élément du même indice et de même configuration que les fig. 1, 2 et 3. Elle montre en coupe les cônes critiques Cca, Ccb, Ccc, Ccd entourant respectivement les normales N de la face 10, de la facette 2, de la facette 3 et de nouveau de la face 10. Elle montre en outre la projection sur le plan perpendiculaire aux arêtes, de deux trajectoires A et B possibles pour deux rayons r8 et rʹ8 appartenant à un même faisceau. Ces trajectoires sont situées hors des dits plans de référence et sont identiques à partir de la source jusqu'au point de réflexion sur la face 10 Pd. Lorsque le rayon r8 pénètre l'élément au point Pa et à l'intérieur du cône Cca, la composante de son angle de réfraction dans le plan perpendiculaire à l'élément et parallèle aux arêtes est inférieur à 42°, mais suffisamment proche de ce chiffre pour que le rayon r8 devenu re8 après avoir été réfléchi successivement par la facette 2 et la facette 3, atteigne la face 10 au point Pd par l'extérieur du cône Ccd, c.à.d. en faisant un angle de plus de 42° avec la normale à cette face. Ceci s'explique par le fait qu'en ce point Pd, la composante de la trajectoire dans l'autre plan de référence, c.à.d. le plan perpendiculaire aux arêtes est plus grande qu'au point Pa. Il y a réflexion du rayon qui poursuit son parcours, soit selon la trajectoire A, c.à.d. de façon symétrique au parcours de Pa à Pd, le rayon frappant d'abord la facette 4, soit selon la trajectoire B dans laquelle le rayon est réfléchi du point Pd vers la facette 3, et est transmis par celle-ci sous la forme du rayon t8. Nous nommerons ce type de transmission transmission indirecte d'ordre 2.
  • Nous constatons que le point d'incidence du rayon r8 sur la face 10 et l'épaisseur de l'élément par rapport aux dimensions des facettes jouent un rôle déterminant quant à la proportion des rayons de même angle d'incidence qui suivent l'une ou l'autre trajectoire.
  • Notons d'une part, que si l'on fait varier de manière progressive l'angle d'incidence d'un faisceau de rayons parallèles, le passage d'un secteur à un autre, et donc d'un mode de sélection à un autre, se fait brusquement lorsque la trajectoire du faisceau franchit la limite virtuelle constituée par la surface de l'un ou l'autre cône critique, et que, d'autre part, les secteurs répartis en une distribution angulaire donnée, sont séparés par des courbes limites qui correspondent à des suites continues de valeurs de l'angle d'incidence sur la face 10, et par des points limites qui correspondent à des valeurs de l'angle d'incidence auxquelles des courbes limites se croisent. On peut donc tracer ces courbes et points limites dans un graphe représentant les angles d'incidence sur l'élément par leur azimuth et leur élévation.
  • La fig. 6 montre un tel graphe où l'axe x représente les incidences d'azimuths 0° et 180° contenues dans le plan de référence perpendiculaire à la face 10 et parallèle aux arêtes, où l'axe y représente les incidences d'azimuths 90° et 270° contenues dans le plan de référence perpendiculaire aux arêtes, et où les élévations forment des cercles concentriques, le cercle L représentant les élévations de 90° par rapport à la normale à la face 10. Le point central C correspond donc à l'angle d'incidence normal à la face 10, et dont l'azimuth et l'élévation sont égaux à 0°. Les courbes et points limites séparent dans l'angle solide de 180° du rayonnement incident les secteurs angulaires pour lesquels les actions de sélection sont de types différents. La fig. 6 montre l'ensemble des limites correspondant aux actions de sélection subies par les faisceaux atteignant d'abord les facettes 2, 4, 6 etc. inclinées dans une direction. Ces limites déterminent la distribution angulaire en sept secteurs qui correspond à la forme d'exécution particulière considérée dans cet exemple. Ces sept secteurs angulaires ont les propriétés suivantes: le secteur angulaire S1 englobe des faisceaux dont les rayons, tels r1 et r2 sont transmis à travers l'élément directement par la première facette 2, 4, 6, etc. qu'ils frappent; le secteur angulaire S2 englobe des faisceaux dont les rayons, après avoir été réfléchis par une facette 2, 4, 6, etc. sont transmis à travers le panneau par une facette 3, 5, 7, etc.; le secteur angulaire S3 englobe des faisceaux dont les rayons après avoir été réfléchis par une facette 2, 4, 6, etc. vers une facette 3, 5, 7, etc. sont renvoyés vers la face 10, puis retransmis par la face 10 du côté de la source; les secteurs angulaires S4 et S5 englobent des faisceaux dont les rayons peuvent, suivant l'endroit précis où ils frappent une facette 2, 4, 6, etc., soit être transmis à travers le panneau par une facette 3, 5, 7, etc. après avoir été réfléchis successivement par une première facette 2, 4, 6 etc. une facette 3, 5, 7, etc. et la face 10, soit être renvoyées vers la face 10, et transmis par celle-ci du côté de la source, après avoir été réfléchis successivement par une première facette 2, 4, 6, etc., la face 10, et une facette 3, 5, 7, etc., ou encore après avoir été réfléchis successivement par les facettes 2, 4, 6, etc. 3, 5, 7, etc. la face 10, et de nouveau les facettes 2, 4, 6, etc., 3, 5, 7, etc.; enfin, les secteurs angulaires S6 et S7 englobent des faisceaux dont les rayons sont finalement renvoyés du côté de la source, après une succession complexe de réflexions internes sur les facettes et la face 10.
  • On peut établir un graphe du même genre pour représenter les courbes et points limites correspondant aux phénomènes subis par l'ensemble des faisceaux qui atteignent d'abord les facettes 3, 5, 7, etc. inclinées dans l'autre direction. Ce graphe sera exactement symétrique à celui présenté à la fig. 6, puisque les facettes 3, 5, 7, etc. sont symétriques aux facettes 2, 4, 6, etc.
  • En combinant ces deux graphes, on obtient à la fig. 7 le graphe complet représentant la distribution angulaire déterminée par l'élément sur l'ensemble des faisceaux qui le frappent: le secteur angulaire S1 englobe des faisceaux dont tous les rayons sont transmis directement par la première facette 2, 4, 6, etc. ou 3, 5, 7, etc. frappée; les secteurs angulaires S2 et Sʹ2 englobent des faisceaux dont les rayons sont transmis soit par une facette 3, 5, 7, etc. après avoir été réfléchis par une facette 2, 4, 6, etc., soit par une facette 2, 4, 6, etc. après avoir été réfléchis par une facette 3, 5, 7, etc.; les secteurs S3, Sʹ3, S6, Sʹ6, S7 et Sʹ7 englobent des faisceaux dont une partie des rayons est finalement renvoyée par l'élément, après avoir été réfléchie deux fois ou plus par les facettes ou par les facettes et la face 10, et dont l'autre partie des rayons est directement transmise par la facette qu'ils frappent; les secteurs angulaires S8, S9, S10 et S11 englobent des faisceaux dont tous les rayons sont finalement renvoyés par l'élément, après avoir été réfléchis deux fois ou plus par les facettes ou par les facettes et la face 10; enfin, les secteurs angulaires S4 et S5 englobent des faisceaux dont une partie est finalement transmise, et l'autre partie finalement renvoyée, la proportion entre ces deux parties variant selon le rapport entre l'épaisseur de l'élément et la dimension des facettes.
  • Le tracé des courbes limites et la dimension des secteurs dépend naturellemment des valeurs exactes des paramètres choisis. Ainsi, certaines courbes peuvent, au lieu de se croiser en deux points, ne plus se toucher que par un seul point, de sorte que l'amplitude du secteur englobé se réduit à une seule valeur de l'angle d'incidence, ou être totalement séparées. De même, certaines courbes déterminées par des facettes différentes peuvent se confondre. Dans d'autres formes d'exécution, on peut obtenir d'autres courbes ou d'autres déformations: par exemple, en cas de prisme axymétrique, les courbes sont déportées par rapport à l'axe x.
  • La forme d'exécution décrite jusqu'ici comportait une face plane et à l'opposé de cette face plane une face fragmentée composée d'un réseau de couples de facettes faisant entre elles un angle plus grand que 90°et formant des prismes symétriques à arêtes parallèles. Cependant, dans d'autres formes d'exécution, ces différents paramètres peuvent varier. L'angle que font les facettes entre elles peut aussi être égal ou inférieur à 90°. Les prismes peuvent ne pas être symétriques, leurs deux facettes n'ayant pas la même inclinaison par rapport à la face 10. Enfin, chaque prisme peut avoir plus de deux facettes.
  • Ainsi, la fig. 8 montre à titre d'exemple une deuxième forme d'exécution. On considère un élément 11 qui est également une plaque de matériau transparent, mais dont la structure diffère de celle de l'élément 1. Cet élément comporte toujours une face plane 20 qui est la face cachée dans la représentation en perspective de la fig. 8 et à l'opposé de cette face 20, une face fragmentée. Celle-ci comporte toutefois deux réseaux de facettes, formant des prismes complexes à quatre facettes. Le premier réseau est constitué par des rangées parallèles de couples de facettes dont les arêtes sont inclinées dans une direction par rapport à la face 20. Les facettes 21, 22, 23, 24, etc. forment une rangée de ce type, et les facettes 31, 32, 33,, 34, etc. une seconde rangée de ce type. Le second réseau est constitué par des rangées parallèles de couples de facettes dont les arêtes sont inclinées dans l'autre direction par rapport à la face 20. Pour simplifier, on considère ici le cas ou les arêtes des prismes des rangées du premier type font avec celles des prismes du second type un angle de 90° et ont une inclinaison égale, de 45° par rapport à la face 20. De même, dans chaque rangée, les facettes de chaque couple font entre elles un angle de 90°.
  • Le graphe correspondant à cette forme d'exécution est très simple car, du fait que les facettes font entre elles des angles de 90° et que les arêtes font également entre elles des angles de 90°, toutes les limites importantes se superposent pour donner les quatre courbes représentées dans la fig. 9. Ces limites définissent sept secteurs angulaires: les secteurs S1 et Sʹ1 englobent des faisceaux dont tous les rayons sont directement ou indirectement transmis. Les secteurs S2, Sʹ2, Sʺ2 et S‴2 englobent des faisceaux dont une partie des rayons est transmise indirectement par une facette après avoir frappé une autre facette de la même rangée, et dont l'autre partie des rayons est renvoyée du côté de la source après avoir été réfléchie par soit deux, soit quatre facettes successivement; le secteur angulaire S3 englobe les faisceaux dont tous les rayons sont renvoyés du côté de la source après avoir été réfléchis successivement soit par deux, soit par quatre facettes. Certains phénomènes de sélection peu importants affectant certains rayons qui frappent les facettes près des sommets de prisme ne sont pas représentés sur la fig. 9.
  • Dans un élément de ce genre, les différents paramètres constructifs, et par conséquent la distribution angulaire, peuvent également être modifiés dans de larges mesures. Ainsi, dès que les angles cessent d'être de 90°, les limites séparant les différents types de secteurs cessent de se superposer, et le graphe fait apparaître d'autres courbes et points limites. Bien entendu, on peut ici aussi imaginer d'autres répartitions de facettes dans une face fragmentée d'un élément selon l'invention. Il peut par exemple y avoir des prismes à trois facettes, cinq facettes, etc. Les prismes complexes peuvent également être asymétriques.
  • Cette forme d'exécution permet à l'élément de renvoyer de manière particulièrement efficace les rayonnements directs provenant par exemple du soleil lorsque l'élément étant orienté de manière à être perpendiculaire au soleil à son zénith, la trajectoire de celui-ci se traduit sur le graphe correspondant par le diamètre situé en position médiane du secteur S3.
  • Deux exemples d'exécution voisins permettront de montrer comment certaines modifications de la configuration de l'élément permettent de faire varier cette performance.
  • Un premier exemple de modification consiste à incliner de quelques degrés le plan dans lequel s'inscrivent les arêtes formées par les facettes 21 et 22, 31 et 32, de la figure 8 et ainsi de suite, de manière à ce que ce plan ne soit plus perpendiculaire à la face 20. Les courbes limites indiquées à la figure 9 se déplacent d'autant, donnant au secteur 3 une forme incurvée, asymétrique. La trajectoire, par exemple solaire, pour laquelle l'élément renvoie les rayons directs le plus efficacement se traduit alors sur le graphe par un arc traversant le secteur S3 dans sa longueur, l'élément n'étant plus tout à fait perpendi­culaire à la source à son zénith.
  • Un deuxième exemple de modification consiste à aplanir sur la fig. 8 les rangées de facettes dont les arêtes sont orientés dans une direction, par exemple les rangées 21, 22, 23, 24, etc., 31, 32, 33, 34, etc. et ainsi de suite, tout en conservant la fragmentation en facettes des rangées dont les arêtes sont orientées dans l'autre direction. On obtient ainsi des prismes complexes à trois facettes. Le secteur S3 de la fig. 9 prend alors grossièrement la forme d'un triangle aux bords incurvés, permettant une variation très progres­sive de la performance de sélection en fonction des saisons.
  • Des panneaux constituant des parties d'enceinte dans une construction architecturale peuvent être constitués d'un ou de plusieurs éléments tels que les éléments selon l'invention. Dans le cas où l'on n'utilise qu'un seul élément, la face fragmentée peut être, dans certaines applications, exposée aux rayonnements aussi bien que la face plane, par exemple au cas où il y aurait deux sources de rayonnements, une de chaque côté du panneau.
  • D'autre part, au lieu que l'élément comporte une face plane et une face fragmentée, il peut également comporter deux faces fragmentées.
  • Une autre forme d'exécution intéressante des panneaux selon l'invention consiste à ajouter un élément complémentaire à l'élément principal qu'on a choisi d'utiliser.
  • Un élément complémentaire est un élément comportant une face plane et une face fragmentée en facettes, les positions de ces faces étant inversées par rapport à celles qu'elles occupent dans un élément principal. Sa face fragmentée est juxtaposée facette à facette à celle d'un élément principal, les prismes des deux éléments ayant des angles identiques, et les rayonnements qui proviennent de cet élément principal le pénètrent par ses facettes. Il a surtout pour fonction d'ajouter à la face plane de l'élément principal une autre face plane parallèle. Il permet ainsi, d'une part de faire subir aux rayonnements traversant les deux éléments par une transmission directe une réfraction à leur sortie de ces éléments, complémentaire de celle subie en y pénétrant de manière que les rayons finalement transmis par le couple d'éléments en ressortent dans la même direction qu'à leur entrée dans celui-ci (afin que les déformations des images transmises, et les diffractions des rayonnements transmis, soient réduites au minimum), et d'autre part de faire subir à certains rayonnements traversant l'élément principal par des transmissions indirectes une réflexion totale supplémentaire, de manière à les renvoyer, en leur faisant retraverser l'élément principal, vers leur milieu source, augmentant ainsi la proportion des rayonnements finalement renvoyés par le panneau.
  • Cette deuxième action de l'élément complémentaire permet d'augmenter le nombre des valeurs utiles des angles aux sommets des prismes de l'élément principal, en incluant des angles plus fermés, l'éventail pouvant dès lors aller théoriquement (si ce prisme est symétrique et pour un angle critique de 42°) de 142° à 12° (valeur à partir de laquelle il n'y a plus de transmissions directes dans un prisme symétrique). Dans la pratique, on choisira des valeurs suffisamment différentes de 142° et de 12° pour qu'il y ait suffisamment de faisceaux incidents appartenant aux secteurs de chacun des types désirés.
  • L'interstice entre les faces fragmentées des deux éléments est d'épaisseur constante. Cependant, on pourra par un interstice suffisamment large, obtenir certains changements de trajectoires.
  • Cet interstice sera occupé par de l'air ou, le cas échéant, dans certaines constructions, pourra être maintenu vide. Il pourrait aussi, en variante, être occupé par un milieu transparent ayant un indice de réfraction suffisamment différent de l'indice du matériau constituant les éléments pour obtenir les phénomènes de réflexion totale désirés.
  • Il faut souligner le fait que l'élément principal et l'élément complémentaire étant disposés symétriquement l'un à l'autre, ils peuvent échanger leurs rôles pour des rayonnement voyageant en sens inverse, c.à.d. provenant du milieu protégé.
  • Des éléments tels que décrits précédemment semblables ou complémentaires, identiques ou différents peuvent être superposés pour constituer des panneaux selon l'invention. On peut aussi prévoir l'utilisation de plusieurs éléments placés bord à bord de façon à constituer une paroi ou une baie vitrée. Toutefois, dans certains cas, on peut également avoir intérêt à prévoir des parties de cloisons ou des parties d'enceintes constituées de plusieurs éléments selon l'invention placés bord à bord, sans toutefois être dans le même plan, les valeurs des angles que font entre eux de tels éléments devant alors être suffisamment différentes de 180° pour que l'interaction optique entre ces éléments modifie la distribution angulaire globale que le panneau détermine dans l'angle solide de 180° du rayonnement incident, tout en maintenant un équilibre suffisant entre les divers types de secteurs de cette distribution angulaire.
  • On comprend donc que l'invention permet de faire varier la distribution angulaire des panneaux également en fonction de paramètres autres que ceux propres au prisme lui-même. D'une part, le voisinage des nombreux prismes répétitifs formant l'élément, et d'autre part le rapport entre la profondeur des reliefs et l'épaisser de l'élément (paramètre déterminant l'importance des passages internes entre les prismes), modifient à leur tour le répertoire des trajectoires. Certains rayonnements peuvent en effet, selon leur angle d'incidence, passer d'un prisme donné à un prisme voisin, dans certains cas par l'intérieur du matériau transparent (par réflexion totale sur les faces 10 ou 20), dans d'autres cas par l'extérieur du matériau transparent (par transmission par une facette d'un prisme, puis récupération par une facette d'un autre prisme). Dans ces deux cas, il faut considérer des trajectoires, parcourant et regroupant plus d'un prisme.
  • Il faut noter également que dans certaines formes d'exécution, le prolongement de certaines facettes sous forme de fentes à l'intérieur de l'élément permet d'augmenter utilement la surface de ces facettes, comme en particulier dans le cas des facettes les plus étroites des prismes asymétriques.
  • L'invention permet également de faire varier la distribution angulaire en fonction de certaines combinaisons d'éléments. Si l'on rapproche deux éléments ou plus, soit en les juxtaposant par leurs faces (faces fragmentées et/ou faces planes) soit en les joignant par leurs bords selon des angles suffisamment différents de 180°, le répertoire des trajectoires est encore modifié, du fait que les rayonnements transmis par un élément sont directement reçus, puis sélectionnés, par tout autre élément juxtaposé à lui face à face, et du fait que certains des rayonnements transmis ou renvoyés par un élément sont reçus, puis sélectionnés, par tout élément joint à lui bord à bord selon un angle convenable. Il faut, dans ces deux cas, considérer des trajectoires, parcourant et regroupant plus d'un élément. Un cas particulier de combinaison d'éléments est celui d'un panneau comportant quatre faces fragmentées emboîtées deux à deux et où les plans non parallèles au panneau et parallèles entre eux dans lesquels sont contenues les dites arêtes forment deux familles de plans, contenant respectivement les arêtes de l'un des interfaces et celles de l'autre, et se croisent selon un angle différent de 0°.
  • Il est, enfin, possible d'obtenir une distribution angulaire combinée en mettant à profit les interactions pouvant apparaître entre plusieurs panneaux, les uns recevant les rayonnements transmis ou renvoyés par les autres (réciproquement ou non), soit de manière à obtenir une meilleure performance sélective d'ensemble, soit de manière à dévier ou conduire certains rayonnements selon des trajectoires et sur des distances dépassant l'ordre de grandeur d'un panneau.
  • De manière générale, les paramètres de configuration des éléments sont déterminés de telle sorte que la distribution angulaire de l'angle solide de 180° du rayonnement incident qui correspond au panneau soit positionnée par rapport au cycle complet de la source (c.à.d. par exemple à la portion du dit angle solide que parcourt le soleil au cours des heures et des saisons) de manière à s'y superposer, de la manière exacte nécessaire, dans chaque cas, à l'accomplissement des fonctions du panneau.
  • Plus précisément, en cas d'éléments à prismes simples, les paramètres doivent avoir des valeurs déterminées en sorte que, pour chacun de ces prismes pris individuellement, de tous les faisceaux provenant de l'angle solide de 180° du rayonnement incident qui pénètrent ce prisme par la face plane et qui sont finalement transmis entièrement ou en partie par l'élément auquel appartient ce prisme, certains le sont soit par des transmissions indirectes d'ordre 1 et directes, soit par des transmissions indirectes d'ordre 2 et directes, soit encore par les trois à la fois. Il en résulte que, par exemple, pour un prisme simple symétrique, si l'angle critique est égal à 42° (chiffre typique pour un verre de construction), les valeurs utiles limites de l'angle que font les deux facettes entre elles se situent entre 142° en 12°. En cas d'éléments à prismes complexes (plus de deux facettes par prisme) du fait que chaque couple de facettes se comporte, avec la face plane de celui-ci, comme un prisme "simple" (à la différence que son arête n'est pas parallèle à la face plane), il existe, pour chaque prisme complexe pris individuellement, plus d'un couple de courbes par types de trajectoires. Il en résulte que l'action de l'élément dépend de la combinaison particulière de couples de facettes que réalise le prisme complexe, plus que des valeurs propres à l'un ou l'autre de ces couples.
  • Les panneaux selon l'invention seront utilisés par la construction d'enceintes dans diverses réali­sations architecturales. La grande variété des perfor­mances de ces panneaux dûe aux différentes formes d'exécution et au grand choix des paramètres pour chacune d'elles permettra de les implanter de diverses manières, horizontalement, en pente, ou verticalement, de les orienter également diversement par rapport au parcours du soleil ou à la source, soit qu'ils protègent un local situé à l'intérieur d'un bâtiment ou un espace non-clos.
  • Ainsi, les fig.10 et 11 donnent un exemple se rapportant au cas d'un panneau P qui est implanté dans une enceinte en étant orienté face au sud dans une position légèrement inclinée par rapport à la verti­cale. A la fig. 10 on a représenté dans un schéma le panneau P et les directions Se et So et Sh du soleil au midi, respectivement au solstice d'été, à l'équinoxe et au solstice d'hiver. La direction de la perpendiculaire au panneau P étant indiquée par la droite p, on a noté à la fig. 10 les angles entre les directions de la perpendiculaire et des trois positions solaires par les indications bétae, bétao, et bétah. Dans un graphe permettant de repérer les orientations d'une source par rapport à la perpendiculaire au panneau, tel qu'il est représenté à la fig. 11, on voit qu'une ligne hori­zontale H représent la direction de l'horizon repérée par rapport à la perpendiculaire au panneau et indique donc par l'ordonnée pi l'inclinaison de cette perpen­diculaire par rapport à l'horizontale. Les trajectoires journalières du soleil au trois dates de l'année indiquées plus haut peuvent être facilement reportés sur ce graphe comme on le voit à la fig. 11 de sorte que, si l'on superpose au graphe de la fig. 11 le graphe donnant les performances du panneau P d'une façon analogue à ce que l'on a indiqué à propos des fig. 7 et 9, on obtient immédiatement une image de la façon dont le panneau réagit à l'impact des rayons solaires au cours d'une journée et au cours de l'année. Concernant les panneaux utilisés comme toitures, les fig. 12 et 13 montrent les performances obtenues dans le cas d'une utilisation d'un panneau P en tant qu'élément de toiture dont la perpendiculaire est contenue dans un plan vertical orienté est-ouest et est inclinée vers l'ouest. Les directions du soleil aux trois dates de l'année figurant déjà à la fig. 10 sont à nouveau représentées à la fig. 12 et les trajectoires correspondantes du soleil repérées par rapport à la perpendiculaire au panneau dans un graphe du même genre que celui de la fig. 11 sont représentés à la fig. 13. On se rend compte facilement des multiples possibilités qu'ouvre l'utilisation des éléments du type de ceux décrits pour réaliser des panneaux de toitures ou des panneaux de parois permettant de tirer parti de la façon la meilleure possible des conditions extérieures pour régler la pénétration de lumière et de chaleur dans un espace protégé par un ou plusieurs d'entre eux. En climat chaud, de même qu'en climat froid, on obtient un avantage thermique extrêmement marqué en ayant la possibilité de laisser le rayonnement thermique pé­nétrer dans l'espace protégé à l'époque de l'année où les conditions climatiques l'exigent, c.à.d. en hiver, alors qu'au moment de l'année où l'élévation et l'azi­muth du soleil atteignent des valeurs qui correspondent au maximum d'ensoleillement, les rayonnements pa­ rallèles provenant du soleil peuvent être compris dans un secteur pour lequel la performance du panneau est le renvoi des rayonnements du côté de la source. A ce propos, une possibilité intéressante consiste dans le fait que les panneaux peuvent être configurés de manière à réorienter certains faisceaux incidents directement en direction de la source, ce qui peut être utile par exemple pour éviter des effets de réflexion des rayons solaires vers le sol au pied des bâtiments.
  • En ce qui concerne l'utilisation en toitures, le panneau décrit apporte une solution élégante et peu onéreuse au problème des l'éclairage zénithal des surfaces industrielles, commerciales, culturelles ou autres qui demandent un apport lumineux dont la stabilité, l'homogénéité et la répartition soient contrôlées. Il permet la réalisation de couvertures entièrement transparentes contrôlant le transfert des faisceaux incidents en fonction à la fois de leur apport en éclairement et en échauffement. Cette solution peut remplacer progressivement l'utilisation de couvertures en sheds, solution dont on sait qu'elle est encombrante et structurellement compliquée, tout en ayant des performances qui n'ont jamais été entièrement satisfaisantes.
  • Les éléments et panneaux décrits peuvent également être utilisés comme couvertures de plans opaques et cela soit en façades, soit en toitures. Ainsi, de nombreux plans opaques, tels que allèges, façades-rideaux gagnent à être recouverts du panneau décrit. En effet, lors des périodes chaudes de l'année, et/ou de la journée, ces plans peuvent être soumis à un échauffement intense qui souvent est nuisible à la structure elle-même et qui de plus se répercute de façon défavorable à l'intérieur du bâtiment. Le revêtement de structures de ce genre par un ou plusieurs éléments tels que décrits plus haut permet de maximiser l'échauffement des plans en période froide et de le minimiser en période chaude, donc de réduire les frais d'isolation et de climatisation du bâtiment. Des façades entièrement en verre peuvent dès lors être prévues et cela avec des avantages tant climatiques qu'ésthétiques et de coût.
  • De façon générale, on sait que l'on cherche toujours plus à protéger certains espaces privés ou publics par des parois et/ou des couvertures trans­parentes. Toutefois, ces réalisations se sont, jusqu'à maintenant soit heurtées à l'effet de serre qui est insupportable en période chaude et exige souvent des installations et des structures de climatisation coûteuses et entraînant des frais de service importants, et une perte de luminosité et en hiver de chaleur. Les panneaux décrits permettent d'apporter à ce problème une solution passive ne nécessitant ni stores, ni climatisation active. L'espace protégé par des panneaux de ce genre peut bénéficier intégralement en période froide de l'effet de serre tout en l'évitant entièrement en période chaude et cela sans modification de l'installation entre les deux périodes.
  • Les éléments et panneaux décrits seront donc utiles dans la réalisation d'atriums, de mails couverts ou d'autres espaces publics ou privés à parois et couvertures transparentes.
  • Finalement, ils pourront bien entendu trouver aussi une application dans les constructions de serres.
  • Dans les cas où on cherche à utiliser l'effet de serre au maximum et non pas à s'en préserver, les panneaux décrits peuvent également être intéressants par le fait qu'ils peuvent fonctionner dans les deux sens. Ainsi, un espace protégé par des parois trans­parentes peut être configuré grâce aux panneaux décrits de manière à retenir à l'intérieur de cet espace des rayonnements qui tendraient à s'en échapper, qu'il s'agisse de rayonnements solaires qui sans cela tra­verseraient la serre de part en part ou qu'il s'agisse de rayonnements émanant en période froide ou nocturne d'une source artificielle située dans l'espace protégé. De plus, les parois transparentes peuvent être conçues de façon que les rayonnements provenant de l'extérieur soient utilisés également dans les conditions climatiques et lumineuses les meilleures.

Claims (12)

1. Panneau formant une partie d'une enceinte dans une construction architecturale, ayant une face exposée dans une orientation déterminée à un rayonnement lumineux, en particulier solaire, et constitué d'un ou de plusieurs éléments en un ou des matériaux transpa­rents, ce ou ces éléments comportant chacun au moins une face fragmentée formée d'un ensemble de facettes inclinées par rapport à l'orientation du panneau, limi­tant des prismes et exerçant une action sélective de réflexion totale ou de transmission sur le dit rayonnement en fonction des paramètres de construction du panneau: orientation du ou des éléments et du pan­neau dans l'espace, nombre et épaisseur des éléments, nombre et position des faces fragmentées, indice de réfraction du ou des matériaux, angle d'inclinaison, nombre, forme et dimension des facettes, épaisseur du ou des interstices entre les éléments, caractérisé en ce que les valeurs des dits paramètres sont déterminées de manière que, du fait de l'action sélective des facettes, l'angle solide de 180° qui englobe toutes les directions des faisceaux de rayons parallèles frappant la dite face exposée est divisé en secteurs angulaires distincts dans lesquels les faisceaux incidents sont, pour un premier type de secteur transmis complètement, pour un deuxième type de secteur renvoyés complètement, et pour un troisième type de secteur partiellement transmis et partiellement renvoyés selon le point d'incidence des rayons sur la face exposée, les dits secteurs angulaires présentant entre eux des limites formées de suites continues d'angles d'incidence.
2. Panneau selon la revendication 1, caractérisé en ce que les valeurs des paramètres sont choisies de telle manière que l'élément induit pour les rayons incidents trois types de trajectoires au moins, dont l'un aboutit à un renvoi de rayons du côté de la source, un autre à une transmission directe, sans réflexion totale, à travers le panneau, et un troisième à une transmission indirecte, après une ou plusieurs réflexions totales à travers le panneau.
3. Panneau selon la revendication 1, caractérisé en ce que les valeurs des dits paramètres sont déterminées à la fois en fonction de l'ensemble des positions qu'occupe la source, en particulier le soleil, au cours d'un cycle complet, dans le dit angle solide de 180°, en fonction des orientations du panneau, et en fonction de la distribution des dits secteurs angulaires qui est nécessaire pour que le rayonnement direct de la source soit renvoyé ou transmis ou le cas échéant partiellement renvoyé et partiellement transmis à des moments différents, suivant une séquence déterminée, chacune des facettes étant capable d'être à l'origine de trajectoires des dits trois types à l'intérieur du panneau pour le rayonnement direct de la source.
4. Panneau selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'au moins un des dits éléments est un élément monolithique en forme de plaque plane, dont une face frontale est plane, et forme la dite face exposée au rayonnement, tandis que l'autre face frontale est une face fragmentée dans laquelle les arêtes longitudinales des prismes sont parallèles entre elles et parallèles à la dite face exposée, et en ce que la détermination des paramètres est telle que dans les dits éléments monolithiques chaque prisme pris individuellement donne lieu à des types de trajectoires tels que, de tous les faisceaux provenant de l'angle solide de 180° du rayonnement incident qui pénètrent ce prisme par la face plane, il y en ait, au moins, qui soient finalement transmis par cet élément, soit par des transmissions directes et par des transmissions indirectes précédées par une réflexion totale, soit par des transmissions directes et par des transmissions indirectes précédées par des réflexions totales successives sur deux facettes et la face plane soit par ces trois types de transmission ensemble.
5. Panneau selon la revendication 4, caractérisé en ce que la structure du dit élément monolithique est telle que les angles au sommet des prismes symétriques ont tous une même valeur comprise entre deux limites qui dépendent de l'indice de réfraction du matériau et qui, pour un matériau ayant un indice n = 1,5 sont 142° et 12°.
6. Panneau selon les revendications 1 et 3, caractérisé en ce qu'au moins une partie des facettes d'au moins une face fragmentée présente une structure secondaire formée d'une rangée de facettes secondaires de sorte que les prismes présentent sur au moins une de leurs faces une structure en relief de prismes secondaires.
7. Enceinte dans une construction architecturale, caractérisée en ce qu'elle comporte une suite de panneaux selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 juxtaposés par leurs bords et dont les orientations sont différentes.
8. Panneau selon l'une quelconque des revendi­cations 3 à 7, caractérisé en ce que le dit élément monolithique est associé à un élément complémentaire dont les prismes sont emboîtés entre ceux de l'élément monolithique de façon que les rayons transmis directe­ment pénètrent dans l'espace intérieur de l'enceinte sans déviation angulaire.
9. Panneau selon les revendications 3 à 8, carac­térisé en ce qu'il comporte quatre faces fragmentées emboitées deux à deux, et en ce que les plans non pa­rallèles au panneau et parallèles entre eux dans les­quels sont contenues les dites arêtes, forment deux familles de plans contenant respectivement les arêtes de l'un des interfaces et celles de l'autre, et en ce que ces familles de plans forment entre elles un angle différent de 0°.
10. Panneau selon l'une quelconque des revendi­cations 1 à 9, caractérisé en ce que la partie d'en­ceinte à laquelle il est incorporé est une paroi.
11. Panneau selon l'une quelconque des revendi­cations 1 à 9, caractérisé en ce que la partie d'en­ceinte à laquelle le panneau est incorporé est un plafond ou une toiture.
12. Elément pour panneau selon la revendication 1 en un ou des matériaux transparents, de forme plane, présentant au moins une face fragmentée formée d'un ensemble de facettes inclinées par rapport à l'orien­tation du panneau, limitant des prismes et exerçant une action sélective de réflexion totale ou de transmission sur un rayonnement lumineux et/ou calorifique incident, en fonction des paramètres de construction de l'élé­ment: indice de réfraction du ou des matériaux, nombre, forme, dimension et inclinaison des facettes, nombre et disposition de la ou des faces fragmentées, épaisseur de l'élément; cette action sélective des facettes divi­sant l'angle de 180° qui englobe tous les angles d'in­cidence possibles de faisceaux de rayons parallèles frappant l'élément en des secteurs angulaires distincts dans lesquels les faisceaux incidents sont, pour un premier type de secteurs transmis complètement, pour un deuxième type de secteur renvoyés complètement et, le cas échéant, pour un troisième type de secteur partiel­lement transmis et partiellement renvoyés selon le point d'incidence des rayons, les dits secteurs angu­laires étant séparés par des limites formées de suites continues d'angles d'incidence, caractérisé en ce que le choix des valeurs des dits paramètres détermine le nombre, l'emplacement et les limites des dits secteurs angulaires de chaque type et doit permettre au moins trois types de trajectoires des rayons à l'intérieur du panneau: un des types de trajectoires aboutissant à un renvoi des rayons du côté de la source, le type de trajectoires aboutissant à une transmission directe des rayons, c.à.d. sans réflexion totale préalable et un des types de trajectoires aboutissant à une trans­mission indirecte des rayons c.à.d. après une ou plusieurs réflexions préalables.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US2993409A (en) * 1957-01-02 1961-07-25 Owens Illinois Glass Co Skylights
US3185034A (en) * 1961-09-26 1965-05-25 Mississippi Glass Co Patterned glass
FR1442592A (fr) * 1964-05-25 1966-06-17 Panneau laissant passer la lumière
US4519675A (en) * 1982-04-18 1985-05-28 Bar Yonah Yitzchak Selectively light transmitting panel

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