EP0956423A2 - Sonnenschutzvorrichtung nach art einer jalousie - Google Patents

Sonnenschutzvorrichtung nach art einer jalousie

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Publication number
EP0956423A2
EP0956423A2 EP97954709A EP97954709A EP0956423A2 EP 0956423 A2 EP0956423 A2 EP 0956423A2 EP 97954709 A EP97954709 A EP 97954709A EP 97954709 A EP97954709 A EP 97954709A EP 0956423 A2 EP0956423 A2 EP 0956423A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sun
slats
sun protection
protection device
lamella
Prior art date
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Granted
Application number
EP97954709A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0956423B1 (de
Inventor
Harry Wirth
Andreas Gombert
Volker Wittwer
Jörg JUNGJOHANN
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.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
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Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP0956423A2 publication Critical patent/EP0956423A2/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0956423B1 publication Critical patent/EP0956423B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E06—DOORS, WINDOWS, SHUTTERS, OR ROLLER BLINDS IN GENERAL; LADDERS
    • E06B—FIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
    • E06B9/00—Screening or protective devices for wall or similar openings, with or without operating or securing mechanisms; Closures of similar construction
    • E06B9/24—Screens or other constructions affording protection against light, especially against sunshine; Similar screens for privacy or appearance; Slat blinds
    • E06B9/26—Lamellar or like blinds, e.g. venetian blinds
    • E06B9/38—Other details
    • E06B9/386—Details of lamellae
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E06—DOORS, WINDOWS, SHUTTERS, OR ROLLER BLINDS IN GENERAL; LADDERS
    • E06B—FIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
    • E06B9/00—Screening or protective devices for wall or similar openings, with or without operating or securing mechanisms; Closures of similar construction
    • E06B9/24—Screens or other constructions affording protection against light, especially against sunshine; Similar screens for privacy or appearance; Slat blinds
    • E06B2009/2417—Light path control; means to control reflection

Definitions

  • the invention relates to a sun protection device in the manner of a blind with a plurality of mutually parallel slats with horizontally running longitudinal axes and essentially flat, elongated surface elements, each individual slat being irradiated by the sun at such an angle that the horizontal view is predominant preserved.
  • Sun protection devices of the type mentioned above such as are known, for example, as louvre blinds made of vinyl or aluminum, only inadequately fulfill the desire for a sun protection function which, on the one hand, is intended to protect against direct glare from sunlight inside rooms, but on the other hand, a certain light transmission for allows daylight to enter, so that artificial light inside the room can be dispensed with.
  • louvre blinds particularly in the state of complete shading, do not allow any visual view to the outside, which would, however, be desirable for the room climate and the living and working quality in rooms shaded in this way.
  • the so-called aspect ratio A / B which specifies the ratio between the slat spacing A between two adjacent blind slats and the slat width B, serves as a geometric characteristic number for slat blinds.
  • FIG. 2 a diagram can be seen from FIG. 2, from which the percentage of the area between the lamella elements for a clear view is shown as a function of the settings of the lamella elements, based on the elevation angle of the sun that changes during the day.
  • View NormP Those with the reference "View NormP.”
  • the curve shown indicates the proportion of the area that remains between the prismatic lamellae according to the European publication described above, as a view in a horizontal direction depending on the position of the sun. It can be seen that when the sun is high, the individual lamella elements have to be aligned more flatly, so that the clear view between two adjacent lamella elements is greater than in the case of sun positions with only a slight elevation.
  • View NormP is based on an aspect ratio A / B of 1.
  • Flat sun protection devices with a lamellar structured surface are known, for example, from the publications GB 2 220 025 A and GB 2 170 256 A.
  • the facade surfaces are transparent to sunlight and are preferably suitable for greenhouses and deflect the sunlight into the interior of the greenhouse at a desired angle of incidence.
  • total reflections occur with a suitable arrangement of the optically active surfaces of the sun protection devices, the light, for example in the case of FIGS. 2 and 3 of GB 2 170 256 A, is not reflected back in the same direction from which the light falls on the sun protection device. Dazzle effects in the environment are inevitable.
  • the invention has for its object a sun protection device in the manner of a blind with a plurality of mutually parallel slats with horizontally extending longitudinal axes and substantially flat, elongated surface elements, each individual slat can be irradiated by the sun at such an angle that the horizontal Visibility is largely retained, to be further developed in such a way that, on the one hand, the viewing properties are largely unaffected or only slightly impaired by the sun protection device and, on the other hand, any glare is prevented by direct sunlight entering the interior of the room.
  • the sun protection device should not show any self-heating and should be made of optically transparent material.
  • a sun protection device in the manner of a venetian blind with a plurality of parallel slats with horizontally extending longitudinal axes, which can be rotated about their longitudinal axes by means of an adjustment mechanism, is designed in such a way that the slats or a layer applied to the top of the slats consists of sunlight-transparent material , and has a cross section perpendicular to the longitudinal axis of the lamella, which is composed of the following surface elements:
  • First surface elements which are arranged at an angle to the top of the slats and can be irradiated approximately vertically by the sun.
  • Second surface elements which are arranged flush and at an acute angle of approximately 45 ° to the first surface elements, and a third surface element, which is arranged approximately perpendicular to the second surface elements.
  • adjacent first and second surface element pairs are at a distance from one another which, when the first elements are irradiated approximately vertically with sunlight, enables the sun light to be irradiated and emitted with little shadow via the first elements.
  • no distances or optical connections of this type are provided over this distance, one surface of which coincides with the top of the lamella and another lies parallel to the third surface or coincides with this.
  • the alignment of the surfaces of the optical connecting pieces parallel to the third surface elements ensures that direct sunlight can only leave the lamella via the first surface elements. This aspect is important so that adjustment errors and other deviations from the ideal beam path do not impair the function of the lamella.
  • the invention is based on the idea that the sunlight strikes the top of the slats preferably at an angle of approximately 40 ° -55 ° and is reflected there again by total reflection, preferably in the same direction from which the sunlight falls on the sun protection device. In this way, effective sun protection can be achieved predominantly with relatively small inclinations of the individual slats around their longitudinal axes.
  • the lines “view 1”, “view 0.9” and “view 0.8” indicate the freely viewable areas that can be achieved with lamellae, their reflection properties for sunlight, which is below 45 ° the lamella surface hits and is reflected back there and have aspect ratios A / B of 1, 0.9 and 0.8.
  • FIG. 6 embodiment according to FIG. 5 with reflecting layer
  • Fig. 8 Venetian blind slat with an additional reflective layer.
  • the sun protection device shown in FIG. 1 has a drive mechanism M in its horizontal orientations adjustable slats L, each having a width B and a mutual distance A.
  • the lamella arrangement is mounted behind a window F in order to prevent the light rays coming directly from the sun from reaching the interior of the room.
  • the surfaces of the slats are such that sun rays striking the surfaces are preferably at an angle of 40 ° -55 ° relative to the surface plane in one Angular range ⁇ Refl be reflected back.
  • the lamella planes can be moved by means of the drive mechanism M about their respective longitudinal axes LA by an angle ⁇ Lam .
  • the sunlight striking the lamella surfaces (LO) is preferably reflected back in the same direction as it strikes the surface.
  • the front lamella edges facing the solar radiation are provided on their underside with a reflective coating, so that back-reflected light rays, which are reflected back at a steeper reflection angle and thus hit the underside of the lamella above, can be deflected outwards at the reflection layer.
  • a suitable surface structure which is either applied as a structured layer of a transparent material as an additive to the surface of each lamella, for example as a transparent film, or the lamella itself consists of the structure, is basically a folded surface which has surface sections which essentially are oriented perpendicular to the incident light rays.
  • 3 shows, as an example of a correspondingly reflecting surface structure, a substantially folded surface which has surface sections oriented perpendicular to the incidence of light, on which the incident light is reflected back in the same direction with which it is incident on the surface.
  • FIG. 4 shows an embodiment of a lamella layer or part of a complete lamella according to the invention.
  • the surface facing the sun has parallel ribs R which correspond in cross section to a sawtooth structure.
  • the underside of the slat, however, is flat.
  • FIG. 5 shows a cross-sectional representation through the surface structure of the lamella according to the invention.
  • An essential property of the surface structure is that a first surface EF, which is directed obliquely to the upper side (LO) of the lamella, hereinafter also referred to as the receiving surface, is oriented largely normally to the sun, in that the lamella as a whole is oriented accordingly to the sun.
  • the totally reflected beam components then reach a second surface VF which is largely perpendicular to the upper side (LO) of the lamella and are totally reflected on this a second time, as a result of which the light beams deflected in this way run essentially in the opposite direction with which they are directed Receiving area EF have hit.
  • the deflected or reflected back by the lamella structure shown in FIG. 5 Rays of light exit the free space essentially via the receiving surface EF.
  • the angular range within which total reflection strikes depends on the refractive index of the optically transparent material of the layer applied to the lamella or the lamella itself.
  • the angular aperture for total reflection is 9.6 °.
  • the angle calculated above is measured with respect to the normal to the receiving surface EF.
  • the massive layer thickness D according to FIG. 5 ideally corresponds to an integer multiple of the structural height H. If the dimensioning deviates from the ideal case, additional, actually unnecessary ones occur Total reflections within the massive layer.
  • the layer thickness D must also be reduced to zero, as a result of which adjacent areas EF and VF are not optically coupled to one another via connecting webs. In this case, the light incident through the respective receiving surface EF is also reflected back over this same surface by way of total reflection. The shading problems indicated above do not occur in this case.
  • FIG. 6 shows an exemplary embodiment which provides an additional reflecting surface RF between each individual vertically running surface VF and the corresponding adjacent receiving surface EF.
  • These reflecting surfaces RF prevent light with a different angle of incidence from the ideal case from striking two successive receiving surfaces EF and furthermore that excessively flat reflecting light components strike the respective rear side of the sawtooth element in front of it on the vertical surface VF and thus in this way unwanted reflections and glare.
  • two design variants are possible for realizing the reflecting surfaces RF: a solid design according to the embodiment according to FIG. 7a and a mirrored design according to the embodiment according to FIG. 7b.
  • the recommended minimum thickness for the additional layer S should be 0.16 • ⁇ .
  • the construction according to FIG. 7b provides a thin layer covering over the structural elements, in which the layer thickness d A can be chosen to be as small as desired. Only the connection between a successive vertical layer and a receiving layer must be covered with a reflective layer.
  • the shading problems described above can be remedied using one of the above two options.
  • Precautions can be taken, however, by applying a reflective coating to the underside of the slat, which, however, must not have any optical contact with the underside of the slat in order not to impair the total reflection properties.
  • the manufacture of the sun protection device according to the invention in the manner of a blind is basically with the known means of profile manufacture in the Endless processes, for example by means of extrusion processes or in individual production by means of embossing processes made of transparent polymers.
  • known extrusion or embossing processes are known.
  • a second possibility of producing the sun protection device according to the invention is to emboss a film made of transparent material, for example polycarbonate, and to attach it to a slat.
  • FIG. 8 shows a lamella L, which is curved for static reasons, as a support structure, on which the reflective film layer is fastened in an uncurved manner as possible by means of adhesive at the edge regions.
  • the blind can also be pulled up and stacked.
  • the profile can be adjusted so that an optimal light deflection is achieved over the entire slat width despite the curvature of the reflective layer.
  • the vertical surface VF is increasingly tilted from its vertical orientation in its orientation from the front to the rear edge of the lamella.
  • the slats can preferably be made of transparent material, but aluminum slats, for example, as supports have the additional advantage that the underside of the slats automatically has reflective properties.

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Description

Sonnenschutzvorrichtung nach Art einer Jalousie
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Sonnenschutzvorrichtung nach Art einer Jalousie mit einer Vielzahl parallel zueinander angeordneten Lamellen mit horizontal verlaufenden Längsachsen und im wesentlichen ebenen, länglich ausgebildeten Flächenelementen, wobei jede einzelne Lamelle unter einem solchen Winkel von der Sonne bestrahlbar ist, daß die waagrechte Durchsicht überwiegend erhalten bleibt.
Stand der Technik
Sonnenschutzvorrichtungen der vorstehend genannten Gattung, wie sie beispielsweise als Lamellen-Jalousien aus Vinyl oder Aluminium bekannt sind, erfüllen nur unzureichend den Wunsch nach einer Sonnenschutzfunktion, die zum einen vor direkter Blendwirkung von Sonnenlicht innerhalb von Räumen schützen soll, jedoch zum anderen eine gewisse Lichttransmission für den Eintritt von Tageslicht gestattet, so daß auf künstliches Licht im Rauminneren verzichtet werden kann. Zudem gestatten Lamellen-Jalousien, insbesondere im Zustand vollständiger Abschattung, keine optischen Durchsichtmöglichkeiten nach außen, die jedoch für das Raumklima sowie die Wohn- und Arbeitsqualität in derart abgeschatteten Räumen wünschenswert wäre.
In Abkehr von den optisch nicht transparenten Materialien für den Einsatz von Lamellen-Jalousien sind gattungsgemäße Verschattungssysteme bekannt, die sich die Tatsache zu eigen machen, daß bei direkter Sonneneinstrahlung auf Gebäudebzw. Fensterflächen bis zu 80% der eingestrahlten Lichtintensität aus dem solaren und cirkumsolaren Raumwinkel erfolgt. Die zumeist aus optisch transparenten Materialen gefertigten Sonnenschutzsysteme weisen richtungsselektive Transmissionseigenschaften auf und blenden insbesondere die unerwünschten Winkelbereiche, vorzugsweise Licht aus solaren Raumwinkel, aus; sind jedoch für die Lichtanteile aus anderen Raumrichtungen weitgehend optisch transparent. Beispiele für derartige Sonnenschutzsystem sind beispielweise aus den US 631 220, US 3 255 665 und US 737 979 bekannt.
Da sich der Elevationswinkel der Sonne im Laufe eines Jahres jedoch ständig ändert, müssen derartige richtungsselektive Sonnenschutzsysteme entweder dem aktuellen Sonnenstand angepaßt werden ("sogenannte aktive Elemente") oder die richtungsselektiven Eigenschaften sind derart ausgelegt, so daß sie einen sehr großen Raumwinkelbereich des Himmels ständig ausblenden ("sogenannte passive Elemente").
Ein Beispiel für aktive Elemente ist in der EP 0 090 830 beschrieben, aus der eine Sonnenschutzeinrichtung hervorgeht, die in Form von Lamellen aus lichtdurchlässigem Material ausgebildet ist. Die Vielzahl parallel zueinander angeordneten, jeweils um ihre Lamellenlängsachse drehbaren Einzellamellen weisen eine zur Sonne zugewandte plane Oberfläche auf, deren gegenüberliegende Oberfläche mit einer prismatischen Struktur, bestehend aus vorzugsweise parallel gerichteten Prismenstäbe, versehen ist. Für einen effektiven Sonnenschutz sind die einzelnen der Sonne zugewandten Oberflächen ungefähr senkrecht zum jeweiligen Lichteinfall auszurichten, so daß die auf die einzelnen, aus optisch transparentem Material ausgebildeten Lamellen auftreffenden Lichtstrahlen über Totalreflexionen wieder in den Außenbereich zurückreflektiert werden. Zwar läßt die bekannte Sonnenschutzeinrichtung Tageslicht in das Rauminnere eindringen, doch versperrt sie aufgrund der notwendigen Ausrichtung senkrecht zur Sonne die Durchsicht in erheblichem Maße. Als einen geometrische Kennzahl für Lamellen-Jalousien dient das sogenannte Aspektverhältnis A/B, das das Verhältnis zwischen dem Lamellenabstand A zwischen zwei benachbarten Jalousielamellen und die Lamellenbreite B angibt. In diesem Zusammenhang ist aus Fig. 2 eine Diagrammdarstellung zu entnehmen, aus der Prozentual der zwischen den Lamellenelementen für den freien Durchblick herrschende Flächenanteil in Abhängigkeit von den Einstellungen der Lamellenelementen hervorgeht, bezogen auf den sich im Tagesverlauf ändernde Elevationswinkel der Sonne.
Die mit der Referenz "Sicht NormP." dargestellte Kurve gibt den Flächenanteil an, der zwischen den Prismenlamellen nach der vorstehend beschriebenen europäischen Druckschrift als Durchsicht in waagrechter Richtung in Abhängigkeit von dem Sonnenstand bleibt. Es ist zu sehen, daß bei hohem Sonnenstand die einzelnen Lamellenelemente flacher ausgerichtet werden müssen, wodurch die freie Durchsicht zwischen zwei benachbarten Lamellenelementen größer ist als im Falle bei Sonnenständen mit nur geringer Elevation. In der dargestellten Kurve "Sicht NormP." liegt ein Aspektverhältnis A/B von 1 zugrunde.
Aufgrund der Forderung nach senkrechter Ausrichtung der einzelnen Lamellen relativ zu den einfallenden Sonnenstrahlen werden die Durchsichteigenschaften erheblich beeinträchtigt. Um die damit verbundenen Nachteile der im wesentlichen senkrechten Ausrichtung zur Sonne zu vermeiden, sind Lamellenstrukturen konzipiert worden, die schief auf die Lamellenoberfläche auftreffendes Licht auch wieder schief abstrahlen. Derartige Anordnungen gehen aus den DE 44 42 870 A1 sowie DE 4444 509 A1 hervor. Die darin beschriebenen Lamellen zur präzisen Steuerung der direkten Sonneneinstrahlung weisen eine der Sonne zugewandte sägezahnähnliche Struktur auf, die jedoch mit einer Metallbeschichtung überzogen ist. Nachteilhaft bei diesen bekannten Sonnenschutzsystemen ist jedoch die starke Erwärmung der Metalloberflächen, da sie je nach Ausführung zwischen 5 und 15% der eingestrahlten Energie absorbieren. Überdies sind die einzelnen Lamellenelemente aufgrund der Metallbeschichtung optisch nicht transparent.
Flächige Sonnenschutzvorrichtungen mit lamellenartig strukturierten Oberfläche gehen bspw. aus den Druckschriften GB 2 220 025 A und GB 2 170 256 A als bekannt hervor. In beiden Fällen handelt es sich um Sonnenlicht-transparente Fassadenflächen, die bevorzugt für Gewächshäuser geeignet sind und das Sonnenlicht unter einem gewünschten Einfallswinkel in das Innere des Gewächshauses umlenken. Zwar treten bei geeigneter Anordnung der optisch aktiven Flächen der Sonnenschutzvorrichtungen Totalrefeixionen auf, doch wird das Licht bspw. im Falle der Figuren 2 und 3 der GB 2 170 256 A nicht in die gleiche Richtung zurückreflektiert, aus der das Licht auf die Sonnenschutzvorrichtung einfällt. Blendwirkungen im Umfeld sind unvermeidbar.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sonnenschutzvorrichtung nach Art einer Jalousie mit einer Vielzahl parallel zueinander angeordneten Lamellen mit horizontal verlaufenden Längsachsen und im wesentlichen ebenen, länglich ausgebildeten Flächenelementen, wobei jede einzelne Lamelle unter einem solchen Winkel von der Sonne bestrahlbar ist, daß die waagrechte Durchsicht überwiegend erhalten bleibt, derart weiterzuentwickeln, daß zum einen die Durchsichteigenschaften durch die Sonnenschutzvorrichtung weitgehend unbeeinträchtigt bzw. nur gering beeinträchtigt sind und zum anderen jegliche Blendwirkungen durch direkt einfallendes Sonnenlicht auf das Rauminnere verhindert wird. Die Sonnenschutzvorrichtung soll insbesondere keine Eigenerwärmung zeigen und aus optisch transparentem Material gefertigt sein. Die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß ist eine Sonnenschutzvorrichtung nach Art einer Jalousie mit einer Vielzahl parallel zueinander angeordneten Lamellen mit horizontal verlaufenden Längsachsen, die um Ihre Längsachsen mittels eines Verstellmechanismus verdrehbar sind, derart ausgebildet, daß die Lamellen oder eine auf der Oberseite der Lamellen aufgebrachte Schicht aus Sonnenlicht transparentem Material besteht, und einen Querschnitt senkrecht zur Längsachse der Lamelle aufweist, der sich aus folgenden Flächenelementen zusammensetzt:
Erste Flächenelemente, die schräg zur Lamellenoberseite angeordnet und von der Sonne ungefähr senkrecht bestrahlbar sind.
Zweite Flächenelemente, die bündig und in spitzem Winkel von etwa 45° zu den ersten Flächenelementen angeordnet sind, und einem dritten Flächenelement, das in etwa senkrecht zu den zweiten Flächenelementen angeordnet ist. Insbesondere weisen benachbarte erste und zweite Flächenelementpaare einen Abstand zueinander auf, der bei einer ungefähr senkrechten Bestrahlung der ersten Elemente mit Sonnenlicht eine schattenarme Ein- und Abstrahlung des Sonnelichtes über die ersten Elemente ermöglicht. Ferner sind über diesen Abstand entweder keine oder derartige optische Verbindungen vorgesehen sind, deren eine Oberfläche mit der Lamellenoberseite zusammenfällt und eine andere parallel zur dritten Fläche liegt oder mit dieser zusammenfällt.
Die Ausrichtung der Oberflächen der optischen Verbindungsstücke parallel zu den dritten Flächenelementen stellt sicher, daß direktes Sonnenlicht die Lamelle ausschließlich über die ersten Flächenelemente verlassen kann. Dieser Aspekt ist wichtig, damit Justierfehler und andere Abweichungen vom idealen Strahlengang die Funktion der Lamelle nicht beeinträchtigen. Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, daß das Sonnenlicht auf die Lamellenoberseite vorzugsweise unter einem Winkel von etwa 40°-55° auftrifft und dort durch Totalreflexion wieder zurückreflektiert wird, vorzugsweise in die gleiche Richtung aus der das Sonnenlicht auf die Sonnenschutzvorrichtung einfällt. Auf diese Weise kann effektiver Sonnenschutz überwiegend mit relativ kleinen Neigungen der einzelnen Lamellen um ihre Längsachsen erzielt werden. Dies hat zur Folge, daß die für waagrechte Durchsicht verfügbaren freien Flächenanteile zwischen den einzelnen Lamellen sehr groß werden, im Vergleich zu Jalousien, die eine meist normale, d.h. senkrechte Ausrichtung der Lamellen zur Sonne erfordern. In der Diagrammdarstellung gemäß Fig. 2 geben die Linien "Sicht 1", "Sicht 0,9" und "Sicht 0,8" die frei durchblickbaren Flächenanteile an, die mit Lamellen erzielbar sind, deren Reflexionseigenschaften für Sonnenlicht, das unter 45° auf die Lamellenoberfläche auftrifft und an dieser wieder zurückreflektiert wird sowie Aspektverhältnisse A/B von 1 , 0,9 sowie 0,8 aufweisen. Aus dem Vergleich der Linienverläufe zwischen den Linien "Sicht 1", "Sicht 0,9" sowie "Sicht 0,8" mit dem Linienzug "Sicht NormP", der den Sichtanteil des Konzeptes aus der EP 0 090 830 B1 angibt, ist zu sehen, daß eine erhebliche Verbesserung der Durchblickeigenschaften des neu vorgeschlagenen Konzeptes vorliegt.
Auch im vorgeschlagenen Konzept muß die Einstellung der Jalousie dem aktuellen Sonnenstand grob folgen, um die Sonnenschutzwirkung und die Horizontaldurchsicht gleichzeitig zu maximieren. Bei Abweichungen von einer exakten Ausrichtung jeder einzelnen Jalousie zur Sonne sind folgende Fallkonstellationen möglich:
Sind die Lamellen zu flach relativ zu den einfallenden Sonnenstrahlen orientiert, d.h., dieser Fall kann insbesondere bei sehr tiefem Sonnenstand eintreten, so kann ein Teil des Lichtes zwischen den Lamellen direkt in das Rauminnere eintreten. Diese Gefahr kann dadurch entschärft werden, indem das Aspektverhältnis von jedem einzelnen Lamellenelement verkleinert wird, d.h. entweder wird der Lamellenabstand verringert oder die Lamellenbreite vergrößert. Ein Aspektverhältnis beispielsweise um 0,8 stellt sicher, daß der "ungedeckte" Anteil, d.h. der Flächenanteil mit freier Durchsicht, für eine tiefstehende Sonne unter 10% bleibt. Dies geht insbesondere aus der Fig. 2 hervor, in der Linienzüge mit "ungedeckt 1", "ungedeckt 0,9" sowie "ungedeckt 0,8" Sonnenständen mit nur geringer Sonnenelevation dargestellt sind. Überdies würde eine verbleibende Deckungslücke zwischen den einzelnen Lamellenelementen keine nennenswerten Überhitzungsprobleme schaffen, zumal bei geringen Sonnenelevationen die Einstrahlungsintensität bereits durch den langen Atmosphärenweg erheblich geschwächt ist.
Im umgekehrten Fall, bei zu steiler Ausrichtung der einzelnen Lamellenelemente, relativ zu den einfallenden Sonnenstrahlen, würde zwar die Sonnenschutzwirkung hiervon unberührt bleiben, doch wäre die horizontale Durchsicht durch die Lamellenanordnung unnötig stark reduziert.
Zusammenfassend kann daher festgestellt werden, daß bei geringen Fehlern bei der Ausrichtung der Lamellenelementen relativ zur Sonneneinstrahlung auch nur geringe Einbußen beim Sonnenschutz sowie bei den Horinzontaldurchsichteigenschaften verbunden wäre.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 Jalousieanordnung mit Verstellmechanismus,
Fig. 2 Diagrammdarstellung mit variablen Aspektverhältnissen,
Fig. 3 perspektivische Darstellung einer Sägezahnstruktur, Fig. 4 perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Lamellenoberflächenstruktur, Fig. 5 Querschnittsdarstellung durch eine erfindungsgemäße
Sägezahnstruktur, Fig. 6 Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 mit reflektierender Schicht,
Fig. 7a, b Ausführungsform gemäß Fig. 5 mit zusätzlichen Reflexionsschichten. Fig. 8 Jalousielamelle mit zusätzlicher Reflexionsschicht.
Die in Fig. 1 dargestellte Sonnenschutzvorrichtung weist über einen Antriebsmechanismus M in ihren horizontalen Ausrichtungen einstellbare Lamellen L auf, die jeweils über eine Breite B und einen gegenseitigen Abstand A verfügen. Die Lamellenanordnung ist im angegebenen Beispiel hinter einem Fenster F angebracht, um die direkt von der Sonne kommenden Lichtstrahlen nicht in das Rauminnere gelangen zu lassen. Um die Durchsichteigenschaft der Sonnenschutzvorrichtung zu verbessern, d.h. die frei durchsehbaren Flächenanteile zwischen den Lamellen L zu maximieren, sind die Oberflächen der Lamellen derart beschaffen, so daß auf die Oberflächen auftreffende Sonnenstrahlen vorzugsweise unter einem Winkel von 40°- 55° relativ zur Oberflächenebene in einen Winkelbereich αRefl zurückreflektiert werden. Die Lamellenebenen können mittels des Antriebsmechanismuses M um ihre jeweiligen Längsachsen LA um einen Winkel αLam bewegt werden. Vorzugsweise wird das auf die Lamellenoberflächen (LO) auftreffende Sonnenlicht in der gleichen Richtung, wie es auf die Oberfläche auftrifft, wieder zurückreflektiert.
Vorzugsweise sind die der Sonneneinstrahlung zugewandten vorderen Lamellenkanten an ihrer Unterseite mit einer reflektierenden Beschichtung versehen, so daß zurückreflektierte Lichtstrahlen, die unter einem steileren Reflexionswinkel zurückreflektiert werden und auf diese Weise auf die Unterseite der darüberliegenden Lamelle treffen, an der Reflexionsschicht nach außen abgelenkt werden können. Als geeignete Oberflächenstruktur, die entweder als strukturierte Schicht aus einem transparenten Material als Zusatz auf die Oberfläche jeder Lamelle aufgebracht wird, beispielsweise als transparente Folie, oder die Lamelle selbst aus der Struktur besteht, dient grundsätzlich eine gefaltete Oberfläche, die Flächenabschnitte aufweist, die im wesentlichen senkrecht zu den einfallenden Lichtstrahlen orientiert sind. In Fig. 3 ist als Beispiel einer entsprechend reflektierenden Oberflächenstruktur eine im wesentlichen gefaltete Oberfläche dargestellt, die senkrecht zum Lichteinfall orientierte Flächenabschnitte aufweist, an der das einfallende Licht in der gleichen Richtung zurückreflektiert wird, mit der es auf die Oberfläche einfällt.
In Fig. 4 ist eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Lamellenschicht bzw. einem Teil einer vollständigen Lamelle dargestellt. Die der Sonne zugewandte Oberfläche weist parallel verlaufende Rippenzüge R auf, die im Querschnitt einer Sägezahnstruktur entsprechen. Die Unterseite der Lamelle ist hingegen eben ausgebildet.
In Fig. 5 ist eine Querschnittsdarstellung durch die erfindungsgemäße Oberflächenstruktur der Lamelle dargestellt. Wesentliche Eigenschaft der Oberflächenstruktur besteht darin, daß eine schräg zur Oberseite (LO) der Lamelle gerichtete erste Fläche EF, im folgenden auch Empfangsfläche genannt, weitgehend normal zur Sonne ausgerichtet ist, indem die Lamelle als ganzes entsprechend zur Sonne ausgerichtet wird. Die im wesentlichen die Empfangsfläche EF senkrecht durchdringenden Sonnenstrahlen treffen auf eine parallel zur Lamellenebene verlaufende dritte Fläche HF und werden an dieser total reflektiert. Die totalreflektierten Strahlanteile gelangen anschließend an eine weitgehend senkrecht zur Oberseite (LO) der Lamelle gerichtete zweite Fläche VF und werden an dieser ein zweites Mal total reflektiert, wodurch die auf diese Weise abgelenkten Lichtstrahlen im wesentlichen in die entgegengesetzte Richtung verlaufen, mit der sie auf die Empfangsfläche EF aufgetroffen sind. Die durch die in der Fig. 5 dargestellte Lamellenstruktur abgelenkten, respektive zurückreflektierten Lichtstrahlen, treten im wesentlichen über die Empfangsfläche EF wieder in den freien Raum aus.
Aufgrund der flächenhaften Lamellenanordnung ist es aus geometrischen Gründen notwendig, eine Vielzahl hintereinander angeordnete, im Querschnitt im Wesentlichen einer Sägezahnstruktur entsprechende, parallel verlaufende Rippen anzuordnen, die in ihrer Gesamtheit die Breite B der Lamelle L einnehmen. Aufgrund der Bauhöhe H jedes einzelnen Strukturelementes sowie deren gegenseitige Beabstandung, die vorzugsweise von der gleichen Größenordnung H sein soll, treten Probleme hinsichtlich gegenseitiger Abschattung hintereinander liegender Elemente auf. Ursache ist hierfür zum einen der endliche Raumwinkel der Sonne und zum anderen der in der Praxis unvermeidliche Fehler bei der Ausrichtung der Lamellen zur Sonne hin. Die Empfangsflächen EF benachbarter Strukturelemente werden sich deshalb entweder teilweise abschatten oder es wird Licht zwischen den Abschnitten auftreffen.
Grundsätzlich hängt der Winkelbereich, innerhalb dem Totalreflexion auftrifft, vom Brechungsindex des optisch transparenten Materials der auf die Lamelle aufgebrachten Schicht bzw. der Lamelle selbst ab. Für Polycarbonat mit einem Brechungsindex n = 1 ,59 beträgt die Winkelapertur für Totalreflexion 9,6°.
aein < n - (A5° - ar) = n - A5° - aresin - = 9,6° n
Der vorstehend berechnete Winkel wird bezüglich der Normalen auf die Empfangsfläche EF gemessen. Um mögliche Verluste innerhalb des optisch transparenten Mediums zu vermeiden, entspricht die massive Schichtdicke D gemäß Fig. 5 im Idealfall einem ganzzahligen Vielfachen der Strukturhöhe H. Weicht die Dimensionierung vom Idealfall ab, so kommt es zu zusätzlichen, eigentlich unnötigen Totalreflexionen innerhalb der massiven Schicht. Grundsätzlich ist auch die Schichtdicke D auf Null zu reduzieren, wodurch benachbarte Flächen EF und VF optisch nicht über Verbindungsstege miteinander gekoppelt sind. In diesem Fall wird das über die jeweilige Empfangsfläche EF einfallende Licht auch wieder über ebendiese Fläche im Wege der Totalreflexion zurückreflektiert. Die vorstehend angedeuteten Abschattungsprobleme treten in diesem Fall nicht auf.
In Fig. 6 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, das zwischen jeder einzelnen vertikal verlaufenden Fläche VF und der entsprechenden benachbarten Empfangsfläche EF eine zusätzlich reflektierende Fläche RF vorsieht. Durch diese reflektierenden Flächen RF wird verhindert, daß Licht mit einem abweichenden Einfallswinkel vom Idealfall zwischen zwei aufeinanderfolgende Empfangsflächen EF trifft und ferner, daß zu flach verlaufende, zurückreflektierende Lichtanteile auf die jeweilige Rückseite des davorliegenden Sägezahnelementes an der vertikalen Fläche VF auftrifft und auf diese Weise zu unerwünschten Reflexionen und Blendungen führt. Grundsätzlich sind zwei Ausführungsvarianten für die Realisierung der reflektierenden Flächen RF möglich: Eine massive Ausführung gemäß Ausführungsform nach Fig. 7a und eine verspiegelte Ausführung gemäß Ausführungsform nach Fig. 7b.
Die massive Ausführung gemäß Fig. 7a sieht eine zusammenhängende, die vollständige Sägezahnstruktur überdeckende Schicht S vor, die aus optisch transparentem Material besteht und über Totalreflexionseigenschaften verfügt. Steil auf die Lamellenoberfläche einfallendes Licht, das ohne eine zusätzliche Schicht S zwischen benachbarten Elemente fallen würde, wird nun in einer Art Lichtleiter auf die hinten liegende Empfangsfläche EF geführt. Im Gegenzug wird von der Empfangsfläche EF abgestrahltes Licht, das wegen seines flachen Ausfall winkeis Gefahr liefe, auf das davorstehende Element aufzutreffen, über dieses Element geleitet. Ein optischer Kontakt zwischen der zusätzlichen Schicht S und der reflektierenden Struktur sollte nicht zustande kommen, weil dann unerwünschte Reflexionen Blendungen begünstigen. Die Schichtdicke der zusätzlichen Schicht S beeinflußt die Winkeltoleranz innerhalb der die vorstehend beschriebenen Fehlermöglichkeiten behoben werden kann. Eine sinnvolle Grenze stellt die Apertur des Elementes für Totalreflexion dar, die etwa 10° entspricht. Mit der nachstehenden Formel
2 - H - tan^ = 0,16H
sollte die empfohlene Mindestdicke für die zusätzliche Schicht S 0,16 • Η betragen.
Alternativ zu einer massiven Schichtausführung gemäß Ausführungsform nach Fig. 7a sieht die Ausführung gemäß Fig. 7b einen dünnen Schichtüberzug über die Strukturelemente vor, bei dem die Schichtdicke dA beliebig klein gewählt werden kann. Lediglich die Verbindung zwischen einer aufeinanderfolgenden vertikalen Schicht und einer Empfangsschicht sind mit einer reflektierenden Schicht zu überziehen.
Soweit die einzelnen Lamellen betroffen sind, werden die vorstehend geschilderten Abschattungsprobleme über eine der vorstehenden beiden Möglichkeiten behoben. Für bedeutende Abweichungen der Lamellenausrichtung von der Idealausrichtung, insbesondere wenn die Lamelle zu flach zur Sonne steht, wird ein Teil des reflektierten Lichts auf die darüberstehende Lamelle treffen. Vorkehrungen dagegen sind möglich, indem eine reflektierende Beschichtung auf der Unterseite der Lamelle aufgebracht wird, die jedoch keinen optischen Kontakt zu der Lamellenunterseite aufweisen darf, um die Totalreflexionseigenschaften nicht zu beeinträchtigen.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Sonnenschutzvorrichtung nach Art einer Jalousie ist grundsätzlich mit den an sich bekannten Mitteln der Profilherstellung im Endlosverfahren, beispielsweise mittels Extrusionsverfahren bzw. in Einzelfertigung mittels Prägeverfahren aus transparenten Polymeren bekannt. Zur Herstellung einer ganzen Lamelle gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 aus transparentem Material, beispielsweise Polycarbonat, sind an sich bekannte Extrusions- respektive Prägeverfahren bekannt.
Eine zweite Möglichkeit der Herstellung der erfindungsgemäßen Sonnenschutzvorrichtung besteht darin, eine Folie aus transparentem Material, beispielsweise Polycarbonat, zu prägen und auf einer Lamelle zu befestigen. In Fig. 8 ist eine aus statischen Gründen gekrümmte Lamelle L, als Trägerstruktur dargestellt, auf der mittels Klebung an den Randbereichen die reflektierende Folienschicht möglichst ungekrümmt befestigt ist. Im Falle, daß die Folie elastisch ist, kann die Jalousie auch hochgezogen und gestapelt werden.
Falls aufgrund statischer Überlegungen eine leichte Krümmung der Lamelle um ihre Achse erwünscht ist, kann das Profil so angepaßt werden, daß trotz Krümmung der reflektierenden Schicht eine optimale Lichtumlenkung über der gesamten Lamellenbreite erreicht wird. Hierzu wird z.B. die vertikale Fläche VF in ihrer Ausrichtung vom vorderen zum hinteren Rand der Lamelle hin zunehmend aus ihrer senkrechten Ausrichtung verkippt.
Die Lamellen können vorzugsweise aus transparentem Material gefertigt sein, jedoch haben beispielsweise Aluminiumlamellen als Träger zusätzlich den Vorteil, daß die Lamellenunterseite automatisch über reflektierende Eigenschaften verfügt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Sonnenschutzvorrichtung nach Art einer Jalousie mit einer Vielzahl parallel zueinander angeordneten Lamellen (L) mit horizontal verlaufenden Längsachsen, die um Ihre Längsachsen mittels eines Verstellmechanismus verdrehbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (L) oder eine auf der Oberseite der Lamellen (L) aufgebrachte Schicht aus Sonnenlicht transparentem Material besteht, und einen Querschnitt senkrecht zur Längsachse der Lamelle aufweist, der sich zusammensetzt aus a) ersten Flächenelementen (EF), die schräg zur Lamellenoberseite (LO) angeordnet sind und von der Sonne ungefähr senkrecht bestrahlbar sind, b) zweiten Flächenelementen (VF), die bündig und in spitzem Winkel von etwa 45° zu den Flächenelementen (EF) angeordnet sind, und c) einem dritten Flächenelement (HF), das in etwa senkrecht zu den Flächenelementen (VF) angeordnet ist, daß benachbarte (EF)-(VF)-Flächenelementpaare einen Abstand zueinander aufweisen, der bei einer ungefähr senkrechten Bestrahlung der ersten Flächenelemente (EF) mit Sonnenlicht eine schattenarme Ein- und Abstrahlung über die ersten Flächenelemente (EF) ermöglicht, und daß über diesen Abstand entweder keine oder derartige optische Verbindungen vorgesehen sind, deren eine Oberfläche mit der Lamellenoberseite (LO) zusammenfällt und eine andere parallel zur dritten Fläche (HF) liegt oder mit dieser zusammenfällt.
2. Sonnenschutzvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Lamellenoberseite (LO) und dem dritten Flächenelement (HF) eine Dicke D aufweist, die ein ganzzahliges Vielfaches der Höhe H ist, die der Strukturhöhe der (EF)-(VF)-Flächenelementpaare über der Oberseite der Lamellenoberseite (LO) entspricht.
3. Sonnenschutzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die (EF)-(VF)-Flächenelementpaare gerade oder leicht gekrümmte Flanken aufweisen.
4. Sonnenschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die schräg gerichteten ersten Flächenelemente (EF) jeweils zweier benachbarter (EF)-(VF)-Flächenelementpaare mit einer reflektierenden Fläche (RF) verbunden sind.
5. Sonnenschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Kontur der (EF)-(VF)-Flächenelementpaare eine transparente Schicht aufbringbar ist, die an den schräg gerichteten Flächenelemente (EF) direkt aufliegt und die schräg gerichteten ersten Flächenelemente (EF) zweier benachbarter (EF)-(VF)-Flächenelementpaare miteinander verbindet.
6. Sonnenschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der Unterseite der Lamellen eine reflektierende Beschichtung aufgebracht ist, die keinen optischen Kontakt zur Unterseite aufweist.
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