EP0090822B1 - Fenster mit prismenstäben zur sonnenausblendung - Google Patents

Fenster mit prismenstäben zur sonnenausblendung Download PDF

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EP0090822B1
EP0090822B1 EP82902977A EP82902977A EP0090822B1 EP 0090822 B1 EP0090822 B1 EP 0090822B1 EP 82902977 A EP82902977 A EP 82902977A EP 82902977 A EP82902977 A EP 82902977A EP 0090822 B1 EP0090822 B1 EP 0090822B1
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prismatic
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plane
reflective coating
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Christian Bartenbach
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Christian Bartenbach Te Innsbruck Oostenrijk
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Siemens AG
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E06DOORS, WINDOWS, SHUTTERS, OR ROLLER BLINDS IN GENERAL; LADDERS
    • E06BFIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
    • E06B9/00Screening or protective devices for wall or similar openings, with or without operating or securing mechanisms; Closures of similar construction
    • E06B9/24Screens or other constructions affording protection against light, especially against sunshine; Similar screens for privacy or appearance; Slat blinds

Definitions

  • the invention relates to a roof window according to the preamble of claim 1.
  • the invention has for its object to prevent the passage of sun rays in a blocking time between two times of a reference day with a window of predetermined inclination and orientation, but to impair the light transmission in the rest as little as possible.
  • the blocking area of the prismatic plate should not be larger than is necessary in view of the complete suppression of the sun in the blocking area of the reference day.
  • the inventive solution to this problem is characterized in claim 1. It is based on the finding that the fade-out curve of such a window in a tanning diagram runs in the same way as the path curves of the sun, that the central axis of the fade-out curve swings relative to the central axis of the sun's path by a suitable choice of the axis angle of the prism poles, and that the fade-out curve also moves through appropriate choice of the base angle of the prism rods can move very close to the trajectory; this enables the area between the blanking curve and the trajectory to be minimized so that the window allows maximum daylight to pass through.
  • Such a prismatic plate allows the high zenith light, which occurs above a certain critical angle, to enter the room and reflects the light incident at this critical angle, in particular direct sunlight.
  • this statement only applies strictly to a cross-sectional plane perpendicular to the surface and to the longitudinal axis of the prismatic plate; There are no clues about their fading characteristics across and a specific assignment to the sun's path - especially with an inclined window area.
  • a blind for horizontal roof windows with equidistant slats is also known, which are arranged perpendicular to a vertical plane running in a north-south direction; this also applies if the window is not in the east-west direction, so that the slats then run at an acute angle to the horizontal lower edge of the window.
  • Such a blind fades out the sun and at the same time lets the zenith light through.
  • this passage area does not reach up to 180 ° above the limit angle.Furthermore, this solution can only be used for flat roof windows and for south-facing vertical windows, since only in these cases can the louvres be oriented parallel to the east-west direction.
  • a roof window with the window surface F is shown schematically, this window surface being inclined by the angle ⁇ with respect to the horizontal plane H and oriented in the stated manner towards south-east.
  • the window surface F is filled with a prism plate, which has a flat base surface PO on the outside and prism rods P which adjoin one another on the inside without gaps, with the cathetus surfaces P1 and P2 running at right angles to one another (cf. the enlarged sectional view in the extension of the section line L in FIG. 1).
  • the longitudinal axes of the prism bars P run perpendicular to a section line L and thus include an axis angle y - measured in the window plane F - with the horizontal boundary edge K.
  • the intersection line L is given by the intersection of the window surface F with that on its perpendicular reference plane E, in which the greatest elevation angle of the sun occurs on the reference day and within the restricted area, measured in the reference plane E against the intersection line L.
  • the path curve the sun on the reference day is designated by B in FIG. 1.
  • One of the catheter surfaces, namely P2, of the prism rods P is mirrored on the inside.
  • the prism rods are arranged in such a way that the tip of the largest height angle ⁇ max indicates the mirrored catheter surface P2.
  • FIG. 2 shows qualitatively the course of the sun path B ': it gives the respective elevation angle y of a sun ray D measured in the reference plane perpendicular to the window plane E, depending on the angle X of the intersection line L of this reference plane with the window plane measured against the horizontal edge K (correspondingly the definitions for the reference plane E in Fig. 1).
  • the largest elevation angle ⁇ max and the angle X max of the associated reference plane in which this largest elevation angle occurs can be read from FIG. 2.
  • the optimal axis angle y of the prism rods is thus already determined.
  • the blanking curve A must now run - at least in the desired restricted area - above the rail curve B ': the entire area and Below this blanking curve A is the blocking area in which the prismatic plate does not let light through.
  • the part of this restricted area lying above the trajectory B 'of the reference day should be as small as possible so that as much daylight as possible is let through.
  • the base angle a of the prism rods For this purpose, the masking curves of prism rods with a different base angle are recorded according to FIG. 3 and then compared with the path curve to be masked out, the family of curves according to FIG. 3 being rotated so that the symmetry line M 'with the line of symmetry M of the trajectory B' in Fig.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
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  • Civil Engineering (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
  • Blinds (AREA)
  • Building Awnings And Sunshades (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Dachfenster gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Fenster vorgegebener Neigung und Ausrichtung den Durchtritt von Sonnenstrahlen in einer Sperrzeit zwischen zwei Zeitpunkten eines Bezugstages zu vermeiden, die Lichtdurchlässigkeit im übrigen aber so wenig wie möglich zu beeinträchtigen. Insbesondere soll der Sperrbereich der Prismenplatte nicht grösser sein, als es im Hinblick auf die vollständige Ausblendung der Sonne in dem Sperrbereich des Bezugstages erforderlich ist.
  • Die erfindungsgemässe Lösung dieser Aufgabe ist in Patentanspruch 1 gekennzeichnet. Sie beruht auf der Feststellung, dass die Ausblendkurve eines solchen Fensters in einem Besonnungsdiagramm gleichartig verläuft wie die Bahnkurven der Sonne, dass sich ferner durch geeignete Wahl des Achswinkels der Prismenstäbe die Mittelachse der Ausblendkurve relativ zur Mittelachse der Sonnenbahn schwenken und dass sich ferner die Ausblendkurve durch entsprechende Wahl des Basiswinkels der Prismenstäbe sehr dicht an die Bahnkurve heranrücken lässt; dadurch ist eine Minimierung der Fläche zwischen Ausblendkurve und Bahnkurve möglich, so dass das Fenster ein Maximum an Tageslicht durchlässt.
  • In der Regel wird als Bezugstag für die Ausblendbedingung der längste Tag des Jahres mit dem höchstmöglichen Sonnenstand gewählt; es ist dann während des ganzen Jahres eine vollständige Ausblendung der Sonne erreichbar. Aus der DE-A-2615379 ist eine aussen ebene Prismenplatte bekannt, die auf der Innenseite horizontale, parallel zueinander verlaufende Prismen mit dreieckigem Querschnitt aufweist, wobei eine Kathete mit der Aussenfläche einen spitzen Winkel einschliesst. Die andere Kathete ist jedoch weder spiegelnd noch im rechten Winkel zur ersten angeordnet.
  • Eine solche Prismenplatte lässt das hohe, über einem bestimmten Grenzwinkel auftretende Zenitlicht in den Raum eintreten und reflektiert das unter diesem Grenzwinkel auftreffende Licht, also insbesondere das direkte Sonnenlicht. Diese Aussage gilt allerdings nur streng für eine Querschnittsebene senkrecht zu der Oberfläche und zu der Längsachse der Prismenplatte; über ihre Ausblendeigenschaften quer dazu sowie eine gezielte Zuordnung zu der Sonnenbahn - insbesondere bei geneigter Fensterfläche - finden sich keine Anhaltspunkte.
  • Aus der FR-A-2185743 ist ferner eine Jalousie für horizontale Dachfenster mit äquidistanten Lamellen bekannt, die senkrecht zu einer in Nord-Süd-Richtung verlaufenden Vertikalebene angeordnet sind; dies gilt auch dann, wenn das Fenster nicht in Ost-West-Richtung liegt, so dass die Lamellen dann in einem spitzen Winkel zu der horizontalen Unterkante des Fensters verlaufen. Eine solche Jalousie blendet die Sonne aus und lässt gleichzeitig das Zenitlicht durch. Wie bei allen Lamellenjalousien reicht aber dieser Durchlassbereich oberhalb des Grenzwinkels nicht bis an 180°, ausserdem ist diese Lösung nur bei ebenen Dachfenstern und bei nach Süd ausgerichteten Vertikalfenstern anwendbar, da nur in diesen Fällen die Lamellen parallel zur Ost-West-Richtung orientierbar sind.
  • Schliesslich sind aus DE-C 831449 und FR-A 2463254 Prismenplatten mit aussenliegenden Prismenstäben mit dreieckigem Querschnitt bekannt, durch die jedoch das Licht im obersten Winkelbereich - also gerade das Zenitlicht - ausgeblendet wird.
  • Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert; es zeigen:
    • Fig. 1 schematisch ein Fenster mit den Bestimmungsgrössen,
    • Fig. 2 ein Besonnungsdiagramm mit Bahnkurve B' und Ausblendkurve A sowie
    • Fig. 3 eine Schar von Ausblendkurven für einen Prismenstab mit unterschiedlichem Basiswinkel.
  • In Fig. 1 ist ein Dachfenster mit der Fensterfläche F schematisch dargestellt, wobei diese Fensterfläche gegenüber der Horizontalebene H um den Winkel β geneigt und in der angegebenen Weise gegen Süd-Ost ausgerichtet ist. Die Fensterfläche F wird von einer Prismenplatte ausgefüllt, die auf der Aussenseite eine ebene Basisfläche PO und auf der Innenseite lückenlos aneinandergrenzende Prismenstäbe P mit den rechtwinklig zueinander verlaufenden Kathetenflächen P1 und P2 aufweist (vgl. das vergrösserte Schnittbild in der Verlängerung der Schnittlinie L in Fig. 1).
  • Die Längsachsen der Prismenstäbe P verlaufen senkrecht zu einer Schnittlinie L und schliessen somit einen Achswinkel y - gemessen in der Fensterebene F - mit der horizontalen Begrenzungskante K ein. Die Schnittlinie L ist gegeben durch den Schnitt der Fensterfläche F mit derjenigen auf ihr senkrecht stehenden Bezugsebene E, in der der grösste Höhenwinkel der Sonne an dem Bezugstag und innerhalb des Sperrbereiches auftritt, und zwar gemessen in der Bezugsebene E gegen die Schnittlinie L. Die Bahnkurve der Sonne am Bezugstag ist in Fig. 1 mit B bezeichnet.
  • Eine der Kathetenflächen, nämlich P2, der Prismenstäbe P ist auf der Innenseite verspiegelt. Die Prismenstäbe sind so angeordnet, dass die Spitze des grössten HöhenwinkeIsψ max auf die verspiegelte Kathethenfläche P2 hinweist.
  • Fig. 2 zeigt qualitativ den Verlauf der Sonnenbahn B': Sie gibt den jeweiligen Höhenwinkel y eines Sonnenstrahles D gemessen in der auf der Fensterebene E senkrechten Bezugsebene abhängig von dem Winkel X der Schnittlinie L dieser Bezugsebene mit der Fensterebene gemessen gegen die Horizontalkante K (entsprechend den Definitionen für die Bezugsebene E in Fig. 1).
  • Aus Fig. 2 lässt sich nun der grösste Höhenwinkel ψ max und der Winkel X max der zugehörigen Bezugsebene, in der dieser grösste Höhenwinkel auftritt, ablesen. Damit ist bereits der optimale Achswinkel y der Prismenstäbe bestimmt.
  • Die Ausblendkurve A muss nun - zumindest in dem gewünschten Sperrbereich - oberhalb der Bahnkurve B' verlaufen: Das gesamte Gebiet unterhalb dieser Ausblendkurve A ist dann der Sperrbereich, in dem die Prismenplatte kein Licht durchlässt. Der über der Bahnkurve B' des Bezugstages liegende Teil dieses Sperrbereiches sollte möglichst klein sein, damit möglichst viel Tageslicht durchgelassen wird. Dies ist durch geeignete Wahl des Basiswinkels a der Prismenstäbe möglich: Hierzu werden die Ausblendkurven von Prismenstäben mit unterschiedlichem Basiswinkel gemäss Fig. 3 aufgenommen und dann mit der auszublendenden Bahnkurve verglichen, wobei die Kurvenschar nach Fig. 3 so gedreht wird, dass sich die Symmetrielinie M' mit der Symmetrielinie M der Bahnkurve B' in Fig. 2 deckt: Die beiden Diagramme sind dann unmittelbar vergleichbar, weil sie für denselben Bezugswinkel X der Bezugsebene E einmal den Höhenwinkel ψ der Sonne in dieser Bezugsebene und zum anderen den Ausblendwinkel eines senkrecht zu dieser Bezugsebene E verlaufenden Prismenstabes P wiedergeben.
  • Es ist daher jetzt nur noch die der Bahnkurve B' am nächsten liegenden Ausblendkurve A auszusuchen, der in diesem Fall ein Basiswinkel a von 34° zugeordnet ist. Offensichtlich könnte der Abstand zwischen Ausblend- und Bahnkurve durch Wahl eines noch etwas geringeren Basiswinkels weiter reduziert werden.

Claims (4)

1. Fenster, dessen Fensterebene (F) mit der Horizontalen einen vorgegebenen Neigungswinkel (ß) einschliesst, mit einer parallel zur Fensterebene (F) angeordneten Prismenplatte, die aussen eine ebene Basisfläche (PO) und auf der Innenseite nebeneinander und parallel zueinander verlaufende Prismenstäbe (P) aufweist, die sich über die gesamte Fensteröffnung erstrecken, wobei eine unverspiegelte Kathetenfläche (P1) jedes Prismenstabes einen spitzen Basiswinkel (a) mit der Basisfläche (P0) einschliesst, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kathetenfläche (P2) jedes Prismenstabes (P) verspiegelt ist und senkrecht auf der unverspiegelten Kathetenfläche (P1) steht, dass die Prismenstäbe (P) so angeordnet sind, dass die Spitze des Höhenwinkels (ψ) der Sonnenstrahlen, gemessen gegen die Fensterebene (F) in einer auf ihr senkrecht stehenden Bezugsebene (E), beim höchsten auszublendenden Sonnenstand gegen die verspiegelte Kathetenfläche (P2) zeigt, und dass der Basiswinkel (a) zwischen der unverspiegelten Kathetenfläche (P1) und der Basisfläche (P0) jedes Prismenstabes (P) so gross gewählt ist, dass das Fenster an einem vorgegebenen Bezugstag in einer Sperrzeit keine Sonnenstrahlen durchlässt.
2. Fenster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen den Prismenstäben (P) und einer Schnittlinie (L) in der Fensterebene (F) 90 ±15°, insbesondere 90 ±5° beträgt, wobei die Schnittlinie (L) bestimmt ist durch diejenige Bezugsebene (E), in der am Bezugstag der grösste Höhenwinkel (Ψ max) auftritt.
3. Fenster nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen solchen Basiswinkel (a) der Prismenstäbe, dass die Fläche zwischen der Bahnkurve (B') der Sonne und der Ausblendkurve (A) der Prismen im Besonnungsdiagramm im Sperrbereich des Bezugstages den kleinstmöglichen Wert hat.
4. Fenster nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bezugstag der längste Tag des Jahres ist.
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IL (1) IL66872A0 (de)
IT (1) IT1152592B (de)
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WO (1) WO1983001085A1 (de)

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