DE4442870C2 - Lamelle zur präzisen Steuerung der direkten Sonneneinstrahlung - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Lamelle zur Lichtumlenkung mit reflektierenden Oberflächen zur Anordnung im Verglasungsbereich von Wänden oder Dächern nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Es ist bekannt, Jalousie-Lamellen auf der Vor- und/oder Rückseite spiegelnd auszu­ bilden und mit Hilfe der Spiegel eine Lichtsteuerung zu erreichen (DE 29 04 505 A1 und DE 34 21 063 A1). Die Jalousie-Lamellen sind meistens konkav oder konvex gewölbt und erfordern eine Drehung um ihre horizontale Achse, um in Abhängigkeit des Einfallswinkels der Sonne ein Lichtlenkung in den Innenraum oder in den Außen­ raum zu erreichen.

Es ist weiterhin bekannt, Jalousie-Lamellen sehr differenziert z. B. S- oder Z-förmig auszuformen, um präzise Lichtlenkeffekte zu erzielen (U.S. 2,146,816). Werden die Ja­ lousie-Lamellen auf ihrer Vorder- und Rückseite verspiegelt, so ergibt sich oftmals das Problem, daß ein Sonnenstrahl, der von der Oberseite einer unteren Lamelle auf die Unterseite der oberen Lamelle gespiegelt wird, durch eine zweite Reflektion auf der Unterseite der oberen Lamelle z. B. auf einen hinter dem Fenster befindlichen Schreib­ tisch gespiegelt wird und dort unkontrollierbare Blendeffekte im Bildschirm, auf der Ar­ beitsebene oder sogar Direktblendung im Auge des Betrachters auslöst. Mit Hinblick auf die unterschiedlichen Einfallswinkel der Sonne ist es außerordentlich schwierig, ei­ ne Ausformung der Lamellen und eine Lamellenposition zu ermitteln, die nicht zu Di­ rekt- und Reflexblendung im Innenraum führt, ohne daß die Jalousie-Lamelle ständig nachjustiert werden muß.

Weiterhin ist aus der U.S. 2,103,788 bekannt, Jalousielamellen in horizontaler Aufhän­ gung gestuft auszubilden. Diese Lamellen lenken Licht nur nach außen, ohne eine ver­ besserte Raumausleuchtung zu ermöglichen.

Der Nachteil aller Jalousie-Lamellen-Anlagen - ob mit horizontaler oder vertikaler An­ ordnung der Lamellen - leiden alle darunter, daß in der Praxis die Lamellen-Position bei direkter Sonneneinstrahlung grundsätzlich auf eine geschlossen Position gestellt wird, wobei sich die einzelnen Lamellen gegenseitig optisch überlappen mit dem nachteiligen Ergebnis, daß weder eine Aussicht vom Innenraum in den Außenraum möglich ist, noch daß genügend natürliches Licht in den Innenraum eindringt.

Dies führt zu einem weiteren Nachteil: Gerade zu jenem Zeitpunkt, zu dem im Außen­ raum in Folge direkter Sonneneinstrahlung ein hohes Lichtangebot vorhanden ist, muß im Innenraum aufgrund eines Verdunklungseffektes durch die Jalousie-Lamellen das Kunstlicht eingeschaltet werden.

Die Erfindung hat sich daher zur Aufgabe gestellt, Jalousielamellen zu entwickeln, die über ambivalente Funktionen der Lichtausblendung bei hoher, überhitzender Sommer­ sonne und Lichteinlenkung für diffuse Strahlung und flachere Sonneneinfallswinkel ver­ fügen.

Diese Aufgabe wird durch eine Lamelle gemäß dem Anspruch 1 gelöst.

Durch die stufenförmige Ausbildung der Lamellen ergibt sich der Vorteil einer komplet­ ten Lichtumlenkung zurück in den Außenraum. Es kann gewährleistet werden, daß bei hohen Sonneneinfallswinkeln ausschließlich diffuse Strahlung und keine direkte Strah­ lung vom Fenster auf die Arbeitsebene durchdringt. Über das zweite Teilstück wird ei­ ne Lichtlenkung in den Innenraum bewirkt.

Weitere Vorteile werden anhand der Figurenbeschreibungen verdeutlicht. Es zeigen:

Fig. 1 den Querschnitt durch ein Fensterelement mit einer hori­ zontal angeordneten Jalousie bestehend aus den erfin­ dungsgemäßen Elementen,

Fig. 2 den Vertikalschnitt durch drei horizontal und übereinander angeordneten Jalousie-Lamellen,

Fig. 3 Detailschnitt durch eine Jalousie-Lamelle,

Fig. 4 Detailschnitt durch die stufenförmige Ausbildung eines ersten Teilstückes der Jalousie-Lamelle.

Fig. 1 zeigt ein Fenster 10 bestehend aus dem Rahmen 11 und dem Fensterflügel 12. Die Sonne 13 dringt auf das Fenster ein. Die Lichtstrahlung 14 wird von der Jalousie 15 in den Außenraum zurückreflektiert. Die Jalousie 15 ist in der Laibung 16 des Fens­ terflügels 12 angeordnet. Die Jalousie besteht aus den Lamellen 17, 18, 19, 20 und weiteren. Die Jalousie könnte genau so gut vor dem Fenster 10 oder zwischen zwei Glasscheiben 21, 22 eines Kastendoppelfensters oder innerhalb des Scheibenzwi­ schenraumes einer Isolierverglasung angeordnet sein. Während in der Fig. 1 die Ja­ lousie-Lamellen in horizontaler Lage angeordnet sind, ist es auch möglich, diese vor, in oder hinter dem Fenster vertikal anzuordnen. Weiterhin ist es möglich, die Lamellen als Vertikal- oder Horizontaljalousie in geneigten Dachflächen einzusetzen.

Fig. 2 zeigt den Querschnitt durch drei übereinander liegende Jalousie-Lamellen 23, 24, 25. Die Jalousie-Lamellen bestehen aus einem ersten Teilstück 26, 27, 28, das zum Außenraum 32 hin orientiert ist sowie aus einem zweiten Teilstück 29, 30, 31, das zum Innenraum 33 hin orientiert ist. Das erste Teilstück 26, 27, 28 wird aus einem stu­ fenförmigen Reflektor gebildet, der sich aus einer Vielzahl gleichschenkliger Reflektor­ teile 34, 35, 36, 37 und weitere zusammensetzt und einen Steigungswinkel von 45° bildet. Die Jalousie-Lamelle wird zum Innenraum 33 hin durch ein flacher geneigtes, zweites Teilstück 29, 30, 31 in einem Winkel < 45° - vorzugsweise 15 bis 35° - fortge­ setzt. Die Jalousie-Lamellen 23 bis 25 sind an ihrer Oberseite 38, 39, 40, spiegelnd ausgebildet. Die Unterseite 41, 42, 43 kann farbig, lackiert oder spiegelnd ausgebildet sein. Es ist vorteilhaft, insbesondere das zweite Teilstück 29, 30, 31 mit einem Loch­ muster auszubilden. Ein einfallender Sonnenstrahl 44 trifft auf eine "Trittstufe" 45 des ersten Teilstückes 26. Der Strahl 44 wird an der "Trittstufe" 45 auf die "Setzstufe" 46 reflektiert. An der "Setzstufe" wird der Strahl 44 in den Außenraum 32 zurückreflektiert. Ein flacher Sonnenstrahl 47, der auf die "Setzstufe" 48 des ersten Teilstückes 28 fällt, wird von der "Setzstufe" 48 direkt in den Außenraum 32 zurückreflektiert. Ein Sonnen­ strahl 49, der auf die Oberseite 40 des zweiten Teilstückes 31 trifft, wird in die Tiefe und an die Decke des Innenraumes 33 reflektiert.

Durch die Ausbildung der Jalousie-Lamellen gemäß der Lehre der Erfindung kann ge­ währleistet werden, daß die gesamte steil einfallende, überhitzende Sommersonne zu­ gunsten einer passiven Kühlung des Innenraumes nach außen zurückreflektiert wird.

Die flachere Wintersonne dagegen wird nur zum Teil nach außen zurückreflektiert, während ein weiterer Teil, der auf das zweite Teilstück 29 bis 31 auftrifft, in die Raum­ tiefe umlenkbar ist. Ähnlich verhält es sich mit der diffusen Strahlung: auch die diffuse Strahlung wird in die Raumtiefe umgelenkt.

In den Figurendarstellungen sind die stufenförmigen Schenkel 34, 35, 36, 37 gleich lang, also gleichschenklig, ausgebildet. Dies ist jedoch durchaus keine Bedingung. Insbesondere bei Ausbildung einer Jalousie für geneigte Dachflächen kann ein ande­ res Steigungsverhältnis der stufenförmigen Ausbildung gewählt werden. Die "Setzstu­ fe" (35, 37) kann z. B. länger und die "Trittstufe" (34, 36) kürzer ausgebildet werden. In diesem Fall ergibt sich auch ein anderes Neigungsverhältnisses des ersten stufenför­ migen Teilstückes 26, 27, 28 zur Glasebene bzw. zur Horizontalen. Das zweite Teil­ stück 29, 30, 31 wird bei einer Horizontaljalousie mit Anordnung im vertikalen Fenster­ bereich im Allgemeinen flacher geneigt als das erste Teilstück 26, 27, 28, so daß die Lamelle geknickt erscheint. Wird die Lamelle jedoch im Dachbereich angeordnet, kann dies dazu führen, daß das zweite Teilstück 29, 30, 31 steiler als das erste Teilstück 26, 27, 28 ausgebildet wird, so daß die Lamelle konvex geknickt erscheint im Gegensatz zur konkav geknickten Lamelle in der Darstellung Fig. 2. Das zweite Teilstück kann eben, konkav oder konvex ausgebildet sein.

In Fig. 4 sind die "Trittstufen" in einem Winkel β gegenüber der Horizontalen geneigt angeordnet, so daß sich zwischen "Tritt- und Setzstufe" ein spitzer Winkel ergibt. Wird die "Trittstufe" 92, wie zuvor beschrieben, horizontal ausgebildet, so kann es passie­ ren, daß ein Strahl 96 nicht auf die "Setzstufe" sondern auf die Unterseite der oberen Lamelle und von dieser in den Innenraum reflektiert wird. Dies ist nachteilig, z. B. an ei­ ner Südfassade in einem Land, in dem die Sonne sehr steil einfällt. Zur Vermeidung der unerwünschten Sonneneinstrahlung wird die "Trittstufe" 90 bis 92 angekippt. Ein Strahl 97 wird dann von der "Trittstufe" 90 auf die "Setzstufe" 95 reflektiert und von dieser in den Außenraum zurückgespiegelt, so daß der gewünschte passive Kühleffekt stattfindet. Dies gilt umgekehrt für den Strahl 98, der auf die "Setzstufe" 95 und von dieser auf die "Trittstufe" 90 reflektiert wird. Es ist vorteilhaft, die "Setzstufe" 91, 92 konkav auszubilden, wie die gestrichelte Linie 99, 100 zeigt. Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, die Stufen so auszubilden, daß lediglich die direkte Sonnen­ einstrahlung bis zu ihrem höchsten Einfallswinkel α über die "Tritt- und Setzstufe" wie­ der nach außen reflektiert wird, während die Zenitstrahlung jenseits des höchsten Sonneneinfallswinkels, also am 52. Breitengrad über 67° Sonneneinfall von der "Tritt­ stufe" teilweise in den Innenraum reflektiert wird. Dies zeigt der Strahlengang 101.

Fig. 4.1 erläutert diesen Vorgang. Die vertikale Linie 102 stellt die Fassade dar. Die di­ rekte Sonne strahlt in Sonnenhöhenwinkeln α, bis zu einem höchsten Sonneneinfalls­ winkel, der durch den Strahlengang 103 dargestellt ist. Jenseits dieses höchsten Son­ neneinfalls wird das Spiegelsystem wieder durchlässig, indem ein zunehmender Anteil der Zenitstrahlung aus den Winkelbereichen α₂ in den Innenraum durchgelassen wird. Das Verhältnis und die Ausformung der "Tritt- und Setzstufen" kann zum Beispiel an einer Ost- und Westfassade anders als an einer Südfassade gewählt werden. An einer Ost- und Westfassade fällt die Sonne flacher ein, so daß der Winkel α₁ kleiner gewählt werden kann, während es durchaus wünschenswert ist. Zenitstrahlung aus dem Be­ reich α₂ für die Raumtiefenausleuchtung zu gewinnen.

Der Abstand der Jalousie-Lamellen zueinander wird durch eine Schattenlinie 50 be­ stimmt, die durch den Endpunkt 51 des ersten Teilstückes 26 und dem Endpunkt 52 des zweiten Teilstückes 30 führt. Strahlung, die in einem Winkel < α einfällt, erzeugt ein Streiflicht auf der Arbeitsfläche. Sollte dies als störende Blendung empfanden wer­ den, werden die Jalousie-Lamellen 23 bis 25 um eine horizontale Achse drehbar gela­ gert. Durch eine Drehung der Jalousie-Lamellen kann die Jalousie so weit geschlossen werden, daß das Auftreten von Streiflicht zu vermeiden ist, ohne die Lichtlenkfunktion für den Innenraum zu behindern. Dies ist dann der Fall, wenn die Schattenlinie 50 als Verbindungslinie zwischen dem Endpunkt 51 des ersten Teilstückes 26 und dem End­ punkt 52 des zweiten Teilstückes 30 eine annähernd horizontale Lage annimmt. Be­ sonders im Fenster- und Sichtbereich kann es - wie erläutert - vorteilhaft sein, die Ja­ lousie-Lamelle drehbar zu lagern. Im Oberlichtbereich ist es eher sinnvoll, die Jalousie- Lamelle starr einzubauen.

Fig. 3 zeigt eine Aluminium stranggepreßte Jalousie-Lamelle 80. Als Beispiel wird eine Lamellenform einer Horizontaljalousie aus den Fig. 1 und 2 gewählt. Die Jalousie- Lamelle 80 wird durch Hochvakuum-Metallisierung, Lackierung oder mit Hilfe eines e­ lektrolytischen Prozesses verspiegelt. Neben dem Aluminium-Preßverfahren sind bei­ spielsweise das Walzen und/oder Ziehen der Jalousie-Lamelle aus einem Draht oder einem Spaltband möglich. Dieses Verfahren hat den Vorteil einer sehr hohen Präzision und bietet die Möglichkeit, die Jalousie-Lamelle so klein auszubilden, daß diese in den Luftzwischenraum eine Isolierverglasung angeordnet werden kann. Nach diesem Her­ stellungsverfahren sind Lamellenbreiten von 15 bis 25 mm möglich. Die Dicke d einer solchen Jalousie-Lamelle beträgt z. B. 0,7 mm und weniger. Die "Tritt- und Setzstufe" ergibt sich bei einer solchen Jalousie-Lamelle zu kleiner als 1 mm. Die zuvor beschrie­ benen Herstellungsverfahren ermöglichen auch, daß die Lamelle nur auf ihrer Obersei­ te 83 stufenförmig und auf ihrer Unterseite 84 glatt - also ohne Stufen ausgebildet ist. Die Jalousie-Lamellen in den Fig. 1 bis 3 sind z. B. durch Abkanten, Drücken oder im Rollformverfahren aus einem verspiegelten und/oder lackiertem Blech hergestellt. Die Lamellen sind z. B. in ihrem Schwerpunkt 86 aufzuhängen und um diesen drehbar zu lagern.

Bisher wurde die Lamelle grundsätzlich als horizontale Jalousie-Lamelle beschrieben. Die Lamelle kann jedoch auch als großflächiges Einzelelement eingesetzt werden. Ein vorteilhafter Einsatzbereich der Lamelle wäre z. B. in Form eines einzelnen oder meh­ rerer übereinander angeordneter Lichtlenkschwerter z. B. im Oberlichtbereich eines Fensters oder in der Fassade einer Sporthalle usw. Eine solche Lamelle kann eine Breite b von bis zu über einem Meter annehmen.

Besonders vorteilhaft ist es, die Jalousie-Lamelle zu verspiegeln, um eine präzise Lichtlenkung zu erreichen. Infolge der kurzen Reflexionslängen der Lichtstrahlen, z. B. zwischen Setz- und Trittstufe, läßt sich ein sehr guter Lichtlenkeffekt auch mit diffus re­ flektierenden Oberflächen erzielen, z. B. mit einer sogenannten "Reflektormatten Ober­ fläche", einer blanken Alu- oder Edelstahloberfläche oder auch einer weißen Lackober­ fläche. Die Lamelle kann auch aus einem durchsichtigen Kunststoff- z. B. Polymethyl­ metacrylat oder Polycarbonat - hergestellt und semitransparent mit Metallen bedampft werden, so daß sich trotz Verspiegelung eine gewisse Durchsichtigkeit ergibt.

Es ist vorteilhaft, die Lamellen - besonders bei Herstellung aus einem Bandmaterial, mit einem Lochmuster zu versehen. Bei vertikal aufgehängten Jalousien eignet sich insbesondere die obere Hälfte der Lamelle für ein Lochmuster, um einen erhöhten Ta­ geslichtanteil in den Innenraum eindringen zu lassen.

Claims (8)

1. Lamelle zur Lichtumlenkung mit reflektierenden Oberflächen zur Anordnung im Ver­ glasungsbereich von Wänden oder Dächern, wobei die Lamelle (17, 18, 19, 20, 23, 24, 25) mindestens auf einer Seite zum Sonnenlichteinfall mindestens auf einem ersten Teilstück (26, 27, 28) mit einer treppenförmigen Stufung versehen ist und daß mindestens diese treppenförmige Stufung reflektierend ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamelle (17, 18, 19, 20, 23, 24, 25) mindestens zwei Teilstücke aufweist und das zweite Teilstück (29, 30, 31) auf der Sonneneinfallssei­ te eben oder gewölbt ausgebildet ist und auf das erste Teilstück einfallende Son­ nenstrahlung im Wesentlichen in den Außenraum zurückreflektiert wird.

2. Lamelle nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Lamellen (17, 18, 19, 20, 23, 24, 25) horizontal übereinander, jalousieartig, starr oder um ihre Längs­ achse drehbar angeordnet sind.

3. Lamelle nach Anspruch 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen einzeln oder in Gruppen über Magnetschaltung in definierte Winkelpositionen zur Glasebe­ ne schwenkbar sind.

4. Lamelle nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (90, 91, 92, 93, 94, 95) der treppenförmigen Stufung konkav oder konvex gewölbt ausgebildet sind.

5. Lamelle nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (90 und 95, 91 und 94, 92 und 93) ungleichschenklig ausgebildet sind.

6. Lamelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Lamelle mindestens in Teilbereichen mit einem Lochmuster versehen ist.

7. Lamelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere parallel zueinan­ der angeordnete Lamellen orthogonal von weiteren Lamellen durchdrungen werden und ein Restelement bilden.

8. Lamelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamelle aus einem Kunststoff hergestellt und mit einer so dünnen Metallschicht bedampft ist, daß sich eine spiegelnde Oberfläche und gleichzeitig eine Lichttransparenz ergibt.