DE102006030244A1

DE102006030244A1 - Teiltransparenter statischer Sonnenschutz

Info

Publication number: DE102006030244A1
Application number: DE102006030244A
Authority: DE
Inventors: Michael Dr.-Ing. Hermann; Tilmann Dipl.-Phys. Kuhn
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2006-06-30
Filing date: 2006-06-30
Publication date: 2008-01-03
Also published as: WO2008000248A3; EP2047055A2; WO2008000248A2; EP2047055B1; US20090195864A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine teiltransparente statische Sonnenschutzvorrichtung aus einem flachen Grundkörper, der aus einem für Sonnenstrahlung undurchlässigen Material besteht und/oder mit einem derartigen Material beschichtet ist. Der Grundkörper weist durchgängige Öffnungen mit einer winkelselektiven Durchlässigkeit für das Sonnenlicht auf, bei der ein Maximum der Durchlässigkeit bei einem Einfallswinkel von <> 90° des Sonnlichts zur Ebene des Grundkörpers liegt. Die Öffnungen sind bei der vorliegenden Sonnenschutzvorrichtung durch rein lokale Bearbeitung in den Grundkörper eingebracht. Die vorgeschlagene Sonnenschutzvorrichtung lässt sich bei der Herstellung ohne Aufwand an die unterschiedlichsten Anforderungen anpassen.

Description

Technisches Anwendungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine teiltransparente statische Sonnenschutzvorrichtung aus einem flachen Grundkörper, der aus einem für Sonnenstrahlung undurchlässigen Material besteht und/oder mit einem derartigen Material beschichtet ist und durchgängige Öffnungen mit einer winkelselektiven Durchlässigkeit für das Sonnenlicht aufweist, bei der ein Maximum der Durchlässigkeit bei einem Einfallswinkel von ≠ 90° des Sonnenlichts zur Ebene des Grundkörpers liegt.
Im Fassadenbau – insbesondere bei Bürobauten – ist der Anteil der verglasten Flächen in den letzten Jahren kontinuierlich gestiegen. Dies kann neben dem positiven Effekt eines höheren Tageslichtangebots allerdings auch zu einer Überhitzung der Büroräume führen, weshalb ein ausreichender Sonnenschutz vorgesehen werden muss. Dieser Sonnenschutz sollte einerseits zumindest teilweise eine Durchsicht nach außen erlauben und zu einer guten Raumausleuchtung führen, aber andererseits auch ausreichend Sonnenschutz bieten und Blendung vermeiden.
Stand der Technik
Neben flexiblen, verstellbaren Bauarten von Sonnenschutzvorrichtungen wie Jalousien oder textilen Rollos existieren auch feststehende oder bewegliche Behänge. So zeigen die DE 10161159 A1 und die DE 10139583 A1 Sonnenschutzvorrichtungen, die aus einer parallelen Anordnung horizontaler Metallstäbe aufgebaut sind, deren Querschnittsgeometrie hinsichtlich der Lichtlenkung optimiert ist. Durch einen Abstand zwischen den Stäben wird gleichzeitig die Durchsicht ermöglicht.
Kommerziell sind Verbundglasscheiben erhältlich, in die ein Streckmetall mit Durchgangsschlitzen einlaminiert ist. Die Durchgangsschlitze entstehen durch streckende Verformung eines Metallbleches, in das vorher entsprechenden Schnitte eingebracht wurden. Eine derartige Sonnenschutzvorrichtung ist bspw. auch in der US 3453039 in Verbindung mit den 3 und 4 dieser Druckschrift kurz angesprochen, die sich mit einer Sonnenschutzvorrichtung ohne durchgängige Öffnungen befasst. Die zwangsläufig parallele Anordnung der geöffneten Schlitze im Sonnenschutz schränkt jedoch eine derartige Sonnenschutzvorrichtung auf ganz bestimmte Anwendungen ein. Weiterhin ist bei dem Streckprozess das gesamte Blech der Zugbelastung unterworfen, so dass an dem Blech vor der Verformung keine zusätzlichen Elemente angebracht werden können.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Sonnenschutzvorrichtung anzugeben, die bei der Herstellung ohne großen Aufwand an unterschiedliche Anwendungen angepasst werden kann und die Anbringung oder Integration von weiteren Elementen, wie bspw. Solarabsorberrohren, bereits im Anfangsstadium der Herstellung ermöglicht.
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe wird mit der Sonnenschutzvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Sonnenschutzvorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche oder lassen sich der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ausführungsbeispielen entnehmen.
Die vorgeschlagene statische Sonnenschutzvorrichtung besteht aus einem flachen Grundkörper, der aus einem für Sonnenstrahlung undurchlässigen Material besteht und/oder mit einem derartigen Material beschichtet ist und durchgängige Öffnungen mit einer winkelselektiven Durchlässigkeit für das Sonnenlicht aufweist, bei der ein Maximum der Durchlässigkeit bei einem Einfallswinkel von ≠ 90° des Sonnenlichts zur Ebene des Grundkörpers liegt. Die Öffnungen sind bei der vorliegenden Sonnenschutzvorrichtung durch rein lokale Bearbeitung in den Grundkörper eingebracht, so dass durch die Erzeugung der Öffnungen keine Beanspruchung oder Belastung der restlichen Bereiche des Grundkörpers auftritt. Die Öffnungen können hierbei beliebige Geometrien aufweisen, bspw. kreisrund oder schlitzförmig sein. Der Grundkörper selbst besteht vorzugsweise aus einer ebenen oder gekrümmten Platte aus Metall oder Kunststoff.
Die Öffnungen können in einer Ausgestaltung durch lokale Entfernung von Material des Grundkörpers, bspw. mittels Ausstanzen, Ausschneiden oder Bohren in den Grundkörper eingebracht sein. Geeignete Techniken sind das Laserschneiden, das Laserbohren oder das Wasserstrahlschneiden.
In einer anderen Ausgestaltung werden sind die Öffnungen durch lokal ausgebogene Bereiche des Grundkörpers gebildet. Bei der Herstellung wird der Grundkörper hierzu geeignet eingeschnitten, so dass sich die Öffnungen durch Ausbiegen von Bereichen des Grundkörpers erzeugen lassen. Die ausgebogenen Bereiche, die in der Regel laschenförmig ausgebildet sind, bleiben dabei mit dem Grundkörper verbunden und dienen der Lichtführung.
Die vorliegende statische Sonnenschutzvorrichtung zeichnet sich damit durch Öffnungen aus, die durch rein lokale Bearbeitung in den Grundkörper eingebracht sind und somit bei der Herstellung das verbleibende Material des Grundkörpers nicht beeinflussen. Die Winkelselektivität dieser Durchgangsöffnungen kann bei der Herstellung nahezu frei gewählt werden, so dass sich die Sonnenschutzvorrichtung ohne großen Aufwand für die unterschiedlichsten Anwendungen bzw. Anforderungen herstellen lässt. Insbesondere können in unterschiedlichen Abschnitten des Grundkörpers auch unterschiedlich ausgestaltete Öffnungen vorliegen.
Der vorgeschlagene statische Sonnenschutz kann auch zwei oder mehr vorder- und rückseitige transparente Abdeckungen aufweisen, so dass er als Verglasung, Fenster- oder Fassadenelement eingesetzt werden kann. Der Grundkörper ist hierbei unter Verwendung der üblichen Fertigungstechnologien des Fenster- und Fassadenbaus zwischen den Abdeckungen, bspw. Glasscheiben, eingebaut. Durch die speziell ausgebildeten Öffnungen werden die gewünschten Sonnenschutz-, Durchsicht-, Blendschutz- und Tageslichtversorgungsanforderungen erfüllt.
Es ist in vielen Fällen, insbesondere beim Einsatz der Sonnenschutzvorrichtung als Fassadenelement aus optischen Gründen vorteilhaft, wenn die sonnenzugewandte Seite des Grundkörpers eine andere Farbe als die sonnenabgewandte Seite aufweist. Die unterschiedliche Farbe kann bspw. durch unterschiedliche Lackierung beider Seiten erhalten werden. Vorzugsweise ist die sonnenabgewandte Seite des Grundkörpers IR-reflektierend ausgebildet, bspw. metallisch oder durch Beschichtung mit einem IR-reflektierenden Lack.
Die Sonnenschutzvorrichtung eignet sich besonders vorteilhaft für den Einsatz im Brüstungsbereich von Bauwerken, da sie bei geeigneter Ausgestaltung die Möglichkeit der Durchsicht auch nach schräg unten bietet. Dies betrifft vor allem Brüstungsbereiche von Ganzglasfassaden oder Balkonbrüstungen, sowohl im Wohnungs- als auch im Nichtwohnungsbau. Die vorliegende Sonnenschutzvorrichtung lässt sich vorteilhaft für alle Fassadenbereiche einsetzen, die verglast sind, bevorzugt für solche Bereiche, die nicht unmittelbar zur Aussicht dienen. Beispiele hierfür sind horizontale Dachoberlichte, geneigte Fassaden- oder Dachelemente sowie grundsätzlich der Oberlichtbereich und der Brüstungsbereich einer Fassade.
In einer Ausgestaltung der vorliegenden Sonnenschutzvorrichtung sind die Öffnungen durch lokales Einschneiden des Grundkörpers und Aufbiegen von durch das Einschneiden entstandenen laschenförmigen Bereichen gebildet. Die aufgebogenen Bereiche bleiben dabei mit dem Grundkörper verbunden, so dass über deren Biegewinkel bzw. Neigung unterschiedliche Effekte der Lichtdurchlässigkeit erreicht werden. So können bei einem senkrecht stehenden Grundkörper die laschenförmigen Bereiche bspw. nach oben oder nach unten gebogen werden. Selbstverständlich muss der Grundkörper hierfür unterschiedlich eingeschnitten werden. Eine Öffnung kann auch durch Ausbiegen mehrerer Bereiche erhalten werden. So bietet eine Öffnung mit einem nach oben gebogenen und einem nach unten gebogenen laschenförmigen Bereich über die Biegewinkel eine nahezu beliebige Einstellbarkeit der Verhältnisse von Sonnenschutz, Durchsicht, Blendschutz und Tageslichtversorgung.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird als Grundkörper ein durch Rollbonding erhaltenes Blech eingesetzt, das nicht verschweißte Bereiche aufweist, die lokal aufgeschnitten und zur Bildung der Öffnungen aufgebogen sind. Auf diese Weise werden bei gleichem Öffnungsdurchmesser bzgl. der Biegerichtung längere ausgebogene Bereiche erhalten als bei einem einfachen Blech, so dass die Sonnenschutzwirkung dadurch noch erhöht werden kann.
In einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Sonnenschutzvorrichtung sind die Öffnungen als Schlitze oder Rillen mit einem keilförmigen Querschnittsprofil gebildet. Die Schlitze können vertikal, horizontal oder auch schräg verlaufen, damit die Sonne möglichst gut ausgeblendet wird. Zumindest eine der beiden Seitenwände der keilförmigen Schlitze verläuft nicht senkrecht zur Ebene des Grundkörpers bzw. zu dessen Oberfläche, sondern unter einem Winkel von < 90°. Über die Wahl der Winkel der beiden Seitenwände sowie der lichten Weite des Schlitzes senkrecht zur Schlitzrichtung, im Folgenden auch als Spaltweite bezeichnet, und die Dicke des Grundkörpers können auch hier die Sonnenschutzwirkung ebenso wie der Durchsichtwinkel, der Blendschutz und die Tageslichtversorgung gezielt eingestellt werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Sonnenschutzvorrichtung sind die Öffnungen als Bohrungen ausgebildet, deren zentrale Achse unter einem Winkel von ≠ 90° zur Ebene des Grundkörpers bzw. zu dessen Oberfläche verläuft. Über den Winkel der zentralen Achse der Bohrungen, den Durchmesser der Bohrungen und die Dicke des Grundkörpers können die für die jeweilige Anwendung gewünschten Wirkungen des Sonnenschutzes gezielt eingestellt werden. Hierbei ist es auch möglich, dass zumindest einige der Bohrungen nicht parallel zueinander verlaufen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Sonnenschutzvorrichtung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen nochmals kurz erläutert. Hierbei zeigen:
1 ein Beispiel für eine durch Aufbiegen entstandene Öffnung bei einer Ausgestaltung der Sonnenschutzvorrichtung;
2 vier Beispiele für die Wirkung ausgebogener Elemente bei einer Ausgestaltung der vorliegenden Sonnenschutzvorrichtung;
3 bevorzugte Winkelbereiche bei dem Aufbiegen der laschenförmigen Elemente;
4 ein Beispiel für den Einsatz eines Rollbond-Bleches als Grundkörper;
5 ein weiteres Beispiel für eine durch Drehen entstandene Öffnung;
6 ein Beispiel für eine Ausgestaltung der vorliegenden Sonnenschutzvorrichtung mit keilförmigen Schlitzen als Öffnungen;
7 ein Beispiel für eine Ausgestaltung der Sonnenschutzvorrichtung mit kreisrunden Bohrungen als Öffnungen;
8 ein Beispiel für die Verwendung der Sonnenschutzvorrichtung als Balkonbrüstung;
9 ein Beispiel für eine Ausgestaltung der Sonnenschutzvorrichtung mit Absorberkanälen; und
10 ein weiteres Beispiel für eine Ausgestaltung der Sonnenschutzvorrichtung mit Absorberkanälen.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Die 1 bis 5 zeigen Beispiele für die Ausgestaltung der Öffnungen im Grundkörper bei einer Ausgestaltungsvariante der vorliegenden Sonnenschutzvorrichtung, bei der die Öffnungen durch Einschneiden des Grundkörpers und Aufbiegen der dadurch entstandenen laschenförmigen Bereiche bzw. Elemente erhalten werden.
1 zeigt hierbei anhand eines Beispiels das Prinzip des Schneidens und Ausbiegens der Öffnungen. Das in diesem Beispiel als Grundkörper eingesetzte Blech 1 wird an der entsprechenden Stelle der Öffnung eingeschnitten, wie dies im linken Teil der Figur gezeigt ist. Die dadurch erzeugten laschenförmigen Elemente 2, 3 werden nach oben bzw. nach unten ausgebogen, so dass die im rechten Teil der Figur erkennbare Öffnung 4 im Blech 1 entsteht, die von den beiden ausgebogenen Elementen 2 und 3 oben und unten begrenzt wird.
2 zeigt verschiedene Varianten bei der Biegung der laschenförmigen Elemente, die zu unterschiedlichen Wirkungen im Sonnenschutz führen. Alle der dargestellten vier Varianten haben gemeinsam, dass sie aus einem Blech 1 durch Ausbiegen der laschenförmigen Elemente nach dem Einschneiden einer entsprechenden Struktur in das Blech 1 entstanden sind. Die Orientierung der Elemente kann dabei horizontal, vertikal oder auch schräg sein. Bei einem Einsatz der Sonnenschutzvorrichtung an einer Süd-West-Fassade bietet bspw. eine schräge Anordnung den größten Vorteil, um die Sonne möglichst gut auszublenden. Wie weit die Strukturen aus der Horizontalen gedreht werden müssen, kann beispielsweise der Veröffentlichung von W. Lorenz "A Glazing Unit for Solar Control, Daylighting and Energy Conservation", Solar Energy 70 (2001) No. 2, pp. 109–130, insbesondere der 2 dieser Veröffentlichung, entnommen werden. Im Weiteren wird zur Veranschaulichung von einer horizontalen Anordnung der ausgebogenen Elemente ausgegangen.
Im Beispiel der 2a ist das laschenförmige Element 2 nach oben ausgebogen. Der Winkel δ gegenüber der Vertikalen sollte dabei im Bereich zwischen 0° und 90° liegen, bevorzugt im Bereich zwischen 10° und 60° und besonders bevorzugt bei δ = 40°. In dem Beispiel der 2 ist die momentane Richtung der von schräg vorne einfallenden Sonnenstrahlung mit den Pfeilen gekennzeichnet. Die Ausgestaltung der 2a ermöglicht eine Durchsicht in horizontaler Richtung sowie nach unten bei gleichzeitigem Schutz vor direkter Sonneneinstrahlung. Bei diesen wie auch den anderen Varianten der 2 ist die innere Oberfläche 5 des Grundkörpers matt lichtgrau ausgebildet, während die äußere Oberfläche mit einer die Sonnenstrahlung reflektierenden Beschichtung 6 versehen ist.
Das Beispiel der 2a zeigt eine Variante, bei der das laschenförmige Element 3 nach unten ausgebogen ist. Der Biegewinkel ε gegenüber der Horiontalen liegt hierbei im Bereich zwischen –20° und +270°, bevorzugt im Bereich zwischen 0° und 90° oder zwischen 180° und 270°. Wenn die Lichtlenkung die höchste Priorität hat, dann wird ein Winkel von –20° ≤ ε ≤ 45° oder 160° ≤ ε ≤ 225° bevorzugt. Wenn Blend- und Sonnenschutz die höchste Priorität haben, dann wird ein Winkel von 45° ≤ ε < 90° oder 225° < ε < 270° bevorzugt.
Die Ausbiegung von laschenförmigen Elementen nach oben und unten lässt sich auch kombinieren, wie in den 2c und 2d gezeigt ist. Je nach Biegewinkel und Biegerichtung können hierbei unterschiedliche Effekte erreicht werden. Die folgende Tabelle zeigt die Wirkungen, wie sie mit den vier Varianten der 2a bis 2d erreicht werden. Ein „+" gibt hierbei an, dass die entsprechende Wirkung gut erreicht wird, ein „–" gibt an, dass die entsprechende Wirkung nicht gut erreicht wird und eine „0" gibt an, dass die entsprechende Wirkung teilweise erreicht wird.

a) b) c) d)

Absorption + – 0 +

Durchsicht + 0 0 0

Raumausleuchtung – + + 0

Blendschutz + – 0 +

Sonnenschutz + – 0 +
4 zeigt ein Beispiel, bei dem ein durch Rollbonding erhaltenes Blech, ein sog. Rollbond-Blech 7 als Grundkörper eingesetzt wird. Bei einem solchen Blech sind nicht verschweißte Bereiche vorhanden, die mittels Druckluft zu Kanälen 7 aufgeblasen werden, wie dies im oberen Teil der 4 schematisch dargestellt ist. Durch Einschneiden und Aufbiegen derartiger Bereiche werden bei gleichem Öffnungsdurchmesser gegenüber einem einfachen Blech wesentlich längere laschenförmige Elemente 2, 3 erhalten, mit denen die Sonne besser ausgeblendet werden kann. Die scharfe Außenkante dieser Elemente ist aus Gründen des Blendschutzes sehr vorteilhaft, da an dieser Stelle keine Glanzlichter entstehen können. Grundsätzlich wird durch die diffuse Reflexion des Sonnenlichts an den nach unten gebogenen Elementen 3 eine bessere Raumausleuchtung erzielt.
3 zeigt in den 3a bis 3e die Winkel δ und ε sowie deren bevorzugte Bereiche. Innerhalb des jeweils dargestellten Gesamtbereiches besteht ein bevorzugter Bereich, der einfach schraffiert angedeutet ist. Der besonders bevorzugte Bereich für die Lichtumlenkung ist stark schraffiert dargestellt, der besonders bevorzugte Bereich für Blend- und Sonnenschutz in gekreuzter Schraffur.
5 zeigt ein weiteres Beispiel für Öffnungen, die durch Aufbiegen von eingeschnittenen Blechbereichen erzeugt wurden. In diesem Falle wurde das Blech 1 beidseitig einer Öffnungsachse U-förmig eingeschnitten, wie im oberen Teil der Figur zu erkennen, so dass die laschenförmigen Elemente wie eine Lamelle 9 ausgedreht werden können. Dies ist in der 5 auch im Querschnitt veranschaulicht. Auf diese Weise ergeben sich Lamellen 9 ähnlich einer Jalousie. Es können auch mehrere Lamellen 9 direkt untereinander angeordnet werden. Für den Winkelbereich σ_E gilt in diesem Fall:
0° ≤ σ_E ≤ 80°, bevorzugt 0° ≤ σ_E ≤ 45°, besonders bevorzugt 5° ≤ σ_E ≤ 25°.
6 zeigt eine weitere Möglichkeit der Ausgestaltung der vorliegenden Sonnenschutzvorrichtung, bei der die winkelselektive Sonnenschutzstruktur nicht durch Ausbiegen von Blechelementen, sondern durch Ausschneiden keilförmiger Längsrillen 10 gebildet wird. Dies kann bspw. mittels Laserschneiden erfolgen. Die Rillen 10 können vertikal, horizontal oder auch schräg verlaufen, damit die Sonne möglichst gut ausgeblendet wird. An einer Süd-West-Fassade ist eine schräge Anordnung vorteilhaft (vgl. Veröffentlichung von W. Lorenz a.a.O.). Im Weiteren wird zur Veranschaulichung von horizontalen Rillen ausgegangen. Dabei ist die untere Seitenwand 11 der Rille 10 vorteilhafter Weise nach außen unten abgeschrägt, um eine Durchsicht nach unten zu ermöglichen. Die Winkel α und β werden gegen die Horizontale gemessen. σ ist der Ausblendwinkel für die Sonne. Der Winkel α beträgt vorzugsweise zwischen 0° und 85°, der Winkel β, der die Neigung der oberen Seitenwand 12 gegen die Horizontale angibt, vorzugsweise zwischen –20° und +10°.
In der Regel haben die Blendschutzanforderungen und die Durchsicht nach außen eine höhere Priorität als die Tageslichtversorgung des Raumes. Störende Reflexe sollen daher auf jeden Fall vermieden werden. Die untere Seitenwand 11 sollte daher in der Regel steiler als 45° aus der Horizontalen gedreht sein (α ≥ 45°), damit horizontal einfallendes Sonnenlicht nicht nach innen, sondern nach oben umgelenkt wird. Licht mit größerem Höhenwinkel wird dann ebenfalls nach außen reflektiert, weil der Einfallswinkel gleich dem Ausfallswinkel ist. Die Winkelangaben für α gelten unabhängig von der Neigung der Fassade, an der die Sonnenschutzvorrichtung angebracht wird. Sie leiten sich nur aus den möglichen Sonnenpositionen ab.
Wenn die Tageslichtversorgung eine höhere Priorität hat, bspw. im oberen Segment eines Fensterbandes oder oberhalb der Kopfhöhe, sollte das Licht in den Raum reflektiert werden (d.h. α < 45°). Auch diese Winkelangabe für α gilt unabhängig von der Neigung der Fassade, sondern leitet sich aus den möglichen Sonnenpositionen am jeweiligen Ort der Anbringung ab.
Die obere Seitenwand 12 sollte vorteilhafter Weise so um den Winkel β gegen die Horizontale nach oben geneigt sein, dass die direkte Sonne die meiste Zeit nicht streifend an der Fläche entlang in den Raum scheinen kann (–20° ≤ β ≤ 10°). Besonders bevorzugt wird der Winkel β so gewählt, dass gilt: –10° ≤ β ≤ 0°. Varianten mit |β| > 10° sind zwar ebenfalls möglich, allerdings handelt es sich hierbei um verschlechterte Ausführungsformen. Die Winkelangaben für β gelten unabhängig von der Neigung der Fassade. Sie leiten sich nur aus den möglichen Sonnenpositionen ab.
Ein weiterer Parameter zur Einstellung der Blendschutzwirkung ist die Spaltweite D, die die lichte Weite an der Innenseite der Rille 10 angibt. Damit legt D fest, ab welchem Sonnen-Profilwinkel α_p = σ die Sonne direkt durch die Rillen bzw. Spalte im Grundkörper scheinen kann. Der Profilwinkel ist die Projektion des Sonnen-Höhenwinkels auf eine vertikale Ebene, die senkrecht zum Grundkörper steht. Bei einem Fassaden-Azimut = Sonnen-Azimut stimmt der Profilwinkel mit dem Höhenwinkel der Sonne überein. Die Festlegung der Spaltweite kann also in diesem Spezialfall erfolgen, wie dies bspw. auch in der 7 in der rechten Teilabbildung veranschaulicht ist. Unabhängig von der Neigung der Fassade soll die Spaltweite so gewählt werden, dass die direkte Sonne ab einem Profilwinkel von –20° ≤ α_p = σ ≤ 70°, bevorzugt 0° ≤ α_p = σ ≤ 45° und besonders bevorzugt 5° ≤ α_p = σ ≤ 25° ausgeblendet wird.
7 zeigt hierzu ein weiteres Beispiel der vorliegenden Sonnenschutzvorrichtung, bei der die Öffnungen durch schräg gebohrte Löcher 13 gebildet sind. Diese Löcher 13 können bspw. mit einem Laser erzeugt werden. Die Löcher 13 weisen vorteilhafterweise schräg nach außen unten, um eine Durchsicht in diese Richtung zu ermöglichen.
Wenn hohe Blendschutzanforderungen bestehen, ist es sinnvoll, zunächst die Löcher 13 in den Grundkörper 1 einzubringen und dann den Grundkörper 1 matt schwarz zu beschichten, damit die von der Sonne beschienene Wandung der Bohrung bzw. des Loches 13 ebenfalls beschichtet ist. Mit den im rechten Teil der 7 definierten Winkeln gilt: ∅ = t·cos(α_E)·(tan(α_E) + tan(σ_E)). Bei gegebener Blechstärke t bzw. Stärke des Grundkörpers und gewünschten Winkeln α und σ ergibt sich somit der notwenige Lochdurchmesser O.
Es ist in vielen Fällen sinnvoll, wenn die Löcher 13 nicht parallel sind, damit auch seitlich eine gewisse Transparenz besteht. Die Richtungen der zentralen Achsen der Löcher 13 sollten aber vorteilhafter Weise alle in einer Ebene enthalten sein, die um den Winkel α_E aus der Horizontalen nach unten gedreht ist und mit dem Grundkörper eine Horizontale Schnittlinie hat (vgl. 7).
Die unten angegebenen Winkelbereiche für α_E sind auch bei nicht vertikalen Fassaden gültig (bspw. bei Dachfenstern), denn α_E leitet sich nur von der Sonnenposition ab und nicht von der Neigung der Fassade. Deshalb ist α_E gegen die Horizontale definiert, unabhängig von der Neigung des Grundkörpers. Bei nicht nach Süden orientierten Fassaden ist es vorteilhaft, wenn die Schnittlinie mit dem Grundkörper nicht horizontal ist sondern geneigt, damit die Sonne möglichst gut ausgeblendet wird.
Für den Winkelbereich von σ_E gilt: –20° ≤ σ_E ≤ 80°, bevorzugt 0° ≤ σ_E ≤ 45°, besonders bevorzugt 5° ≤ σ_E ≤ 25°.
Für den Winkelbereich von α_E gilt: 0° ≤ α_E ≤ 85°. Wenn hohe Blendschutzanforderungen bestehen, ist α_E vorzugsweise > 45°, weil dann direkt einfallende Strahlung nach außen oben reflektiert wird. Horizontal einfallende Strahlung wird bei α_E = 45° senkrecht nach oben reflektiert. In der Regel bestehen hohe Blendschutzanforderungen, weil durch Streulicht auch die Durchsicht verschlechtert werden kann.
Wenn keine hohen Blendschutzanforderungen bestehen und Tageslichtnutzung wichtig ist, dann liegt der Winkel α_E bei < 45°, weil dann von außen einfallende Direktstrahlung tendenziell nach innen an die Decke gelenkt wird. Je kleiner α_E, desto mehr Licht wird nach innen gelenkt.
8 zeigt ein Beispiel, bei der die vorgeschlagene Sonnenschutzvorrichtung als Balkonbrüstung eingesetzt wird. In der Figur ist die Sonnenschutzvorrichtung 14 erkennbar, die zwischen dem Handlauf 15 und der Bodenplatte 16 des Balkons montiert ist. Die Öffnungen sind hierbei so ausgebildet, dass eine Durchsicht schräg nach unten ermöglicht wird, eine Durchlässigkeit für das Sonnenlicht oberhalb eines Sonnenwinkels von 25° jedoch verhindert wird. In der Ausgestaltung der 8 sind zusätzlich Absorberrohre 17 an der Sonnenschutzvorrichtung 14 befestigt oder in sie integriert, die an Sammelkanäle 18 für den Rücklauf und den Vorlauf angeschlossen sind. Auf diese Weise kann die von der Sonnenschutzvorrichtung absorbierte Sonnenenergie als Wärmeenergie an ein Wärmeträgermedium abgegeben werden, das die Absorberrohre durchströmt.
Die 9 und 10 zeigen zwei ähnliche Ausgestaltungen, bei der die Sonnenschutzvorrichtung 14 ebenfalls Absorberrohre 17 umfasst. Die Ausgestaltung der 9 zeigt hierbei den optischen Eindruck für den Fall von trapezförmigen Öffnungen, die Ausgestaltung der 10 den optischen Eindruck bei feinen Schlitzen als Öffnungen.

1: Blech
2: oberes laschenförmiges Element
3: unteres laschenförmiges Element
4: Öffnung
5: matt lichtgraue innere Oberfläche
6: reflektierende Beschichtung
7: Rollbond-Blech
8: Kanal
9: Lamelle
10: keilförmige Rillen
11: untere Seitenwand
12: obere Seitenwand
13: Löcher
14: Sonnenschutzvorrichtung
15: Handlauf
16: Bodenplatte
17: Absorberrohre
18: Sammelkanäle

Claims

Statische Sonnenschutzvorrichtung aus einem flachen Grundkörper (1), der aus einem für Sonnenstrahlung undurchlässigen Material besteht oder mit einem derartigen Material beschichtet ist und durchgängige Öffnungen (4, 10, 13) mit einer winkelselektiven Durchlässigkeit für das Sonnenlicht aufweist, bei der ein Maximum der Durchlässigkeit bei einem Einfallswinkel von ≠ 90° des Sonnenlichts zur Ebene des Grundkörpers (1) liegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (4, 10, 13) durch rein lokale Bearbeitung in den Grundkörper (1) eingebracht sind.
Sonnenschutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (4, 10, 13) durch lokale Entfernung von Material des Grundkörpers (1) erhalten sind.
Sonnenschutzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (4, 10, 13) Schlitze mit einem keilförmigen Querschnittsprofil sind, bei denen zumindest eine Seitenwand (11, 12) nicht senkrecht zu einer Oberfläche des Grundkörpers (1) verläuft.
Sonnenschutzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (4, 10, 13) Bohrungen mit zentralen Achsen sind, die nicht senkrecht zu einer Oberfläche des Grundkörpers (1) verlaufen.
Sonnenschutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (4, 10, 13) durch lokales Einschneiden des Grundkörpers (1) und Aufbiegen von dadurch entstandenen laschenförmigen Bereichen (2, 3) erhalten sind.
Sonnenschutzvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der laschenförmigen Bereiche (2, 3) einer Öffnung (4, 10, 13) nicht senkrecht zu einer Oberfläche des Grundkörpers (1) steht.
Sonnenschutzvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1) aus einem mittels Rollbonding hergestellten Blech (7) mit nicht verschweißten Bereichen gebildet ist, bei dem einige der nicht verschweißten Bereiche lokal aufgeschnitten und aufgebogen sind, um die Öffnungen (4, 10, 13) zu bilden.
Sonnenschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der laschenförmigen Bereiche (2, 3) zu einer ersten Seitenkante des Grundkörpers (1) hin um einen Winkel ausgebogen sind, der zwischen 5° und 90°, vorzugsweise zwischen 10° und 50°, zur Ebene des Grundkörpers (1) liegt.
Sonnenschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei vertikaler Aufstellung des Grundkörpers (1) zumindest einige der laschenförmigen Bereiche (2, 3) nach oben um einen Winkel ausgebogen sind, der derart gewählt ist, dass in einem Schnitt der betroffenen Öffnungen (4, 10, 13) mit einer vertikalen Ebene senkrecht zum Grundkörper (1) eine geradlinige Verbindungslinie zwischen einer Unterkante der Öffnung (4, 10, 13) auf einer Seite des Grundkörpers (1) und einer Oberkante der Öffnung (4, 10, 13) auf einer gegenüberliegenden Seite des Grundkörpers (1) unter einem Winkel zur Normalen auf den Grundkörper (1) steht, der zwischen 0° und 45°, vorzugsweise zwischen 5° und 25°, beträgt.
Sonnenschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der laschenförmigen Bereiche (2, 3) zu einer zweiten Seitenkante des Grundkörpers (1) hin um einen Winkel ausgebogen sind, der zwischen –20° und 270° zur Senkrechten auf die Ebene des Grundkörpers (1) liegt.
Sonnenschutzvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass (1) der Winkel, um den die laschenförmigen Bereiche (2, 3) zur zweiten Seitenkante des Grundkörpers (1) hin ausgebogen sind, im Bereich zwischen 0° und 90° oder zwischen 180° und 270° oder zwischen –20° und +45° oder zwischen 160° und 225° oder zwischen 45° und 90° oder zwischen 225° und 270° liegt.
Sonnenschutzvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9 in Verbindung mit Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Seitenkante der ersten Seitenkante gegenüber liegt bzw. eine untere Seitenkante des Grundkörpers darstellt, wobei für zumindest einige der Öffnungen (4, 10, 13) ein erster laschenförmiger Bereich (2, 3) zur ersten Seitenkante bzw. nach oben und ein zweiter laschenförmiger Bereich (2, 3) zur zweiten Seitenkante hin ausgebogen sind.
Sonnenschutzvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest bei einigen der Schlitze eine erste Seitenwand (11) unter einem Winkel von ≥ 45° zur Senkrechten auf die Ebene des Grundkörpers (1) verläuft.
Sonnenschutzvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest bei einigen der Schlitze eine erste Seitenwand (11) unter einem Winkel von < 45° zur Senkrechten auf die Ebene des Grundkörpers (1) verläuft.
Sonnenschutzvorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Seitenwand (12) unter einem Winkel zwischen –10° und 0° zur Senkrechten auf die Ebene des Grundkörpers (1) verläuft.
Sonnenschutzvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei vertikaler Aufstellung des Grundkörpers (1) Winkel, um die eine obere Seitenwand (12) und eine untere Seitenwand (11) zur Normalen auf die Ebene des Grundkörpers (1) verlaufen, derart gewählt sind, dass in einem Schnitt der betroffenen Schlitze mit einer vertikalen Ebene senkrecht zum Grundkörper (1) und zu einer Schlitzlängsrichtung eine geradlinige Verbindungslinie zwischen einer Unterkante des Schlitzes auf einer Seite des Grundkörpers (1) und einer Oberkante des Schlitzes auf einer gegenüberliegenden Seite des Grundkörpers (1) unter einem Winkel zur Normalen auf den Grundkörper (1) steht, der zwischen 0° und 45°, vorzugsweise zwischen 5° und 25°, beträgt.
Sonnenschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 3, 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Spaltweite der Schlitze so gewählt ist, dass bei vertikaler Aufstellung des Grundkörpers (1) in einem Schnitt der betroffenen Schlitze mit einer vertikalen Ebene senkrecht zum Grundkörper (1) und zu einer Schlitzlängsrichtung eine geradlinige Verbindungslinie zwischen einer Unterkante des Schlitzes auf einer Seite des Grundkörpers (1) und einer Oberkante des Schlitzes auf einer gegenüberliegenden Seite des Grundkörpers (1) unter einem Winkel zur Normalen auf den Grundkörper (1) steht, der zwischen 0° und 45°, vorzugsweise zwischen 5° und 25°, beträgt.
Sonnenschutzvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei vertikaler Aufstellung des Grundkörpers (1) die zentralen Achsen der Bohrungen so verlaufen, dass bei einer Parallel-Projektion der Bohrungen parallel zur Ebene des Grundkörpers (1) auf eine vertikale Projektionsebene senkrecht zum Grundkörper (1) die Projektionen der zentralen Achsen parallel zueinander sind und dass in der Parallel-Projektion eine geradlinige Verbindungslinie zwischen einer Unterkante der jeweiligen Bohrung auf einer Seite des Grundkörpers (1) und einer Oberkante der Bohrung (4, 10, 13) auf einer gegenüberliegenden Seite des Grundkörpers (1) unter einem Winkel zur Normalen auf den Grundkörper (1) steht, der zwischen 0° und 45°, vorzugsweise zwischen 5° und 25° beträgt.
Sonnenschutzvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Bohrungen nicht parallel verlaufen.
Sonnenschutzvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen in Reihen angeordnet sind und die zentralen Achsen der Bohrungen jeder Reihe jeweils in einer Ebene liegen.
Sonnenschutzvorrichtung nach Anspruch 4, 18, 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmesser der Bohrungen so gewählt ist, dass bei vertikaler Aufstellung des Grundkörpers (1) in einer Parallel-Projektion der Bohrungen parallel zur Ebene des Grundkörpers auf eine vertikale Projektionsebene senkrecht zum Grundkörper (1) eine geradlinige Verbindungslinie zwischen einer Unterkante der jeweiligen Bohrung auf einer Seite des Grundkörpers (1) und einer Oberkante der Bohrung (4, 10, 13) auf einer gegenüberliegenden Seite des Grundkörpers (1) unter einem Winkel zur Normalen auf den Grundkörper (1) steht, der zwischen 0° und 45°, vorzugsweise zwischen 5° und 25° beträgt.
Sonnenschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1) aus einer ebenen oder gekrümmten Platte aus Metall oder Kunststoff besteht.
Sonnenschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1) aus einem mittels Rollbonding hergestellten Blech (7) gebildet ist.
Sonnenschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die sonnenzugewandte Seite des Grundkörpers (1) eine andere Farbe als die sonnenabgewandte Seite aufweist.
Sonnenschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die sonnenabgewandte Seite des Grundkörpers (1) IR-reflektierend ausgebildet ist.
Sonnenschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die sonnenzugewandte und die sonnenabgewandte Seite des Grundkörpers (1) IR-reflektierend ausgebildet sind.
Sonnenschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1) mit den Öffnungen (4, 10, 13) zwischen einer vorderseitigen transparenten Abdeckung und einer rückseitigen transparenten Abdeckung angeordnet ist.
Sonnenschutzvorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die vorderseitige und/oder die rückseitige transparente Abdeckung hauptsächlich aus Glas oder Kunststoff bestehen.
Sonnenschutzvorrichtung nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass die vorderseitige und/oder die rückseitige transparente Abdeckung aus einem Wärmedämmmaterial bestehen.
Sonnenschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die vorderseitige und/oder die rückseitige transparente Abdeckung aus einer Isolierverglasung bestehen.
Sonnenschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die vorderseitige und/oder die rückseitige transparente Abdeckung durch eine Folie gebildet sind.
Sonnenschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die vorderseitige und/oder die rückseitige transparente Abdeckung einen gasdichten Hohlraum bilden, der mit einem Edelgas gefüllt ist.
Sonnenschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die vorderseitige und/oder die rückseitige transparente Abdeckung einen Hohlraum bilden, der nach außen hinterlüftet ist.
Sonnenschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die vorderseitige und/oder die rückseitige transparente Abdeckung einen gasdichten Hohlraum bilden, der evakuiert ist und mit Abstandshaltern zwischen den Abdeckungen gestützt wird.
Sonnenschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 31, 33 und 34, dadurch gekennzeichnet, dass eine Innenseite der vorderseitigen und/oder der rückseitigen transparenten Abdeckung mit einer niedrig emittierenden Schicht, insbesondere auf Basis eines witterungsstabilen "Hard Coatings", versehen ist.
Sonnenschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 31, 33 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass die rückseitige transparente Abdeckung aus einer Mehrfach-Isolierverglasung besteht, bei der eine Innenseite einer äußersten Scheibe der Isolierverglasung mit einer niedrig emittierenden Schicht auf Basis eines witterungsstabilen "Hard Coatings" versehen ist.
Sonnenschutzvorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass eine Innenseite der vorderseitigen und/oder der rückseitigen transparenten Abdeckung mit einer niedrig emittierenden Schicht, insbesondere auf Basis eines nicht witterungsstabilen "Soft Coatings", versehen ist.
Sonnenschutzvorrichtung nach Anspruch 32 oder 37, dadurch gekennzeichnet, dass die rückseitige transparente Abdeckung aus einer Mehrfach-Isolierverglasung besteht, bei der eine Innenseite einer äußersten Scheibe der Isolierverglasung mit einer niedrig emittierenden Schicht auf Basis eines nicht witterungsstabilen "Soft Coatings" versehen ist.
Verwendung der Sonnenschutzvorrichtung nach einem oder mehreren der Patentansprüche 1–38 als senkrecht stehendes Fassadenteil.
Verwendung der Sonnenschutzvorrichtung nach einem oder mehreren der Patentansprüche 1–38 als horizontal liegendes Dachoberlicht.
Verwendung der Sonnenschutzvorrichtung nach einem oder mehreren der Patentansprüche 1–38 als geneigtes Fassaden- oder Dachelement.
Verwendung der Sonnenschutzvorrichtung nach einem oder mehreren der Patentansprüche 1–38 im Brüstungsbereich einer Fassade.
Verwendung der Sonnenschutzvorrichtung nach einem oder mehreren der Patentansprüche 1–38 im Oberlichtbereich einer Fassade
Verwendung der Sonnenschutzvorrichtung nach einem oder mehreren der Patentansprüche 1–38 als Balkonbrüstung.