DE2813003A1

DE2813003A1 - Rechengeraet zur anzeige der wirkung der sonnenstrahlung auf eine fassade

Info

Publication number: DE2813003A1
Application number: DE19782813003
Authority: DE
Inventors: Kjeld Balslev Lund-Hansen; Paul Owner-Petersen
Original assignee: LUND HANSEN KJELD BALSLEV
Current assignee: LUND HANSEN KJELD BALSLEV
Priority date: 1977-03-22
Filing date: 1978-03-22
Publication date: 1978-10-26
Also published as: GB1555631A; FR2385152A1; FR2385152B1; US4186297A; JPS54697A; DE2813003C2; JPS6053911B2

Description

Rechengerät zur Anzeige der Wirkung der Sonnenstrahlung auf eine Fassade

Die Erfindung betrifft ein Rechengerät zur Anzeige der Wirkung der Sonnenstrahlung auf eine Fassade entsprechend dem Datum, der Stunde, der Richtung der Fassade und der geographischen Breite.

Das auf eine Fassade oder hinter eine Glasfläche geworfene Sonnenlicht führt zu einem Aufheizungseffekt, der berücksichtigt werden sollte, wenn für ein Gebäude Heiz-/Ventila-_ tion-/oder Sonnenschutzsysteme ausgearbeitet werden, damit zwar genügend Licht für einen Raum zur Verfügung steht, aber eine unerwünschte direkte Sonneneinstrahlung in den Raum verhindert wird.

Sowohl die Heizwirkung als auch die Richtung des Sonnenlichtes auf eine gegebene Fläche hängen von mehreren Parametern abs

1. von der geographischen Breite;

2. von der geographischen Richtung der Fassadenfläche

3. vom Datum und .

4. von der Tageszeit.

Ein weiterer Parameter ist die Neigung der Fläche, je doch ist nachfolgend allgemein angenommen, daß es sich um verti-

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kale Flächen handelt. Bemerkungen zu geneigten Oberflächen werden jedoch weiter unten noch angegeben.

Um die erforderlichen Berechnungen zu erleichtern, sind zahlreiche Tabellen erstellt worden, die jeweils auf den erwähnten vier Parametern beruhen und die Beziehungen zwischen den anderen Parametern in Abhängigkeit von der Sonnenwärmeerzeugung pro Flächeneinheit der Fassade oder von Bemessungsbedingunger für Sonnenschutzanordnungen angeben, jedoch sei bemerkt, daß es für ein genaues Bild der Wirkung irgendeiner Kombination dieser Parameter notwendig ist, eine nahezu unendliche Anzahl von Tabel-j len zur Verfügung zu haben. .

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Rechengerät zu schaffen, mit dem der Benutzer schnell die relevanten Eigenschaften hinsichtlich der Wärmeerzeugung und/ oder der Richtung des Sonnenlichtes durch eine Kombination der erwähnten Parameter auf finden kann, und die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Rechengerät aus einem Basisteil mit einem Ablesebereich und mit Führungsmitteln zur Aufnahme eines über den Ablesebereich linear mit einer äquidistanten Einstellskala verstellbaren Schieber besteht, wobei die Einstellskala die geographische Richtung der Fassade und der Schieber selbst einen bestimmten geographischen Breitenbereiclji darstellt, daß auf den ersten Schieber ein System von einander schneidenden Kurven aufgedruckt ist, die in einem Koordinatensystem verschiedene Stunden des Tages bzw. verschieden· Jahres zeiten oder Jahresdaten derart darstellen, daß der Ort der Schnittpunkte - gesehen in der als Ordinatenrichtung des Koordi natensystems bezeichneten Verstellrichtung des Schiebers- sich auf den Azimutwinkel der Sonne ebenfalls mit der genannten äqui— distanten Einstellskala besieht, während der Ort der Schnittpunkte

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in der Abszissenrichtung des Koordinatensystems, d.h. quer.zur Verstellrichtung "des ersten Schiebers sich auf eine Funktion der Sonnenhöhe bezieht, und daß der Ablesebereich mit einer Marke j versehen ist, die sich auf.die durch die Position irgendeines j Punktes in irgendeiner charakteristischen Position des Schiebers j definierte relevante Wirkung der Strahlung bezieht.

Wenn sich in der Praxis das Kurvensystem des ersten Schiebers auf die geographische Breite bezieht, ist es aus- j reichend, einen bestimmten Schieber für Berechnungen zu verwenden, die sich auf einen geographischen Bereich nennenswerter Größe : beziehen, z.B. auf einen Bereich von 2-5 Breitengraden, und

ι ι

für andere Breitengrade können dementsprechend angepaßte Schieber verwendet werden, deren Kurvensysteme entsprechend bemessen sind. ' '

Wenn der Hauptschieber durchsichtig ist und ent- |

ί sprechend der geographischen Richtung der Fassade oder einer j anderen fraglichen Oberfläche eingestellt wird, nimmt jeder Punkt, in dem eine Tages/Stunden-Kombination darstellenden Kurvensystem eine genau definierte Position in einem Koordinatensystem des Ablesebereiches des Basisteils ein, und in diesem System stellt die Ordinate des Punktes den Sonnenazimut auf die Fassade dar, nämlich den absoluten Azimut, der durch das Kurvensystem definiert ist, das durch die Fassadenrichtung aufgrund der Stellung des ersten Schiebers vorgegeben ist, während die Abszisse des Punktes die Sonnenhöhe darstellt. Diese beiden Parameter, nämlich die Sonnenhöhe und der relative Sonnenazimut sind entscheidend für die Heiz- und Schattenwirkungen auf die Fassade, so daß der Äblesebereich markiert werden kann, um die relevanten Werte entweder direkt oder durch eine Markierung auf einem weiteren

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Schieber anzuzeigen, der verstellbar ist, um eine Koinzidenz der Markierung mit dem ausgewählten Punkt herbeizuführen und dadurch j den relevanten Wert auf einer gesonderten Skala anzuzeigen. |

Hinsichtlich der Heizwirkung oder des Wärmeübergangs reicht es normalerweise aus, den Ablesebereich mit einem gedruckten Kurvensystem zu versehen, deren Kurven die verschiedenen Wärmewirkunge^ z.B. den Wärmeübergang durch eine Flächeneinheit eines Doppelglasfensters darstellen. Die Kurven können auf auswechselbaren Trägern aufgedruckt werden, die im Ablesebereich angeordnet werden, wobei das Anzeigekurvensystem so ausgelegt werden kann, daß.eine Anpassung an eine spezifische Eigenschaft der von der Sonne bestrahlten Oberfläche erfolgt und ggfs. eine Anpassung an eine bestimmte Neigung der Oberfläche, z.B. einer Sonnenkollektorplatte.

Ein wichtiger Aspekt der Erfindung besteht in der

Verwendung des Basisteils und des ersten Schiebers in Verbindung ; mit weiteren Schiebern zur Berechnung von Einzelheiten hinsieht- ' lieh einer Sonnenschutzvorrichtung. Normalerweise sollte eine außen oberhalb eines Fensters angeordnete Sonnenschutzvorrichtung; mit einer überhanglänge versehen werden, die einen Kompromiß zwischen der optimalen Schattenwirkung an allen Tagen des Jahres, die auf der Kenntnis der Fensterhöhe beruht, und dem Prozentsatz der Fensterhöhe darstellt, die zu irgendeiner Zeit an irgendeinem Tag des Jahres beschattet werden soll. Eine wichtige Größe ist in diesem Zusammenhang die Neigung des Schattens, d.h. die Neigung einer Ebene, die den Mittelpunkt der Sonne und eine horizontale Linie auf der Fassade enthält. Auch derartige Rechnungen können auf Tabellen gestützt werden, die sich auf die tägliche und stündliche Änderung der Höhe und des Azimuts'der Sonne beziehen, jedoch sind derartige Rechnungen schwer durch-

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führbar.

In Verbindung mit der Erfindung hat sich gezeigt,

daß das erwähnte Kurvensystem auf dem Schieber durch eine loga- ' rithmische Anomalie der Abszisse so bemessen werden kann, daß j

ein Hauptschieber mit einer im Ablesebereich befindlichen Marke I

in Richtung der Abszisse verschiebbar ist, um Rechenschieberberechnungen zu ermöglichen, die auf der Sonnenhöhe beruhen, die natürlich ein Hauptparameter im Hinblick auf einen Sonnenschutz ist. Auf der Sonnenhöhe beruhende Schattenberechnungen sind jedoch nur richtig, wenn die Sonne senkrecht zur Fassade steht, und im allgemeinen ist der wesentliche Faktor die oben erwähnte Neigung des Schattens. Für eine gegebene Höhe der Sonne ändert sich die Schattenneigung mit der Winkelabweichung des relativen Azimuts von der Fassadenrichtung, wobei die letztere die horizontale Richtung der Normalen von der Fassade ist, und gemäß einem sehr wichtigen Aspekt der Erfindung ist die Marke eine Kurve, die in jedem Punkt durch eine Ordinate dazu dient, die Position des Hauptschiebers entsprechend der Abweichung derart zu korrigieren, daß der Schieber in direkte Beziehung zur Neigung des Schattens anstatt der Sonnenhöhe gesetzt wird. Aus diesem Grunde ist es möglich, den Hauptschieber mit weiteren Unterschiebern zu versehen, die eine sofortige Berechnung von Ablesewerten ermöglichen, die sich auf die Schattenwirkung eines Sonnenschutzes beziehen, ohne daß das Rechengerät die Schattenneigung selbst angeben muß.

Das Rechengerät stellt also insgesamt einen Rechenschieber dar, und es ist daher sehr einfach, die Wirkung einer Änderung irgendeines der Parameter zu bestimmen.

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j Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher'erläutert. In der Zeichnung bedeuten:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines

erfindungsgemäßen Rechengerätes,

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Rechengerät bei

Verwendung zur Ermittlung der Heizwirkung des Sonnenlichtes,

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Hilfsschieber

für denselben Zweck,

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines · - mit einem Sonnenschutz versehenen Fensters,

Fig. 5 eine Draufsicht auf das Rechengerät

bei Verwendung zur Berechnung der S chattenwi rkung,

Fig. 6 eine Draufsicht auf den Hauptschieber

und

Fig. 7 und 8 Draufsichten von zwei unterschiedlichen

ersten Schiebern.

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Das in Fig. 1 dargestellte Rechengerät besteht aus ; einem Mehrfach-Rechenschieber mit einem Basisteil 2, das sich aus einem mit einer Längsrille 6 versehenen Unterteil 4 und einem j Oberteil 8 zusammensetzt, das aus durchsichtigem Material be- ; steht und eine Querrille 10 aufweist, die zur Aufnahme eines Querschiebers 12 aus durchsichtigem Material dient. In der Rille 6 befindet sich im zusammengebauten Zustand von Oberteil 4 und Unterteil 8 ein Hauptschieber 14 mit einer Längsrille 16, in der ! sich ein weiterer Schieber 18 befindet, der seinerseits mit ! einer Rille 20 zur Aufnahme noch eines Schiebers 22 versehen ist.

^! Auf dem Querschieber 12 ist ein Kurvensystem aufge-

j druckt, das in Fig. 2 deutlicher dargestellt ist und aus einer ! ersten Gruppe von etwa halbkreisförmigen oder parabolischen Kurven A bestöht, die verschiedene Tage des Jahres darstellen und ; entsprechend markiert sind, und zu dem Kurvensystern gehört ferner eine zweite Gruppe von Kurven B, die die Kurven A schneiden und die einzelnen Stunden des Tages darstellen. An seinem linken Rand besitzt der Querschieber 12 eine Skala a, die mit einer Marke P-j auf dem Basisteil 2 zusammenwirkt und die Skala bezieht sich auf die geographische Richtung der Fassade, d.h. die horizontale Richtung einer zur Fassade senkrechten Linie. Die Skala j erstreckt sich von Westen durch den Süden zum Osten. Der Quer- j schieber 12 selbst ist mit einer Anzeige M versehen, die die geographische Breite darstellt, zu der die Kurven A und B gehören, d.h. für andere Breiten oder Breitenbereiche werden dann entsprechend andere Querschieber verwendet.

Wenn der Querschieber 12 beispielsweise die nördliche Breite von 56° darstellt, wird er in die Querrille 10 eingeschoben und auf die genaue Position eingestellt, die durch die

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nachträellch geändert

Skala a und die Marke p gegeben ist, wobei die beiden verbleibenden grundsätzlichen Parameter durch die Kurvengruppen A und B dadurch definiert sind, daß der Schnittpunkt zwischen den Kurven durch seine Lage in bezug auf den Basisteil eine spezifische Kombination für alle vier Parameter darstellt. Beispielsweise ist in Fig. 2 -ein Punkt Q angegeben, der ein Maß für die Sonnenposition bei einer Fassadenausrichtung von 200° und einer nördlichen Breite von 56° nachmittags um 14.00 Uhr zwischen dem 21. Juni und dem 21. März oder dem 21. September ist, d.h. etwa am 6. Mai oder August. Das Kurvensystem kann natürlich im Hinblick auf eine höhere Genauigkeit noch verfeinert werden.

Die Oberfläche des Hauptschiebers 14 kann als Koordinatensystem angesehen werden, bei dem die Skala a die Ordinate und eine quer verlaufende Mittellinie s¹ die Abszisse darstellt. Die Ordinate bildet den Azimut der Sonne bei äquidistanter Eichung, wobei sich die s¹-Achse im südlichen Azimut befindet, während die Abszisse die Sonnenhöhe im logarithmischen Maßstab darstellt, der nicht aufgetragen werden muß. Im Kurvensystem B entspricht die mit der Abszisse s¹ zusammentreffende Mittellinie dem Mittag, und zu dieser Linie ist das gesamte Kurvensystem A, B symmetrisch. Jeder Punkt in dem System stellt eine Sonnenposition dar, wobei die Höhe durch die Abszisse des Punktes und ein bestimmter astronomischer Azimut durch die Ordinate des Punktes entsprechend der Eichung der Ordinatenskala a bestimmt ist. Wenn der Querschieber 12 auf eine genau nach Süden gerichtete Fassade eingestellt ist, fällt die Linie s¹ mit der Marke P₁ zusammen, die auf eine unterhalb des durchsichtigen Querschiebers 12 auf dem Basisteil verlaufende Mittellinie s gerichtet ist. Eine Ein- stellung der Schieberposition beeinträchtigt nicht die Abszissenposition der Kurvenpunkte, jedoch führt eine Einstellung auf eine^: nicht nach Süden weisende Fassade dazu, daß das Kurvensystem

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nicht symmetrisch zur Linie s verläuft, die eine feste Abszissenachse in einem entsprechenden Koordinatensystem des Ablesebereiches auf dem Basisteil bildet. Durch Bewegung des Querschiebers 12 von der Südposition S zu irgendeiner anderen Position werden alle Ordinaten entsprechend der Verschiebung des Schiebers in bezug auf die s-Linie verringert oder vergrößert, so daß als Folge die Ordinaten in dem Koordinatensystem s, a so eingestellt werden, daß sie den relativen Azimut der Sonne in bezug auf die Fassade darstellen, und natürlich ist dieser relative Azimut zur Berechnung der Sonneneinwirkung auf die Fassade von Wichtigkeit«,

Auf dem Ablesebereich des Basisteils 2 ist ein

weiteres Kurvensystem C aufgedruckt, das durch den Querschieber 12 sichtbar ist. Dieses Kurvensystem bildet eine Bezugsbasis, die eine Ablesung des Heizeffektes der Sonnenstrahlen für jeden Punkt im Kurvensystem A, B und damit für jede Gruppe der erwähn-ten vier Hauptparameter ermöglicht. Im allgemeinen sind die Kurven geschlossen und symmetrisch zur Linie s, und jede Kurve stellt einen bestimmten Betrag von K Joule/m²/h dar und kann entsprechend bezeichnet werden, jedoch sind die Kurven in Fig. mit den Ziffern 1-5 bezeichnet, die sich am linken Ende des Basisteils auf dessen Oberseite wiederfinden. Jeder Punkt der Kurven stellt die Heizwirkung dar, die sich bei einer bestimmten Kombination von Sonnenhöhe und relativem Azimut unabhängig davon ergibt, wie diese Kombination durch irgendeine Gruppe der vier Parameter zustande gebracht wird. Die Kurven beziehen sich vorzugsweise auf die innen durch die Sonnenstrahlen pro Quadrateinheiten von in der Fassade befindlichen Fensterbereichen erzeugte Wärme. Aus dem Beispiel ist ersichtlich, daß der Punkt Q eine Wärmeerzeugung von etwa 1.700 K Joule/m² angibt (diese Zahl ist jedoch nicht authentisch). Man sieht ferner, daß an dem frag-

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nachträglich
geändert

liehen Datum die Wärmeerzeugung ein Maximum bei etwa 13.30 Uhr nachmittags erreicht. Ein Maximum um 12.00 Uhr wird nur erreicht, wenn die Fassade genau nach Süden weist.

Figur 3 zeigt einen Hilfsschieber 24, der in die Rille 6 des Basisteils anstelle des Schiebers 14 eingesetzt werden kann. Der Hilfsschieber 24 besitzt zwei rechteckige Unterbereiche F₁ und F~, die jeweils unter den Querschieber 12 gebracht werden können, und jeder dieser Unterbereiche enthält ein Kurvensystem C₁ bzw. C-, von denen das ausgewählte System das Kurvensystem C als Ablesebasis ersetzt. Jeder Unterbereich bezieht sich in Form einer aufgedruckten Information oder dergleichen auf bestimmte Umstände, z.B. auf den Wärmedurchgang von Fenstern mit Dreischeibenverglasung oder auf die Heizwirkung bei Oberflächen aus bestimmtem Material, wobei die jeweiligen Kurvensysteme entsprechend bemessen sind. Eine wichtige Möglichkeit besteht darin, daß jeder Unterbereich eine bestimmte Neigung der fraglichen Oberfläche darstellen kann, wobei beispielsweise der Effekt für Sonnenkollektorplatten ablesbar ist. Natürlich können im Bedarfsfall ähnliche Träger mit einer beliebigen Zahl von Kurvengruppen vorgesehen werden.

Die Kurvensysteme B stellen die Heizwirkung des direkten Sonnenlichtes dar, jedoch können zusätzliche Kurven C hinzugefügt werden, um die Wirkung der sogenannten diffusen oder sekundären Strahlung ablesen zu können.

Anstelle getrennter C-Kurventräger F für unterschiedliche Oberflächenmaterialien oder Fenstertypen können einige wenige typische Standardkurven .ausgewählt werden, wobei dann von Übersetzungsskalen Gebrauch gemacht wird, die beispielsweise auf die Rückseite des Rechengerätes aufgedruckt sind, um Ver-

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gleiche zwischen dem zu der Standardkurve gehörenden Wert und einem anderen Material zu ermöglichen.

Der Hauptschieber 14 (Fig. 1) dient für Berechnungen der Wirkung einer Sonnenschutzanordnung, die über dem Fenster angeordnet ist. Zur Erleichterung des Verständnisses zeigt Fig. 4 schematisch einen Querschnitt durch ein Fenster W in einer Wand K. Vom oberen Rand des Fensters steht horizontal ein Sonnenschutz L mit einer überhanglänge 1 vor. Das Fenster hat eine Höhe H. Ein Sonnenstrahl R_s verläuft durch das Fenster, wobei der obere Teil h_s des Fensters im Schatten bleibt. Die Neigung des Sonnenstrahls in bezug auf die horizontale Richtung ist durch den Winkel i gegeben. Dieser Winkel ist die "Schatten-' neigung" und tatsächlich der einzige Sonnenparameter, der die Beziehung zwischen der Höhe des Fensters und dem beschatteten Teil h definiert.

Der Winkel i ist in direkter Art weder durch den relativen Azimut noch durch die absolute Höhe der Sonne gegeben, sondern natürlich durch irgendeine tatsächliche Kombination dieser Werte. Es sei bemerkt, daß jeder Punkt Q des Kurvensystems A, B auf dem Querschieber 12, der entsprechend der Fassadenrichtung eingestellt ist, eine solche Kombination darstellt, und es hat sich gezeigt, daß es möglich ist, das linke Ende des ! Hauptschiebers 14 mit einer Kurve D zu versehen, die im Falle ! der Koinzidenz mit irgendeinem ausgewählten Punkt Q bewirkt, daß der Hauptschieber 14 eine Lage einnimmt, die ein Maß für den Schattenneigungswinkel i ist, wobei weitere trigonometrische Rechnungen hinsichtlich der Abmessungen des beschatteten Fensterteils h leicht mittels eines Rechenschiebersystems durchführbar sind.

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Die Kurve D ist so geformt, daß ihr vorderes Ende

sich auf der Linie s befindet, so daß sie dem relativen Sonnen-

i azimut senkrecht zur Fassade entspricht, wobei der Winkel i !

identisch mit dem sogenannten Einfallswinkel der Sonnenstrahlen | auf die Fassade ist, der durch die Höhe der Sonne gegeben ist, während für kleinere und größere Azimutwinkel die Punkte auf der Kurve D für jede Ordinate so angeordnet sind, daß sie den notwendigen Korrekturfaktor für die Umwandlung des Einfallswinkels in den Neigungswinkel des Schattens i darstellen. Wenn somit der Hauptschieber 14 so eingestellt wird, daß die Kurve D und ein ausgewählter 4-Parameterpunkt des Querschiebers 12 in Koinzidenz sind, ist die Lage des Hauptschiebers in bezug auf den Basisteil ein Maß für die Schattenneigung, die durch eine Skala b auf dem i Hauptschieber angegeben und durch eine Marke P₂ auf dem Basisteil abgelesen werden kann, wobei natürlich Skalenanordnung und Marke ; vertauscht werden können.

Die Skala b hat eine derartige Anomalie, daß sie in '-Verbindung mit Rechenschieber - Berechnungen für trigonometrische j Funktionen verwendbar ist, die sich auf den beschatteten Teil h des Fensters W als Funktion der überhanglänge 1 des Sonnen-Schutzes L und der Schattenneigung i beziehen.

Somit kann der Hauptschieber 14 mit einer Skala c versehen werden, die mit einer Marke P^ auf dem durchsichtigen Oberteil des Basisteils gemäß Fig. 1 und 5 zusammenwirkt, wobei die Höhe h des beschatteten Fensterteils für jede Uberhanglänge

1 des Sonnenschutzes, ^au^ der die Skala c beruht, ablesbar ist. Wegen der Anomalie des Systems kann die Skala c jedoch auf einem Unterschieber 18 angebracht werden und mit einer Marke P₃ des Hauptschiebers so zusammenwirken, daß der Unterschieber auf jede gewünschte überhanglänge einstellbar ist, worauf die Schatten-

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höhe h für diese Länge an der Marke P. ablesbar ist.

Auf einem weiteren Unterschieber 22, der im ersten
Unterschieber 18 verschiebbar ist, befindet sich eine Marke P^f

die mit der Skala c zusammenwirkt und die Hohe H des Fensters

auf dieser Skala anzeigt, und es ist darauf eine weitere Skala ' d vorgesehen, die mittels einer Marke Pg auf dem Oberteil des ; Basisteils ablesbar ist, wobei die Skala d den Prozentsatz der

Schattenhöhe h von der gesamten Fensterhöhe H darstellt= Diese s w

Skala endet natürlich bei 100%, da über das Ende der Skala
hinaus die gesamte Fensterhöhe beschattet ist.

Wenn die überhanglänge 1 und die Fensterhöhe H bereits bekannt sind, und die Unterschieber 18 und 22 entsprechend eingestellt werden, dann bleiben die an der Marke Pg abgelesenen
Ergebnisse (Schattenprozentsatz des Fensters) auch richtig, wenn das gesamte Schiebesystem 12, 18, 22 bewegt wird, um Koinzidenz
zwischen der Kurve D und irgendeinem ausgewählten 4-Parameterpunkt auf dem Querschieber 14 herzustellen. Im allgemeinen ist
zu begrüßen, daß es leicht möglich ist, irgendeinen Parameter
aus der Gesamtmenge der Parameter zu ändern und die Konsequenzen auf andere Parameter zu beobachten. Die Parameter können in
Billionen von Möglichkeiten kombiniert werden, aber das einfache erfindungsgemäße Rechengerät kann alle relevanten Kombinationen

erfassen. ι

Der Fachmann weiß, daß die Neigung des Schattens über | die Stunden der Tage des Äquinoktiums nahezu unverändert ist,
d.h. am 21.März und 21. September, und demzufolge sollte die
Kurve D gleich der Kurve B sein, die diese Daten des Jahres
darstellt, so daß eine Koinzidenz eintritt, wenn der Querschiebe£ seine Südposition einnimmt und die Marke P„ die bestimmte

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Schattenneigung auf der Skala b anzeigt. Der genannte Winkel ist 34° bei der geographischen Breite von 46° und ist gegeben durch den Komplementärwert zur Breite von 90°. Diese Tatsache ermöglicht es , daß das Kurvensystem A, B auf verschiedenen Querschiebern 12 umso mehr nach links gebracht werden sollte,

je kleiner die geographische Breite ist. Dies ist deutlich ■

in Fig. 7 und 8 zu sehen, .wo . die Kurvensysteme A und B für [ die Breiten von 56° bzw. 68° dargestellt sind.

Da wie erwähnt, die Abszisse des Koordinatensystems

ι des Querschiebers 12 die Sonnenhöhe darstellt, kann das Rechen-

j gerät mit einer Skala versehen werden, die die Höhe anzeigt,

• und zwar entweder mit einer direkt entlang der Linie s aufge-

, druckten Skala oder in Form einer Skala, die längs des Haupt-

^; Schiebers verläuft und die Schieberposition in Abhängigkeit zu

: einer vertikalen Markierungslinie D¹, in der Nähe der Kurve D

anzeigt, die auf die fraglichen 4-Parameterpunkte eingestellt

j ist. Die Anzeige der Höhe ist jedoch von geringem praktischen ι Interesse, so daß in der Praxis vorzugsweise von einer in Fig.

dargestellten Skala e Gebrauch gemacht wird, die auf die auf j die Heizwirkung pro Flächeneinheit einer senkrecht zur Sonnen-

strahlung verlaufenden Fläche geeicht ist.

Fig. 6 zeigt ferner eine vertikale Skala f, die auf den Hauptschieber in der Nähe der Kurve D aufgedruckt ist. Die Skala f stellt die Länge des Seitenschattens dar, der auf einer Fassade durch eine vertikale Schattenplatte erzeugt wird, die eine Längeneinheit senkrecht von der Fassade vorsteht. Der Seitenschatten wird allein durch den relativen Azimut der Sonne bestimmt, und da dieser die Ordinate der verschiedenen 4-Parameterpunkte auf dem Querschieber 12 ist, kann der Seitenschattenfaktor leicht durch Verschiebung des Hauptschiebers gefunden werden,

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bis Koinzidenz zwischen der Skala f und dem fraglichen Pararaeter- ! punkt hergestellt ist, worauf dann das Ergebnis von der Skala f

I abgelesen wird.

j Bs/vf

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Claims

EIKENBERG & BRÜMMERSTEDT

PATENTANWÄLTE IN HANNOVER

Kjeld Balslev Lund-Hansen 259/87

Patentansprüche

[J/ Rechengerät zur Anzeige der Wirkung der Sonnenstrahlung auf eine Fassade entsprechend dem Datum, der Stunde, der Richtung der Fassade und der geographischen Breite, dadurch gekennzeichnet, daß das Rechengerät aus einem Basisteil (2) mit einem Ablesebereich und mit Führungsmitteln CIO) zur Aufnahme eines über den Ablesebereich linear mit einer äquidistanten Einstel-lskala (a) verstellbaren ersten Schiebers (12) besteht, wobei die Einstellskala die geographische Richtung der Fassade und der Schieber selbst einen bestimmten geographischen Breitenbereich darstellt, daß auf den ersten Schieber (12) ein System (A, B)von einander schneidenden Kurven aufgedruckt ist, die in einem Koordinatensystem verschiedene Stunden des Tages bzw. verschiedene Jahreszeiten oder Jahresdaten derart darstellen, daß der Ort der Schnittpunkte (Q) - gesehen in der als Ordinatenrichtung des Koordinatensystems bezeichneten Verstellrichtung des Schiebers - sich auf den Azimutwinkel der Sonne ebenfalls mit der genannten äquidistanten Ein- •tellekala (a) bezieht, während der Ort der Schnittpunkte (Q) in der Abezlssenrichtung des Koordinatensystams, d=ho quer zur ; Verstellrichtung des ersten Schiebers (12) sich auf eine Funktion! der Sonnenhöhe bezieht, und daS der Ablesebereich mit einer Marke Versehen ist, die sich auf die durch die Position irgendeines Schnittpunktes in irgendeiner charakteristischen Position des Schiebers (12) definierte relevante Wirkung der Strahlung bezieht

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ORIGINAL INSPECTED
2. Rechengerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere gegeneinander austauschbare erste Schieber (12) vorgesehen sind, deren Kurvensysteme (A, B) sich auf unterschiedliche geographische Breiten oder Breitenbereiche beziehen.
3. Rechengerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Marke auf dem Ablesebereich ein Kurvensystem (C) ist, das sich auf die Heizwirkung oder die Wärmeübertragung des Sonnenlichtes auf oder durch eine Flächeneinheit der Fassade bezieht.
4. Rechengerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere gegeneinander austauschbare Träger (F^, F₃) für die Marke auf dem Ablesebereich vorgesehen ist, von denen sich jeder auf eine unterschiedliche Neigung der Fassade oder einer anderen' lichtempfangenden Fläche bezieht.
5. Rechengerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablesebereich auf einem breiten Hauptschieber (14) angeordnet ist, der in dem Basisteil (2) quer zur Verstellrichtung des ersten Schiebers (12), d.h. in Richtung der Abszisse verstellbar und dadurch entsprechend der Sonnenhöhe einstellbar ist, daß die Marke auf dem Ablesebereich durch eine Kurve (D) gebildet ist, die die Abszissenkorrektur darstellt, die benötigt wird, um durch irgendeine Ordinate die Sonnenhöhe in den Schattenneigungswinkel (i_e) derart umzusetzen, daß die Position des Haupt-Schiebers (14) bei Einstellung auf Koinzidenz zwischen einem Parameterpunkt auf dem ersten Schieber (12) und der Kurve (D) ein Maß für die Schattenneigung durch die bestimmten Parameter ist.

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6. Rechengerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abszisse im Koordinatensystem des ersten Schiebers (12) eine logarithmische Skala ist, und daß der Hauptschieber (14) zusammen mit dem Basisteil (2) und mit einem oder mehreren Schiebern (18, 22) einen Rechenschieber bildet, der Ableseskalen besitzt, die die Beziehung zwischen der überhanglänge (1) eines Sonnenschutzes (L) oberhalb eines Fensters und dessen Schattenwirkung auf das Fenster gemäß dem Schattenneigungswinkel (i )

anzeigt, der durch die relative Position des Hauptschiebers (14) gegeben ist.
7. Rechengerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schattenneigungswinkel (i ) auf einer Skala (b) '

~ ■ " ' Si

in Verstellrichtung des Hauptschiebers (14) dargestellt ist. I
8. Rechengerät nach Anspruch 5' oder 6, dadurch gekennzeich-ί

net, daß der Ablesebereich zusätzlich mit einer geraden, sich in Ordinatenrichtung erstreckenden Markierungslinie (D¹) versehen ist, und daß eine Marke und eine Skala (e) zur Anzeige der Heiz- j wirkung der Sonnenstrahlung auf eine Fläche senkrecht zur Strah- j lung entsprechend der Sonnenhöhe vorgesehen ist, die durch die Position des Hauptschiebers (14) bei Koinzidenz der geraden Markierungslinie mit einem ausgewählten Parameterpunkt auf dem erster Schieber (12) dargestellt wird.
9. Rechengerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptschieber (14) einen ersten Hilfsschieber (18) aufnimmt, der eine Skala (c) aufweist, die mit einer Ablesemarke (P₃) auf dem Hauptschieber zusammenwirkt, um die überhanglänge(1) eines Sonnenschutzes (L) anzuzeigen und ferner mit einer Ablesemarke (P^) auf dem Basisteil (2) zusammenwirkt, um die vertikale

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Abmessung (h ) des Schattens des Sonnenschutzes anzuzeigen.
10. Rechengerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet/ daß der erste Hilfsschieber (18) einen zweiten Hilfsschieber (22) aufnimmt, der eine Ablesemarke (P₅) besitzt, die auf die Skala (c) auf dem ersten Hilfsschieber (18) zur Anzeige der Höhe (H^) eines beschatteten Fensters zeigt und der eine Skala (d) aufweist, die in Zusammenwirken mit einer Ablesemarke (Pg) auf dem Basisteil (2) den beschatteten Prozentsatz der Fensterhöhe anzeigt.
11. Rechengerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablesebereich zusätzlich mit einer Skala (f) versehen ist, die sich in Ordinatenrichtung erstreckt und so' geeicht ist, daß sie als Funktion des Sonnenazimuts die horizontale Abmessung eines Seitenschattens zeigt, der auf die Fassade durch einen vertikalen Schirm geworfen wird, der um eine Längeneinheit senkrecht von der Fassade vorsteht.

- Beschreibung -

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