CH694470A5 - Anordnung zum Ausleuchten von Räumen in Gebäuden. - Google Patents

Description

  



   Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Ausleuchtung eines Raumes in einem Gebäude gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. 



   Viele Häuser verfügen über Keller oder Souterrainräume, deren Fenster ganz oder teilweise unter dem Strassenniveau liegen. Insbesondere ganz darunter liegende Fensteröffnungen erhalten nur durch eigens für die Fenster angelegte, in den Boden vor der Fensterwand getriebene Schächte Luft und spärliches Tageslicht. Solche Räume bedürfen zur Nutzung ständiger, künstlicher Beleuchtung. Die Nutzung dieser Räume ist durch den zusätzlichen Energieaufwand, aber auch durch den psychologischen Effekt mangelnden Tageslichtes, im Vergleich zu ebenerdigen Räumen stark eingeschränkt. 



   Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, die genannten sowie noch weitere Nachteile des Standes der Technik zu überwinden. 



   Diese Aufgabe wird bei der Anordnung der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäss so gelöst, wie dies im kennzeichnendem Teil des Patent-anspruchs 1 definiert ist. Es zeigt: Fig. 1 in einem vertikalem Schnitt eine erste Ausführung der vorliegenden Erfindung, Fig. 2 in einer Seitenansicht eine zweite Ausführung der vorliegenden Erfindung, Fig. 3 in einem vertikalem Schnitt die Anordnung aus Fig. 2, und Fig. 4 in einer Frontansicht ein Fenster der Anordnung aus Fig. 2 bzw. 3. 



   Fig. 1 zeigt eine erste Ausführung der erfindungsgemässen Anordnung, welche insbesondere zur Ausleuchtung von Tiefgeschossräumen dienen kann. Diese Anordnung umfasst unter anderem ein Fenster, einen Schacht und Reflektorelemente. Der Schacht 2 verbindet das unterirdische Fenster 1 mit dem freien Raum oberhalb des Erdbodens 4. Der Schacht 2 hat im Querschnitt drei senkrechte Wände 5, 6, 7 und einen Boden 40. Das Fenster 1 befindet sich vor einer entsprechenden Aussparung 8 in einer Seitenwand 5 des Schachtes 2, in einem unteren Abschnitt nahe dem Boden 40. Die Wand 5 hat eine grössere Wandstärke und ist Bestandteil eines Gebäudes. Hinter der Aussparung 8, auf der vom Schacht 2 abgewandten Seite, befindet sich der zu beleuchtende Raum 42 (nicht dargestellt). Das obere Schachtende 11 ist offen. Es ist mit einem Deckel 12 abgedeckt.

   Der Deckel 12 besteht in einem Teil 41 seiner Fläche aus einem lichtdurchlässigem, transparentem Material. Bei einem solchen lichtdurchlässigen Material kann es sich um jedes bekannte Material, vorzugsweise Glas oder Plexiglas, handeln. Aus Gründen der Stabilität handelt es sich vorzugsweise um Panzerglas. Der Deckel 12 kann den Schacht 2 durch horizontale Auflage begrenzen, er kann aber auch über dem oberen Ende 11 des Schachtes, wie in der Ausführung in Fig. 1 dargestellt, durch an sich bekannte Mittel in einem Winkel Alpha zur Horizontalen geneigt sein. Der Neigungswinkel Alpha kann vorzugsweise 5 bis 20 Grad betragen. Die der Hauswand bzw.

   Schachtwand 5 zugewandte Seite 16 des Deckels 12 wird in der dargestellten geneigten Ausführungsform bzgl. der Vertikalen höher liegen als die von der Wand 5 abgewandte bzw. der entgegengesetzten Schachtwand 6 nähere Seite 17 des Deckels 12. 



   Im Schacht 2 befinden sich zwei Reflektorelemente 9, 10. Ein erstes Reflektorelement 9 umfasst zwei Reflektorplatten 91, 92, die parallel zueinander und zu den Schachtwänden 5, 6 angeordnet sind. Die Platten sind in einem oberen Abschnitt des Schachtes 2 angeordnet und reichen ungefähr bis zur Mitte des Schachtes 2 hinab, höchstens jedoch bis zur oberen Begrenzung 18 der Aussparung 8 für das Fenster 1    in der Seitenwand 5 des Schachtes 2. Die dem Schachtinneren zugewandten Innenseiten 14 bzw. 15 der Seitenwände 91 bzw. 92 sind verspiegelt und reflektieren vom oberen Schachtende 11 einfallendes Licht. Die Reflektorplatten 91, 92 sind im Schacht bezüglich der Höhe so angeordnet, dass sie sich an das obere Ende 11 des Schachtes nach unten, in den Schacht 2 hinein, anschliessen und vorzugsweise bündig mit dem Deckel 12 abschliessen.

   Der lichtdurchlässige Teil 41 des Deckels 12 entspricht dabei der Querschnittsfläche des von den Platten 91, 92 nach unten im Schacht begrenzten länglichen Raumes zwischen den Platten 91, 92. Die Längsachse dieses Raumes ist im Wesentlichen identisch mit der Längsachse A des Schachtes 2. Es sind aber auch Ausführungsformen denkbar, bei denen die Längsachsen nur parallel verlaufen. 



   An das untere Ende des an der Haus- bzw. Schachtwand 5 mit an sich bekannten Mitteln befestigten Reflektorelementes 9 schliesst sich in der Vertikalen das Fenster 1 bündig an. Das Fenster 1 ist vor der Aussparung 8 im Schacht 2 positioniert. Es bildet mit der Reflektorplatte 91 eine eben Fläche. Das Fenster wird dabei in der konkreten, praktischen Ausführung in einen Rahmen, beispielsweise einen Metallrahmen 19, gefasst sein, der den eigentlichen übergang zwischen Fenster 1 und Reflektorplatte 91 bildet. Ein Rahmen 19 verleiht Stabilität und kann beispielsweise einen Teil des Gewichtes der Platte 91 tragen. 



   Auf der dem Fenster 1 entgegengesetzten Seite des Schachtes 2 befindet sich ein zweites Reflektorelement 10. Es ist in einem Abschnitt 21 konkav geformt. Die konkav gewölbte Innenseite ist gleichfalls verspiegelt, um Tageslicht zu reflektieren, und ist dem Fenster 1 zugewandt. Das Fenster 1 und der konkav geformte Abschnitt 21 des Reflektorelementes 10 befinden sich auf gleicher Höhe. 



   Das Reflektorelement 10 besteht aus einem ersten Abschnitt 20 und einem zweiten Abschnitt 21. Der erste Abschnitt 20 ist als eine ebene Fläche oder Band geformt. Er schliesst sich an das untere Ende der zweiten Reflektorplatte 92 an. Dieser übergang findet in gleicher Höhe wie der übergang zwischen der ersten Reflektorplatte 91 und dem Fensterrahmen 19 statt. 



   An diesen ersten Abschnitt 20 des Reflektorelementes 10 schliesst sich tangential der konkav gewölbte zweite Abschnitt 21 an. Der übergang zwischen beiden Abschnitten 20, 21 findet auf Höhe der Linie B statt. Die Oberflächenkontur der verspiegelten, konkaven Innenseite dieses zweiten Abschnitts 21 wird beschrieben durch einen Mantelabschnitt eines Zylinders mit einem zylindrischen Radius 22 ausgehend von einem Mittelpunkt M. Die Längsachse eines solchen Zylinders verläuft in horizontaler Richtung durch den Mittelpunkt M und im rechten Winkel zur Papierebene (Fig. 1). In der vorliegenden Ausführungsform ist der Radius so gewählt, dass der Abschnitt 21 das untere Ende des flachen, geraden Abschnittes 20 mit der Unterkante des Metallrahmens 19 bzw. des Fensters 1 verbindet.

   Die Linie B, die horizontal den übergang zwischen Abschnitt 20 und 21 markiert, verläuft ungefähr auf Höhe des oberen Drittels des Fensters 1. Daraus ergibt sich, dass die konkav gewölbte, verspiegelte Innenseite des Abschnittes 21 den Schachtinnenraum, entsprechend dem Abstand zwischen den Platten 91 und 92, überbrückt und vom oberen Schachtende 11 einfallendes und zum Teil von den Platten 91 und 92 nach unten reflektiertes Tageslicht in Richtung auf das Fenster 1 umlenkt bzw. reflektiert. 



   Es sind auch andere Ausführungen eines solchen Spiegelschachtes zur Ausleuchtung von unterirdischen Räumen mit Tageslicht möglich. Beispielsweise kann statt zweier separater, nur an zwei Wandseiten eines Schachtes 2 angebrachter Reflektorplatten 91, 92 ein ringsum geschlossenes, allseitig innen verspiegeltes Tunnelelement als Reflektor verwendet werden. Eine solche    Ausführung ist besonders vorteilhaft, wenn in den Schacht 2 einfallendes Tageslicht gleich am oberen Ende 11 des Schachtes 2 umgelenkt werden muss. 



   Eine derartige Ausführungsform einer erfindungsgemässen Anordnung ist in den Fig. 2 bis 4 dargestellt. 



   Fig. 2 zeigt einen Schacht 2 in einer schematisierten Seitenansicht. Die Hauswand 5 bildet eine Seitenwand des Schachtes 2. Der Deckel 12 ist geneigt und weist einen zentralen lichtdurchlässigen Teil 41 auf. Im Inneren des Schachtes ist ein als Tunnelelement ausgeführtes Reflektorelement 23 angeordnet, dessen dem Deckel 12 zugeordnete obere Stirnseite sich zum lichtdurchlässigen Teil 41 der Abdeckung bzw. des Deckels 12 hin öffnet. Der Deckel 12 ist in der vorliegenden Ausführung als keilförmige Abdeckung mit Seitenwand 25 gearbeitet. Eingelassen in die Seitenwand 25 ist eine Entlüftungsöffnung oder Ventilator 24. 



   Fig. 3 zeigt einen vertikalen Querschnitt durch die Anordnung aus Fig. 2. Der Schacht 2 ist wiederum durch Boden 40 und Seitenwände 5, 6 begrenzt. Die Seitenwand 5 ist wiederum mit der Hauswand identisch. Das Mauerwerk der Wände ist in der Darstellung um zusätzliches, dem Mauerwerk glatt aufliegendes Material 27, z.B. Wärmedämmmaterial oder Gipsplatten, ergänzt. Die Wandstärke insbesondere der Hausmauer 5 ist dadurch erheblich grösser als z.B. in Fig. 1 dargestellt. Die Hauswand 5 verfügt wiederum über eine Aussparung 8 für ein Fenster 1. Das Fenster 1 ist in dieser Ausführung flächig in die Aussparung 8 eingepasst, und zwar so, dass es mit der vom Schacht 2 abgewandten Seite der Wand 5 bündig abschliesst.

   Das Fenster 1 ist somit für einen Benutzer in einem durch die Wand 5 begrenzten Raum gut erreichbar, aber vom Schacht 2 infolge der grossen Wandstärke der Wand 5 deutlich abgesetzt. Ein Reflektorelement 23 ist im Schacht so angeordnet, dass es wie ein Tunnel vom lichtdurchlässigen Teil 41 des Deckels 12 zum Fenster 1 führt. Es lenkt durch Reflexion an seiner Innenwand wenigstens    einen Teil des am oberen Ende 11 des Schachtes 2 einfallenden Tageslichtes zum Fenster 1 um. 



   Das Reflektorelement 23 ist in der vorliegenden Ausführungsform als ein schlauchförmiges Hohlelement oder Tunnelelement 23 gearbeitet. Es ist inwandig wenigstens teilweise verspiegelt. Das Tunnelelement 23 kann zweckmässigerweise aus einem Metall oder Kunststoff gearbeitet sein. Es umfasst mehrere Abschnitte unterschiedlicher Neigung oder Krümmung. In der Darstellung nach Fig. 3 umfasst das Reflektorelement 23 mindestens eine inwandig verspiegelte obere und eine inwandig verspiegelte untere Seitenwand 29 bzw. 30. Die hintere Seitenwand 31 kann auch verspiegelt sein. Sie kann aber auch als offene Querverstrebung oder eine ähnliche Stützkonstruktion gearbeitet sein (nicht dargestellt). 



   Ein erster oder oberer Abschnitt 231 des Reflektorelementes 23 schliesst sich an den lichtdurchlässigen Teil 41 an. Beide Seitenwände 29, 30 erstrecken sich gerade und ungefähr parallel zueinander vom lichtdurchlässigen Teil 41 an durch den Raum des Schachtes 2 hindurch bis ungefähr zur Aussparung 8 des Fensters 1. Der Neigungswinkel Beta der Seitenwände 29, 30 bezüglich der Horizontalen ist für beide Seitenwände 29, 30 näherungsweise gleich und bewegt sich in der Grössenordnung von 20 bis 90 Grad, in der vorliegenden Ausführung beträgt er ungefähr 60 Grad. Der Winkel Beta kann in anderen Ausführungen für beide Wände 29, 30 auch unterschiedlich sein.

   In einem unteren, zweiten Abschnitt 232 führen beide Seitenwände 29, 30 in horizontaler Richtung und parallel zueinander von der dem Schacht 2 zugewandten Vorderkante 181 der Aussparung 8 zum Fenster 1, entsprechend der Wandstärke der Hausmauer 5. 



   Im Bereich der Vorderkante 181 der Aussparung 8 schliesst sich der zweite Abschnitt 232 im Bereich der oberen Wand 29 mit einem Knick an den ersten Abschnitt 231 an. Die den beiden Abschnitten zuzuordnenden Flächen der Wand 29 schliessen    einen Winkel Gamma von 90 bis 150 Grad, in der vorliegenden Ausführung ungefähr 120 Grad, ein. Das Reflektorelement 23 hat in der Darstellung gemäss Fig. 3 daher ungefähr L-Form. 



   Im Bereich der Vorderkante 181 der Aussparung 8 verbindet sich der zweite Abschnitt 232 im Bereich der unteren Wand 30 vermittels eines dritten oder übergangsabschnittes 233 mit dem ersten Abschnitt 231. Die Neigung des übergangsabschnittes ist kleiner als der Neigungswinkel Beta der unteren Wand 30 im oberen Abschnitt 231. Dies daher, damit vom oberen Ende 11 des Schachtes 2 auf den Abschnitt 233 reflektiertes oder direkt einfallendes Tageslicht in einem spitzeren Winkel reflektiert und so noch zum Fenster 1 umgelenkt wird. Es ist also zweckmässig, dass der zweite, horizontale Abschnitt 33 der unteren Wand 30 kürzer als der entsprechende Abschnitt der oberen Wand 29 ist, damit durch den lichtdurchlässigen Teil 41 oder vom oberen Abschnitt 231 einfallendes Licht nicht in einem sehr spitzen Winkel reflektiert wird.

   Dies würde bedeuten, dass das Licht rückreflektiert wird, anstatt in Richtung des Fensters 1 umgelenkt zu werden. 



   In Fig. 3 ist weiterhin ein Lüftungsgebläse 35 dargestellt. Es ist in das Fenster 1 eingelassen und erstreckt sich von dort in die Aussparung 8 hinein in Richtung des Schachtes 2. 



   Fig. 4 zeigt das Fenster aus Fig. 3 als Detail in einer Aufsicht. Ein aus rechteckiger, aus mehreren Längselementen zusammengesetzter Rahmen 19, beispielsweise ein Metallrahmen, umgibt ein recht-eckiges Fenster 1. Das Längsmass des Fensters 1 ist kleiner als das des Rahmens 19. Das Fenster 1 ist asymmetrisch in den Rahmen 19 eingepasst, sodass auf einer Seite ein Spalt zwischen Rahmen 19 und Fenster 1 verbleibt. In diesen breiten Spalt ist das Gebläse 35, analog bekannten Klimaanlagen, eingepasst und die vom Spalt noch verbliebene Fläche mit einer Abdeckung 36 verschlossen. Der Benutzer kann also vermittels der    Entlüftungsöffnung 24 und Betätigung des Gebläses 35 vermittels des Schachtes 2 für Ventilation und Luftaustausch in einem hinter dem Fenster 1 gelegenen Raum sorgen.

   Zudem verhindert die Entlüftung 24, die zweckmässig als Zwangsentlüftung ausgelegt sein kann, das Entstehen von Stauwärme im Schacht 2. Der lichtdurchlässige Teil 41 kann somit keinen unerwünschten Treibhauseffekt erzeugen. Es sind auch andere Ausführungen eines solchen Entlüftungssystems denkbar. Beispielsweise kann die Entlüftung bzw. die Spiegelanordnung als separates, geschlossenes Röhrensystem im Schacht ausgeführt sein. Ein als geschlossenes Tunnelelement ausgeführtes Reflektorelement 23 ist mit seinen verspiegelten Flächen unempfindlich gegen Verschmutzung durch mit dem Luftstrom eingetragenen Staub. Die Beleuchtungsleistung wird so konserviert, der Wartungs- bzw. Reinigungsaufwand minimiert. 



   Die vorliegende Erfindung erlaubt auf einfache, energiesparende Weise die Ausleuchtung unterirdischer Räume mit Tageslicht. Es gibt keine bewegten Teile und somit kaum Verschleiss. Der Wartungsaufwand ist, je nach Ausführung, sehr gering bis vernachlässigbar. Es ist auch denkbar, für schlechte Lichtverhältnisse, z.B. bei starker Bewölkung oder in der Dämmerung, die Beleuchtung mit Tageslicht mit einer Kunstlichtquelle im Schacht 2 zu mischen bzw. zu unterstützen.

Claims (10)

1. Anordnung zur Ausleuchtung eines Raumes in einem Gebäude, mit einem Schacht (2), welcher an der Aussenseite des Gebäudes angeordnet ist, wobei sich eine der Endpartien (11) dieses Schachtes im Bereich des Erdniveaus (4) befindet, während die andere Endpartie des Schachtes (2) einer öffnung (8) zugeordnet ist, welche in einer der Seitenwände (5) des auszuleuchtenden Raumes (42) des Gebäudes ausgeführt ist, und mit einer reflektierenden bzw. lichtleitenden Einrichtung, welche sich im Schacht (2) befindet, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierende bzw. lichtleitende Einrichtung so ausgeführt und angeordnet ist, dass sie das von der äusseren Mündung (11) des Schachtes (2) einfallende Licht, insbesondere Tageslicht, wenigstens teilweise in die öffnung (8) in der Raumwand (5) umlenkt.

2.

Anordnung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierende bzw. lichtleitende Einrichtung wenigstens einen Abschnitt (12, 20, 32, 60, 88) aufweist, welcher als konkav betrachtet werden kann.

3. Anordnung gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierende Einrichtung einen ersten bzw. oberen Abschnitt (10) umfasst, welcher sich praktisch zwischen der äusseren Endpartie (11) des Schachtes (2) und dem Bereich der oberen Kante (19) der Wandöffnung (8) erstreckt, dass dieser erste reflektierende Abschnitt bzw. Reflektor (10) als der Mantel eines vertikal angeordneten Quaders ausgeführt sein kann, welcher im oberen Bereich des Schachtes (2) eingesetzt ist, dass die reflektierende Einrichtung ferner einen zweiten bzw. unteren Abschnitt (21) umfasst, dass dieser zweite reflektierende Abschnitt bzw.

Reflektor (21) dem ersten Reflektor (10) nachgeschaltet ist, dass der zweite Reflektor (21) im Wesentlichen konkav ausgebildet ist, dass die konkave Höhlung dieses zweiten Reflektors (21) der Wandöffnung (8) derart gegenübersteht, dass sie das vom ersten Reflektor (10) anfallende Licht durch die Wandöffnung (8) in den Innenraum (42) ablenkt, dass der zweite Reflektor (21) die Form eines Mantelabschnittes eines Zylinders haben kann, dessen Längsachse horizontal und parallel zur Gebäudewand (5) verläuft, dass der Zentriwinkel des Mantelabschnittes weniger als 90 Grad betragen kann, und dass sich eine zumindest lichtdurchlässige Scheibe (1) zwischen dem unteren Rand (19) des zweiten Reflektors (21) und dem unteren Rand (19) des ersten Reflektors (10) erstreckt, deren Haupt-ebene zur Hauptebene der Wandöffnung (8) parallel verläuft.

4.

Anordnung gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtleitende Einrichtung einen Kanal (23) aufweist, welcher auch als Tunnel bezeichnet werden kann, und dass dieser Kanal (23) sich zwischen der äusseren Mündung (11) des Schachtes (2) und der Wandöffnung (8) erstreckt.

5. Anordnung gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleitende Kanal (23) etwa L-förmig ist, dass der Winkel Gamma zwischen den Schenkeln eines solchen Kanals 90 bis 150 Grad beträgt, und dass der obere L-Schenkel des Kanals der oberen Mündung (11) des Schachtes und der untere L-Schenkel des Kanals der Wandöffnung (8) zugeordnet ist.

6.

Anordnung gemäss Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtleitende Einrichtung an ihrem oberen Ende einen Abschnitt (13) aufweist, dessen Mündung mit einem zumindest lichtdurchlässigen Material, insbesondere mit einer zumindest lichtdurchlässigen oder sogar durchsichtigen Platte (41), zugedeckt ist.

7. Anordnung gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (41) in einem Winkel Alpha von 10 bis 45 Grad zur Horizontalen und von der Gebäudewand (5) weg abfallend angeordnet ist und dass diese Platte (41) aus einem Panzerglas sein kann, welches im Oberteil (13) des Schachtes (2) fest eingefasst ist.

8. Anordnung gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtleitende Einrichtung so ausgeführt ist, das sie zugleich auch eine Belüftung des Innenraumes (42) im Gebäude (5) ermöglicht.

9.

Anordnung gemäss Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Belüftungseinrichtung vorgesehen ist, welche im Wesentlichen im Inneren der Lichtleiteinrichtung angeordnet ist, dass diese Belüftungseinrichtung eine Luftaufbereitungsvorrichtung umfasst, welche der Wandöffnung (8) zugeordnet sein kann, dass die Belüftungseinrichtung ferner eine Verbindugsöffnung (24) umfasst, welche sich im Bereich des Erdniveaus befindet und welche so ausgeführt ist, dass sie einen Luftaustausch zwischen dem Inneren der Lichtleiteinrichtung und der Umgebungsluft ermöglicht, und dass der in der Wandöffnung (8) liegende Abschluss (1) so ausgeführt ist, dass durch diesen Abschluss (1) nicht nur Licht, sondern wahlweise auch Luft hindurchgehen kann.

10.

Anordnung gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Innenseite jener Bestandteile, aus welchen die Reflektoren zusammengesetzt sind, verspiegelt ist.