CN101787851B - 多片组合式锯齿形百叶片 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多片组合式锯齿形百叶片，其特征在于：它包括锯齿形叶片、至少三片以上的叠加叶片和遮光叶片，所述锯齿形叶片设有具有至少三个锯形槽的锯齿区，每个叠加叶片的一端分别与锯齿形叶片的各个齿顶点转动连接，叠加叶片的自由端可在对应的锯形槽内摆动，叠加叶片可根据直射阳光的入射角情况上下摆动调整回复反射位置或光线导入角度；遮光叶片与锯齿形叶片的最外侧锯形槽底活动连接，遮光叶片在低太阳高度角时展开往下翻，将直射阳光阻挡在室外。采用上述结构的百叶片，其叠加叶片可根据直射阳光的太阳高度角H情况上下摆动调整回复反射位置或光线偏转导入角度；遮光叶片在低太阳高度角H的情况下展开往下翻，将产生眩光的那部分直射阳光阻挡在室外。
Description
技术领域
本发明涉及一种百叶遮阳导光系统的百叶片结构，更具体地说涉及一种多片组合式锯齿形百叶片。
背景技术
众所周知，百叶窗在窗户附近常常导入过多直射阳光，使得邻近窗户处产生眩光，并造成室内过热，而在室内深处又缺少足够的光线。要使一个大型办公室分布均匀的自然光线，对于目前市场上流行的百叶窗是不可能的。为了降低光和热，就必须遮挡阳光，这导致办公室过暗，从而在阳光之日使用人工照明来维持办公室的运行。除了不断上升的能源价格问题，这种结果也降低了人们的舒适感和工作效率。因此，人们着重发展一种新的百叶遮阳导光系统。这种新的百叶遮阳导光系统除了保持传统百叶窗的防眩光和防过热功能，还增加了日光的照明功能，这使得房间可以获得均匀的日光照明，在冬天还可以利用阳光取暖来降低取暖费用。
一般来说，百叶遮阳导光系统可以分为上下两个部分(通常上部分与下部分的分界处以一身高为基准，在欧美设定的基准为1.9m，在我国这个基准应该界定为1.8m)，这两个部分的百叶倾斜度可以是相关的，也可以是独立的。通常下部分百叶可以设置为防眩光和防过热，而上部分百叶则设置为将光线导入室内深处。除了增加设计费用，这种系统还有一个缺点，就是两部分的界定和防眩光以及光的利用都是事先设定的，而不是根据使用者根据季节和工作场所具体照明情况来调节。
室内照明情况不仅取决于季节、太阳位置和天空情况(多云或晴 朗)几个因素，还取决于工作条件，如人们从事的职业种类、身高、工作位置离窗户的远近。很明显，由建筑师和建筑照明师界定的百叶遮阳导光系统，无法满足上述所有的要求，而只能是它们之间的一个妥协。另外一个问题是，在不同的场合配备不同的百叶遮阳导光系统部分，大大增加了设计费用和百叶窗的价格。
欧洲专利(EP0400662B1)公开了一种组合式百叶片，该百叶片由外侧叶片和内侧叶片两部分组成。外侧叶片以与内侧叶片的交界线为转轴，内外侧叶片转动分别通过连接百叶片的绳索控制。外侧叶片可以根据需要转动到某一角度把太阳直射光线阻挡在室外，内侧叶片则可以根据需要转动到某一角度把太阳直射光线导入室内作为照明用途。德国专利(DE29814826U1)在欧洲专利(EP0400662B1)百叶片的基础上进行了改进，增加了一个百叶片托架，该托架由两片薄膜合页与一个人造纤维铰链构成，两合页形状分别与组合式百叶片的两部分叶片弧度形状吻合，从而可分别与组合式百叶片的两部分叶片粘合为一体，使得组合式百叶片两部分叶片可以绕分界处折转，更便于绳索控制。德国专利(DE10147523A1)对欧洲专利(EP0400662B1)百叶片的绳索控制结构进行了改进，获得更优的组合式百叶片绳索控制机构。然而，这些专利都未对由组合式百叶片构成的百叶窗的透视率、对直射阳光的回复反射和偏转导入以及按实际需要进行相应的最佳调控加以考虑。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种锯齿形百叶片，它可以根据季节和天气情况以及人们的实际要求来对直射阳光的回复反射和导入进行灵活的、最佳的调控，达到百叶窗的高透视率，获得室内均匀的阳光照明度，并避免室内眩光和过热。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种多片组合式锯齿形百叶片，其特征在于：它包括锯齿形叶片、 至少三片以上的叠加叶片和遮光叶片，所述锯齿形叶片设有具有至少三个锯形槽的锯齿区，每个叠加叶片的一端分别与锯齿形叶片的各个齿顶点转动连接，叠加叶片的自由端可在对应的锯形槽内摆动，叠加叶片可根据直射阳光的入射角情况上下摆动调整回复反射位置或光线导入角度；遮光叶片与锯齿形叶片的最外侧锯形槽底活动连接，遮光叶片在低太阳高度角时展开往下翻，将直射阳光阻挡在室外。
所述锯齿形叶片的锯齿背光面为圆弧形，叠加叶片的自由端沿锯齿背光面的弧面摆动。
所述锯齿形叶片的锯齿高度h与相邻两锯齿形叶片的节距D的比值为1-Γ，其中Γ为透视率。
所述相邻两锯齿形叶片节距D与锯齿形叶片宽度L的比值为0.7。
所述叠加叶片为一平板或沿宽度方向的横截面呈倒L形的平板。
所述遮光叶片为一平板或带有微型齿的平板。
所述锯齿形叶片的齿顶点处于同一水平线上，锯齿形叶片的齿槽底处于同一水平线上。
所述锯齿形叶片的锯形槽背光面的圆弧半径r1＝L/5。
将叠加叶片从水平位置继续往上翻转一个αa角度，该αa由(H-βa)/2≤αa≤H-βa确定，其中βa为平板叶片的外端点到上一相邻平板叶片的里端点的连线与水平面的夹角，H为太阳高度角。
采用上述结构的百叶片，其叠加叶片可根据直射阳光的太阳高度角H情况上下摆动调整回复反射位置或光线偏转导入角度；遮光叶片在低太阳高度角H的情况下展开往下翻，将产生眩光的那部分直射阳光阻挡在室外。采用上述结构的百叶片，可以达到百叶窗的高透视率，获得室内均匀的阳光照明度，并避免室内眩光和过热。
附图说明
图1多片组合式锯齿形百叶片横截面几何构造图
图2由多片组合式锯齿形百叶片组成的遮阳导光系统应对直射阳光的3种状态
图3多片组合式锯齿形百叶片的局部结构I放大图
图4多片组合式锯齿形百叶片的局部结构II放大图
图5多片组合式锯齿形百叶片的遮光叶片的微型齿结构图
图6多片组合式锯齿形百叶片(最外侧锯形槽的改型)横截面几何构造图
图7多片组合式锯齿形百叶片的局部结构III放大图
图8多片组合式锯齿形百叶片(离室内地面1.8m以上)在夏季不同太阳高度角H与相应的叠加叶片(2)转角φ1和φ2以及遮光叶片(3)转角φ3的光线回复反射与偏转导入情况
图9多片组合式锯齿形百叶片(离室内地面1.8m以下)在夏季不同太阳高度角H与相应的叠加叶片(2)转角φ1和φ2以及遮光叶片(3)转角φ3的光线回复反射与偏转导入情况
图10多片组合式锯齿形百叶片(离室内地面1.8m以上)在冬季不同太阳高度角H与相应的叠加叶片(2)转角φ1和φ2以及遮光叶片(3)转角φ3的光线回复反射与偏转导入情况
图11多片组合式锯齿形百叶片(离室内地面1.8m以下)在冬季不同太阳高度角H与相应的叠加叶片(2)转角φ1和φ2以及遮光叶片(3)转角φ3的光线回复反射与偏转导入情况
图12多片组合式锯齿形百叶片(最外侧锯形槽的改型，离室内地面1.8m以上)在夏季不同太阳高度角H与相应的叠加叶片(2)转角φ1和φ2以及遮光叶片(3)转角φ3的光线回复反射与偏转导入情况
图13多片组合式锯齿形百叶片(最外侧锯形槽的改型，离室内地面1.8m以下)在夏季不同太阳高度角H与相应的叠加叶片(2)转角φ1和φ2以及遮光叶片(3)转角φ3的光线回复反射与偏转导入情况
图14多片组合式锯齿形百叶片(最外侧锯形槽的改型，离室内地面1.8m以上)在冬季不同太阳高度角H与相应的叠加叶片(2)转 角φ1和φ2以及遮光叶片(3)转角φ3的光线回复反射与偏转导入情况
图15多片组合式锯齿形百叶片(最外侧锯形槽的改型，离室内地面1.8m以下)在冬季不同太阳高度角H与相应的叠加叶片(2)转角φ1和φ2以及遮光叶片(3)转角φ3的光线回复反射与偏转导入情况
具体实施方式
图1显示了多片组合式锯齿形百叶片沿宽度方向的横截面几何构造，多片组合式锯齿形百叶片包括锯齿形叶片1、至少三片以上的叠加叶片2和遮光叶片3，叠加叶片2和遮光叶片3其上下表面均为光滑面。锯齿形叶片1不能转动，叠加叶片2和遮光叶片3均为可转动叶片，锯齿形叶片1沿宽度方向的横截面呈锯齿形，锯齿形叶片1设有具有至少三个锯形槽的锯齿区，叠加叶片2为一平板或沿宽度方向的横截面呈倒L形的平板，每个叠加叶片2的一端分别与锯齿形叶片1的各个齿顶点14转动连接，叠加叶片2的自由端可在对应的锯形槽内摆动，叠加叶片2以锯齿形叶片1的每个锯齿顶点14为转轴，可根据直射阳光的太阳高度角H情况上下摆动调整回复反射位置或光线偏转导入角度；遮光叶片3为一平板或带有微型齿的平板，其一端为自由端，另一端与锯齿形叶片1的最外侧锯形槽底a′活动连接并可贴紧在相邻锯形槽底12，遮光叶片3在低太阳高度角H的情况下展开往下翻，将产生眩光的那部分直射阳光阻挡在室外。通常取H低于βc(βc是自锯齿形叶片1的里端点c引一条与上一相邻锯齿形叶片1的最外侧锯形槽背光面11相切的直线与水平面的夹角，本实施例取βc＝30°)。
作为优选方案，锯齿形叶片1锯形槽的背光面11为圆弧形，叠加叶片2的自由端沿锯形槽背光面11的弧面摆动，锯形槽的迎光面13为平面，锯形槽的个数与高度h由透视率Γ(Γ＝1-h/D)确定，叠加叶片2的片数根据锯形槽的个数确定，本实施中锯形槽的个数为5，叠加叶片2的片数也为5，相邻两锯齿形叶片1之间的节距为D， 节距为D即是相邻两锯齿形叶片1最外侧端点a的间距，相邻两锯齿形叶片节距D与锯齿形叶片宽度L的比值为0.7。当D/L的比例和锯齿形叶片1的齿槽个数确定，则βc也就确定，当D/L的比例和锯齿形叶片1的齿槽个数发生改变，βc也随之改变。锯齿形叶片1的锯形槽高度h与相邻两锯齿形叶片1的节距D的比值为1-Γ，其中Γ为透视率。透视率Γ可以根据需要预先设定，透视率Γ越高，则锯形槽高度h越小，锯形槽的个数就越多，锯齿形叶片1的各个齿顶点14处于同一水平线上，所有锯形槽底12处于另一水平线上，锯形槽背光面11的圆弧半径r1＝L/5，叠加叶片2的倒L形的长边顶点与短边顶点的连线(即斜边)长度等于锯形槽的圆弧半径r1。锯形槽的迎光面13与水平面的夹角θ1应满足：90°+αa-(H+βc)/2≤θ1≤90°+αa-H/2，其中βc是自锯齿形叶片1的里端点c引一条与上一相邻锯齿形叶片1的最外侧锯形槽背光弧面11相切的直线与水平面的夹角，αa是横截面呈倒L形叠加叶片的L上长边与斜边之间的夹角(参见图3～图4)，H是太阳高度角，此处取H为20°，θ1＝90°+αa-(H+βc)/2。根据不同太阳高度角H的直射阳光情况和人们的实际需要，叠加叶片2可以绕锯齿顶点14上下摆动。遮光片3的横截面宽度由低于一定的太阳高度角H的直射阳光确定，通常考虑能够遮挡住低太阳高度角βf的直射阳光的情况，因此，可以自锯齿形叶片1的里端点c作一与水平面成βf角度的直线，再通过上一锯齿形叶片1的最外侧锯形槽底a′作一垂直线与该直线相交获一交点f，从a′到此交点f的距离d为遮光片3的横截面宽度(此处取βf＝20°)。
当叠加叶片2为多片时，为了减少控制机构的数量，可将叠加叶片2分成几组，可分别摆动不同的角度。本实施例中锯形槽设置为5个，相应的叠加叶片2也有5片，5片叠加叶片2的最优分组是，靠室外侧的2片叠加叶片2为一组，靠室内侧的3片叠加叶片2为另一组。
图2显示了多片组合式锯齿形百叶片组成的遮阳导光系统应对直射阳光的3种方式，第一种方式是2组叠加叶片2同时对直射阳光进行回复反射；第二种方式是2组叠加叶片2同时对直射阳光进行偏转导入，但每片叠加叶片2会对一小束直射阳光进行回复反射；第三种方式是靠室外侧一组叠加叶片2对直射阳光进行回复反射，靠室内侧一组叠加叶片2对直射阳光进行偏转导入。
作为优选方案，图4为多片组合式锯齿形百叶片的局部结构II放大图，把所有叠加叶片2水平摆放时，可以将直射阳光偏转导入至室内，但是，直射阳光以某一入射角照到水平放置的叠加叶片2上，将以同样的反射角偏转进入室内，在冬季太阳高度角H≥βa时(其中βa为锯齿形叶片1的外端点a到上一相邻锯齿形叶片1的内端c′的连线与水平面的夹角)，直射阳光照射到水平放置的叠加叶片2上，将会有一部分偏转光线打在上面相邻的锯齿形叶片1的锯形槽面11上，另一部分偏转进入室内。为此，可以将叠加叶片2从水平位置上顺时针翻转一个角度αa，αa由(H-βa)/2≤αa≤H-βa确定，H为太阳高度角，此处选定H＝45°，βa＝30°，αa＝(H-βa)/2。由该αa可以确定叠加叶片2的倒L形的长边和短边长度(参见图4)。
图5显示了带锯形齿的遮光叶片3的微型齿几何构造。遮光叶片3的反光面带微型齿，其各个齿宽相等，齿顶处于遮光叶片3的表平面上，微型齿的第一齿面31与遮光叶片3的表平面夹角为α3，该α3为45°，微型齿的第二齿面32与第一齿面31相互垂直。
为了使遮光叶片3的自由端与最外侧锯形槽底a′活动连接并贴紧在该锯形槽迎光面13的背面且绕锯形槽底a′转动而不碰触到相邻的锯形槽的背光面11，将最外侧锯形槽的齿顶点17与其相邻的锯形槽的齿顶点18拉开一定距离，并调整每个锯形槽的半径使之等长，同时最外侧锯形槽底a′垂直往下挪动一个位置，使得遮光片3的宽度在展开时恰好遮挡住太阳高度角为βf情况下会产生眩光的那部分直射阳光，而在收拢时其自由端f不会碰触到相邻的锯形槽的背光面11(参见图6和图7)。
进一步地，在最外侧锯形槽的齿顶点17与相邻锯形槽的齿顶点18之间设置一小锯形槽，该小锯形槽反光面16与水平面的夹角α16由90°-(H+β16)/2≤α16≤90°-H/2确定，其中β16为上一相邻锯齿形叶片1的最外侧锯形槽底a′到相邻锯形槽锯齿顶点18的连线与水平面的夹角，H为太阳高度角，小锯形槽背光面15与小锯形槽反光面16相互垂直，此处选定H＝60°，α16＝90°-(H+β16)/2(参见图7)。
图8为多片组合式锯齿形百叶片(离室内地面1.8m以上)在夏季不同太阳高度角H与相应的叠加叶片2转角φ1和φ2(φ1和φ2是两组叠加叶片2与水平面的夹角)以及遮光叶片3转角φ3(φ3是遮光叶片3与水平面的夹角)的光线回复反射与偏转导入情况，图9为多片组合式锯齿形百叶片(离室内地面1.8m以下)在夏季不同太阳高度角H与相应的叠加叶片2转角φ1和φ2(φ1和φ2是两组叠加叶片2与水平面的夹角)以及遮光叶片3转角φ3(φ3是遮光叶片3与水平面的夹角)的光线回复反射与偏转导入情况，图10为多片组合式锯齿形百叶片(离室内地面1.8m以上)在冬季不同太阳高度角H与相应的叠加叶片2转角φ1和φ2(φ1和φ2是两组叠加叶片2与水平面的夹角)以及遮光叶片3转角φ3(φ3是遮光叶片3与水平面的夹角)的光线回复反射与偏转导入情况，图11为多片组合式锯齿形百叶片(离室内地面1.8m以下)在冬季不同太阳高度角H与相应的叠加叶片2转角φ1和φ2(φ1和φ2是两组叠加叶片2与水平面的夹角)以及遮光叶片3转角φ3(φ3是遮光叶片3与水平面的夹角)的光线回复反射与偏转 导入情况，图12为多片组合式锯齿形百叶片(最外侧锯形槽的改型，离室内地面1.8m以上)在夏季不同太阳高度角H与相应的叠加叶片2转角φ1和φ2(φ1和φ2是两组叠加叶片2与水平面的夹角)以及遮光叶片3转角φ3(φ3是遮光叶片3与锯齿形叶片1的最外侧锯形槽背光面13的夹角)的光线回复反射与偏转导入情况，图13为多片组合式锯齿形百叶片(最外侧锯形槽的改型，离室内地面1.8m以下)在夏季不同太阳高度角H与相应的叠加叶片(2)转角φ1和φ2以及遮光叶片(3)转角φ3的光线回复反射与偏转导入情况，图14为多片组合式锯齿形百叶片(最外侧锯形槽的改型，离室内地面1.8m以上)在冬季不同太阳高度角H与相应的叠加叶片(2)转角φ1和φ2以及遮光叶片(3)转角φ3的光线回复反射与偏转导入情况，图15为多片组合式锯齿形百叶片(最外侧锯形槽的改型，离室内地面1.8m以下)在冬季不同太阳高度角H与相应的叠加叶片(2)转角φ1和φ2以及遮光叶片(3)转角φ3的光线回复反射与偏转导入情况，其中虚线表示直射阳光，与之相对应的实线表示被叶片回复反射或偏转导入的光线。从图中可以看出，多片组合式锯齿形百叶片可以根据季节的变换和人们的具体需要来控制直射阳光的回复反射和偏转导入量，对于太阳高度角H≤βc(此处βc＝30°)的直射阳光也能在保持很高的透视率情况下将其偏转导入作为照明加以利用。
Claims (14)
1.一种多片组合式锯齿形百叶片，其特征在于：它包括锯齿形叶片(1)、至少三片以上的叠加叶片(2)和遮光叶片(3)，所述锯齿形叶片(1)设有具有至少三个锯齿槽的锯齿区，每个叠加叶片(2)的一端分别与锯齿形叶片的各个齿顶点(14)转动连接，叠加叶片(2)的自由端可在对应的锯齿槽内摆动，叠加叶片(2)可根据直射阳光的入射角情况上下摆动调整回复反射位置或光线导入角度；遮光叶片(3)与锯齿形叶片的最外侧锯齿槽底(a′)活动连接，遮光叶片(3)在低太阳高度角时展开往下翻，将直射阳光阻挡在室外。
2.如权利要求1所述的一种多片组合式锯齿形百叶片，其特征在于：所述锯齿形叶片(1)的锯齿背光面(11)为圆弧形，叠加叶片(2)的自由端沿锯齿背光面的弧面摆动。
3.如权利要求1或2所述的一种多片组合式锯齿形百叶片，其特征在于：所述锯齿形叶片(1)的锯齿高度h与相邻两锯齿形叶片的节距D的比值为1-Γ，其中Γ为透视率。
4.如权利要求1或2所述的一种多片组合式锯齿形百叶片，其特征在于：相邻两锯齿形叶片节距D与锯齿形叶片宽度L的比值为0.7。
5.如权利要求1或2所述的一种多片组合式锯齿形百叶片，其特征在于：叠加叶片(2)为一平板或沿宽度方向的横截面呈倒L形的平板。
6.如权利要求1或2所述的一种多片组合式锯齿形百叶片，其特征在于：所述遮光叶片(3)为一平板或带微型齿的平板。
7.如权利要求1或2所述的一种多片组合式锯齿形百叶片，其特征在于：所述锯齿形叶片的齿顶点(14)处于同一水平线上，锯齿形叶片的齿槽底(12)处于同一水平线上。
8.如权利要求4所述的一种多片组合式锯齿形百叶片，其特征在于：所述锯齿形叶片的锯齿槽背光面(11)的圆弧半径r1＝L/5。
9.如权利要求1或2所述的一种多片组合式锯齿形百叶片，其特征在于：将叠加叶片(2)从水平位置继续往上翻转一个αa角度，该αa由(H-βa)/2≤αa≤H-βa确定，其中βa为锯齿形叶片(1)的外端点(a)到上一相邻锯齿形叶片(1)的里端点(c′)的连线与水平面的夹角，H为太阳高度角。
10.如权利要求1或2所述的一种多片组合式锯齿形百叶片，其特征在于：所述锯齿形叶片锯齿槽的迎光面(13)与水平面的夹角θ1应满足：90°-(H+βc)/2+αa≤θ1≤90°-H+αa，其中βc是自锯齿形叶片(1)的里端点(c)引一条与上一相邻锯齿形叶片(1)的最外侧锯齿槽背光弧面(11)相切的直线与水平面的夹角，αa是横截面呈倒L形的叠加叶片的L上长边与斜边之间的夹角，H是太阳高度角。
11.如权利要求1或2所述的一种多片组合式锯齿形百叶片，其特征在于：所述遮光叶片(3)的横截面宽度由低于一定的太阳高度角H的直射阳光确定，通常考虑能够遮挡住低太阳高度角βf的直射阳光的情况，自锯齿形叶片(1)的里端点c作一与水平面成βf角度的直线，再通过上一锯齿形叶片(1)的最外侧锯齿槽底a′作一垂直线与该直线相交获一交点f，从a′到此交点f的距离d为遮光叶片(3)的横截面宽度。
12.如权利要求1或2所述的一种多片组合式锯齿形百叶片，其特征在于：所述锯齿形叶片最外侧锯齿槽的齿顶点(17)与其相邻的锯齿槽的齿顶点(18)拉开一定距离，使得遮光叶片(3)在收拢时其自由端(f)不会碰触到相邻的锯齿槽的背光面(11)。
13.如权利要求12所述的一种多片组合式锯齿形百叶片，其特征在于：在最外侧锯齿槽的齿顶点(17)与相邻锯齿槽的齿顶点(18)之间设置一小锯齿槽，该小锯齿槽反光面(16)与水平面的夹角α16由90°-(H+β16)/2≤α16≤90°-H/2确定，其中β16为上一相邻锯齿形叶片(1)的最外侧锯齿槽底(a′)到相邻锯齿槽锯齿顶点(18)的连线与水平面的夹角，H为太阳高度角，小锯齿槽背光面(15)与小锯齿槽反光面(16)相互垂直。
14.如权利要求6所述的一种多片组合式锯齿形百叶片，其特征在于：所述遮光叶片(3)上的各个微型齿的齿宽相等，齿顶处于遮光叶片(3)的表平面上，微型齿的第一齿面(31)与遮光叶片(3)的表平面夹角为α3，该α3为45°，微型齿的第二齿面(32)与第一齿面(31)相互垂直。
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