CN101818614B - 二片组合式百叶片及其升降式防盗百叶窗 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种二片组合式百叶片，由内侧叶片和外侧叶片组合而成，其特征在于：所述外侧叶沿宽度方向的横截面为直线形或下弯弧形，所述外侧叶片上表面整片带有用于反射直射阳光的锯形齿，外侧叶片下表面为光滑面，所述内侧叶片为带折边的平板或弧形板，所述外侧叶片可绕其与内侧叶片折边的交界转轴上下摆动，外侧叶片的宽度足以使其往下摆可达到百叶片之间闭合。采用上述结构后：使得二片组合式百叶片在夏季各个太阳高度角的情况下对直射阳光保持高回复反射和百叶窗的高透视率，达到利用光漫反射来作室内照明，在冬季各个太阳高度角的情况下能把一部分直射阳光反射回室外，一部分导入室内作室内照明和取暖，同时保持百叶窗的高透视率。
Description
所属领域
本发明涉及一种百叶片及其制作的防盗百叶窗，更具体地说涉及一种二片组合式百叶片及其制作的升降式防盗百叶窗。
背景技术
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直射阳光阻挡在室外，内侧叶片则可以根据需要转动到某一角度把直射阳光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，这些由组合式百叶片组成的百叶窗都未对直射阳光的回复反射和导入及百叶窗的透视率加以考虑。欧洲专利(EP1212508B1)公开了一些表面带齿和不带齿的不同形状的百叶片，其中带齿下弯弧形百叶片和W形百叶片在直射阳光的回复反射与导入以及百叶窗的透视率方面表现了各自优异的特性，由W形百叶片组成的百叶窗的透视率可以达到74％，由带齿下弯弧形百叶片组成的百叶窗的透视率则可以达到88％。百叶窗通常分为上下两部分，上下两个部分的百叶起不同的作用，这个上下部分的分界通常以某一身高作为基准，在欧美，通常以1.9m为基准，在亚洲则应该以1.8m为基准较为合适。离室内地面1.9m以上的百叶窗部分使用不带齿的下弯弧形百叶片，无论冬季还是夏季都可以将太阳直射光线导入到室内纵深处，使整个房间获得均匀照明度，离室内地面1.9m以下的百叶窗部分使用带齿的下弯弧形百叶片，无论冬季还是夏季都将直射阳光回复反射到室外，避免过热和眩光。由W形百叶片组成的百叶窗，无论冬季还是夏季都可以将部分直射阳光反射到室外，部分直射阳光导入到室内。导入的阳光是射向窗附近还是射向室内纵深处，取决于W形百叶片导入部分的γ2角。W形百叶片的问题是，74％的透视率还不是一个理想数据，在低太阳高度角时(太阳高度角是指太阳光的入射方向和水平面之间的夹角)百叶窗的透视率会变得很低，带齿下弯弧形百叶片的百叶窗也有同样的问题，然而，实际上在低太阳高度角时百叶窗更需要保持高的透视率和导入更多的阳光作室内照明之用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术存在的不足之处，提供一种二片组合式百叶片，这种百叶片在夏季可以保持对直射阳光的回复反射，起到遮阳的作用，在需要的时候也可以将一部分直射阳光导入到室内作照明，而在冬季将一部分直射阳光回复反射到室外，另一部分直射阳光导入到室内作照明与取暖用途，同时保持百叶窗的高透视率。
为了解决上述技术问题本发明采用以下技术方案：二片组合式百叶片，由内侧叶片和外侧叶片组合而成，其特征在于：所述外侧叶片沿宽度方向的横截面为直线形或下弯弧形，所述外侧叶片上表面整片带有用于反射直射阳光的锯形齿，外侧叶片下表面为光滑面，所述内侧叶片为带折边的平板或弧形板，所述外侧叶片可绕其与内侧叶片折边的交界转轴上下摆动，外侧叶片的宽度足以使其往下摆可达到百叶片之间闭合。
所述二片组合式百叶片沿宽度方向的横截面大致呈反Z形，所述内侧叶片的折边为下折边。
所述二片组合式百叶片沿宽度方向的横截面大致呈W形，所述内侧叶片的折边为倒V形折边。
所述内侧叶片的折边高度h与相邻两百叶片的节距D的比值为：1-Γ，其中Γ为透视率。
所述内侧叶片的折边高度h与相邻两百叶片的节距D的比值为0.09～0.5。
所述相邻两百叶片的节距D与整片百叶片宽度L比值为0.7。
所述外侧叶片最外端点处的切线与水平线的夹角γ1为13°。
所述反Z形百叶片的外侧叶片最外端点、内侧叶片与下折边的交界点、内侧叶片最里端点为三点在同一水平线上。
所述反Z形百叶片的内侧叶片最里端点处的切线与水平线的夹角γ2为3°。
所述百叶片锯形齿的反光齿面与水平线的夹角αi满足：90°-(H+θi)/2≥αi≥90°-(H+βi)/2，其中θi为外侧叶片1的最外端点到任意一个锯形齿的齿顶点的连线与水平面的夹角，βi为上一相邻百叶片的外侧叶片1的最外端点到任意一个锯形齿的齿顶点的连线与水平面的夹角，H为太阳高度角；锯形齿的背光齿面与反光齿面相互垂直。
所述W形百叶片的外侧叶片最外端点、倒V形折边的最高点、内侧叶片最里端点为三点在同一水平线上。
所述W形百叶片的内侧叶片最里端点处的切线与水平线的夹角为21°。
采用上述结构后：将组合式百叶片、带齿下弯弧形百叶片和W形百叶片的优点溶为一体，使得二片组合式百叶片在夏季各个太阳高度角的情况下对直射阳光保持高回复反射和百叶窗的高透视率，达到利用光漫反射来作室内照明，在冬季各个太阳高度角的情况下能把一部分直射阳光反射回室外，一部分导入室内作室内照明和取暖，同时保持百叶窗的高透视率，达到利用光漫反射作用再次加强室内照明，上述无论是反Z形或W形百叶片，由它们组成的百叶窗在不同的太阳高度角的情况下都能够同步达到50％～91％的透视率。
本发明所要解决的另一个技术问题是：提供一种升降式防盗百叶窗，将上述二片组合式百叶片与防盗栅栏融为一体。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种升降式防盗百叶窗，包括用于升降防盗栏杆的升降机构及控制百叶片上下摆动的卷绳机构，百叶片由内侧叶片和外侧叶片组合而成，其特征在于：所述内侧叶片作为可升降的防盗栅栏杆，上下相邻的内侧叶片之间通过铰链连接，外侧叶片由卷绳机构控制上下摆动，百叶窗的百叶片由两部分组成，离室内地面1.8m以下采用W形百叶片，离室内地面1.8m以上采用反Z形百叶片，所述反Z形百叶片沿宽度方向的横截面大致呈反Z形，反Z形百叶片的内侧叶片带有下折边，反Z形百叶片的外侧叶片可绕其与内侧叶片下折边的交界转轴上下摆动，所述外侧叶片上表面整片带有用于反射直射阳光的锯形齿，外侧叶片下表面为光滑面，反Z形百叶片的外侧叶片的宽度足以使其往下摆可达到百叶片闭合，所述W形百叶片沿宽度方向的横截面大致呈W形，所述W形百叶片的内侧叶片带有倒V形折边，W形百叶片的外侧叶片可绕其与内侧叶片折边的交界转轴上下摆动，所述W形百叶片的外侧叶片上表面整片带有用于反射直射阳光的锯形齿，W形百叶片的外侧叶片下表面为光滑面，W形百叶片的外侧叶片的宽度足以使其往下摆可达到百叶片闭合。
采用上述结构的百叶窗后：将二片组合式百叶片与防盗栅栏融为一体，既满足了住宅的自然采光，自然通风、自然取暖和自然降温的节能要求，也满足了人们对住宅安全的强烈需求。离室内地面1.8m以上的百叶片，在高太阳高度角情况下可以将直射阳光回复反射到室外，在低太阳高度角情况下，可以将一部分直射阳光回复反射到室外，另一部分直射阳光偏转导入到室内纵深处，使整个房间获得均匀照明度，离室内地面1.8m以下的百叶片，在高太阳高度角情况下可以将直射阳光回复反射到室外，在低太阳高度角情况下，可以将一部分直射阳光回复反射到室外，另一部分直射阳光偏转导入到靠近窗户的室内天花板上，起到避免室内过热和防止眩光的作用。
附图说明
图1二片组合式反Z形百叶片几何参数图
图2二片组合式反Z形百叶片关闭示意图
图3二片组合式反Z形百叶片表面微型齿形横截面构造
图4二片组合式W形百叶片几何参数图
图5百叶窗关闭时二片组合式W形几何结构图
图6a～6e二片组合式反Z形百叶片在夏季不同太阳高度角和相应下摆角的光线反射情况
图7a～7e二片组合式W形百叶片在夏季不同太阳高度角和相应下摆角的光线反射情况
图8a～8e二片组合式反Z形百叶片在冬季不同太阳高度角和相应下摆角与上摆角的光线反射情况
图9a～9e二片组合式W形百叶片在冬季不同太阳高度角和相应下摆角与上摆角的光线反射情况
图10二片组合式反Z形百叶片与防盗栅栏一体化三维图
图11二片组合式W形百叶片与防盗栅栏一体化三维图
图12由与防盗栅栏一体化的二片组合式反Z形与W形百叶片构成的去掉窗框的防盗百叶窗(室内侧)三维立体图
具体实施方式
图1、图2显示了一个二片组合式反Z形百叶片，它由内侧叶片4-7和外侧叶片1组合而成，所述外侧叶片1的横截面(沿宽度方向的截面)为直线形或下弯弧形，外侧叶片1上表面整片带有用于反射直射阳光的锯形齿2，外侧叶片1下表面为光滑面，内侧叶片4-7为带折边4-9的平板或弧形板，外侧叶片1可绕其与内侧叶片折边4-9的交界转轴O上下摆动，外侧叶片1的宽度足以使其往下摆可达到百叶片之间闭合。本实施例中二片组合式百叶片的横截面(沿宽度方向的截面)大致呈反Z形，内侧叶片的折边4-9为下折边4-9，外侧叶片1可绕其与内侧叶片下折边4-9的交界转轴O上下摆动，带下折边的内侧叶片4-7只能保持水平位置上下升降但不能转动，外侧叶片1可以随带下折边的内侧叶片4-7升降，β1为该百叶片直射阳光回复反射角，是上一片百叶片最外端点A’与下一百叶片的内侧叶片与折边交界点4-10的连线与水平线的夹角，β2为该百叶片最小的光线直射阻挡角，是上一片百叶片最外端点A’到下一百叶片的最里端点B的连线与水平线的夹角，γ2为内侧叶片里端点B处的切线与水平线的夹角，内侧叶片下折边4-9的高度为h，相邻两百叶片的节距为D，节距D即相邻两内侧叶片4-7最里端点B的间距，Γ为百叶窗的透视率(Γ＝1-h/D)，Γ的大小可根据需要预先设定。内侧叶片下折边4-9的高度h与相邻两百叶片的节距D的比值为1-Γ，当百叶窗的透视率设计值在50％～91％范围内选择时，则内侧叶片下折边4-9的高度h与相邻两百叶片的节距D的比值范围为0.09～0.5，外侧叶片1的横截面形状可以是直线，也可以是任意弧线，但其水平高度限制于h范围内。太阳高度角大于或等于β1时所有直射阳光被回复反射到室外，小于β1且大于或等于β2的直射阳光被导入室内用作照明，太阳高度角小于β2的直射阳光会有一部分进入室内从而产生眩光，γ2的大小决定了太阳入射光线导入室内向上反射的平缓与陡升程度。透视率Γ的大小影响人们与外界的视觉交流与身心健康。透视率Γ越高，百叶窗的自然采光，自然通风、自然取暖和自然降温的效果就越好。
图1显示的反Z形百叶片，其外侧叶片1整片带齿。作为优选方案，外侧叶片1为下弯弧形，外侧叶片1上表面设有用于反射直射阳光的锯形齿2，外侧叶片1下表面为光滑面，外侧叶片最外端点A、内侧叶片与下折边的交界点4-10、内侧叶片最里端点B为三点在同一水平线上，相邻两百叶片的节距D与整片百叶片宽度L比值为0.7，外侧叶片最外端点A的切线与水平线的夹角γ1为13°，内侧叶片最里端点B的切线与水平线的夹角γ2为3°度。
图5显示了一个二片组合式反Z形百叶片表面微型齿形横截面构造，百叶片上表面布满齿2，每个齿2底宽相等，齿顶点处于与外侧叶片表面等高的曲面上，反光齿面2-1与水平线的夹角αi满足：90°-(H+θi)/2≥αi≥90°-(H+βi)/2，其中θi为外侧叶片1的最外端点A到任意一个锯形齿的齿顶点i的连线与水平面的夹角，βi为上一相邻百叶片的外侧叶片1的最外端点A’到任意一个锯形齿的齿顶点i的连线与水平面的夹角，H为太阳高度角(太阳高度角是指太阳光的入射方向和水平面之间的夹角)；背光齿面2-2与反光齿面2-1相互垂直。通常αi选取αi＝90°-(H+βi)/2，H选取为60°。
二片组合式反Z形百叶片的内侧叶片4-9的γ2角的大小决定了导入光线的方向。离室内地面1.80m以下部分的百叶片，γ2角要较离室内地面1.80m以上的大，如果以内侧叶片4-7与下折边4-9交界处4-10为支点，则内侧叶片4-7将需往上翘，导致由该二片组合式反Z形百叶片组成的百叶窗上部分的透视率Γ发生改变。为了保持与反Z形百叶片原形同样的透视率，则以内侧叶片4-7的里端B为支点，将内侧叶片4-7与下折边的交界处4-10往下移动，致使下折边成为一个倒V形折边(该点移动范围限制在h内，而h受h/D＝1-Γ关系的约束)，从而使得整个组合式反Z形百叶片成为组合式W形百叶片。
图3、图4显示了一个二片组合式W形百叶片打开与闭合时的几何结构图，其百叶片的横截面(沿宽度方向的截面)大致呈W形，外侧叶1的横截面(沿宽度方向的截面)为直线形或下弯弧形，外侧叶片1下表面为光滑面，外侧叶片1上表面整片带有用于反射直射阳光的锯形齿2，内侧叶片的折边4-9为倒V形折边，外侧叶片1可绕其与内侧叶片折边的交界转轴O上下摆动，外侧叶片的宽度足以使其往下摆可达到百叶片之间闭合。相邻两百叶片的节距为D，节距D即相邻两内侧叶片4-7最里端点B的间距，W形百叶片的内侧叶片倒V形折边的高度h与相邻两百叶片的节距D的比值为1-Γ，如果百叶窗的透视率设计值定在50％～91％范围内时，则内侧叶片倒V形折边的高度h与相邻两百叶片的节距D的比值为0.09～0.5。
作为优选方案，W形百叶片的外侧叶片最外端点A、倒V形折边的最高点4-10、内侧叶片最里端点B为三点在同一水平线上，W形百叶片相邻两百叶片的节距D与整片百叶片宽度L比值为0.7，W形百叶片的外侧叶片最外端点A处的切线与水平线的夹角γ1为13°，内侧叶片最里端点B处的切线与水平线的夹角γ2为21°。
W形百叶片锯形齿的反光齿面(2-1)与水平线的夹角αi满足(可参照图5)：90°-(H+θi)/2≥αi≥90°-(H+βi)/2，其中θi为外侧叶片1的最外端点A到任意一个锯形齿的齿顶点i的连线与水平面的夹角，βi为上一相邻百叶片的外侧叶片1的最外端点A’到任意一个锯形齿的齿顶点i的连线与水平面的夹角，H为太阳高度角(太阳高度角是指太阳光的入射方向和水平面之间的夹角)；背光齿面2-2与反光齿面2-1相互垂直。通常αi选取αi＝90°-(H+βi)/2，H选取为60°。
由图2和图4可知，由二片组合式反Z形和W形百叶片构成的百叶窗可以完全闭合，以满足人们挡风保温和隐私遮蔽的需求。当外侧叶片1带全齿的二片组合式反Z形和W形百叶片的β1约为45.5°，β2约为35°，透视率为91％时，反Z形和W形百叶片外侧叶片最外端点A的切线与水平线的夹角γ1为13°，反Z形百叶片里端B处γ2约为3°，W形百叶片里端处γ2约为21°。
表1显示了杭州地区(纬度为29°11′)夏季与冬季太阳高度角与一天中时刻的对应关系。借助于这个表的对应关系，我们可以清楚地了解百叶与太阳高度角的互动关系。
表1杭州地区(纬度为29°11′)夏季与冬季太阳高度角与一天中时刻的对应关系
图6a～6e和图7a～7e为二片组合式反Z形百叶片与W形百叶片在夏季不同太阳高度角H和相应外侧叶片下摆角
(
表示外侧叶片偏离水平位置的摆角)的直射阳光的反射情况，图8a～8e和图9a～9e为二片组合式反Z形百叶片与W形百叶片在冬季不同太阳高度角和相应下摆角
与上摆角
的直射阳光的反射情况，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到室外空中的光线，从图中可以看出，这两种二片组合式百叶片在夏季高太阳高度角和冬季低太阳高度角情况下都有很好的光回复反射性(反射光线与水平夹角大)和很高的透视率50％～91％，在冬季各个太阳高度角都可以将一部分直射阳光导入室内作照明和取暖且保持高透视率，在夏季低太阳高度角情况下将直射阳光全部反射到室外，其透视率还保持到50％，这是传统型百叶片所无法做到的。
参见图10和图11，将二片组合式反Z形和W形百叶片的内侧叶片做成可升降的防盗栅栏杆4，使得二片组合式反Z形和W形百叶片与防盗栅栏杆4完美地融为一体。图12显示的是采用反Z形和W形百叶片的制作而成的升降式防盗式百叶窗，它包括用于升降防盗栏杆的升降机构及控制百叶片上下摆动的卷绳机构，内侧叶片作为可升降的防盗栅栏杆4，上下相邻的内侧叶片之间通过通过中段铰链5和端部铰链6连接，防盗栅栏杆4的铰链结合部4-8为水平安置，其与栅栏杆身4-7为折边过渡结合，外侧叶片1一侧通过合页铰链24与防盗栅栏杆4连接，外侧叶片1的另一侧通过卷绳7和8与其它外侧叶片1连接，外侧叶片1由卷绳机构控制上下摆动，百叶窗的百叶片可由上下两部分组成，离室内地面1.8m以下采用W形百叶片，离室内地面1.8m以上采用反Z形百叶片，在离室内地面1.8m以上的百叶片，无论冬季还是夏季都可以将直射阳光导入到室内纵深处，使整个房间获得均匀照明度，在离室内地面1.8m以下的百叶片，无论冬季还是夏季都可以将光线反射回室外，避免过热和眩光，由二片组合式反Z形和W形防盗百叶片组成的百叶窗可以取代传统的防盗栅栏，既达到建筑节能的效果，也改善了住宅安全条件，还改观了城市面貌。
Claims (13)
1.二片组合式百叶片，由内侧叶片(4-7)和外侧叶片(1)组合而成，其特征在于：所述外侧叶片(1)沿宽度方向的横截面为直线形或下弯弧形，所述外侧叶片(1)上表面整片带有用于反射直射阳光的锯形齿(2)，外侧叶片(1)下表面为光滑面，所述内侧叶片(4-7)为带折边(4-9)的平板或弧形板，所述外侧叶片(1)可绕其与内侧叶片折边的交界转轴(0)上下摆动，外侧叶片(1)的宽度足以使其往下摆可达到百叶片之间闭合。
2.如权利要求1所述的二片组合式百叶片，其特征在于：所述二片组合式百叶片沿宽度方向的横截面大致呈反Z形，所述内侧叶片的折边(4-9)为下折边。
3.如权利要求1所述的二片组合式百叶片，其特征在于：所述二片组合式百叶片沿宽度方向的横截面大致呈W形，所述内侧叶片的折边(4-9)为倒V形折边。
4.如权利要求2或3所述的二片组合式百叶片，其特征在于：所述内侧叶片的折边(4-9)高度h与相邻两百叶片的节距D的比值为：1-Γ，其中Γ为透视率。
5.如权利要求2或3所述的二片组合式百叶片，其特征在于：所述内侧叶片的折边(4-9)高度h与相邻两百叶片的节距D的比值为0.09～0.5。
6.如权利要求2或3所述的二片组合式百叶片，其特征在于：所述相邻两百叶片的节距D与整片百叶片宽度L比值为0.7。
7.如权利要求2或3所述的二片组合式百叶片，其特征在于：所述外侧叶片最外端点(A)处的切线与水平线的夹角γ1为13°。
8.如权利要求2所述的二片组合式百叶片，其特征在于：所述反Z形百叶片的外侧叶片最外端点(A)、内侧叶片与下折边的交界点(4-10)、内侧叶片最里端点(B)为三点在同一水平线上。
9.如权利要求2所述的二片组合式百叶片，其特征在于：所述反Z形百叶片的内侧叶片最里端点(B)处的切线与水平线的夹角γ2为3°。
10.如权利要求1或2或3所述的二片组合式百叶片，其特征在于：所述百叶片锯形齿的反光齿面(2-1)与水平线的夹角αi满足：90°-(H+θi)/2≥αi≥90°-(H+βi)/2，其中θi为外侧叶片1的最外端点(A)到任意一个锯形齿的齿顶点(i)的连线与水平面的夹角，βi为上一相邻百叶片的外侧叶片1的最外端点(A’)到任意一个锯形齿的齿顶点(i)的连线与水平面的夹角，H为太阳高度角；锯形齿的背光齿面(2-2)与反光齿面(2-1)相互垂直。
11.如权利要求3所述的二片组合式百叶片，其特征在于：所述W形百叶片的外侧叶片最外端点(A)、倒V形折边的最高点(4-10)、内侧叶片最里端点(B)为三点在同一水平线上。
12.如权利要求3所述的二片组合式百叶片，其特征在于：所述W形百叶片的内侧叶片最里端点(B)处的切线与水平线的夹角为21°。
13.一种升降式防盗百叶窗，包括用于升降防盗栏杆的升降机构及控制百叶片上下摆动的卷绳机构，百叶片由内侧叶片(4-7)和外侧叶片(1)组合而成，其特征在于：所述内侧叶片作为可升降的防盗栅栏杆(4)，上下相邻的内侧叶片之间通过铰链连接，外侧叶片(1)由卷绳机构控制上下摆动，百叶窗的百叶片由两部分组成，离室内地面1.8m以下采用W形百叶片，离室内地面1.8m以上采用反Z形百叶片，所述反Z形百叶片沿宽度方向的横截面大致呈反Z形，反Z形百叶片的内侧叶片带有下折边，反Z形百叶片的外侧叶片可绕其与内侧叶片下折边的交界转轴上下摆动，所述外侧叶片(1)上表面整片带有用于反射直射阳光的锯形齿(2)，外侧叶片(1)下表面为光滑面，反Z形百叶片的外侧叶片的宽度足以使其往下摆可达到百叶片闭合，所述W形百叶片沿宽度方向的横截面大致呈W形，所述W形百叶片的内侧叶片带有倒V形折边，W形百叶片的外侧叶片可绕其与内侧叶片折边的交界转轴上下摆动，所述W形百叶片的外侧叶片上表面整片带有用于反射直射阳光的锯形齿，W形百叶片的外侧叶片下表面为光滑面，W形百叶片的外侧叶片的宽度足以使其往下摆可达到百叶片闭合。
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