DE10121660A1

DE10121660A1 - Beschattungssystem für Gebäudefassaden

Info

Publication number: DE10121660A1
Application number: DE2001121660
Authority: DE
Inventors: Helge Hartwig
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-05-04
Filing date: 2001-05-04
Publication date: 2002-11-07

Abstract

Beschattungssystem für Gebäudefassaden mit einer Schaltschicht, die ihre Strahlungsdurchlässigkeit bei zunehmender Intensität der darauf auftreffenden Strahlung verringert, bei dem eine von der Schaltschicht entgegen der Lichteinfallsrichtung beabstandete Zusatzschicht vorgesehen ist, die transparente Bereiche und Bereiche mit gegenüber den transparenten Bereichen verminderter Strahlungsdurchlässigkeit aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Beschattungssystem für Gebäudefassaden mit einer Schaltschicht, die ihre Strahlungsdurchlässigkeit bei zunehmender Intensität der darauf auftreffenden Strahlung verringert.

Im Bereich der Gebäudehüllen werden zahlreiche, aus dem Stand der Technik bekannte Beschattungssysteme eingesetzt, die primär folgende Aufgaben erfüllen sollen:

- lichttechnischer Komfort: ausreichende, aber nicht zu hohe Helligkei ten, keine Blendung, Sichtkontakt nach aussen.
- thermischer Komfort: keine Überhitzung, angenehme "operative" Tem peratur (Raumoberflächen- und Raumlufttemperaturen), geringer Hei zenergiebedarf.

Dazu werden fixe, bewegliche und veränderliche Beschattungssysteme eingesetzt. Entscheidend für die technische Wirksamkeit sind die Trans missionen für Strahlung bzw. Energie in den möglichen Zuständen bzw. Lichteinfallssituationen. Im allgemeinen wird versucht, bei starker Ein strahlung die Direktstrahlung der Sonne auszublenden und nur die Dif fusstrahlung zur Innenraumbeleuchtung zuzulassen. Alle Systeme stre ben eine Ausgewogenheit zwischen genügender und zeitlich korrekter Strahlungsverminderung, genügend verbleibender Beleuchtung und - für die Baupraxis besonders entscheidend - gestalterisch und anwendungs spezifischer Variabilität an.

Veränderliche, selbstregelnde Systeme der eingangs genannten Art, die ohne bewegliche Teile auskommen, haben den grossen Vorteil, dass sie prinzipiell kostengünstig in der Herstellung und sowohl kostengünstig als auch zu 100% verfügbar im Betrieb sind. In Bezug auf den Komfort kriti sche Raumzustände können dabei auch ohne Regelung vermieden wer den. Bei derartigen Systemen zum Einsatz kommende thermotrope Schichten (TTS) verändern in Abhängigkeit der herrschenden Temperatur ihr Streuverhalten: Ab einer bestimmten Schalttemperatur werden sie mil chig und reflektieren die auftreffende Strahlung.

Ein im Forschungsstadium befindliches System verwendet eine Kombina tion von konzentrierenden Linsen mit selbstschaltenden, thermotropen Schichten.

Die Direktstrahlung wird auf die TTS konzentriert und durch ein lokales Schalten in einen reflektierenden Zustand nur zu einem geringen Teil ab sorbiert bzw. transmittiert und zum grössten Teil in den Aussenraum zu rück geworfen. Durch die verbleibenden, ungeschalteten Flächen wird weiterhin ein Grossteil der Diffusstrahlung durchgelassen.

Die Hauptprobleme dieses Systems sind die folgenden:

- Durch die vollflächig angeordneten Linsen besteht keine klare Sichtver bindung mehr nach aussen.
- Durch die hohe Strahlungsleistung wird die TTS auch bei einem gerin gen Absorptionsanteil vollflächig schalten und damit auch grosse Teile der Diffusstrahlung reflektieren.
- Durch die vielen unterschiedlichen Einfallswinkel der Sonne und immer vorhandene geringe Linsenfehler gibt es häufig keinen Brennpunkt, sondern einen "Brennfleck" der die Funktionalität stark beeinträchtigt.
- Das Aussehen dieses Systems wird im klaren Zustand nach aussen und innen durch die vollflächig angeordneten Linsen, im geschalteten Zu stand durch eine Kombination der teil- oder vollflächig geschalteten TTS und der Linsen bestimmt. Es besteht nur geringfügig Gestaltungsspiel raum.
- Das System ist von Herstellung und Einbau sehr komplex und an spruchsvoll.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein System der eingangs ge nannten Art derart weiterzuentwickeln, daß bei erhöhter gestalterischer und anwendungsspezifischer Variabilität gleichzeitig auch der lichttechni sche sowie der thermische Komfort vergrößert werden können.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 und insbesonde re dadurch gelöst, daß eine von der Schaltschicht entgegen der Lichtein fallsrichtung beabstandete Zusatzschicht vorgesehen ist, die transparente Bereiche und Bereiche mit gegenüber den transparenten Bereichen ver minderter Strahlungsdurchlässigkeit aufweist.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprü chen beschrieben.

Bei der Erfindung handelt es sich somit um ein selbstregelndes System zur Abschattung lichtdurchlässiger Bereiche eines Gebäudes. Es besteht aus zwei Schichten:

- einer inneren Schaltschicht (im folgenden beispielhaft "TTS"), die in Ab hängigkeit der lokal herrschenden Temperatur oder des lokal auftref fenden Lichts unterschiedliche Lichtstreuzustände besitzt
- einer äusseren Schicht, z. B. einer bedruckten Verglasung, die durch die Beschattung der inneren Verglasung ein nur partielles Schalten der Schaltschicht Verglasung bewirkt.

Eine für diese Anwendung ideale TTS hat eine scharfe Schalttemperatur und eine geringe Querwärmeleitung, so dass Bereiche, die beschattet wer den unterhalb der Schalttemperatur bleiben und damit durchsichtig und Bereiche, die direkte Sonnenstrahlung erhalten, sich über diese Tempe ratur erwärmen und damit reflektieren.

Die komplette Fassade wird - abgesehen von geringen Resttransmissionen - immer gegen Direktstrahlung vollständig verschattet: Die Direktstrah lung wird entweder von der Bedruckung absorbiert bzw. reflektiert oder von der reflektierenden TTS. Da aber die Sichtbeziehung nach aussen nicht in der Einfallsrichtung der Sonne erfolgt - nur in dieser Richtung decken sich die Bereiche vollständig - bleibt immer eine Teiltransparenz erhalten, die bei geeigneter Auslegung eine praktisch vollständige Sichtbe ziehung erlaubt. Es genügen ca. 10% resttransparenter Fläche, um den Augen ein komplettes Bild zu vermitteln - die fehlenden Bereiche werden vom Betrachter quasi "automatisch" ergänzt. Damit kann eine gute, selbstregelnde Beschattungswirkung erzielt und eine Durchsicht gewähr leistet werden.

Es muss nicht die gesamte auftreffende Strahlungsleistung auf der TTS reflektiert werden, da ein Teil bereits durch die Bedruckung fern gehalten wird. Dadurch wird das lokale Schalten der TTS begünstigt.

Bedruckte Gläser, wie sie für die erfindungsgemäße Zusatzschicht ver wendet werden können, werden heutzutage aus verschiedensten Gründen sehr häufig auch als rein gestalterisches Element eingesetzt. Durch Grö sse und Dichte der Bedruckung lässt sich die Gesamtbeschattungswir kung massgeblich bestimmen.

Mit dieser Kombination lassen sich zahlreiche gut funktionierende und imageträchtige Anwendungen gestalten: geometrische Muster, Firmenlo gos, Schriftzüge, Symbole, die sich abhängig vom Klima unterschiedlich gegen den Hintergrund abzeichnen und dadurch und durch die Möglich keiten der Gestaltung der Bedruckung besonders wirksam werden.

Anstelle der Bedruckung können grundsätzlich auch beliebige andere Be schattungsvorrichtungen verwendet werden: z. B. fixe Lamellen oder La mellenstores, konstruktive Elemente wie Balkone, Ausragungen, aber auch Pflanzen, Firmenlogos oder Skulpturen.

Durch die Beschattung besteht eine zusätzliche Möglichkeit, über die Ei genschaften der TTS hinaus die Strahlungstransmission objekt- und kli maabhängig einzustellen.

Ein besonders aktueller Einsatzbereich sind Zweite-Haut-Fassaden, die wieder häufiger und besonders bei Prestigebauten eingesetzt werden. Ein gängiger Abstand sind 60 cm. Durch die z. B. Belüftung des Zwischenraumes sind weitere Regelungsmöglichkeiten denkbar: Bei Durchströmung mit Luft bestimmter Temperatur ist eine zusätzliche Beeinflussung des Schaltvorganges denkbar.

Eine vergleichbare Wirkung - ohne die zusätzliche Regelungsmöglichkeit - ließe sich auch mit der Kombination von großflächig mit Photozellen lami nierten oder sonstigen Gläsern, die ihr Streuverhalten und Bestrahlung mit direkter Sonne verändern, und bedruckten Scheiben erreichen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert; in diesen zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Beschattungssystem und

Fig. 2 einen Schnitt durch ein Beschattungssystem gemäß Fig. 1.

Aus den Figuren ist ersichtlich, daß das Beschattungssystem aus zwei voneinander beabstandeten Schichten 1, 2 besteht, wobei die Schicht 1 die erfindungsgemäße Zusatzschicht darstellt, welche von der Schalt schicht 2 entgegen der Lichteinfallsrichtung A beabstandet ist.

Die Zusatzschicht 1 weist transparente Bereiche 3 sowie lichtundurchläs sige Bereiche 4 auf. Die lichtundurchlässigen Bereiche 4 sind in Form von Punkten auf die aus Glas bestehende Zusatzschicht 1 aufgedruckt. Die Punkte 4 sind derart angeordnet, daß sie nicht direkt aneinander angren zen, sondern durch die transparenten Bereiche 3 voneinander beabstan det sind.

Die Schaltschicht 2 ist aus thermochromem Material gefertigt, welches bei Hitzeeinwirkung lichtundurchlässig wird.

Die Figuren verdeutlichen, daß bei einem schrägen Lichteinfall gemäß Richtung A auf das erfindungsgemäße Beschattungssystem Licht durch die transparenten Bereiche 3 der Zusatzschicht 1 hindurchtritt und dem entsprechend auf die Schaltschicht 2 auftrifft. In diesen Bereichen, wo Licht auf die Schaltschicht 2 auftrifft, entwickelt sich Hitze, so daß die Schaltschicht 2 in diesen Bereichen schaltet und lichtundurchlässig wird. Auf diejenigen Bereiche der Schaltschicht 2, die im Schatten der Punkte 4 liegen, trifft kein Licht, so daß sich dort auch keine Hitze entwickelt. Dem entsprechend bleiben diese Bereiche der Schaltschicht 2 transparent.

Somit stellt das in den Figuren dargestellte erfindungsgemäße Beschat tungssystem sicher, daß ein direkter Lichtdurchtritt durch das insgesamt aus den beiden Schichten 1, 2 bestehende Beschattungssystem unmög lich wird, obwohl ein Betrachterauge 5 weiterhin durch die im Schatten der Punkte 4 liegenden Bereiche der Schaltschicht 2 und die transparen ten Bereiche 3 der Zusatzschicht 1 hindurchsehen kann. Es ergibt sich also die bereits erwähnte vollständige Abschattung gegen Direktstrahlung bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung einer Sichtbeziehung von einer Seite des Beschattungssystems auf die andere.

Claims

1. Beschattungssystem für Gebäudefassaden mit einer Schaltschicht, die ihre Strahlungsdurchlässigkeit bei zunehmender Intensität der darauf auftreffenden Strahlung verringert, dadurch gekennzeichnet, daß eine von der Schaltschicht entgegen der Lichteinfallsrichtung beabstandete Zusatzschicht vorgesehen ist, die transparente Berei che und Bereiche mit gegenüber den transparenten Bereichen ver minderter Strahlungsdurchlässigkeit aufweist.

2. Beschattungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltschicht aus thermotropem, thermochromem, photo tropem und/oder photochromem Material besteht.

3. Beschattungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltschicht auf bzw. in eine Trägerschicht, insbesondere auf bzw. in eine Glasschicht aufgebracht bzw. eingebracht ist.

4. Beschattungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerschicht und/oder die Schaltschicht eine geringe Wärmeleitfähigkeit, insbesondere eine Wäremleitfähigkeit zwischen 1 W/mK und 0,04 W/mK, vorzugsweise zwischen 0,2 W/mK und 0,05 W/mK und insbesondere 0,1 W/mK aufweist.

5. Beschattungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltschicht von einer Kühlvorrichtung beaufschlagt ist.

6. Beschattungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlvorrichtung als Hinterlüftung, insbesondere als natür liche Hinterlüftung mittels Windkräften oder Thermikkräften der Schaltschicht ausgebildet ist.

7. Beschattungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Zusatzschicht vorgesehenen Bereiche verminderter Strahlungsdurchlässigkeit strahlungsundurchlässig, insbesondere lichtundurchlässig sind.

8. Beschattungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzschicht aus bereichsweise bedrucktem Glas besteht.

9. Beschattungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzschicht aus einer bereichsweise bedruckten Mem bran, insbesondere aus Kunststoff oder Textilmaterial besteht.

10. Beschattungssystem nach einem Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der bedruckten Fläche an der Gesamtfläche zwischen 20% und 90%, bevorzugt zwischen 30% und 50% und insbesondere ungefähr 40% beträgt.

11. Beschattungssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas bzw. die Membran mit einem insbesondere gleichmä ßigen Punktraster mit Punkten beliebiger Form bedruckt sind.

12. Beschattungssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Punkte ungefähr 1 cm beträgt.

13. Beschattungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzschicht aus Lamellenstores besteht, wobei insbeson dere deren Lamellenabstand gegenüber handelsüblichen Lamellen stores vergrößert ist.

14. Beschattungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzschicht aus einem oberhalb der Schaltschicht ange ordneten Beschattungsvorbau, insbesondere aus einem sich im we sentlichen senkrecht zur Schaltschicht erstreckenden Lamellenvor bau besteht.

15. Beschattungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Schaltschicht und der Zusatzschicht zwischen 1 cm und 120 cm, vorzugsweise zwischen 50 cm und 70 cm, insbesondere ungefähr 60 cm beträgt.