DE1139953B - Fensterschirm zur Strahlungsklimatisierung eines Raumes - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Fensterschirm, mit welchem die in das Fenster einfallende Sonnen- und Himmelsstrahlung auch ohne Behinderung der Sicht nach außen auf unauffällige Weise in verschiedem einstellbarem Maße vom Raum abgeschirmt und bei Sonnenstrahlung ohne merkliche Wärmebelastung der Klimaanlage oder der im Raum befindlichen Personen größtenteils wieder nach außen zurückgeworfen werden kann.

Bekanntlich wird die Aufrechterhaltung eines vom Menschen als behaglich empfundenen Raumklimas besonders bei modernen Gebäuden mit großen Fensterflächen durch die in das Fenster einfallende Sonnen- und Himmelsstrahlung außerordentlich erschwert. Es ist bisher weder möglich gewesen, mit einer Klimaanlage die durch Sonneneinstrahlung verursachten Unterschiede der Strahlungstemperatur nach den verschiedenen Richtungen des Raumes hin auszugleichen, noch die mit der Himmelsstrahlung oft plötzlich wechselnde Wärmebelastung genügend schnell zu kompensieren.

Bei den bekannten Abschirmungen der Sonnenstrahlung mit transparenten Metallschichten auf einer Glasscheibe oder einem lichtdurchlässigen Fensterschirm muß stets ein Kompromiß geschlossen werden zwischen der Lichtdurchlässigkeit an trüben Tagen und der Sonnenabschirmung an heiteren Tagen. Daraus ergibt sich für die Raumklimatisierung der Nachteil, daß die lichtdurchlässige Metallschicht, die auf sie fallende Sonnenstrahlung zu einem bedeutenden Teil absorbiert und dabei gegenüber der Raumluft um etwa 15° C erhitzt wird. Wenn sich die Metallschicht auf der inneren Scheibe des Doppelfensters oder auf einem raumseitig am Fenster angebrachten Schirm befindet, geht der absorbierte Anteil der Sonnen- und Himmelsstrahlung in sehr beträchtlichem Maße als Wärme an die Raumluft und in Form von Wärmestrahlung erhöhter Temperatur an die Begrenzungsflächen und das Mobiliar des Raumes über und belastet letzten Endes damit die Klimaanlage. Dieser Nachteil ist durch die elektromagnetische Eigenschaft dünner Metallschichten bedingt, bei 50°/o Strahlungsdurchlässigkeit über 40% der auffallenden Strahlung zu absorbieren.

Im Gegensatz hierzu kann mit dem erfindungsgemäßen Fensterschirm der Anteil der Sonnenstrahlung, der den Raum übermäßig ausleuchten und erwärmen würde, fast vollständig wieder nach außen zurückgeworfen werden, weil sich an ihm ohne Rücksicht auf die Abblendung des Himmelslichtes an trüben Tagen mit Auftreten der Sonneneinstrahlung kompromißlos eine Metallschichtdicke einstellen läßt, bei welcher die Fensterschirm zur Strahlungsklimatisierung eines Raumes

Anmelder:

Dr. Holger Lueder,

Stuttgart, Gaußstr. 61

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 12. November 1958 (Nr. 66 111)

Dr. Holger Lueder, Stuttgart,
ist als Erfinder genannt worden

einfallende Sonnenstrahlung nur noch geringfügig absorbiert und ihr infraroter Anteil überhaupt kaum mehr durchgelassen wird. Unter diesen Umständen wird die Belastung der Klimaanlage zum erstenmal von den Schwankungen der Intensität des von außen einfallenden Sonnen- und Himmelslichtes unabhängig. Um den Abblendgrad entsprechend der einfallenden Sonnen- und Himmelsstrahlung verändern zu können, wird der Fensterschirm gemäß der Erfindung als ein aus mehreren Schichten zusammengesetztes Kunststoffband ausgebildet, das wesentlich länger als die Fensterhöhe ist, mindestens auf der dem Fenster zugewandten Seite eine transparente Schutzschicht aufweist, und dahinter eine lichtdurchlässige Metallschicht, deren Stärke in Längsrichtung des Bandes kontinuierlich zu- oder abnimmt. Das Kunststoffband ist zum Teil auf einer über dem Fenster angebrachten, oberen Wickelrolle aufgewickelt, zum anderen Teil auf einer zweiten, unter dem Fenster angebrachten, unteren Wickelrolle. Zwischen diesen beiden Wickelrollen ist das Band vor dem Fenster ausgespannt. Man kann dann die durch das Fenster einfallende Stahlung in beliebiger Weise schwächen und vom Raum abwenden, indem man von dem gegenüber der Fensterhöhe langen Band jeweils den Teil mit der passenden Lichtdurchlässigkeit durch Aufwickeln des Bandteiles mit zu großer bzw. zu kleiner Lichtdurchlässigkeit auf die eine oder die andere Wickelrolle vor das Fenster fördert. Dies geschieht ohne Sichtbehinderung nach außen, wenn das Kunststoffband glatt und durchsichtig ist. Die Schwächung kann nach Maßgabe der Intensität der Sonnen- undHimmelsstrahlung erfolgen,

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der Raumluft vermischen kann. Eine vorteilhafte Möglichkeit hierzu bietet sich mit einer Einrichtung, bei der das Schirmband zu beiden Seiten des Fensters je in einen gegen die Fensternische abgedichteten Schlitz gleiten kann.

Seine Funktion erfüllt der erfindungsgemäße Fensterschirm besonders gut mit Metallschichten aus Gold, Platin oder Aluminium, denn diese Metalle lassen in geeignet dünner Schicht noch einen Teil der

Um während der kalten Jahreszeit den Wärmeabfluß durch das Fenster in der Nacht möglichst stark zu drosseln, kann nach einem weiteren Gedanken der Erfindung das Schirmband auf einem Ende in Länge der Fensterhöhe durch Aufdampfen einer genügend dicken Aluminiumschicht für Licht undurchlässig gemacht und dieses Stück des Schirmbandes vor das Fenster gezogen werden. Hiermit wird dann einerseits der Strahlungsaustausch mit dem kalten Fenster soweit als möglich unterbunden und andererseits das von künstlichen Lichtquellen erzeugte Licht nahezu

z. B. derart, daß der Raum bei Sonneneinstrahlung nicht stärker ausgeleuchtet und mit Strahlungswärme belastet wird als durch die Einstrahlung des diffusen Himmelslichtes. Auch ist es möglich, die Lichtdurchlässigkeit durch eine die Wickekollen antreibende Regeleinrichtung automatisch jeweils so einstellen zu lassen, daß unabhängig von der Intensität der durch das Fenster fallenden Sonnen- und Himmelsstrahlung jener Lichtfluß in den Raum gelassen wird, bei dem

die Arbeitsplätze gerade ausreichend beleuchtet wer- 10 sichtbaren Strahlung durch, während sie die infrarote den. Im Sommer würde dadurch eine sehr bedeu- Strahlung des Sonnenlichtes und besonders die Teintende Menge an Kühlenergie eingespart werden. peraturstrahlung von 300° Kelvin nahezu vollkommen

Um die Strahlungsbelastung des Raumes auf ein reflektieren und damit vom Raum zurückhalten. Minimum zu reduzieren, muß der Schutzüberzug über
der lichtdurchlässigen Metallschicht nicht nur für 15
Licht und die infrarote Sonnenstrahlung, d. h. für die
Strahlung im Bereich von 0,33 bis 3,5 μ, sondern auch
für die Temperaturstrahlung des Fensterglases bzw.
des Raumes im Bereich von 3,5 bis 35 μ transparent
gemacht werden, damit der Fensterschirm die Wärme- 20
strahlung des Fensters bzw. des Raumes ohne nennenswerte Eigenabsorption reflektiert und seine
Eigenwärme nur schwach zum Fenster hin bzw. in
den Raum abstrahlt.

Das ist technisch am einfachsten in einer bei Ultra- 25 vollkommen wieder in den Raum zurückgeworfen, rotstrahlung reflektierenden Tapeten bekanntgeworde- Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich an

nen Weise mit sehr dünnen Polyäthylen- oder Poly- Hand der Ausfuhrungsbeispiele und der Zeichnung, esterfolien zu verwirklichen, auf deren einer Seite die Es zeigen

lichtdurchlässige Metallschicht z. B. aus Gold, Alu- Fig. 1 bis 3 schematisch verschiedene Ausführungsminium, Platin oder Nickel aufgedampft ist. Die an 30 formen eines Fensterschirmes nach der Erfindung im sich schwache Restabsorption dieser Kunststoffe kann Schnitt,

bei raumseitiger Anordnung des Schirmes mit der ge- Fig. 4 eine Ausführungsform des über Wickelrollen

ringen zu durchstrahlenden Dicke auf ein Mindest- gespannten Fensterschirmes und maß beschränkt werden. Auf diese Weise kann im Fig. 5 in einem Diagramm die Abhängigkeit der

Sommer eine Schirmerhitzung von Seiten des durch 35 Durchlässigkeit von der Länge des Fensterschirmes, absorbierte Anteile des Sonnenlichtes erwärmten Fen- In Fig. 1 besteht der Fensterschirm aus einer gleich-

sters vermieden bzw. unschädlich gemacht werden. zeitig als Träger für das Metall 2 wirkenden Folie 1

Demgegenüber ist bisher nur bekanntgeworden, die aus einem strahlungsdurchlässigen Kunststoff, z. B. lichtdurchlässige Metallschicht auf Fensterschirmen Polyäthylen. Das Metall 2 kann auf verschiedene mit Schutzüberzügen aus Zellulosederivate oder 4° Weise mit der Folie 1 verbunden sein. Um die für natürliche oder synthetische Harze enthaltenden Lack- eine Teildurchlässigkeit notwendige sehr dünne firnissen, aus Gummi, aus polymerisierten Vinylver- Schichtdicke für das Metall zu erzielen, empfiehlt sich bindungen, aus Wachs, aus regenerierter Zellulose, besonders ein Aufdampfen auf die Folie im Vakuum. Gelatine, Kasein und Alkali löslichem Zelluloseäther Die bei allen Ausführungsformen gleiche Wirkungszu überziehen. Alle diese Stoffe haben aber für die 45 weise ist folgende: Die einfallende Strahlung 3 trifft Temperaturstrahlung von 300° Kelvin, d. h. für WeI- auf den Metallbelag 2, nachdem sie die Schutzschicht lenlängen über 3 μ, trotz guter Transparenz im sieht- durchlaufen hat. Dort wird der Bruchteil 4 davon baren Spektralbereich sehr hohe spezifische Absoq> wieder zurückgeworfen, während ein kleinerer Teil 5 tionsvermögen, weshalb sie selbst in äußerst dünnen den Schirm durchdringt. Da die Folie 1 von dem grö-Schichten die auftreffende und an der Metallschicht 50 ßeren Teil der Strahlung zweimal durchlaufen wird, reflektierte Wärmestrahlung zu einem recht erheblichen Bruchteil absorbieren und in Wärme umwandeln. Sofern sie raumseitig am Fenster angebracht
sind, bieten die bekannten Fensterschirme aus diesem

Grunde trotz weitgehender Abblendung des sichtbaren 55 gezeigt, werden zwei mit einer Metallschicht versehene Lichtes wenig Schutz vor der mit der Sonneneinstrah- transparente Kunststoffolien mit dem lichtdurchlässilung verbundenen Wärmebelastung der Klimaanlage.
Bei der raumseitigen Anordnung des erfindungsgemäßen Fensterschirmes wird sich das zwischen ihm
und dem Fenster befindliche Luftkissen besonders erwärmen, weil das Fensterglas einen Teil (etwa 15%)
der eindringenden Sonnen- und Himmelsstrahlung,

muß sie möglichst transparent sein, d. h., sie darf keine bedeutende Energiemenge aufnehmen und in Wärme umsetzen.

Bei einer anderen Ausführungsform, wie in Fig. 2

die infolge der Reflexion am Fensterschirm zweimal
durch die Fensterscheibe hindurchtritt, absorbiert und
in Wärme umwandelt. Aus diesem Grunde ist es
zweckmäßig, die Fensternische durch den Fensterschirm derart abzuschließen, daß sich die zwischen
Fenster und Fensterschirm erwärmte Luft nicht mit

gen Klebstoff 6 an ihren metallbelegten Seiten miteinander verklebt. Damit läßt sich die Wirkung erzielen, daß die raumseitig auf den Schirm fallende Wärmestrahlung in bekannter Weise wieder in den Raum zurückreflektiert wird.

In Fig. 3 ist ein Fensterschirm gezeigt, bei dem durch einen dicken, strahlungsdurchlässigen Träger 7 eine höhere mechanische Festigkeit erhalten wird.

Bei dieser Ausführungsform können die den Metallbelag 2 schützenden Kunststoffolien 1 dünn gehalten werden. Der Träger 7 ist von beiden Seiten mit der erfindungsgemäßen Folie beklebt.

Der Fensterschirm 8 in Fig. 4 ist vor dem Fenster über eine obere und eine untere Wickelrolle 9 bzw. 10 ausgespannt. Durch eine kontinuierlich oder stufenweise mit der Länge b naidh oben zunehmenden Schichtdicke der aufgedämpften Metallschicht läßt sich über die Fensterfläche die gewünschte Durchlässigkeit der Abschirmung einstellen. Sie ist durch eine verschiedene Dichte der Punkte innerhalb der Folie 8 angedeutet. Je nach der Stärke des einfallenden Lichtes läßt sich in einfacher Weise die Helligkeit des Raumes auf einem konstanten Wert halten, indem entweder auf der oberen Rolle 9 oder auf der unteren Rolle 10 der größere Teil der Bandlänge & aufgewickelt ist. Um eine Vermischung der Raumluft mit der zwischen dem Fenster und der Abschirmung vorhandenen Luft durch Konvektion zu verhindern, kann der ganze Schirm 8 seitlich in nicht gezeigten, nahezu luftdichten Schlitzen geführt sein.

Das Diagramm Fig. 5 zeigt auf der Ordinate die Durchlässigkeit D gegen die Bandlänge b als Abszisse aufgetragen. Dabei bezeichnen die Abschnitteh, hl und hl schematisch die bei einer bestimmten Lage des Bandes vorhandenen Durchlässigkeiten längs der Fensterhöhe h. An einem Ende der Bandlänge b befindet sich ein nahezu undurchsichtiges Stück /z3 von der Länge h, das es zusätzlich erlaubt, während der Nachtstunden einen Verlust der im Raum vorhandenen Strahlung nach außen zu vermeiden.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Fensterschirm zur Strahlungsklimatisierung eines Raumes, bestehend aus mindestens einer für sichtbares Licht teildurchlässigen Metallschicht und einer Trag- oder Schutzschicht aus transparenter Kunststoffolie, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffolie (1) des über eine obere Wickelrolle (9) und eine untere Wickelrolle (10) geführten Fensterschirmes (8) sowohl für die einfallende Strahlung als auch für die Raumstrahlung im gesamten Wellenlängenbereich von 0,3 bis 35 μ transparent ist, während der lichtdurchlässige Teil der Metallschicht (2) eine in Längsrichtung des Fensterschirmes (8) zu- oder abnehmende Dicke aufweist.

2. Fensterschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht (2) aus Gold oder Aluminium besteht, die in bekannter Weise' einen Teil der Strahlung des sichtbaren Lichtes durchläßt, die raumseitig auf den Schirm fallende Wärmestrahlung aber nahezu vollkommen in den Raum reflektiert.

3. Fensterschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die einfallende Strahlung nicht absorbierende Polyäthylen- oder Polyesterfolie (1) auch für Wärmestrahlen transparent ist.

4. Fensterschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei mit der Metallschicht (2) versehene, transparente Kunststoffolien (1) in bekannter Weise an ihren metallbelegten Seiten miteinander durch einen lichtdurchlässigen Klebstoff (6) verklebt sind.

5. Fensterschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei transparente Kunststofffolien (1) mit ihren Metallschichten (2) mittels der lichtdurchlässigen Klebstoffschicht (6) gegen eine lichtdurchlässige Trägerschicht (7) geklebt sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 921 885, 963 099; österreichische Patentschrift Nr. 167 145; britische Patentschrift Nr. 505 982; USA.-Patentschriften Nr. 2 548 040, 2 774 421.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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