EP2885481A1 - Sonnenschutzvorrichtung - Google Patents

Sonnenschutzvorrichtung

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Publication number
EP2885481A1
EP2885481A1 EP13742421.4A EP13742421A EP2885481A1 EP 2885481 A1 EP2885481 A1 EP 2885481A1 EP 13742421 A EP13742421 A EP 13742421A EP 2885481 A1 EP2885481 A1 EP 2885481A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sun protection
protection device
material layer
protection elements
elements
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP13742421.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Schmohl
Christoph Schwitalla
Klaus Breuer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
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Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP2885481A1 publication Critical patent/EP2885481A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • E05F—DEVICES FOR MOVING WINGS INTO OPEN OR CLOSED POSITION; CHECKS FOR WINGS; WING FITTINGS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, CONCERNED WITH THE FUNCTIONING OF THE WING
    • E05F17/00—Special devices for shifting a plurality of wings operated simultaneously
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E06—DOORS, WINDOWS, SHUTTERS, OR ROLLER BLINDS IN GENERAL; LADDERS
    • E06B—FIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
    • E06B9/00—Screening or protective devices for wall or similar openings, with or without operating or securing mechanisms; Closures of similar construction
    • E06B9/24—Screens or other constructions affording protection against light, especially against sunshine; Similar screens for privacy or appearance; Slat blinds
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    • E06B9/36—Lamellar or like blinds, e.g. venetian blinds with vertical lamellae ; Supporting rails therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
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    • F24S70/60—Details of absorbing elements characterised by the structure or construction
    • F24S70/65—Combinations of two or more absorbing elements
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    • E05F17/00—Special devices for shifting a plurality of wings operated simultaneously
    • E05F2017/005—Special devices for shifting a plurality of wings operated simultaneously for sliding wings
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    • F24S2020/18—Solar modules layout; Modular arrangements having a particular shape, e.g. prismatic, pyramidal
    • F24S2020/183—Solar modules layout; Modular arrangements having a particular shape, e.g. prismatic, pyramidal in the form of louvers
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    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
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    • F24S50/80—Arrangements for controlling solar heat collectors for controlling collection or absorption of solar radiation
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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/44—Heat exchange systems

Definitions

  • the invention relates to a sun protection device with a plurality of movable sun protection elements, which are movable from an open to a closed position.
  • Known sun protection elements consist of a fabric made of a metallic or textile material, which can be moved either mechanically or electromotively by the user from an open to a closed position.
  • Electromotive sun protection devices can be provided with a control or regulating device, so that they can be moved without user intervention in the optimally suitable position weather-related.
  • This known sun protection device has the disadvantage that these can not be operated either in the absence of the occupants or users of the building or constantly require electrical energy for the control and electromotive adjustment, which further deteriorates the energy balance of the building.
  • the invention is therefore based on the object to a simple and inexpensive sun protection device
  • the object is achieved by a sunshade device according to claim 1.
  • a window opening with a sun protection device which autonomously contains adaptive sun protection elements.
  • the window opening may be provided with a transparent or translucent glazing.
  • the glazing may be fixed or inserted in a window sash, so that the window can be temporarily opened or arranged as a glass facade immovable on the building.
  • the glazing may have several approximately parallel to each other discs.
  • the window can separate the interior and exterior of a building, vehicle, ship, or aircraft.
  • At least in front of the window opening are either on the
  • Movable sun protection elements arranged inside or on the outside or between two panes of the glazing.
  • the sun protection elements can be opened from one be closed position movable. This is to be understood to mean that the closed sun protection elements achieve a shadow in the interior of the room and, accordingly, return solar radiation to the outside
  • a plurality of protective elements may be arranged so that they are closed
  • the sun protection elements can either cause no shadow in the interior or the shadow generated by the individual sun protection elements is at least smaller, so that the shading continuously increases with the sun's rays up to a maximum value.
  • the sun protection elements are designed according to the invention autonomously adaptive. This means that the sun protection elements react to moisture, temperature, light intensity and / or heat, so that the sun protection elements move automatically from a closed to an open position when the sun and thus the heat in the room is high and the sun protection elements of the opened in a closed
  • the sun protection elements can, depending on the environmental influences according to the needs of the residents or users of the underlying spaces and without
  • the sun protection elements can be in front of the window opening horizontally or vertically or at a different angle, ie be arranged diagonally.
  • the sunshade elements may be divided both horizontally and vertically.
  • the sun protection elements can be arranged in a holding device which, in addition to the autonomously adaptive movement, also makes possible an electromotive or mechanical movement of the sun protection device. Thereby, the sun protection device can be moved both autonomously from an open to a closed position and manually.
  • Sun protection elements by a mechanism and / or hydraulics be movable.
  • the thermal expansion of a mechanical component and / or a hydraulic fluid can be used to move the sunshade elements from an open to a closed position.
  • the hydraulic fluid may be or include, for example, an alcohol or an oil.
  • the Invention uses a hydraulic fluid which shows a large difference in density as a function of the temperature.
  • the hydraulic fluid may act via a piston on a mechanism, such as a push rod or a gear, to move the sun protection elements from the open to the closed position and vice versa in this way.
  • a mechanism such as a push rod or a gear
  • the mechanism and / or hydraulics can achieve a transmission, a pivoting lever or piston / cylinder pairings of different diameters.
  • Hydraulic fluid in the hydraulic means of at least one solar absorber be heated.
  • the solar absorber may comprise a coating which selectively a
  • infrared radiation can be selectively absorbed. This may in some embodiments of the invention result in the hydraulic fluid being heated more quickly than the glazing of the window opening or space behind the window opening, so that the sunshade shadows the room before it undesirably heats up.
  • response to cloudy can be achieved by increased absorption of visible radiation
  • the hydraulic fluid can be heated by a further heat source, for example an electric heating cartridge and / or a gas burner.
  • a further heat source for example an electric heating cartridge and / or a gas burner.
  • the user may open and close the sunshade elements via a mechanism which acts parallel to the hydraulics on the sunshade elements and / or the hydraulic elements may be arranged on a mechanically movable support.
  • the sunshade element may comprise a strip of material of a solid
  • Contain material such as a metal, a
  • the sunshade element can be rotated about its longitudinal axis to move it from an open to a closed position.
  • a sun protection element made of plastic material may contain or consist of carbon fibers.
  • such a sunscreen element may contain a thermoplastic or a duroplastic or an elastomer, for example an epoxy resin or a polyester resin.
  • the sunscreen element can be a fluorinated
  • Such Sunscreen element can be operated due to the low weight with low actuation forces and / or have a good weather resistance.
  • At least one sun protection element may comprise a membrane located in a housing, which may be replaced by a mechanism and / or
  • the housing may be made of metal or plastic, for example, as already described above with reference to the flat sun protection elements.
  • the housing may be approximately cylindrical, so that a roller arranged in the interior can wind up the membrane.
  • the membrane itself may be made of a flexible plastic material, such as a carbon fiber reinforced laminate.
  • the membrane may contain or consist of a fluorinated polymer so that the weatherability of the membrane may be increased.
  • the sunshade element may be composed of at least a first material layer having a first coefficient of thermal expansion and a third material layer having a third coefficient of thermal expansion, wherein both material layers are interconnected at at least two opposing boundary edges. Due to the different coefficients of thermal expansion occurs in the sun protection elements when heated to a mechanical stress, which leads to a curvature of the sun protection elements. This allows the sunscreen projected area in a
  • Position of the sun protection element represents the closed position.
  • the heating of the sun protection element can be done by sunlight on a collector surface. On cold days, the collector surface is heated less by the sun than on hot days, so that the outside temperature used as an additional control variable can be.
  • the sunshade element according to this embodiment of the invention has a similar operation, as known bimetallic elements.
  • sun protection element need not necessarily be made of a metal or an alloy, but may also contain or consist of different plastic materials and / or ceramic.
  • the sunscreen element may include or consist of a composite material of a metal, a ceramic, an alloy and / or a plastic.
  • a second material layer having a second thermal expansion coefficient may be arranged between the first material layer and the third material layer.
  • the second material layer can be used for mechanical stiffening of the sun protection elements, so that they reliably in the desired
  • the second material layer may include or from carbon fibers
  • Carbon fibers have the advantage
  • the second material layer may include or from carbon fibers
  • the second material layer does not change the modulus of elasticity of the sun protection elements in a direction transverse to the longitudinal extension, so that the sun protection elements continue to be replaced by the thermal expansion due to the different thermal expansion. standing mechanical stresses can be arched.
  • the sunshade element along its longitudinal extent is sufficiently stiff in order to be able to reliably bridge even large spans or large window openings.
  • the distance between the first and the third material layer may be about 1 ⁇ to about 200 ⁇ . In some embodiments of the invention, the distance between the first and the third material layer may be about 5 ⁇ to about 50 ⁇ .
  • the first material layer contains, for example, polytetrafluoroethylene and / or at least one partially fluorinated polymer and / or
  • Silicone rubber and / or silicone-filled acetal copolymers and / or epoxy resin are examples of silicone rubber and / or silicone-filled acetal copolymers and / or epoxy resin. These materials have one
  • Coefficient of expansion may be ZrW 2 0 8 or contain, for example in the form of fibers or fillers. Such a material layer may in some embodiments Thermal expansion coefficient between about -5 x 10 "6 K “ 1 and about 1.5 x 10 "5 K " 1 have. In some embodiments of the invention, the coefficient of thermal expansion may be between about 5 x 10 -7 K -1 and about 5 x 10 -6 K -1 . These differences are sufficient to achieve a corresponding deformation of the sun protection element, so that when heated a closed or partially closed position of the sun protection device can be achieved.
  • At least the side of the sunshade elements facing the outside of the building can be designed to be diffusely reflecting.
  • This feature has the effect of avoiding external glare. This also contributes to the fact that the sun protection elements in the closed position have a curved shape, so that reflected light beams are defocused.
  • At least the side of the sunshade elements facing the outside can be equipped with a photoelectric cell at least on a partial area.
  • the sunshade device in the closed position can produce electrical energy, which can be used for example for ventilation of the building.
  • Sun protection elements with at least one boundary edge with a solar absorber in contact. This allows the controlled heating and cooling of the
  • the solar absorber may have a spectrally selective absorbing coating to a predetermined heating behavior in sunlight
  • the sunshade device may further comprise at least two transparent or contain translucent discs, which spaced
  • sun protection elements are arranged to each other, wherein at least the sun protection elements are arranged between the discs. This avoids the mechanical damage of the sun protection elements, for example by inattentive users or
  • FIG. 1 shows the cross section through a sunshade device in a first embodiment.
  • Figure 2 shows the cross section through a sunshade device according to a second embodiment.
  • FIG. 3 shows an enlarged detail from FIG. 1 or FIG. Second
  • Figure 4 shows the operation of a sun protection element.
  • FIG. 5 shows a window opening with the sunshade device according to FIG. 1 in the open position.
  • FIG. 6 shows the sun protection device according to FIG. 5 in the closed position.
  • Figure 7 shows the structure of a sun protection element in a first embodiment.
  • FIG. 8 shows a section from FIG. 7.
  • FIG. 9 shows the structure of a sun protection element in a second embodiment.
  • FIG. 10 shows the behavior of the sun protection device according to FIG. 1 at different temperatures.
  • Figure 11 shows a third embodiment of the sun protection device in the open position.
  • FIG. 12 shows the sunshade device according to FIG. 11 in the closed position.
  • FIG. 13 shows a fourth embodiment of the sun protection device
  • FIG. 1 shows a sunshade device according to the invention in a first embodiment.
  • the sun protection device 1 comprises a plurality of sun protection elements 10. These are arranged between two transparent or translucent panes 15. As a result, mechanical damage or the effect of precipitation on the sun protection elements 10 is avoided.
  • the sun protection elements have a front side with a comparatively low
  • this may be between about 1 mm and about 10 mm.
  • the sunshade elements in a direction orthogonal to the discs 15 have a width of about 10 mm. In other embodiments of the invention, this may vary from about 3 mm to about 50 mm. As a result, 10 only the narrow end face is visible in the open position of the sun protection elements. Only in the closed position, the sun protection elements 10 fill the gap 16 and shadow the behind
  • the sun protection elements 10 are arranged approximately orthogonal to the plane of the discs 15 and equidistant. In other embodiments of the invention, the sunshade elements 10 may also be inclined and / or have different distances from each other. With reference to Figure 2, a second embodiment of the invention will be explained. Also in this case, the sun protection elements 10 are arranged between two panes 15. However, the sun protection elements 10 are not arranged parallel to each other but with different
  • the sun protection device 1 according to FIG. 2 contains, in addition to the adaptive sun protection elements 10, which are explained with reference to FIG. 4, conventional sun protection elements 11 with a constant one
  • FIG. 1 The window opening is divided according to Figure 2 into different sections, which are marked in Figure 2 with A and B.
  • the sections B adaptive sun protection elements 10 are used, which shade depending on the applied heat, a larger or smaller area ratio of the discs 15.
  • a conventional sun protection elements 11 are used, which shade a constant portion of the window area.
  • the sun protection element 10 shows a main body 105, for example made of a metal or an alloy.
  • the main body 105 is provided with a good thermal conductivity and can be made for example of aluminum or an aluminum alloy or a copper alloy.
  • the end face 102 of the main body 105 is as a solar absorber
  • the end face 102 may be provided with a selectively absorbing coating, which preferably absorbs a predeterminable partial spectrum of the sunlight.
  • only one membrane 101 may be present, which is attached on one side to the main body 105.
  • the membrane 101 is with its longitudinal edge attached to the front side 103 of the main body 105. Influence of solar radiation thus leads to
  • the invention can also be realized in a variant in which the end face 103 of the main body 105 is used as a solar absorber.
  • Figure 13 shows a variant of the embodiment shown in Figures 1 to 3.
  • the gap 16 between the discs 15 can be ventilated by 15 openings are mounted below and above the window frame or in the holding device of the discs.
  • the air in the gap 16 heats up when exposed to the sun and rises upwards.
  • the impeller 51 can be set in rotation by means of an electric motor, not shown, or when driving the impeller rotates the rotor of the electric motor.
  • the kinetic energy of the flowing air can be converted into electrical energy by means of the generator 50 operated as a fan.
  • the electrical energy can be stored in accumulators. In very strong sunlight, which could lead to overheating of the system, which can in the
  • Accumulators previously stored energy can be used for cooling. This can be done either through increased ventilation using the fans 50 and / or by using the thermoelectric effect and / or by use of
  • Compression refrigerators can be achieved.
  • the sun protection element 10 comprises a
  • Main body 105 whose end face 102 is adapted to absorb solar radiation.
  • the mutually arranged membranes 101 are at temperatures below about 20 ° C or below about 15 ° C in approximately flat and are therefore in the position shown in Figure 4 black.
  • the membranes 101 are then approximately parallel to the main body 105.
  • the sun protection element thereby has the width b. This is called open position.
  • Membrane 101 will be explained in more detail with reference to FIGS 7 to 9.
  • the basic principle of this embodiment of the invention is that the membrane deforms with increasing heating, so that it has a concave inner surface 1011 and a convex outer surface 1012. This results in a larger projected width B of the sunshade element 10 due to the attachment point 1013. As a result, the sunshade element 10 covers a larger part of the window opening, so that the shading occurs as desired.
  • Figure 4 is only to be understood schematically. In practice, the membranes arranged on either side of the main body 105 become symmetrical
  • an optional photovoltaic cell 40 may be arranged on the outside 1012.
  • FIGS. 5 and 6 show the effect of the proposed sunshade device with reference to a window opening 20.
  • the window opening 20 is provided with a plurality of sunblinds. equipped elements 10, which in Figure 5 in the
  • Figure 6 shows the state of the sun protection device with greater warming. In this case, the increased
  • the spaces 16 between two adjacent sun protection elements are thereby smaller, so that the view from the window 20 is limited. At the same time, however, this leads to a lower energy input from the solar radiation in the space behind the window opening 20.
  • the structure of a membrane 101 will be explained by way of example with reference to FIGS. 7, 8 and 9.
  • the membranes 101 shown in the figures have the structure of a three-layer, biaxial sewing knit.
  • the membrane with its longitudinal edge 1013 adjoins the end face 103 of the main body 105.
  • the first material layer 1111 and the third material layer 1113 are fixed there such that the respective longitudinal edges 1013 of the first material layer 1111 and the third material layer 1113 are not mutually displaceable.
  • the first and third layers of material at the opposite longitudinal edge 1114 are secured together so that the ends of the filaments, fibers or film strips can not move relative to each other. In some embodiments of the invention, this can be achieved by gluing or welding.
  • Material layer 1113 is a second material layer 1112 arranged.
  • the second material layer 1112 may contain or consist of carbon fibers, so that the membrane 101 is on the one hand weather-resistant and on the other hand can absorb large tensile forces with a small thickness.
  • the carbon fibers can be arranged in the second layer 1112 along the longitudinal extension of the membrane 101.
  • the filaments, fibers or film strips are mutually interrelated with each other and with the second layer 1112 on the one hand and the first layer 1111 and the third material layer 1113 on the other hand, so that the distances can increase or decrease due to the thermal expansion.
  • the curvature illustrated in FIG. 4 thus results.
  • at least the outwardly facing side 1012 may be reflective.
  • a diffusely reflecting coating of at least the second side 1012 can be selected.
  • the first material layer 1111 may have a coefficient of thermal expansion between 5 ⁇ 10 -5 and 2 ⁇ 10 -4 K -1 .
  • the third material layer 1113 may have a thermal expansion coefficient of between about 5 ⁇ 10 -7 K -1 and about 5 ⁇ 10 -6 K -1 .
  • the membrane 101 can also, as shown in FIG. 9, in each case contain at least one film layer in the first material layer 1111 and the third material layer 1113.
  • film layers can be made for example of a plastic material or a thin rolled metal or an alloy.
  • FIG. 10 shows a computer simulation of the sun protection device according to the invention. Shown is a sun protection device 1 with a plurality of sun protection elements 10. In the embodiment, six sun protection elements 10 are arranged approximately parallel to each other. Each sunshade element 10 includes two membranes 101, which
  • the thermal expansion coefficient of the first material layer of the membrane is 1.2 ⁇ 0 "4 K " 1 .
  • the thermal expansion coefficient of the third material layer of the membrane is 1 ⁇ 0 "5 K “ 1 .
  • the difference of the thermal expansion coefficients is therefore ⁇ , ⁇ "4 K “ 1 .
  • the membranes have a thickness of 60 ⁇ , wherein the distance between the first material layer and the third material layer is 20 ⁇ .
  • Each sunshade element 10 has a depth of 10 mm and a width b of 2 mm. Two adjacent sunshade elements 10 are arranged at a distance of 17 mm from one another.
  • Sunscreen elements 10 is increasingly shadowed by the membranes 101.
  • FIG. 11 shows a sun protection device 1 with a plurality of sun protection elements 10.
  • Each sun protection element 10 has a housing 32, in which a flexible membrane 33 is arranged.
  • Each sun protection element 10 is connected via a hydraulic line 31 to a reservoir 30, in which a hydraulic fluid is located.
  • the reservoir 30 is a solar
  • Absorber 301 provided. As shown in Figure 12, the solar absorber 301 takes thermal in favorable weather
  • the hydraulic fluid can be heated with an additional heating, for example an electrical heating resistor.
  • an additional heating for example an electrical heating resistor.
  • an electrical heating resistor for example an electrical heating resistor
  • a manual or electric pump may be provided to pressurize the hydraulic fluid and the sunshade elements 10 also in cool weather
  • a bypass valve may be present, with which the pressure in the hydraulic line 31 can be discharged into the reservoir 30.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sonnenschutzvorrichtung (1), mit einer Mehrzahl von beweglichen Sonnenschutzelementen (10), welche von einer geöffneten in eine geschlossene Stellung bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonnen- schutzelemente (10) durch Wärmeeinwirkung bewegbar sind, wobei die Sonnenschutzelemente (10) zumindest aus einer ersten Materiallage (1111) mit einem ersten Wärmeaus- dehnungskoeffizient (α ) und einer dritten Materiallage (1113) mit einem dritten Wärmeausdehnungskoeffizient (α 3 ) zu- sammengesetzt sind, wobei beide Materiallagen an zumindest zwei gegenüberliegenden Begrenzungskanten (1013, 1014) miteinander verbunden sind. (Hierzu Figur 4)

Description

Sonnenschutzvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Sonnenschutzvorrichtung mit einer Mehrzahl von beweglichen Sonnenschutzelementen, welche von einer geöffneten in eine geschlossene Stellung bewegbar sind .
Aus der Praxis ist bekannt, Gebäude mit Fenstern und/oder Glasfassaden auszustatten. Diese erlauben einerseits den Blick der Benutzer des Gebäudes in die Umgebung, bewirken andererseits aber auch den Eintrag von Sonnenenergie in das Gebäude. Dies kann im Winter vorteilhaft sein, um Heizkosten einzusparen. Im Sommer, bei höheren Außentemperaturen und/oder bei sehr starker Sonneneinstrahlung heizen sich die hinter den Fenstern liegenden Räume jedoch stark auf, so dass zusätzlicher Energiebedarf für die Klimatisierung bzw. Kühlung entsteht. Dies verschlechtert die Energiebilanz des Gebäudes erheblich, so dass oftmals eine temporäre Verschattung zumindest einer Fensteröffnung erwünscht ist.
Bekannte Sonnenschutzelemente bestehen aus einem Flächengebilde aus einem metallischen oder textilen Werkstoff, welches entweder vom Benutzer mechanisch oder elektromotorisch von einer geöffneten in eine geschlossene Stellung bewegbar sind. Elektromotorische Sonnenschutzvorrichtungen können mit einer Steuer- oder Regeleinrichtung versehen sein, so dass diese witterungsgeführt ohne Benutzereingriff in die jeweils optimal geeignete Stellung bewegt werden können .
Diese bekannte Sonnenschutzvorrichtung weist den Nachteil auf, dass diese entweder in Abwesenheit der Bewohner bzw. Benutzer des Gebäudes nicht bedient werden können oder aber ständig elektrische Energie für die Steuerung und elektromotorische Verstellung benötigen, was die Energiebilanz des Gebäudes weiter verschlechtert.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine einfache und kostengünstige Sonnenschutzvorrichtung zu
schaffen, welche ohne äußere Energiezufuhr und ohne
Benutzereingriff gesteuert werden kann.
Die Aufgabe wird durch eine Sonnenschutzvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, eine Fensteröffnung mit einer Sonnenschutzvorrichtung auszustatten, welche autonom adaptive Sonnenschutzelemente enthält. Die Fensteröffnung kann mit einer transparenten oder transluzenten Verglasung versehen sein. Die Verglasung kann feststehend oder in einem Fensterflügel eingesetzt sein, so dass das Fenster temporär geöffnet werden kann oder als Glasfassade unbeweglich am Gebäude angeordnet ist. Die Verglasung kann mehrere in etwa parallel zueinander stehende Scheiben aufweisen. Das Fenster kann den Innenraum und den Außenraum eines Gebäudes, eines Fahrzeuges, eines Schiffes oder eines Flugzeuges voneinander trennen .
Zumindest vor der Fensteröffnung sind entweder auf der
Innen- oder auf der Außenseite oder zwischen zwei Scheiben der Verglasung bewegliche Sonnenschutzelemente angeordnet. Die Sonnenschutzelemente können von einer geöffneten in eine geschlossene Stellung bewegbar sein. Dies ist dahingehend zu verstehen, dass die geschlossenen Sonnenschutzelemente einen Schattenwurf im Inneren des Raumes erzielen und dementsprechend Sonnenstrahlung in den Außenbereich zurück
reflektiert, diffus reflektiert oder aber vom Sonnenschutz - element absorbiert wird. Eine Mehrzahl von Schutzelementen kann so angeordnet sein, dass diese in geschlossener
Stellung einen einzigen Schatten im Innenraum produzieren, d.h. der Schatten weist kein Flecken- oder Streifenmuster der einzelnen Sonnenschutzelemente auf. In der geöffneten Stellung können die Sonnenschutzelemente entweder keinen Schattenwurf im Innenraum bewirken oder aber der von den einzelnen Sonnenschutzelementen erzeugte Schatten ist zumindest kleiner, so dass die Verschattung kontinuierlich mit der Sonneneinstrahlung bis zu einem Maximalwert zunimmt.
Die Sonnenschutzelemente sind erfindungsgemäß autonom adaptiv ausgeführt. Dies bedeutet, die Sonnenschutzelemente reagieren auf Feuchtigkeit, Temperatur, Lichtintensität und/oder Wärme, so dass sich die Sonnenschutzelemente selbstständig von einer geschlossenen in eine geöffnete Stellung bewegen, wenn die Sonneneinstrahlung und damit die Wärmeeinwirkung in den Raum hoch ist und sich die Sonnenschutzelemente von der geöffneten in eine geschlossene
Stellung bewegen, wenn die Sonneneinstrahlung und damit die Wärmeeinwirkung in den Raum gering ist. Da die Sonnenschutz - elemente die für die Bewegung erforderliche Energie aus der Umgebung beziehen, sind kein elektrischer Anschluss der Sonnenschutzvorrichtung und kein Benutzereingriff
erforderlich, wie beispielsweise das Betätigen einer Kurbel. Die Sonnenschutzelemente können sich in Abhängigkeit der Umwelteinflüsse entsprechend den Bedürfnissen der Bewohner bzw. Benutzer der dahinter liegenden Räume und ohne
zusätzlichen Energieverbrauch bewegen.
Die Sonnenschutzelemente können vor der Fensteröffnung horizontal oder vertikal oder in einem anderen Winkel, also diagonal angeordnet sein. In einigen Ausführungsformen der Erfindung können die Sonnenschutzelemente sowohl horizontal als auch vertikal unterteilt sein. Die Sonnenschutzelemente können in einer Haltevorrichtung angeordnet sein, welche neben der autonom adaptiven Bewegung auch eine elektromotorische oder mechanische Bewegung der Sonnenschutzvorrichtung ermöglicht. Dadurch kann die Sonnenschutzvorrichtung sowohl autonom von einer offenen in eine geschlossene Stellung bewegt werden als auch manuell.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung können die
Sonnenschutzelemente durch eine Mechanik und/oder Hydraulik bewegbar sein. In diesem Fall kann die thermische Ausdehnung eines mechanischen Bauteils und/oder eines Hydraulikfluides dazu verwendet werden, die Sonnenschutzelemente von einer geöffneten in eine geschlossene Stellung zu bewegen. Das Hydraulikfluid kann beispielsweise ein Alkohol oder ein Öl sein oder enthalten. In einigen Ausführungsformen der
Erfindung wird ein Hydraulikfluid verwendet, welches einen großen Dichteunterschied in Abhängigkeit von der Temperatur zeigt. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Hydraulikfluid über einen Kolben auf eine Mechanik wirken, beispielsweise eine Schubstange oder ein Getriebe, um auf diese Weise die Sonnenschutzelemente von der geöffneten in die geschlossene Stellung und umgekehrt zu bewegen. Um die erforderlichen Betätigungskräfte und/oder den erforderlichen Betätigungsweg zu ermöglichen, kann die Mechanik und/oder Hydraulik ein Getriebe, einen Schwenkhebel oder Kolben- /Zylinderpaarungen unterschiedlichen Durchmessers eine Übersetzung erzielen.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das
Hydraulikfluid in der Hydraulik mittels zumindest eines solaren Absorbers erwärmbar sein. Der solare Absorber kann eine Beschichtung aufweisen, welche selektiv einen
vorgebbaren Anteil des Sonnenspektrums absorbiert, um auf diese Weise zu einer raschen Erwärmung des Hydraulikfluides beizutragen. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann Infrarotstrahlung selektiv absorbiert werden. Dies kann in einigen Ausführungsformen der Erfindung dazu führen, dass das Hydraulikfluid schneller erwärmt wird als die Verglasung der Fensteröffnung bzw. der hinter der Fensteröffnung liegende Raum, so dass die Sonnenschutzvorrichtung den Raum beschattet, ehe sich dieser unerwünscht aufheizt. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann durch vermehrte Absorption sichtbarer Strahlung ein Ansprechen bei bewölktem
Himmel reduziert sein oder verhindert werden, so dass bei bewölktem Himmel eine unerwünschte Beschattung vermieden wird .
Um dem Benutzer eine zusätzliche Möglichkeit zu geben, die Sonnenschutzelemente selbst zu öffnen oder zu schließen, kann das Hydraulikfluid über eine weitere Wärmequelle beheizt sein, beispielsweise eine elektrische Heizpatrone und/oder einen Gasbrenner. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann der Benutzer die Sonnenschutzelemente über eine Mechanik öffnen und schließen, welche parallel zur Hydraulik auf die Sonnenschutzelemente wirkt und/oder die Hydraulikelemente können auf einem mechanisch beweglichen Träger angeordnet sein.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Sonnenschutzelement einen Materialstreifen aus einem festen
Material enthalten, beispielsweise ein Metall, eine
Legierung oder einen Kunststoff. Das Sonnenschutzelement kann um seine Längsachse gedreht werden, um es von einer geöffneten in eine geschlossene Stellung zu bewegen. Ein Sonnenschutzelement aus Kunststoffmaterial kann Kohlefasern enthalten oder daraus bestehen. Daneben kann ein solches Sonnenschutzelement ein Thermoplast oder ein Duroplast oder ein Elastomer enthalten, beispielsweise ein Epoxidharz oder ein Polyesterharz . In einigen Ausführungsformen der
Erfindung kann das Sonnenschutzelement ein fluoriertes
Polymer enthalten oder daraus bestehen. Ein solches Sonnenschutzelement kann aufgrund des geringen Gewichtes mit geringen Betätigungskräften bedient werden und/oder eine gute Witterungsbeständigkeit aufweisen.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann zumindest ein Sonnenschutzelement eine in einem Gehäuse befindliche Membran enthalten, welche durch eine Mechanik und/oder
Hydraulik reversibel aus dem Gehäuse ausfahrbar ist. Das Gehäuse kann beispielsweise aus Metall oder Kunststoff gefertigt sein, wie vorstehend bereits anhand der flächigen Sonnenschutzelemente beschrieben. Beispielsweise kann das Gehäuse in etwa zylinderförmig sein, so dass eine im Inneren angeordnete Rolle die Membran aufwickeln kann. Die Membran selbst kann aus einem flexiblen Kunststoffmaterial gefertigt sein, beispielsweise einem kohlefaserverstärkten Laminat. Die Membran kann ein fluoriertes Polymer enthalten oder daraus bestehen, so dass die Witterungsbeständigkeit der Membran erhöht sein kann.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Sonnenschutzelement zumindest aus einer ersten Materiallage mit einem ersten Wärmeausdehnungskoeffizient und einer dritten Materiallage mit einem dritten Wärmeausdehnungskoeffizient zusammengesetzt sein, wobei beide Materiallagen an zumindest zwei gegenüberliegenden Begrenzungskanten miteinander verbunden sind. Aufgrund des unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten tritt in den Sonnenschutzelementen bei Erwärmung eine mechanische Spannung auf, welche zu einer Wölbung der Sonnenschutzelemente führt. Hierdurch kann die vom Sonnenschutzelement projizierte Fläche in einer
Betrachtungsrichtung ansteigen, so dass die gewölbte
Stellung des Sonnenschutzelementes die geschlossene Stellung darstellt. Die Erwärmung des Sonnenschutzelementes kann durch Sonneneinstrahlung auf eine Kollektorfläche erfolgen. An kalten Tagen wird die Kollektorfläche durch die Sonneneinstrahlung weniger erwärmt als an heißen Tagen, so dass die Außentemperatur als zusätzliche Regelgröße genutzt werden kann. Das Sonnenschutzelement gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung weist eine ähnliche Funktionsweise auf, wie an sich bekannte Bimetallelemente. Das
Sonnenschutzelement muss jedoch nicht zwingend aus einem Metall oder einer Legierung gefertigt sein, sondern kann auch unterschiedliche Kunststoffmaterialien und/oder Keramik enthalten oder daraus bestehen. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Sonnenschutzelement ein Verbundmaterial aus einem Metall, einer Keramik, einer Legierung und/oder einem Kunststoff enthalten oder daraus bestehen.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann zwischen der ersten Materiallage und der dritten Materiallage eine zweite Materiallage mit einem zweiten Wärmeausdehnungskoeffizient angeordnet sein. Die zweite Materiallage kann zur mechanischen Versteifung der Sonnenschutzelemente herangezogen werden, so dass diese zuverlässig in der gewünschten
Stellung gehalten werden, welche eine effiziente Abschattung des hinter der Fensteröffnung gelegenen Raumes bewirkt.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die zweite Materiallage Kohlenstofffasern enthalten oder daraus
bestehen. Kohlenstofffasern weisen den Vorteil auf,
weitgehend opak zu sein, so dass eine effiziente Beschattung ermöglicht wird. Weiterhin sind Kohlenstofffasern
unempfindlich gegen UV-Bestrahlung, so dass die Sonnenschutzvorrichtung viele Jahre wartungsfrei und zuverlässig funktionieren kann.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die zweite Materiallage Kohlenstofffasern enthalten oder daraus
bestehen, welche entlang der Längserstreckung der Sonnenschutzelemente angeordnet sind. Auf diese Weise verändert die zweite Materiallage den Elastizitätsmodul der Sonnenschutzelemente in einer Richtung quer zur Längserstreckung nicht, so dass die Sonnenschutzelemente weiterhin durch die aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnung ent- stehenden mechanischen Spannungen gewölbt werden kann.
Gleichzeitig ist das Sonnenschutzelement entlang seiner Längserstreckung hinreichend steif, um auch große Spannweiten bzw. große Fensteröffnungen zuverlässig überbrücken zu können .
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann der Abstand zwischen der ersten und der dritten Materiallage etwa 1 μπι bis etwa 200 μπι betragen. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann der Abstand zwischen der ersten und der dritten Materiallage etwa 5 μπι bis etwa 50 μπι betragen.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass die Verformung der
Sonnenschutzelemente umso größer wird, je geringer der
Abstand zwischen den beiden Schichten ist. Gleichzeitig ist der angegebene Bereich so gewählt, dass die Sonnenschutzelemente eine hinreichende mechanische Stabilität aufweisen.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung enthält die erste Materiallage beispielsweise Polytetrafluorethylen und/oder zumindest ein teilfluoriertes Polymer und/oder
Polyvinylchlorid und/oder Polypropylen und/oder
Silikonkautschuk und/oder silikongefüllte Acetal -Copolymere und/oder Epoxidharz. Diese Materialien haben eine
vergleichsweise große Wärmeausdehnung mit einem Wärmeausdehnungskoeffizient zwischen etwa 5 x 10"5 K"1 und etwa
2 x 10"4 K"1.
Dementsprechend kann in einigen Ausführungsformen der
Erfindung die dritte Materiallage Siliciumdioxid und/oder Glasfasern und/oder eine Eisen-Nickel -Legierung und/oder Basaltfasern und/oder Aluminiumtitanat und/oder Tonerde und/oder Kohlefasern und/oder ein Material mit negativem thermischen Ausdehnungskoeffizienten enthalten oder daraus bestehen. Ein Material mit negativem thermischen
Ausdehnungskoeffizienten kann ZrW208 sein oder enthalten, beispielsweise in Form von Fasern oder Füllstoffen. Eine solche Materiallage kann in einigen Ausführungsformen einen Wärmeausdehnungskoeffizient zwischen etwa -5 x 10"6 K"1 und etwa 1,5 x 10"5 K"1 aufweisen. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann der Wärmeausdehnungskoeffizient zwischen etwa 5 x 10"7 K"1 und etwa 5 x 10"6 K"1 betragen. Diese Unterschiede sind hinreichend, um eine entsprechende Verformung des Sonnenschutzelementes zu erzielen, damit bei Erwärmung eine geschlossene bzw. teilweise geschlossene Stellung der Sonnenschutzvorrichtung erreicht werden kann.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann zumindest die der Außenseite des Gebäudes zugewandte Seite der Sonnenschutzelemente diffus reflektierend ausgestaltet sein.
Dieses Merkmal hat die Wirkung, dass eine Außenblendung vermieden wird. Hierzu trägt auch bei, dass die Sonnenschutzelemente in der geschlossenen Stellung eine gewölbte Form haben, so dass reflektierte Lichtstrahlen defokussiert werden .
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann zumindest die der Außenseite zugewandte Seite der Sonnenschutzelemente zumindest auf einer Teilfläche mit einer photoelektrischen Zelle ausgestattet sein. Auf diese Weise kann die Sonnenschutzvorrichtung in der geschlossenen Stellung elektrische Energie produzieren, welche beispielsweise zur Belüftung des Gebäudes eingesetzt werden kann.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung können die
Sonnenschutzelemente mit zumindest einer Begrenzungskante mit einem solaren Absorber in Kontakt stehen. Dies ermöglicht die kontrollierte Erwärmung und Abkühlung der
Sonnenschutzelemente. Der solare Absorber kann eine spektral selektiv absorbierende Beschichtung aufweisen, um ein vorgebbares Aufheizverhalten bei Sonneneinstrahlung zu
erzielen .
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Sonnenschutzvorrichtung weiterhin zumindest zwei transparente oder transluzente Scheiben enthalten, welche beabstandet
zueinander angeordnet sind, wobei zumindest die Sonnenschutzelemente zwischen den Scheiben angeordnet sind. Dies vermeidet die mechanische Beschädigung der Sonnenschutzelemente, beispielsweise durch unachtsame Benutzer oder
einwirkenden Wind.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Figuren ohne
Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden. Dabei zeigt:
Figur 1 den Querschnitt durch eine Sonnenschutzvorrichtung in einer ersten Ausführungsform .
Figur 2 zeigt den Querschnitt durch eine Sonnenschutzvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform .
Figur 3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus Figur 1 bzw . 2.
Figur 4 zeigt die Funktionsweise eines Sonnenschutzelementes .
Figur 5 zeigt eine Fensteröffnung mit der Sonnenschutzvorrichtung gemäß Figur 1 in geöffneter Stellung.
Figur 6 zeigt die Sonnenschutzvorrichtung nach Figur 5 in geschlossener Stellung.
Figur 7 zeigt den Aufbau eines Sonnenschutzelementes in einer ersten Ausführungsform .
Figur 8 zeigt einen Ausschnitt aus Figur 7.
Figur 9 zeigt den Aufbau eines Sonnenschutzelementes in einer zweiten Ausführungsform . Figur 10 zeigt das Verhalten der Sonnenschutzvorrichtung gemäß Figur 1 bei unterschiedlichen Temperaturen.
Figur 11 zeigt eine dritte Ausführungsform der Sonnenschutzvorrichtung in geöffneter Stellung.
Figur 12 zeigt die Sonnenschutzvorrichtung nach Figur 11 in geschlossener Stellung.
Figur 13 zeigt eine vierte Ausführungsform der Sonnenschutzvorrichtung
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Sonnenschutzvorrichtung in einer ersten Ausführungsform . Die Sonnenschutzvorrichtung 1 umfasst eine Mehrzahl von Sonnenschutzelementen 10. Diese sind zwischen zwei transparenten oder transluzenten Scheiben 15 angeordnet. Hierdurch wird eine mechanische Beschädigung oder die Einwirkung von Niederschlag auf die Sonnenschutzelemente 10 vermieden. Die Sonnenschutzelemente weisen eine Stirnseite mit vergleichsweise geringem
Querschnitt auf. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann dieser zwischen etwa 1 mm und etwa 10 mm liegen.
Weiterhin weisen die Sonnenschutzelemente in einer Richtung orthogonal zu den Scheiben 15 eine Breite von etwa 10 mm auf. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann diese von etwa 3 mm bis etwa 50 mm variieren. Dies führt dazu, dass in der geöffneten Stellung der Sonnenschutzelemente 10 nur deren schmale Stirnseite sichtbar ist. Erst in der geschlossenen Stellung füllen die Sonnenschutzelemente 10 den Zwischenraum 16 aus und verschatten den dahinter
liegenden Raum zunehmend, wie anhand von Figur 10 noch ausgeführt werden wird. Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 sind die Sonnenschutzelemente 10 in etwa orthogonal zur Ebene der Scheiben 15 angeordnet und äquidistant. In anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung können die Sonnenschutz - elemente 10 auch geneigt sein und/oder unterschiedliche Abstände zueinander aufweisen. Anhand von Figur 2 wird eine zweite Ausführungsform der Erfindung erläutert. Auch in diesem Fall sind die Sonnenschutzelemente 10 zwischen zwei Scheiben 15 angeordnet. Jedoch sind die Sonnenschutzelemente 10 nicht parallel zueinander angeordnet sondern mit unterschiedlichem
Neigungswinkel . Weiterhin enthält die Sonnenschutzvorrichtung 1 gemäß Figur 2 neben den adaptiven Sonnenschutzelementen 10, welche anhand von Figur 4 erläutert werden, noch konventionelle Sonnenschutzelemente 11 mit konstantem
Querschnitt. Die Fensteröffnung ist gemäß Figur 2 in unterschiedliche Abschnitte unterteilt, welche in Figur 2 mit A und B gekennzeichnet sind. In den Abschnitten B sind adaptive Sonnenschutzelemente 10 eingesetzt, welche in Abhängigkeit der einwirkenden Wärme einen größeren oder geringeren Flächenanteil der Scheiben 15 beschatten. In den Abschnitten A sind hingegen konventionelle Sonnenschutzelemente 11 eingesetzt, welche einen konstanten Anteil der Fensterfläche beschatten.
Anhand von Figur 3 wird die Funktionsweise eines Sonnenschutzelementes 10 näher erläutert. Das Sonnenschutzelement 10 zeigt einen Grundkörper 105, beispielsweise aus einem Metall oder einer Legierung. Der Grundkörper 105 ist mit einer guten Wärmeleitfähigkeit ausgestattet und kann beispielsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung oder einer Kupferlegierung gefertigt sein. Die Stirnseite 102 des Grundkörpers 105 ist als solarer Absorber
ausgeführt. Beispielsweise kann die Stirnseite 102
geschwärzt sein. Alternativ kann die Stirnseite 102 mit einer selektiv absorbierenden Beschichtung ausgestattet sein, welche bevorzugt ein vorgebbares Teilspektrum des Sonnenlichtes absorbiert.
Beiderseits des Grundkörpers 105 sind Membranen 101
angeordnet. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann auch nur eine Membran 101 vorhanden sein, welche einseitig am Grundkörper 105 befestigt ist. Die Membran 101 ist mit ihrer Längskante an der Stirnseite 103 des Grundkörpers 105 befestigt. Einwirkende Sonnenstrahlung führt somit zur
Erwärmung des Grundkörpers 105, welcher die Wärme über
Konvektion, Wärmestrahlung und Wärmeleitung an die Membran 101 abgibt. Die Membran 101 verformt sich mit zunehmender Temperatur, so dass diese den Zwischenraum 16 zwischen zwei benachbarten Sonnenschutzelementen 10 zunehmend ausfüllt. Dies wird für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung als geschlossene Stellung der Sonnenschutzvorrichtung
bezeichnet .
Selbstverständlich kann die Erfindung auch in einer Variante realisiert werden, bei welcher die Stirnseite 103 des Grundkörpers 105 als solarer Absorber verwendet wird.
Figur 13 zeigt eine Variante der in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform. Der Zwischenraum 16 zwischen den Scheiben 15 kann durchlüftet sein, indem unten und oben im Fensterrahmen bzw. in der Haltevorrichtung der Scheiben 15 Öffnungen angebracht sind. Die Luft im Zwischenraum 16 erwärmt sich bei Sonneneinstrahlung und steigt nach oben auf. Durch Konvektion erfolgt während des Energieeintrags ein Austausch der Luftmasse, wobei die strömende Luft auf zumindest ein Flügelrad 51 zumindest eines Ventilators 50 trifft. Das Flügelrad 51 kann mittels eines nicht dargestellten Elektromotors in Rotation versetzt werden bzw. bei Antrieb des Flügelrades rotiert der Rotor des Elektromotors.
Während des Energieeintrags kann mittels des als Generator betriebenen Ventilators 50 die kinetische Energie der strömenden Luft in elektrische Energie umgewandelt werden. Die elektrische Energie kann in Akkumulatoren gespeichert werden. Bei sehr starker Sonneneinstrahlung, die zu einer Überhitzung des Systems führen könnte, kann die in den
Akkumulatoren zuvor gespeicherte Energie zur Kühlung genutzt werden. Dies kann entweder über eine verstärkte Lüftung mit Hilfe der Ventilatoren 50 und/oder durch Nutzung des thermoelektrisehen Effekts und/oder durch Nutzung von
Kompressionskältemaschinen erreicht werden.
Anhand von Figur 4 wird die Funktion eines Sonnenschutzelementes 10 nochmals erläutert. Wie bereits vorstehend
beschrieben, umfasst das Sonnenschutzelement 10 einen
Grundkörper 105, dessen Stirnseite 102 dazu eingerichtet ist, Sonnenstrahlung zu absorbieren. Die beiderseits angeordneten Membranen 101 sind bei Temperaturen unterhalb von etwa 20°C oder unterhalb von etwa 15°C in etwa plan und befinden sich daher in der in Figur 4 schwarz dargestellten Stellung. Die Membranen 101 liegen dann etwa parallel zum Grundkörper 105. Das Sonnenschutzelement weist dadurch die Breite b auf. Dies wird als geöffnete Stellung bezeichnet.
Als gestrichelte Linie ist die Stellung einer Membran 101 bei zunehmender Erwärmung dargestellt. Der Aufbau der
Membran 101 wird anhand der Figuren 7 bis 9 näher erläutert. Grundprinzip dieser Ausführungsform der Erfindung ist jedoch, dass sich die Membran mit zunehmender Erwärmung verformt, so dass diese eine konkave Innenfläche 1011 und eine konvexe Außenfläche 1012 aufweist. Dies führt aufgrund des Befestigungspunktes 1013 zu einer größeren projizierten Breite B des Sonnenschutzelementes 10. Hierdurch kann das Sonnenschutzelement 10 einen größeren Teil der Fensteröffnung verdecken, so dass die Beschattung wie gewünscht eintritt. Selbstverständlich ist Figur 4 nur schematisch zu verstehen. In der Praxis werden sich die beiderseits des Grundkörpers 105 angeordneten Membranen symmetrisch
zueinander vom Grundkörper 105 weg bewegen.
Auf der Außenseite 1012 kann eine optionale photovoltaische Zelle 40 angeordnet sein.
Die Figuren 5 und 6 zeigen die Wirkung der vorgeschlagenen Sonnenschutzvorrichtung anhand einer Fensteröffnung 20. Die Fensteröffnung 20 ist mit einer Mehrzahl von Sonnenschutz- elementen 10 ausgestattet, welche in Figur 5 in der
geöffneten Stellung dargestellt sind. In der geöffneten Stellung der Sonnenschutzelemente 10 weisen diese eine vergleichsweise geringe Breite b auf, so dass zwischen den Sonnenschutzelementen 10 eine freie Fensterfläche 25 verbleibt, durch welche der Benutzer aus dem Raum in die Umgebung blicken kann.
Figur 6 zeigt den Zustand der Sonnenschutzvorrichtung bei größerer Erwärmung. In diesem Fall vergrößert sich die
Breite B der Sonnenschutzelemente 10 wie vorstehend anhand von Figur 4 beschrieben. Die Zwischenräume 16 zwischen zwei benachbarten Sonnenschutzelementen werden dadurch kleiner, so dass der Ausblick aus dem Fenster 20 eingeschränkt ist. Gleichzeitig führt dies jedoch zu einem geringeren Energieeintrag aus der Sonnenstrahlung in den hinter der Fensteröffnung 20 liegenden Raum.
Anhand der Figuren 7, 8 und 9 wird beispielhaft der Aufbau einer Membran 101 erläutert. Die in den Figuren dargestellten Membranen 101 weisen den Aufbau eines dreilagigen, biaxialen Nähgewirkes auf. Wie aus Figur 7 ersichtlich ist, grenzt die Membran mit ihrer Längskante 1013 an die Stirnseite 103 des Grundkörpers 105. Die erste Materiallage 1111 und die dritte Materiallage 1113 sind dort so befestigt, dass die jeweiligen Längskanten 1013 der ersten Materiallage 1111 und der dritten Materiallage 1113 nicht gegeneinander verschiebbar sind. In gleicher Weise ist die erste und dritte Materiallage an der gegenüberliegenden Längskante 1114 so miteinander befestigt, dass sich die Enden der Filamente, Fasern oder Folienstreifen nicht gegeneinander verschieben können. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann dies durch eine Verklebung oder eine Verschweißung erzielt werden.
Zwischen der ersten Materiallage 1111 und der dritten
Materiallage 1113 ist eine zweite Materiallage 1112 angeordnet. Die zweite Materiallage 1112 kann Kohlefasern enthalten oder daraus bestehen, so dass die Membran 101 einerseits witterungsbeständig ist und andererseits große Zugkräfte bei geringer Dicke aufnehmen kann. Um die in
Figur 4 dargestellte Wölbung der Membran 101 zu ermöglichen, können die Kohlenstofffasern in der zweiten Schicht 1112 entlang der Längserstreckung der Membran 101 angeordnet sein. Innerhalb der Membranebene sind die Filamente, Fasern oder Folienstreifen untereinander und mit der zweiten Lage 1112 einerseits und der ersten Lage 1111 bzw. der dritten Materiallage 1113 andererseits so miteinander verwirkt, dass sich die Abstände aufgrund der thermischen Ausdehnung vergrößern oder verkleinern können. Bei einer unterschiedlichen thermischen Ausdehnung der ersten Materiallage 1111 und der dritten Materiallage 1113 ergibt sich somit die in Figur 4 dargestellte Krümmung. Um eine Überhitzung der Membran 101 zu vermeiden, kann zumindest die nach außen zeigende Seite 1012 reflektierend ausgebildet sein. Um eine Außenblendung zu vermeiden, kann eine diffus reflektierende Beschichtung zumindest der zweiten Seite 1012 gewählt werden. Durch den Abstand der Kohlenstofffasern in der zweiten Lage 1112 können die Transmissionseigenschaften der Membran 101 variiert werden.
Die erste Materiallage 1111 kann einen Wärmeausdehnungskoeffizient zwischen 5 x 10"5 und 2 x 10"4 K"1 aufweisen.
Demgegenüber kann die dritte Materiallage 1113 einen Wärmeausdehnungskoeffizient zwischen etwa 5 x 10"7 K"1 und etwa 5 x 10"6 K"1 aufweisen.
In gleicher Weise wie anhand der Figuren 7 und 8 für ein biaxiales Nähgewirk gezeigt, kann die Membran 101 auch wie in Figur 9 gezeigt jeweils zumindest eine Folienlage in der ersten Materiallage 1111 und der dritten Materiallage 1113 enthalten. Solche Folienlagen können beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial oder einem dünn ausgewalzten Metall oder einer Legierung gefertigt werden. Figur 10 zeigt eine Computersimulation der erfindungsgemäßen Sonnenschutzvorrichtung. Dargestellt ist eine Sonnenschutzvorrichtung 1 mit einer Mehrzahl von Sonnenschutzelementen 10. Im Ausführungsbeispiel sind sechs Sonnenschutzelemente 10 in etwa parallel zueinander angeordnet. Jedes Sonnenschutzelement 10 enthält zwei Membranen 101, welche
beiderseits eines Grundkörpers 105 angeordnet sind. Der Wärmeausdehnungskoeffizient der ersten Materiallage der Membran beträgt 1,2Ί0"4 K"1. Der Wärmeausdehnungskoeffizient der dritten Materiallage der Membran beträgt 1Ί0"5 K"1. Die Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten ist demnach Ι,ΙΊΟ"4 K"1. Die Membranen weisen eine Dicke von 60 μπι auf, wobei der Abstand zwischen der ersten Materiallage und der dritten Materiallage 20 μπι beträgt.
Jedes Sonnenschutzelement 10 weist eine Tiefe von 10 mm und eine Breite b von 2 mm auf. Zwei benachbarte Sonnenschutz - elemente 10 sind mit einem Abstand von 17 mm zueinander angeordnet .
In den Zeilen A bis L gemäß Figur 10 ist die Sonnenschutzvorrichtung bei jeweils unterschiedlichen Temperaturen dargestellt. Wie aus Figur 10 ersichtlich ist, führt eine steigende Temperatur zur zunehmenden Krümmung der Membranen, so dass der Zwischenraum 16 zwischen zwei benachbarten
Sonnenschutzelementen 10 zunehmend von den Membranen 101 verschattet wird. Die Verschattung und die jeweilige
Temperatur für die 12 Darstellungen sind in nachfolgender Tabelle wiedergegeben.
Figur Verschattung Temperatur
A 10 % < 15°C
B 17 % 20°C
C 33 % 25°C
D 47 % 30°C
E 60 % 35°C
F 70 % 40°C
G 78 % 45°C
H 84 % 50°C
I 86 % 55°C
J 86 % 60°C κ 84 % 65°C
L 79 % 70°C
Anhand der Figur 11 wird eine dritte Ausführungsform der Erfindung näher erläutert. Figur 11 zeigt eine Sonnenschutzvorrichtung 1 mit einer Mehrzahl von Sonnenschutzelementen 10. Jedes Sonnenschutzelement 10 weist ein Gehäuse 32 auf, in welchem eine flexible Membran 33 angeordnet ist. Jedes Sonnenschutzelement 10 ist über eine Hydraulikleitung 31 mit einem Reservoir 30 verbunden, in welchem sich ein Hydraulik- fluid befindet. Das Reservoir 30 ist mit einem solaren
Absorber 301 versehen. Wie in Figur 12 gezeigt, nimmt der solare Absorber 301 bei günstiger Witterung thermische
Energie auf und erwärmt dadurch das Hydraulikfluid im
Reservoir 30. Dies führt zu einer thermischen Ausdehnung, so dass ein Druck in der Hydraulikleitung 31 aufgebaut wird. Dieser Druck führt zum Ausfahren der Membran 33 aus dem Gehäuse 32. Hierdurch wird die mit der Sonnenschutzvorrichtung 1 versehene Fensteröffnung zunehmend beschattet.
Zur manuellen Beeinflussung der Sonnenschutzelemente 10 kann das Hydraulikfluid mit einer Zusatzheizung erwärmt werden, beispielsweise einem elektrischem Heizwiderstand. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann zusätzlich oder
alternativ eine manuelle oder elektrische Pumpe vorhanden sein, um das Hydraulikfluid unter Druck zu setzen und die Sonnenschutzelemente 10 auch bei kühler Witterung zu
schließen. Um die Sonnenschutzelemente 10 auch bei hoher Sonneneinstrahlung durch en Benutzer zu öffnen oder um deren Schließen zu verhindern, kann in einigen Ausführungsformen ein Bypassventil vorhanden sein, mit welchem der Druck in der Hydraulikleitung 31 in das Reservoir 30 abgeleitet werden kann.
Selbstverständlich ist die Erfindung daher nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden
Ansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus . Sofern die Ansprüche und die vorstehende Beschreibung „erste" und „zweite" Merkmale definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger
Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.

Claims

Ansprüche
1. Sonnenschutzvorrichtung (1) , mit einer Mehrzahl von
beweglichen Sonnenschutzelementen (10) , welche von einer geöffneten in eine geschlossene Stellung bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonnenschutzelemente (10) durch Wärmeeinwirkung bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonnenschutzelemente (10) zumindest aus einer ersten Materiallage (1111) mit einem ersten Wärmeausdehnungskoeffizient (oti) und einer dritten Materiallage
(1113) mit einem dritten Wärmeausdehnungskoeffizient (ot3) zusammengesetzt sind, wobei beide Materiallagen an zumindest zwei gegenüberliegenden Begrenzungskanten (1013, 1014) miteinander verbunden sind.
2. Sonnenschutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Materiallage (1111) und der dritten Materiallage (1113) eine zweite
Materiallage (1112) angeordnet ist.
3. Sonnenschutzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Materiallage (1112)
Kohlenstofffasern enthält oder daraus besteht.
4. Sonnenschutzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Materiallage (1112)
Kohlenstofffasern enthält oder daraus besteht, welche entlang der Längserstreckung der Sonnenschutzelemente (10) angeordnet sind.
5. Sonnenschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen der ersten und der dritten Materiallage (1111, 1113) etwa 1 μπι bis etwa 200 μπι beträgt oder dass der Abstand zwischen der ersten und der dritten Materiallage (1111, 1113) etwa 5 μπι bis etwa 50 \im beträgt.
6. Sonnenschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Materiallage (1111) Polytetrafluorethylen und/oder zumindest ein teilfluoriertes Polymer und/oder Polyvinylchlorid und/oder Polypropylen und/oder Silikonkautschuk und/oder silikongefüllte Acetal -Copolymere und/oder ein Epoxidharz und/oder Acrylnitril -Butadienstyrol und/oder Polyacrylate enthält oder daraus besteht.
7. Sonnenschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
6, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Materiallage (1113) ein Siliciumoxid und/oder Glasfasern und/oder eine Eisen-Nickel -Legierung und/oder Basaltfasern und/oder Aluminiumtitanat und/oder Tonerde und/oder Kohlefasern und/oder ein Material mit negativem thermischen
Ausdehnungskoeffizienten enthält oder daraus besteht.
8. Sonnenschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
7, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Wärmeausdehnungskoeffizient (ot3) zwischen etwa 1.5Ί0"5 K"1 und etwa -5-10"6 K"1 beträgt.
9. Sonnenschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wärmeausdehnungskoeffizient (oti) zwischen etwa 5.0Ί0"5 K"1 und etwa 2-10"4 K"1 beträgt.
10. Sonnenschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die der
Außenseite (1012) zugewandete Seite der Sonnenschutzelemente (10) diffus reflektierend ausgestaltet ist.
11. Sonnenschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die der
Außenseite (1012) zugewandete Seite der Sonnenschutzelemente (10) zumindest auf einer Teilfläche mit einer photoelektrischen Zelle (40) ausgestattet ist.
12. Sonnenschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonnenschutzelemente (10) mit zumindest einer Begrenzungskante (1013) mit einem solaren Absorber (102) in Kontakt stehen.
13. Sonnenschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
12, weiterhin enthaltend zumindest zwei transparente oder transluzente Scheiben (15) , welche beabstandet zueinander angeordnet sind, wobei zumindest die Sonnenschutzelemente (10) zwischen den Scheiben (15) angeordnet sind.
14. Sonnenschutzvorrichtung (1) mit einer Mehrzahl von
Sonnenschutzelementen (10), welche jeweils ein Gehäuse (32) aufweisen, in welchem eine flexible Membran (33) angeordnet ist, wobei jedes Sonnenschutzelement (10) über eine Hydraulikleitung (31) mit einem Reservoir (30) mit einem Hydraulikfluid verbunden ist, welches mit einem solaren Absorber (301) versehen ist, wobei ein
ansteigender Druck in der Hydraulikleitung (31) zum
Ausfahren der Membran (33) aus dem Gehäuse (32) führt.
15. Sonnenschutzvorrichtung (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der solare Absorber (301) dazu eingerichtet ist, bei günstiger Witterung thermische Energie aufzunehmen und dadurch das Hydraulikfluid im Reservoir (30) zu erwärmen, so dass durch dessen
thermische Ausdehnung ein Druck in der Hydraulikleitung (31) aufgebaut wird.
16. Sonnenschutzvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere
Heizeinrichtung vorhanden ist, mit welcher das
Hydraulikfluid im Reservoir (30) erwärmbar ist.
17. Sonnenschutzvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin eine mechanische oder elektrische Pumpe vorhanden ist, mit welcher ein Druck in der Hydraulikleitung (31) aufgebaut werden kann.
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