RU2804540C1 - Double-louver smart window with variable width of louver stripes - Google Patents
Double-louver smart window with variable width of louver stripes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2804540C1 RU2804540C1 RU2023111249A RU2023111249A RU2804540C1 RU 2804540 C1 RU2804540 C1 RU 2804540C1 RU 2023111249 A RU2023111249 A RU 2023111249A RU 2023111249 A RU2023111249 A RU 2023111249A RU 2804540 C1 RU2804540 C1 RU 2804540C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- window
- stripes
- gratings
- widths
- light transmission
- Prior art date
Links
- 239000004984 smart glass Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 50
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 17
- 230000037072 sun protection Effects 0.000 claims abstract description 10
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 14
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000005286 illumination Methods 0.000 abstract description 15
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 10
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 9
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 8
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 7
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 6
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- 241000283070 Equus zebra Species 0.000 description 2
- 208000018747 cerebellar ataxia with neuropathy and bilateral vestibular areflexia syndrome Diseases 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 2
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 description 1
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000005357 flat glass Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000001932 seasonal effect Effects 0.000 description 1
- 239000002520 smart material Substances 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение применимо в архитектуре и строительстве для углового селективного саморегулирования светопропускания окна с адаптацией к суточной и годовой траектории солнца относительно него и соответствующему изменению угла падения солнечных лучей на поверхность окна. Изобретение предназначено к использованию в окнах с любым количеством слоев остекления.The invention is applicable in architecture and construction for angular selective self-regulation of the light transmission of a window with adaptation to the daily and annual trajectory of the sun relative to it and a corresponding change in the angle of incidence of sunlight on the surface of the window. The invention is intended for use in windows with any number of layers of glazing.
При угловом регулировании направленного светопропускания окна обеспечивается пропускание определенной части падающего направленного (прямого) солнечного света (а также солнечной энергии) при каждом угле падения солнечных лучей, остальная часть отражается, поглощается или рассеивается. Устройства, предназначенные для углового регулирования направленного светопропускания, принудительно ослабляют интенсивность падающего излучения в зависимости от угла падения лучей. Принудительное регулирование светопропускания с помощью таких устройств осуществляется дополнительно к самопроизвольному изменению светопропускания остекленных конструкций вследствие угловой зависимости коэффициентов отражения и поглощения. Известно, что при увеличении угла падения коэффициенты отражения и поглощения возрастают, следовательно, коэффициент пропускания света уменьшается.When angularly adjusting the directional light transmission of a window, a certain part of the incident directional (direct) sunlight (as well as solar energy) is transmitted at each angle of incidence of the sun's rays, the rest is reflected, absorbed or scattered. Devices designed for angular control of directional light transmission forcefully attenuate the intensity of the incident radiation depending on the angle of incidence of the rays. Forced regulation of light transmission using such devices is carried out in addition to the spontaneous change in light transmission of glazed structures due to the angular dependence of the reflection and absorption coefficients. It is known that as the angle of incidence increases, the reflection and absorption coefficients increase, therefore, the light transmittance decreases.
Для регулирования направленного светопропускания окна в зависимости от угла падения лучей применяют различные дополнительные устройства перераспределения светового потока, например, жалюзи, решетки, диафрагмы, которые при изменении своего положения по отношению к окну могут обеспечивать изменение проходящего в помещение светового потока от солнечного излучения. Жалюзи и другие подобные устройства с ручным или автоматическим управлением для защиты от солнечного света являются аналогами изобретения. Лучшими из перечисленных устройств регулирования светопропускания окна в зависимости от угла падения солнечных лучей являются горизонтальные подъемные пластинчатые жалюзи с автоматическим или ручным регулированием угла поворота ламелей.To regulate the directional light transmission of a window, depending on the angle of incidence of the rays, various additional devices for redistributing the light flux are used, for example, blinds, grilles, diaphragms, which, when changing their position relative to the window, can provide a change in the light flux passing into the room from solar radiation. Blinds and other similar devices with manual or automatic control for protection from sunlight are analogues of the invention. The best of the listed devices for regulating the light transmission of a window, depending on the angle of incidence of the sun's rays, are horizontal lifting slat blinds with automatic or manual adjustment of the angle of rotation of the slats.
В последние годы появились рулонные шторы-жалюзи типа «зебра» для вертикальных окон, состоящие из двух тканевых полотен с чередующимися горизонтальными прозрачными, полупрозрачными и непрозрачными полосами. Регулирование светопропускания осуществляется при передвижении полотен друг относительно друга по вертикали за счет относительного расположения полос различного типа на двух полотнах. In recent years, zebra roller blinds have appeared for vertical windows, consisting of two fabric panels with alternating horizontal transparent, translucent and opaque stripes. Light transmission is regulated by moving the canvases relative to each other vertically due to the relative arrangement of strips of different types on the two canvases.
В патенте RU 2306397 C1 описаны способ получения и устройство солнцезащитного ограждения из полимерного материала. Устройство представляет собой горизонтальные жалюзи с неподвижными ламелями из непрозрачного материала, находящимися внутри ограждения из прозрачного полимерного материала. Такая конструкция является менее эффективной для углового регулирования светопропускания по сравнению с обычными жалюзи из-за невозможности поворота и передвижения ламелей.Patent RU 2306397 C1 describes a method for producing and constructing a sun protection fence made of polymer material. The device is a horizontal blind with fixed slats made of opaque material, located inside a fence made of transparent polymer material. This design is less effective for angular control of light transmission compared to conventional blinds due to the inability to rotate and move the slats.
В патенте US 3085474 A описан оптический элемент, состоящий из прозрачного листового материала с чередующимися пропускающими и не пропускающими параллельными полосами на обеих поверхностях. Такой элемент предлагается использовать в горизонтальных (крышных) или вертикальных окнах для углового регулирования их светопропускания. Пропускающие полосы могут быть окрашены. Не пропускающие полосы могут быть отражающими, поглощающими или рассеивающими.US Pat. No. 3,085,474 A describes an optical element consisting of a transparent sheet material with alternating transmitting and non-transmitting parallel stripes on both surfaces. Such an element is proposed to be used in horizontal (roof) or vertical windows to angularly regulate their light transmission. Transmission stripes can be painted. Non-transmitting stripes can be reflective, absorbent or scattering.
В патенте US 6467935 B1 описана аналогичная конструкция для наклонных окон, причем параллельные полосы предложено изготавливать из материалов с изменяющейся прозрачностью.US Pat. No. 6,467,935 B1 describes a similar design for inclined windows, with parallel strips proposed to be made from materials with variable transparency.
Однако в патентах US 3085474 A и US 6467935 B1 рассматриваются только случаи, когда источник света перемещается в плоскости, перпендикулярной одновременно и к плоскости окна, и к параллельным полосам, расположенным на поверхностях оконного остекления. При изменении угла падения солнечных лучей на окно изменяется коэффициент светопропускания за счет относительного расположения пропускающих полос на двух поверхностях оконной конструкции. Такое расположение полос по отношению к падающим солнечным лучам подходит для углового регулирования светопропускания восточных и западных окон зданий, расположенных на экваторе и близко к нему, для южных окон зданий, расположенных в северном полушарии, и для северных окон зданий, расположенных в южном полушарии.However, US 3,085,474 A and US 6,467,935 B1 only address cases where the light source moves in a plane perpendicular to both the window plane and parallel strips located on the window glazing surfaces. When the angle of incidence of sunlight on a window changes, the light transmission coefficient changes due to the relative location of the transmitting stripes on the two surfaces of the window structure. This arrangement of the strips in relation to the incident solar rays is suitable for angular control of the light transmission of the eastern and western windows of buildings located at and close to the equator, for the southern windows of buildings located in the northern hemisphere, and for the northern windows of buildings located in the southern hemisphere.
Для окон с перечисленными азимутами ориентации по сторонам света оптимальными являются также горизонтальные пластинчатые жалюзи, рулонные шторы-жалюзи «зебра» с горизонтальными полосами, солнцезащитные ограждения со встроенными горизонтальными жалюзи по патенту RU 2306397 C1. Однако применение всех рассмотренных выше аналогов предлагаемого изобретения в окнах с другими азимутами ориентации не обеспечивает оптимального углового регулирования светопропускания окон из-за сложной криволинейной траектории солнца, изменяющейся по времени года (календарным датам) и по времени светового дня.For windows with the listed azimuths of orientation to the cardinal directions, horizontal plate blinds, zebra roller blinds with horizontal stripes, sun protection with built-in horizontal blinds according to patent RU 2306397 C1 are also optimal. However, the use of all the analogues of the present invention discussed above in windows with other orientation azimuths does not provide optimal angular control of the light transmission of windows due to the complex curvilinear trajectory of the sun, changing with the time of year (calendar dates) and daylight hours.
Близкими аналогами изобретения являются патенты RU 2509324 С2 и RU 2677069 С2 по способу регулирования направленного светопропускания с помощью оптического фильтра, состоящего из двух поверхностных решеток с чередующимися направленно пропускающими и непропускающими (рассеивающими, отражающими или поглощающими) параллельными полосами с расчетом ширин всех полос и угла наклона полос по отношению к горизонтали для обеспечения предварительно заданной зависимости светопропускания окна от угла падения. Эти изобретения обеспечивают оптимизированное угловое регулирование светопропускания решеточного смарт-окна с адаптацией к траектории движения солнца относительно окна и с минимизацией светопропускания окна в выбранный день года и выбранное время дня. На основе данного способа регулирования в [Zakirullin R.S. Chromogenic materials in smart windows for angular-selective filtering of solar radiation // Mater. Today Energy. 2020. No. 17. 100476. doi:10.1016/j.mtener.2020.100476] рассмотрены хромогенные материалы с двумя или более режимами светопропускания, которые можно применять вместо рассеивающих, отражающих или поглощающих материалов, мешающих обзору через окно. В отличие от них, хромогенный материал в осветленном состоянии пропускает видимый свет и солнечную энергию, при окрашенном режиме блокирует их частично или полностью. Некоторые хромогенные технологии являются многослойными, например, электрохромные устройства имеют минимум 5 слоев, они же могут иметь более двух режимов светопропускания в зависимости от приложенного напряжения. Многослойными могут быть и другие смарт-технологии. Там же получена формула для расчета теоретического коэффициента τ направленного светопропускания решеточного смарт-окна с обычными рассеивающими, отражающими или поглощающими материалами в зависимости от времени суток:Close analogues of the invention are patents RU 2509324 C2 and RU 2677069 C2 on a method for regulating directional light transmission using an optical filter consisting of two surface gratings with alternating directionally transmitting and non-transmitting (scattering, reflecting or absorbing) parallel stripes with calculation of the widths of all stripes and the angle of inclination stripes relative to the horizontal to ensure a predetermined dependence of the light transmission of the window on the angle of incidence. These inventions provide optimized angular control of the light transmission of a lattice smart window with adaptation to the trajectory of the sun relative to the window and minimizing the light transmission of the window on a selected day of the year and a selected time of day. Based on this method of regulation in [Zakirullin R.S. Chromogenic materials in smart windows for angular-selective filtering of solar radiation // Mater. Today Energy. 2020. No. 17. 100476. doi:10.1016/j.mtener.2020.100476] considers chromogenic materials with two or more light transmission modes, which can be used instead of scattering, reflective or absorbing materials that interfere with the view through the window. In contrast, chromogenic material in the clarified state transmits visible light and solar energy, while in the colored mode it blocks them partially or completely. Some chromogenic technologies are multilayer, for example, electrochromic devices have a minimum of 5 layers, they can also have more than two light transmission modes depending on the applied voltage. Other smart technologies can also be multilayered. There, a formula was obtained for calculating the theoretical coefficient τ of the directional light transmittance of a lattice smart window with conventional scattering, reflecting or absorbing materials, depending on the time of day:
, (1) , (1)
где Δ – сдвиг между следами входной решетки фильтра на поверхности выходной решетки при характеристическом угле фильтра и произвольном угле падения в данный момент времени; c2 – ширина непропускающей полосы входной решетки; c3 – ширина пропускающей полосы выходной решетки; c1 – ширина пропускающей полосы входной решетки. where Δ is the shift between the traces of the input filter grating on the surface of the output grating at the characteristic angle of the filter and an arbitrary angle of incidence at a given time; c 2 – width of the non-transmitting strip of the input grid; c 3 – bandwidth of the output grating; c 1 – bandwidth of the input grating.
Там же получена формула для расчета теоретического коэффициента τ направленного светопропускания решеточного смарт-окна с хромогенными или другими подобными материалами с двумя или более режимами пропускания в зависимости от времени суток: There, a formula was obtained for calculating the theoretical coefficient τ of the directional light transmission of a lattice smart window with chromogenic or other similar materials with two or more transmission modes depending on the time of day:
, (2) , (2)
где τchr1 и τchr2 – коэффициенты направленного светопропускания или пропускания солнечной энергии (при нормальном падении солнечных лучей на окно) хромогенных полос входной и выходной решеток в активном (окрашенном) или неактивном (обесцвеченном) состояниях, соответственно. То есть по этой формуле можно подсчитать не только светопропускание, но и пропускание солнечной энергии, при разных режимах (состояниях) материалов полос двух решеток. Эта формула учитывает, что хромогенные полосы частично пропускают направленное (прямое) излучение, в отличие от рассеивающих, отражающих или поглощающих материалов.where τ chr1 and τ chr2 are the coefficients of directional light transmission or solar energy transmission (at normal incidence of sunlight on the window) of the chromogenic stripes of the input and output gratings in the active (colored) or inactive (bleached) states, respectively. That is, using this formula, you can calculate not only the light transmission, but also the transmission of solar energy, under different modes (states) of the materials of the strips of the two gratings. This formula takes into account that chromogenic stripes partially transmit directional (direct) radiation, unlike scattering, reflecting or absorbing materials.
Характеристический угол фильтра показывает сдвиг двух решеток фильтра друг относительно друга вдоль поверхностей остекления по направлению перпендикуляра к полосам обеих решеток. По формулам (1) и (2) при неизменных ширинах полос и применяемых материалах коэффициент пропускания зависит только от модуля величины сдвига Δ, и с его увеличением также увеличивается. Теоретический коэффициент пропускания не учитывает отражения солнечного излучения от поверхностей стекол и поглощения материалом стекла. Его можно корректировать с учетом отражения по известным формулам Френеля и поглощения по закону Бугера-Ламберта, соответствующая формула приведена в вышеуказанном источнике. Скорректированный коэффициент всегда меньше теоретического.The characteristic filter angle shows the displacement of two filter gratings relative to each other along the glazing surfaces in the direction perpendicular to the stripes of both gratings. According to formulas (1) and (2), with constant strip widths and materials used, the transmittance depends only on the modulus of the shift value Δ, and with its increase it also increases. The theoretical transmittance does not take into account the reflection of solar radiation from glass surfaces and absorption by the glass material. It can be corrected taking into account reflection according to the known Fresnel formulas and absorption according to the Bouguer-Lambert law; the corresponding formula is given in the above source. The adjusted coefficient is always less than the theoretical one.
На основе патентов RU 2509324 С2 и RU 2677069 С2 и расчетных формул, приведенных в вышеуказанном источнике, разработана программа для расчета коэффициента направленного светопропускания смарт-окна, которая помещена на сайте по адресу: http://opticjourn.ru/vipuski/1848-opticheskij-zhurnal-tom-86-05-2019.html как приложение к статье [Закируллин Р.С. Оптический фильтр для смарт-окна с угловым селективным светопропусканием // Оптический журнал. 2019. Т. 86. Вып. 5. С. 23-29. https://doi.org/10.17586/1023-5086-2019-86-05-23-29]. Расчеты по этой программе приведены в описаниях к патентам RU 2759758 С1 и RU 2786359 C1, которые являются прототипами изобретения. Эти патенты отличаются от патентов RU 2509324 С2 и RU 2677069 С2 тем, что для окна с углом наклона решеток, характеристическим углом и ширинами полос, рассчитанными для минимизации светопропускания окна в выбранное время выбранного дня года, проводится сезонная калибровка с изменением расстояния между решетками или сдвигом решеток друг относительно друга для оптимизации решения технической проблемы углового регулирования направленного светопропускания окна по различным сезонам. Как известно [Архитектурная физика: учеб. для вузов: Спец. «Архитектура» / В.К. Лицкевич, [и др.]; под ред. Н.В. Оболенского. – М.: Стройиздат, 2007. – 448 с.], обычные окна со строительным стеклом обеспечивают неравномерное распределение проходящего солнечного света в помещении – чем дальше от окна, тем освещенность становятся меньше, что иллюстрируется кривой к.е.о. (коэффициента естественной освещенности). Патенты RU 2759758 С1 и RU 2786359 C1 описывают вертикальные смарт-окна, имеющие неизменные ширины всех полос по площади окна, то есть они равномерно ослабляют падающее солнечное излучение в жаркое время года и, соответственно, оставляют неравномерное распределение естественной освещенности в помещении. Для более равномерного распределения освещенности в дополнение к самой оконной конструкции применяются:Based on patents RU 2509324 C2 and RU 2677069 C2 and calculation formulas given in the above source, a program has been developed for calculating the directional light transmittance of a smart window, which is posted on the website at: http://opticjourn.ru/vipuski/1848-opticheskij -zhurnal-tom-86-05-2019.html as an appendix to the article [Zakirullin R.S. Optical filter for a smart window with angular selective light transmission // Optical Journal. 2019. T. 86. Issue. 5. pp. 23-29. https://doi.org/10.17586/1023-5086-2019-86-05-23-29]. Calculations for this program are given in the descriptions of patents RU 2759758 C1 and RU 2786359 C1, which are prototypes of the invention. These patents differ from patents RU 2509324 C2 and RU 2677069 C2 in that for a window with the angle of inclination of the gratings, the characteristic angle and the width of the stripes calculated to minimize the light transmission of the window at a selected time of the selected day of the year, seasonal calibration is carried out with a change in the distance between the gratings or a shift gratings relative to each other to optimize the solution to the technical problem of angular regulation of the directional light transmission of a window in different seasons. As is known [Architectural physics: textbook. for universities: Special. “Architecture” / V.K. Litskevich, [etc.]; edited by N.V. Obolensky. – M.: Stroyizdat, 2007. – 448 p.], ordinary windows with building glass provide an uneven distribution of transmitted sunlight in the room - the further away from the window, the less illumination becomes, which is illustrated by the k.e.o. curve. (natural light factor). Patents RU 2759758 C1 and RU 2786359 C1 describe vertical smart windows that have constant widths of all stripes across the window area, that is, they uniformly attenuate incident solar radiation in the hot season and, accordingly, leave an uneven distribution of natural light in the room. For a more uniform distribution of illumination, in addition to the window structure itself, the following are used:
- горизонтальные жалюзи, которые перенаправляют световые потоки на потолок при соответствующем повороте ламелей и за счет последующего отражения могут увеличить освещенность в глубине помещения;- horizontal blinds, which redirect light fluxes to the ceiling with appropriate rotation of the slats and, due to subsequent reflection, can increase the illumination in the depths of the room;
- комбинация рулонных штор и жалюзи с автоматическим управлением в многосекционных фасадах для увеличения площади дневного света и минимизации нежелательного солнечного света [Chan, Y.-C., and A. Tzempelikos. 2015. “Daylighting and Energy Analysis of Multi-sectional Facades.” Energy Procedia 78: 189–194. doi:10.1016/j.egypro.2015.11.138; Do, C. T., and Y.-C. Chan. 2020. “Evaluation of the effectiveness of a multi-sectional facade with Venetian blinds and roller shades with automated shading control strategies.” Solar Energy 212: 241–257. doi:10.1016/j.solener.2020.11.003];- a combination of roller blinds and blinds with automatic control in multi-section facades to increase the daylight area and minimize unwanted sunlight [Chan, Y.-C., and A. Tzempelikos. 2015. “Daylighting and Energy Analysis of Multi-sectional Facades.” Energy Procedia 78: 189–194. doi:10.1016/j.egypro.2015.11.138; Do, C. T., and Y.-C. Chan. 2020. “Evaluation of the effectiveness of a multi-sectional facade with Venetian blinds and roller shades with automated shading control strategies.” Solar Energy 212:241–257. doi:10.1016/j.solener.2020.11.003];
- голографические оптические элементы с дифракционными решетками, отражающие прямой солнечный свет, пропускающие рассеянный свет и перенаправляющие свет на потолок [James PAB, Bahaj AS. Holographic optical elements: various principles for solar control of conservatories and sunrooms. Sol Energy 2005; 78: 441–54. doi:10.1016/j.solener.2004.05.022].- holographic optical elements with diffraction gratings that reflect direct sunlight, transmit diffuse light and redirect light to the ceiling [James PAB, Bahaj AS. Holographic optical elements: various principles for solar control of conservatories and sunrooms. Sol Energy 2005; 78:441–54. doi:10.1016/j.solener.2004.05.022].
Все эти способы обеспечивают технический результат в виде более равномерного распределения освещенности в помещении за счет перенаправления световых потоков на потолок в глубину помещения по сравнению с обычным окном или со смарт-окном без применения дополнительно к ним устройств перенаправления световых потоков. Освещенность становится более равномерной из-за увеличения ее в глубине помещения и такой подход применим для сезонов с недостатком солнечного света, то есть в весенние и осенние месяцы и особенно зимой.All these methods provide a technical result in the form of a more uniform distribution of illumination in the room due to the redirection of light fluxes to the ceiling in the depth of the room compared to a conventional window or a smart window without the use of additional devices for redirecting light fluxes. Illumination becomes more uniform due to its increase in the depths of the room, and this approach is applicable for seasons with a lack of sunlight, that is, in the spring and autumn months and especially in winter.
Предлагаемое изобретение предназначено для обеспечения технического результата в виде более равномерного распределения освещенности от прямого солнечного света в помещении по сравнению с обычным окном или обычным смарт-окном, вся площадь которого полностью покрыта активным смарт-материалом, в их комбинации с дополнительным солнцезащитным устройством (например, горизонтальными жалюзи), в жаркое время года, то есть в летние месяцы. Поскольку жалюзи по всей высоте вертикального окна равномерно ослабляют падающий прямой солнечный свет за счет отражения его при соответствующем повороте ламелей, то они сохраняют неравномерное распределение проходящего солнечного света в помещении. Тем не менее, с помощью горизонтальных жалюзи можно площадь окна разделить на верхнюю и нижнюю зоны с разным пропусканием за счет поднимания и опускания ламелей жалюзи. Предлагаемое изобретение отличается тем, что описанный технический результат достигается без применения жалюзи или других дополнительных солнцезащитных устройств. Смарт-окна, описанные в прототипах – в патентах RU 2759758 С1 и RU 2786359 C1, – имеют неизменные ширины всех полос по площади окна и равномерно ослабляют падающее прямое солнечное излучение, а в итоге в помещении будет неравномерное освещение, то есть вся кривая к.е.о. будет смещена вниз. The present invention is intended to provide a technical result in the form of a more uniform distribution of illumination from direct sunlight in a room compared to a conventional window or a conventional smart window, the entire area of which is completely covered with active smart material, in combination with an additional solar shading device (for example, horizontal blinds), in the hot season, that is, in the summer months. Since blinds along the entire height of a vertical window uniformly attenuate the incident direct sunlight by reflecting it when the slats are rotated accordingly, they maintain the uneven distribution of transmitted sunlight in the room. However, with the help of horizontal blinds, the window area can be divided into upper and lower zones with different transmission by raising and lowering the blind slats. The present invention is distinguished by the fact that the described technical result is achieved without the use of blinds or other additional sun-protection devices. The smart windows described in the prototypes - in patents RU 2759758 C1 and RU 2786359 C1 - have constant widths of all stripes over the window area and uniformly attenuate the incident direct solar radiation, and as a result there will be uneven lighting in the room, that is, the entire k curve. e.o. will be shifted down.
В отличие от прототипов, в предлагаемом изобретении вносится одно изменение – у вертикального решеточного смарт-окна (в том числе с наклонными полосами решеток) полосы наносятся не одинаковыми по ширине, а увеличивающимися по направлению сверху вниз при сохранении значений равных периодов обеих решеток по всей площади окна: c1 + c2 = c3 + c4 = const, где c4 – ширина непропускающей (в том числе хромогенной) полосы выходной решетки. Тогда в знаменателях формул (1) и (2) сумма ширин полос входной решетки остается неизменной для всей площади окна. Из этих формул видно, что если увеличить ширину c2 непропускающей полосы входной решетки (в формуле (2) это хромогенная полоса), то светопропускание окна уменьшится, при этом уменьшится ширина c1 пропускающей полосы входной решетки, поскольку c1 + c2 = const. Такого же эффекта можно добиться и путем увеличения ширины c4 непропускающей полосы выходной решетки, светопропускание окна также уменьшится, так как при этом уменьшится ширина c3 пропускающей полосы выходной решетки, поскольку c3 + c4 = const. То есть в обоих перечисленных случаях числители формул (1) и (2) уменьшатся при неизменных знаменателях, что приводит к уменьшению светопропускания окна. Этого же можно добиться путем одновременного увеличения ширин c2 и c4 непропускающих полос обеих решеток, как следует из формул (1) и (2).Unlike the prototypes, one change is made in the proposed invention - in a vertical grating smart window (including those with inclined stripes of gratings), the stripes are not the same in width, but increasing in the direction from top to bottom while maintaining the values of equal periods of both gratings over the entire area windows: c1 + c2 = c3 + c4 = const, where c4 is the width of the non-transmitting (including chromogenic) strip of the output grating. Then in the denominators of formulas (1) and (2) the sum of the widths of the input grating strips remains unchanged for the entire window area. From these formulas it is clear that if we increase the width c2 of the non-transmitting strip of the input grating (in formula (2) this is a chromogenic strip), then the light transmission of the window will decrease, and the width c1 of the transmitting strip of the input grating will decrease, since c1 + c2 = const. The same effect can be achieved by increasing the width c4 of the non-transmitting strip of the output grating; the light transmission of the window will also decrease, since this will reduce the width c3 of the transmitting strip of the output grating, since c3 + c4 = const. That is, in both of these cases, the numerators of formulas (1) and (2) will decrease while the denominators remain unchanged, which leads to a decrease in the light transmission of the window. The same can be achieved by simultaneously increasing the widths c2 and c4 of the non-transmitting stripes of both gratings, as follows from formulas (1) and (2).
Признаки изобретения, совпадающие с признаками аналогов и прототипов:Features of the invention that coincide with the features of analogues and prototypes:
- двухрешеточное смарт-окно состоит из решеток с параллельными полосами из отражающих, поглощающих или рассеивающих материалов, в том числе одно- или многослойных материалов с двумя или более режимами светопропускания;- a two-grid smart window consists of gratings with parallel stripes of reflective, absorbing or diffusing materials, including single- or multilayer materials with two or more light transmission modes;
- решетки нанесены с одинаковым и неизменным периодом на две поверхности вертикального плоского окна, причем ширины полос обеих решеток, сдвиг решеток друг относительно друга и их наклон по отношению к горизонтальной оси плоскости окна под углом в пределах от 0° до 90° рассчитаны с учетом траектории движения солнца относительно окна в выбранный расчетный день года с максимальными солнцезащитными требованиями для обеспечения минимума светопропускания окна в выбранное время этого расчетного дня;- gratings are applied with the same and constant period on two surfaces of a vertical flat window, and the widths of the stripes of both gratings, the shift of the gratings relative to each other and their inclination relative to the horizontal axis of the window plane at an angle ranging from 0° to 90° are calculated taking into account the trajectory the movement of the sun relative to the window on the selected calculated day of the year with maximum sun protection requirements to ensure a minimum light transmission of the window at the selected time of this calculated day;
- при одинарном остеклении смарт-окна полосы двух решеток нанесены на обе наружные поверхности стекла и могут быть покрыты защитным стеклом или пленкой;- with single glazing of a smart window, stripes of two grilles are applied to both outer surfaces of the glass and can be covered with protective glass or film;
- при двойном остеклении смарт-окна полосы двух решеток нанесены на обе внутренние поверхности камеры и могут быть покрыты защитным стеклом или пленкой;- with double glazing of a smart window, stripes of two grilles are applied to both internal surfaces of the chamber and can be covered with protective glass or film;
- в смарт-окне с тремя или более стеклами полосы двух решеток нанесены на обе внутренние поверхности любой из камер и могут быть покрыты защитным стеклом или пленкой.- in a smart window with three or more glasses, stripes of two grilles are applied to both internal surfaces of any of the chambers and can be covered with protective glass or film.
Ширины полос обеих решеток, сдвиг решеток друг относительно друга, их наклон по отношению к горизонтальной оси плоскости окна под углом в пределах от 0° до 90° и коэффициент направленного светопропускания смарт-окна рассчитываются по вышеуказанной программе или по формулам, приведенным в вышеуказанном источнике, с учетом траектории движения солнца относительно окна в выбранный расчетный день года с максимальными солнцезащитными требованиями для обеспечения минимума светопропускания окна в выбранное время этого расчетного дня, как и для аналогов RU 2509324 С2 и RU 2677069 и прототипов С2RU 2759758 С1 и RU 2786359 C1:The widths of the stripes of both gratings, the shift of the gratings relative to each other, their inclination relative to the horizontal axis of the window plane at an angle ranging from 0° to 90° and the directional light transmittance of the smart window are calculated using the above program or the formulas given in the above source, taking into account the trajectory of the sun relative to the window on the selected calculated day of the year with maximum sun protection requirements to ensure a minimum light transmission of the window at the selected time of this calculated day, as for analogues RU 2509324 C2 and RU 2677069 and prototypes C2RU 2759758 C1 and RU 2786359 C1:
по заданным географическим координатам здания, для выбранного с учетом местного климата дня года с максимальными солнцезащитными требованиями (например, для дня с максимальной интенсивностью солнечной радиации или середины самого жаркого периода года), с помощью онлайн-калькулятора рассчитывают значения высот стояния h и азимутов А солнца через определенные периоды времени светового дня (например, через каждые полчаса) относительно выбранного момента времени, например, когда азимут солнца равняется азимуту ориентации окна Ао (А = Ао), т.е. солнечные лучи падают на окно в плоскости, перпендикулярной плоскости окна;based on the given geographical coordinates of the building, for a day of the year selected taking into account the local climate with maximum sun protection requirements (for example, for a day with maximum intensity of solar radiation or the middle of the hottest period of the year), the values of standing heights h and azimuths A of the sun are calculated using an online calculator after certain periods of daylight (for example, every half hour) relative to a selected point in time, for example, when the sun azimuth is equal to the window orientation azimuth Ao (A = Ao), i.e. the sun's rays fall on the window in a plane perpendicular to the plane of the window;
с учетом азимута ориентации окна и полученных значений высот стояния и азимутов солнца по частному случаю первой теоремы косинусов для трехгранного угла (этот угол образуется вертикальной плоскостью окна, горизонтальной плоскостью, проходящей через точку падения солнечного луча на окно, и плоскостью падения солнечного луча на окно), когда двугранный угол напротив искомого плоского угла равен 90°, рассчитывают углы падения Θ солнечных лучей на окно: cos Θ= cos h cos (А – Ао);taking into account the azimuth of the window orientation and the obtained values of standing heights and azimuths of the sun according to a special case of the first cosine theorem for a trihedral angle (this angle is formed by the vertical plane of the window, the horizontal plane passing through the point of incidence of the sun's ray on the window, and the plane of incidence of the sun's ray on the window) , when the dihedral angle opposite the desired flat angle is 90°, the angles of incidence Θ of the sun's rays on the window are calculated: cos Θ= cos h cos (A – Ao);
с учетом полученных значений высот стояния и азимутов солнца и углов падения лучей по правилам начертательной геометрии строят траекторию движения солнца относительно вертикальной плоскости окна в диапазоне углов падения солнечных лучей от 0° до 60° (при больших углах нет необходимости углового регулирования светопропускания из-за высоких коэффициентов отражения);taking into account the obtained values of the standing heights and azimuths of the sun and the angles of incidence of the rays, according to the rules of descriptive geometry, they construct the trajectory of the sun's movement relative to the vertical plane of the window in the range of angles of incidence of the sun's rays from 0° to 60° (at large angles there is no need for angular adjustment of light transmission due to high reflection coefficients);
проводят прямую линию, являющуюся результатом линейной аппроксимации построенной траектории, или проводят касательную к траектории в точке, соответствующей времени максимальной интенсивности солнечного излучения в течение светового дня (если в такой момент времени угол падения солнечных лучей на окно находится в пределах от 0° до 60°);draw a straight line, which is the result of a linear approximation of the constructed trajectory, or draw a tangent to the trajectory at a point corresponding to the time of maximum intensity of solar radiation during daylight hours (if at such a moment the angle of incidence of sunlight on the window is in the range from 0° to 60° );
искомый угол наклона полос решеток находится между горизонтальной осью плоскости окна и аппроксимирующей или касательной линией и изменяется в пределах от 0° до 90°;the desired angle of inclination of the grating strips is between the horizontal axis of the window plane and the approximating or tangent line and varies from 0° to 90°;
с помощью предварительного расчета подбирают ширины полос и их взаимное расположение (характеристический угол фильтра) для обеспечения минимального (или нулевого) светопропускания окна в выбранный к расчетам день года с максимальными солнцезащитными требованиями и выбранный промежуток времени (или конкретное время) светового дня, в остальное время светопропускание окна будет больше;Using a preliminary calculation, the widths of the stripes and their relative positions (characteristic angle of the filter) are selected to ensure minimum (or zero) light transmission of the window on the day of the year selected for calculations with maximum sun protection requirements and the selected time period (or specific time) of daylight hours, the rest of the time the light transmission of the window will be greater;
рассчитывают временные характеристики светопропускания окна в выбранный расчетный день года.calculate the temporal characteristics of the light transmission of the window on the selected calculated day of the year.
Признаки изобретения, отличительные от признаков аналогов и прототипов:Features of the invention that differ from those of analogues and prototypes:
- полосы только входной, только выходной или обеих решеток с рассчитанными ширинами нанесены только в одном выбранном месте по высоте окна, соответственно остальные полосы этой входной, этой выходной или обеих решеток нанесены таким образом, чтобы их ширины в целом увеличиваются в направлении поперек полос решеток сверху окна вниз градиентно через каждый период решеток или дискретно c разбивкой площади окна на зоны, в каждой из которых все ширины полос неизменны.- the stripes of only the entrance, only the exit or both gratings with calculated widths are applied only in one selected place along the height of the window, respectively, the remaining stripes of this input, this output or both gratings are applied in such a way that their widths as a whole increase in the direction across the stripes of the gratings from above windows downwards gradiently through each period of the gratings or discretely with the window area divided into zones, in each of which all the widths of the stripes are unchanged.
Технический результат – более равномерное распределение освещенности в помещении по сравнению с обычным окном или обычным смарт-окном в их комбинации с дополнительным солнцезащитным устройством в жаркое время года может быть достигнут как путем увеличения ширин наносимых непропускающих полос только одной из решеток, так и обеих решеток. Однако выбор входной решетки в качестве решетки с переменными ширинами полос более предпочтителен, так как в данном случае меньшая часть падающего на окно излучения будет нагревать стекло одинарного остекления или камеру при двойном или более остеклении. Термин «более равномерное распределение» применен из-за того, что распределение освещенности в помещении зависит не только от светопропускания окна, но и от условий отражения, зависящих от формы и размеров помещения, материалов и цветов отделки и т. п., но данное изобретение касается изменения распределения освещенности только с помощью позонного изменения направленного светопропускания окна. Для определения фактического распределения освещенности далее можно использовать любые из многочисленных известных расчетных методов и компьютерных программ.The technical result is that a more uniform distribution of illumination in the room compared to a conventional window or a conventional smart window in combination with an additional sun protection device in the hot season can be achieved either by increasing the width of the applied impermeable strips of only one of the grilles, or both grilles. However, selecting an input grille as a variable-width grille is preferable because in this case, less of the radiation incident on the window will heat the glass of a single glazing or the chamber with double or more glazing. The term “more uniform distribution” is used due to the fact that the distribution of illumination in a room depends not only on the light transmission of the window, but also on reflection conditions, depending on the shape and size of the room, materials and colors of decoration, etc., but this invention concerns changes in the distribution of illumination only through a zone-by-zone change in the directional light transmission of the window. To determine the actual illumination distribution, you can then use any of the numerous well-known calculation methods and computer programs.
Для выбранной решетки (решеток) с переменными ширинами полос определяется конкретное место по высоте окна, где применяются ширины полос, рассчитанные для обеспечения минимума светопропускания окна в выбранное время выбранного расчетного дня. Предпочтительно это средняя по высоте окна зона, а выше этой зоны ширина непропускающих полос уменьшается, ниже – увеличивается. Однако можно применить рассчитанные зоны в любом месте, но главным требованием является, чтобы в итоге ширины этих в целом увеличивались в направлении поперек полос решеток сверху окна вниз. При наклонных решетках, соответственно, направление увеличения ширин полос также будет наклонным, то есть не вертикальным. Следует отметить, что при больших углах наклона решеток (35°–45° и более), получающихся при расчетах для восточных и западных азимутов окон северного полушария (для северного сектора северного полушария в решеточных окнах нет необходимости), из-за больших азимутальных углов падения солнечных лучей на вертикальное окно прошедшие лучи не проникают глубоко в помещение, а попадают в основном на стены в ближней к окну области. Соответственно, целесообразность применения решеток с переменными ширинами полос снижается. То есть наибольший эффект изобретение даст при применении в окнах южного сектора северного полушария, а также северного сектора южного полушария. Что касается окон зданий в низких (экваториальных) широтах, там целесообразно применение изобретения при восточных и западных азимутах окон. Таким образом, целесообразность применения изобретения зависит от географической широты расположения здания и азимута окна расчетного помещения, то есть в конечном счете от траектории солнца по отношению к окну и от углов падения солнечных лучей (и глубины их проникновения вглубь помещения) в течение светового дня в наиболее жаркий период года.For the selected grille(s) with variable stripe widths, a specific location along the height of the window is determined where stripe widths are applied, calculated to ensure a minimum light transmission of the window at the selected time of the selected design day. Preferably, this is the middle zone along the height of the window, and above this zone the width of the non-transmitting strips decreases, below it increases. However, you can apply the calculated zones anywhere, but the main requirement is that as a result, the widths of these generally increase in the direction across the bars from top to bottom of the window. With inclined gratings, accordingly, the direction of increasing strip widths will also be inclined, that is, not vertical. It should be noted that at large angles of inclination of the gratings (35°–45° and more), resulting from calculations for the eastern and western azimuths of windows in the northern hemisphere (for the northern sector of the northern hemisphere, there is no need for grating windows), due to the large azimuthal angles of incidence When sunlight hits a vertical window, the transmitted rays do not penetrate deep into the room, but fall mainly on the walls in the area closest to the window. Accordingly, the feasibility of using gratings with variable strip widths is reduced. That is, the invention will have the greatest effect when used in windows of the southern sector of the northern hemisphere, as well as the northern sector of the southern hemisphere. As for the windows of buildings in low (equatorial) latitudes, it is advisable to use the invention with eastern and western azimuths of the windows. Thus, the feasibility of using the invention depends on the geographical latitude of the building and the azimuth of the window of the design room, that is, ultimately on the trajectory of the sun in relation to the window and on the angles of incidence of the sun's rays (and the depth of their penetration deep into the room) during daylight hours at the most hot period of the year.
При градиентном увеличении ширин нанесенных полос выбранной решетки (решеток) через каждый период решеток в направлении поперек полос решеток сверху окна вниз следует каждый раз при переходе от одного периода к следующему добавлять какое-то одно выбранное значение без изменений (например, по 1 мм), или же добавлять разные значения. Так как кривая к.е.о. близка к графику логарифмической функции (у окна начинается резкое падение освещенности, далее – более плавное падение), то для более интенсивного снижения освещенности близ окна (большей защиты от солнца) и компенсации кривой к.е.о., то есть для ее выравнивания, следует в нижней зоне окна добавлять все большие и большие ширины наносимых полос по сравнению с верхними зонами окна.With a gradient increase in the widths of the applied stripes of the selected grating(s) through each period of the gratings in the direction across the stripes of the gratings from top to bottom of the window, each time you move from one period to the next, add one selected value without changes (for example, 1 mm), or add different values. Since the k.e.o. curve is close to the graph of the logarithmic function (a sharp drop in illumination begins near the window, then a smoother drop), then for a more intense decrease in illumination near the window (greater protection from the sun) and compensation for the k.e.o. curve, that is, to even it out, In the lower zone of the window, larger and larger widths of applied stripes should be added in comparison with the upper zones of the window.
При дискретном увеличении ширин нанесенных полос выбранной решетки (решеток) в направлении поперек полос решеток сверху окна вниз следует разбить площадь окна на две или более зон и выбрать для каждой из них ширину наносимых полос, чтобы в целом при переходе от верхних зон к нижним добавлять какое-то одно выбранное значение без изменений или же добавлять разные значения. Для более интенсивного снижения освещенности близ окна следует в нижних зонах окна добавлять все большие и большие ширины наносимых полос по сравнению с верхними зонами окна. В каждой зоне все ширины полос обеих решеток неизменны. When discretely increasing the width of the applied stripes of the selected grating (grids) in the direction across the stripes of gratings from top to bottom of the window, you should divide the window area into two or more zones and select the width of the applied stripes for each of them, so that in general, when moving from the upper zones to the lower ones, add what -one selected value without changes or add different values. To more intensely reduce illumination near a window, larger and larger widths of applied stripes should be added in the lower zones of the window compared to the upper zones of the window. In each zone, all strip widths of both gratings are unchanged.
К описанию изобретения относятся следующие фигуры:The description of the invention includes the following figures:
- фиг. 1 – разрез двухрешеточного смарт-окна по плоскости, перпендикулярной полосам решеток, при переменной, градиентно увеличивающейся ширине полос входной решетки;- fig. 1 – section of a two-grid smart window along a plane perpendicular to the grating stripes, with a variable, gradiently increasing width of the input grating stripes;
- фиг. 2 – разрез двухрешеточного смарт-окна по плоскости, перпендикулярной полосам решеток, при переменных, дискретно и позонно увеличивающихся ширинах полос обеих решеток.- fig. 2 – section of a two-grid smart window along a plane perpendicular to the stripes of the gratings, with variable, discretely and zone-wise increasing widths of the stripes of both gratings.
При осуществлении изобретения по приведенной выше методике по пунктам 1–6 рассчитывают геометрические параметры обеих решеток. По пункту 7 рассчитывают временную характеристику светопропускания окна в выбранный расчетный день года, чтобы убедиться в обеспечении минимума светопропускания в выбранное расчетное время этого дня.When implementing the invention, according to the above method, according to steps 1–6, the geometric parameters of both lattices are calculated. According to point 7, the time characteristic of the light transmission of the window on the selected estimated day of the year is calculated to ensure that a minimum of light transmission is ensured at the selected estimated time of this day.
Далее выбирают:Next choose:
- зону окна, в которой применяются рассчитанные геометрические параметры обеих решеток;- window area in which the calculated geometric parameters of both gratings are applied;
- способ (градиентный через каждый период решеток или дискретный c разбивкой площади окна на зоны) и конкретные значения увеличения ширин полос по высоте окна;- method (gradient through each period of the gratings or discrete with the window area divided into zones) and specific values for increasing the width of the stripes along the height of the window;
- входную, выходную или обе решетки, где ширины полос будут переменными.- input, output or both gratings, where the widths of the stripes will be variable.
Далее наносят непрозрачные (хромогенные) полосы на обеих решетках с рассчитанными значениями ширин полос, сдвига решеток друг относительно друга и угла наклона с учетом переменных ширин полос на одной или обеих решетках.Next, opaque (chromogenic) stripes are applied on both gratings with calculated values of the stripe widths, the shift of the gratings relative to each other and the angle of inclination, taking into account the variable widths of the stripes on one or both gratings.
На фиг. 1 приведен разрез двухрешеточного смарт-окна по плоскости, перпендикулярной полосам решеток, при переменной градиентно увеличивающейся ширине полос входной решетки и неизменном и одинаковом периоде двух решеток, с указанием сдвига Δ между следами входной решетки на поверхности выходной решетки при характеристическом угле фильтра и произвольном угле падения в данный момент времени. Расположение оконных стекол и соответствующее преломление лучей не показаны, поскольку на обеспечение технического результата они не влияют. Также не показана и зона окна, в которой полосы нанесены с рассчитанными ширинами, так как принципиальным является увеличение в целом этих ширин в направлении поперек полос решеток сверху окна вниз, а не в каком месте находятся изначально рассчитанные ширины полос. На фиг. 1 видно, что периоды обеих решеток одинаковы и неизменны по всей высоте окна, ширины полос выходной решетки также неизменны. А ширины полос входной решетки увеличиваются сверху вниз на одну и ту же величину при переходах между всеми соседними периодами решетки. В итоге, в дальнюю от окна зону помещения проходит наибольший световой поток (пропорционально ширине выделенных серым полос), в среднюю зону меньше, а непосредственно у окна в самом нижнем периоде решеток ширина пропускающей полосы входной решетки равна ширине непропускающей полосы выходной решетки и прямые лучи в эту зону вообще не проникают. В этой зоне достаточную освещенность может создать и рассеянный свет, проникающий через пропускающие полосы обеих решеток под разными углами. Ширины выделенных серым полос, то есть световые потоки, распределяются градиентно по глубине помещения. Луч, падающий при характеристическом угле фильтра, проходит через центры полос обеих решеток, как указано на фиг. 1. Фиг. 2 отличается от фиг. 1 тем, что переменными являются ширины полос обеих решеток при неизменном и одинаковом периоде обеих решеток, а также окно разделено на три зоны и ширины полос обеих решеток увеличиваются дискретно при переходе от более верхней зоны к нижней, оставаясь внутри каждой зоны неизменными. На фиг. 2 видно, что периоды обеих решеток одинаковы и неизменны по всей высоте окна. А ширины полос обеих решеток увеличиваются сверху вниз, причем сильнее они увеличиваются при переходе между средней и нижней зонами окна по сравнению с переходом между верхней и средней зонами. В итоге, в дальнюю от окна зону помещения проходит наибольший световой поток, в среднюю зону меньше, а непосредственно у окна – наименьший. Ширины выделенных серым полос, то есть световые потоки, распределяются градиентно в целом по глубине помещения, однако внутри каждой зоны одинаковы. Фиг. 1 и 2 показывают только два разных случая осуществления изобретения, в остальных случаях принципиальных отличий нет.In fig. Figure 1 shows a cross-section of a two-grid smart window along a plane perpendicular to the grating stripes, with a variable, gradiently increasing width of the input grating stripes and a constant and identical period of the two gratings, indicating the shift Δ between the input grating traces on the surface of the output grating at the characteristic angle of the filter and an arbitrary angle of incidence at a given moment in time. The location of the window glass and the corresponding refraction of the rays are not shown, since they do not affect the technical result. Also not shown is the window area in which the stripes are applied with the calculated widths, since the fundamental thing is to increase these widths in general in the direction across the grating strips from top to bottom of the window, and not where the initially calculated widths of the strips are located. In fig. 1 it can be seen that the periods of both gratings are the same and unchanged over the entire height of the window, and the widths of the stripes of the output grating are also constant. And the widths of the input grating strips increase from top to bottom by the same amount during transitions between all adjacent grating periods. As a result, the greatest luminous flux passes into the zone of the room farthest from the window (proportional to the width of the gray stripes), less into the middle zone, and directly at the window in the lowest period of the gratings, the width of the transmitting strip of the input grating is equal to the width of the non-transmitting strip of the output grating and direct rays in this zone is not penetrated at all. In this area, sufficient illumination can also be created by diffused light penetrating through the transmitting strips of both gratings at different angles. The widths of the gray stripes, that is, the light fluxes, are distributed gradiently across the depth of the room. The incident beam at the characteristic filter angle passes through the centers of the stripes of both gratings, as indicated in Fig. 1. Fig. 2 differs from Fig. 1 in that the widths of the stripes of both gratings are variable with a constant and identical period of both gratings, and also the window is divided into three zones and the widths of the stripes of both gratings increase discretely when moving from an upper zone to a lower one, remaining unchanged within each zone. In fig. 2 it can be seen that the periods of both gratings are the same and constant over the entire height of the window. And the widths of the stripes of both gratings increase from top to bottom, and they increase more strongly during the transition between the middle and lower zones of the window compared to the transition between the upper and middle zones. As a result, the area of the room farthest from the window receives the greatest luminous flux, the middle area receives less, and the area directly next to the window receives the least. The widths of the gray stripes, that is, the light fluxes, are distributed gradiently throughout the depth of the room, but are the same within each zone. Fig. 1 and 2 show only two different cases of implementation of the invention; in other cases there are no fundamental differences.
Claims (4)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2804540C1 true RU2804540C1 (en) | 2023-10-02 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2852585C1 (en) * | 2024-06-26 | 2025-12-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук" (НИИСФ РААСН) | Double-panel smart window with variable width strip and increased transmission in winter |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU163229U1 (en) * | 2015-11-19 | 2016-07-10 | Владимир Владимирович Урумов | WINDOW WITH ADJUSTING ROOM LIGHTING |
| RU2677069C2 (en) * | 2017-12-07 | 2019-01-15 | Рустам Сабирович Закируллин | Method of angular regulation of the directed lightning of the windows |
| RU2759758C1 (en) * | 2021-02-02 | 2021-11-17 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Оренбургский государственный университет» | Method for seasonal calibration of light transmission of smart window with double lattice optical filter |
| RU2786359C1 (en) * | 2022-03-25 | 2022-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" | Method for seasonal calibration of light transmission of smart window with grid optical filter |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU163229U1 (en) * | 2015-11-19 | 2016-07-10 | Владимир Владимирович Урумов | WINDOW WITH ADJUSTING ROOM LIGHTING |
| RU2677069C2 (en) * | 2017-12-07 | 2019-01-15 | Рустам Сабирович Закируллин | Method of angular regulation of the directed lightning of the windows |
| RU2759758C1 (en) * | 2021-02-02 | 2021-11-17 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Оренбургский государственный университет» | Method for seasonal calibration of light transmission of smart window with double lattice optical filter |
| RU2786359C1 (en) * | 2022-03-25 | 2022-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" | Method for seasonal calibration of light transmission of smart window with grid optical filter |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2852585C1 (en) * | 2024-06-26 | 2025-12-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук" (НИИСФ РААСН) | Double-panel smart window with variable width strip and increased transmission in winter |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Athienitis et al. | A methodology for simulation of daylight room illuminance distribution and light dimming for a room with a controlled shading device | |
| US8462437B2 (en) | Passive louver-based daylighting system | |
| Gutiérrez et al. | Daylight control and performance in office buildings using a novel ceramic louvre system | |
| Eltaweel et al. | Advanced parametric louver systems with bi-axis and two-layer designs for an extensive daylighting coverage in a deep-plan office room | |
| CN102459798A (en) | Energy control device for windows and similar objects | |
| Cellai et al. | Transparent building envelope: windows and shading devices typologies for energy efficiency refurbishments | |
| Ouahrani et al. | Selection of slat separation-to-width ratio of brise-soleil shading considering energy savings, CO2 emissions and visual comfort–a case study in Qatar | |
| Zakirullin | Typology of buildings with grating smart windows with azimuthally optimized light transmission | |
| Olbina et al. | Developing a transparent shading device as a daylighting system | |
| EP3827153B1 (en) | Shading device | |
| Kolås | Performance of daylight redirecting venetian blinds for sidelighted spaces at high latitudes | |
| Al Touma et al. | Quantifying savings in spaces energy demands and CO2 emissions by shading and lighting controls in the Arabian Gulf | |
| Lorenz | A glazing unit for solar control, daylighting and energy conservation | |
| RU2804540C1 (en) | Double-louver smart window with variable width of louver stripes | |
| RU2852585C1 (en) | Double-panel smart window with variable width strip and increased transmission in winter | |
| Tsangrassoulis | Shading and daylight systems | |
| US10119667B1 (en) | Light-redirecting optical daylighting system | |
| Zakirullin | Optimized angular selective filtering of direct solar radiation | |
| RU2786359C1 (en) | Method for seasonal calibration of light transmission of smart window with grid optical filter | |
| RU2759758C1 (en) | Method for seasonal calibration of light transmission of smart window with double lattice optical filter | |
| Zakirullin et al. | Cities of the future: a building typology with optimal daylighting | |
| RU2677069C2 (en) | Method of angular regulation of the directed lightning of the windows | |
| alah Ahadi | Developing and optimizing of shading devices to improve daylight performance of glass and transparent domes | |
| Aleksandrovna | TYPOLOGY OF BUILDINGS WITH INDIVIDUAL CHARACTERISTICS OF LIGHT TRANSMISSION OF WINDOWS OF EACH FACADE | |
| Fontoynont et al. | SynthLight handbook |