ДВУХРЕШЕТОЧНОЕ СМАРТ-ОКНО С ПЕРЕМЕННОЙ ШИРИНОЙ ПОЛОС РЕШЕТОК Российский патент 2023 года по МПК E06B9/24 

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.

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.

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.

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.

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.

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.

В патенте US 6467935 B1 описана аналогичная конструкция для наклонных окон, причем параллельные полосы предложено изготавливать из материалов с изменяющейся прозрачностью.

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.

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.

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:

, (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.

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:

, (2)

где τ_chr1 и τ_chr2 – 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.

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.

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:

- горизонтальные жалюзи, которые перенаправляют световые потоки на потолок при соответствующем повороте ламелей и за счет последующего отражения могут увеличить освещенность в глубине помещения;

- 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];

- 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].

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.

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.

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).

Признаки изобретения, совпадающие с признаками аналогов и прототипов:

- 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;

- 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;

- при одинарном остеклении смарт-окна полосы двух решеток нанесены на обе наружные поверхности стекла и могут быть покрыты защитным стеклом или пленкой;

- при двойном остеклении смарт-окна полосы двух решеток нанесены на обе внутренние поверхности камеры и могут быть покрыты защитным стеклом или пленкой;

- 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.

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:

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;

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);

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);

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°);

искомый угол наклона полос решеток находится между горизонтальной осью плоскости окна и аппроксимирующей или касательной линией и изменяется в пределах от 0° до 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;

рассчитывают временные характеристики светопропускания окна в выбранный расчетный день года.

Признаки изобретения, отличительные от признаков аналогов и прототипов:

- 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.

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.

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.

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.

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.

К описанию изобретения относятся следующие фигуры:

- фиг. 1 – разрез двухрешеточного смарт-окна по плоскости, перпендикулярной полосам решеток, при переменной, градиентно увеличивающейся ширине полос входной решетки;

- фиг. 2 – разрез двухрешеточного смарт-окна по плоскости, перпендикулярной полосам решеток, при переменных, дискретно и позонно увеличивающихся ширинах полос обеих решеток.

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.

Далее выбирают:

- зону окна, в которой применяются рассчитанные геометрические параметры обеих решеток;

- способ (градиентный через каждый период решеток или дискретный c разбивкой площади окна на зоны) и конкретные значения увеличения ширин полос по высоте окна;

- входную, выходную или обе решетки, где ширины полос будут переменными.

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.

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.

Изобретение относится к области строительства и применяется для углового селективного саморегулирования светопропускания окна с адаптацией к траектории солнца. Техническим результатом является более равномерное распределение освещенности от прямого солнечного света в помещении по сравнению с обычным окном или обычным смарт-окном в их комбинации с жалюзи. Технический результат достигается тем, что двухрешеточное смарт-окно с переменной шириной полос решеток 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, нанесенными 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, при этом полосы только входной, только выходной или обеих решеток нанесены с рассчитанными ширинами 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 увеличивались 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. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Двухрешеточное смарт-окно с переменной шириной полос решеток, состоящее из решеток с параллельными полосами из отражающих, поглощающих или рассеивающих материалов, в том числе одно- или многослойных материалов с двумя или более режимами светопропускания, нанесенными 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, отличающееся тем, что полосы только входной, только выходной или обеих решеток нанесены с рассчитанными ширинами 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 увеличивались 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.

2. Двухрешеточное смарт-окно с переменной шириной полос решеток по п. 1, имеющее одинарное остекление, и полосы двух решеток нанесены на обе наружные поверхности стекла и могут быть покрыты защитным стеклом или пленкой.

3. Двухрешеточное смарт-окно с переменной шириной полос решеток по п. 1, имеющее двойное остекление, и полосы двух решеток нанесены на обе внутренние поверхности камеры и могут быть покрыты защитным стеклом или пленкой.

4. Двухрешеточное смарт-окно с переменной шириной полос решеток по п. 1, имеющее три или более стекла, и полосы двух решеток нанесены на обе внутренние поверхности любой из камер и могут быть покрыты защитным стеклом или пленкой.