Brevet FR2308753A1 — publié le 19761119

L'invention concerne un vitrage diffusant la lumière comportant une surface plane du côté par où pénètrent les rayons lumineux, une surface présentant des saillies prismatiques régulières entroisées du côté opposé d'où ressortent lesdits rayons. Des vitrages de ce genre sont connus sous diverses variantes (voir par exemple les demandes de brevets en Allemagne R 8201/VIII-@/@@ et DTAS @@42324 1 201 787, 1 203 707 et DTAS 1 497 292, 1 437 293 et 1 597 953. En général, ces vitrages servent à obtenir un éclairage uniforme des loeaux grâce à la déviatior. du rayonnement solaire incident par les saillies prismatique s. Aucun des vitrages connus de ce genre n'est susceptible de satisfaire aux exigences qui apparaissent dans le cas de l'application comme toiture dans les serres. Bans ce cas en effet, il est nécessaire que, lorsque le soleil est bas, une portion aussi grande que possible de son rayonnement atteigne directement les plantes tandis que lorsque le soleil est élevé, il faut qu'une portion importante de son rayonnement soit déviée, pour evi- ter d'endommager les plantes par une insolation trop intensive. Habituellement, il est prévu des dispositifs donnant de l'ombre ou des couches diffusant ou absorbant la lumière pour atténuer le rayonnement solaire incident. Ces moyens pressentent cependant, tout comme les vitrages diffusants connus, l'inconvénient que leur action s'exerce aussi durant les périodes où le soleil est bas et pendant lesquelles, par conséquent, on souhaiterait une insolation directe ou aussi peu atténuée que possible. par ailleurs, on sait aujourd'hui que c'est précisément dans les heures mati- nales que l'assimilation par les plantes sous l'action de la lumiere solaire est la plus intense, de sorte qu'il est nécessaire , à cet égard, de valoriser pleinement en faveur des plantes le soleil enclore bas du matin. Ces conditions peuvent se rencontrer de facon simila;ire dans d'autres applications, comme par exemple dans les toitures de hangars ou d'ateliers. Dans de telles applications aussi on teut imaginer en effet bien des cas où l'on souhaite que, lorsque la soleil est bas, la lumière incidente puisse pénétrer dans le local en totalité, sans déviation, tandis que dans les périodes où le soleil est plus haut, une partie de la umiere re incidente doit être déviée. L'invention se propose de fournir une structure de surface prismatique pour les vitrages du genre mentionne plus haut, qui ait la propriété, ar- ticulièrement pour les toitures vitrées d'inclinaison usuelle(de 25 à 300), de diriger les rayons solaires lorsque le soleil est bas de façon à obtenir une insolation directe du local et lorsque le soleil est haut d'atténuer l'insolation par diffusion d'une partie du rayonnement direct. Ce resultat est obtenu suivant l'invention par le fait que les faces des saillies prismatiques font avec la normale au vitrage un angle de 20 à 450, que sur ou entre les saillies prismatiques il est prévu des por- tions de surface plane, parallèles à la face plane du vitrage et que le rapport de la somme de ces portions de surface plane à la surface totale du vitrage est comprise entre 1/3 et 1/5. Suivant une première forme de réalisation de l'invention, les espaces creux formés par les saillies prismatiques entrecroisées sont des pyramides régulières dont les sommets sont dirigés vers la face plane du vitrage et les saillies prismatiques sontJ limitées par des portions de surface plane paralîles à la face plane du vitrage. Suivant une autre forme de réalisation, les espaces creux formés par les faces inclinées des saillies prismatiques entrecroisées sont des troncs de pyramide réguliers dont la grande base est limitée par les arêtes des pris mes et dont la petite base est parallèle à la face plane du vitrage. Il a été constaté que les vitrages selon l'invention conviennent particulièrement bien pour constituer les toitures vitrées des serres A cet égard, il faut attacher une importance particulière au fat que non seulement le vitrage présente des faces inclinées de prismes mais qu'en outre, une proportion déterminée de la surface du vitrage est formée d'éléments plan-parallèles répartis régulièrement sur toute la surface.Dans ces conditions, les rayons lumineux ne sont pas tous déviés car ceux qui frappent les éléments d sur face plan-parallèles conservent leur direction et contribuent de façon sub stantielle à une utilisation régulière de la lumière solaire pour des hauteurs variées du soleil. Ln outre, on a constaté que les nouveaux vitrages observés depuis la face plane présentent un aspect particulièrement babillant et agréable. Les saillies prismatiques suivant l'invention peuvent se croiser sous des angles de 60, 90, 120 ou 1350, ce qui forme toujours un dessin régulier et donne aux espaces creux délimités par les saillies prismatiques, la forme de pyramides ou de troncs de pyramides de 3, 4, 6 ou 8 côtés. Pour une épaisseur totale du vitrage de 3 à 8 mm, la hauteur des saillies prismatiques est avantageusement de 1 à 3 mm. L'invention est décrite ci-dessous plus en détail- en référence aux dessins annexés dans lesquels - les figures 1 à 5 représentent en perspective divers exemples de réalisa- tions de vitrages suivant l'invention (fig. la à 5a) ; ces mêmes réalisations sont représentées en plan sur les figures lb à 5b. La figure 6 représente des courbe de répartition de l'intensité lumineuse pour le vitrage de la figure 1 en fonction de l'angle d'observation. La figure 7 montre le fonctionnement du nouveau vitrage comme toiture de serre pour une position élevée du soleil. La figure 8 montre le fonctionnement du même vitrage pour une position peu élevée du soleil. Les figures 1a et 1b représentent une feuille de verre de silicate: dont l'une des faces 2 est plane tandis que l'autre face est pourvue de saillies prismatiques 3, 4 qui se croisent à 90 . Les saillies 3, 4 formant des prismes réguliers acnt les faces sont inclinées de 30 sur la normale au vitrage de sorte que ces faces font un angle de 60 avec le plan du vitrage. Les saillies prismatiques entrecroisées 3, 4, définissent des espaces creux ayant la forme de troncs de pyramide réguliers à 4 côtés. La grande base de ces troncs de pyramide est délimitée par les arêtes des saillies prismatiques 3, 4, tandis que la petite base 5 des troncs de pyramide constitue une surface parallèle à la face plane 2 du vitrage.L'aire de la petite base 5 des troncs de pyramide est le quart de l'aire de leur grande base. Dans ces conditions une portion de la lumière tombant sur la face plane du vitrage (portion variable suivant l'angle d'incidence) n'est pas déviée, tandis que le reste de la lumière est dévié. Comme dans les vitrages décrits plus loin, l'épaisseur totale du vitrage est 3 à 6 mm et la hauteur des saillies prismatiques est de 1 à 3 mm. La longueur L du côté de la grande base des troncs de pyramide est de 4 à 5 mm et la longueur L du côté de la petite base est d'environ 2 mm. Avec ces dimensions, on obtient un dessin, qui, à côté de ses propriétés techniques, présente un aspect esthétique agréable. Dans les figures 2a et 2b on a représente un exemple de réalisation dans lequel les saillies prismatiques 13, 14, 15 se coupent à 120 . L'angle alpha que forment les faces des prismes avec la normale au vitrage est d'environ 30 . Les saillies prismatiques, dans cette réalisation, délimitent des espaces creux ayant la forme de troncs de pyramide réguliers à 6 côtés. La petite base 16 des troncs de pyramide est encore paralîlle à la face plane 2 du vi- trage et sa surface représente environ 1/4 de la surface de la grands base des troncs de pyramide. Les figures 3a et 3b représentent un exemple de réalisation dans lequel les saillies prismatiques 23, 24, 25 se coupent à 600. Dans ces conditions, les espaces creux sont en forme de troncs de pyramide réguliers à 7 côtés. Les petites bases 26 sont bien entendu parallèles à la face plane 2 du vitrage et leur surface représente encore environ 1/4 de la surface de la grande base des troncs de pyramide. L'angle alpha que fond les faces des prismes avec la normale au vitrage est encore d'environ 30 . Dans la forme de réalisation des figures 4a et 4b les saillies prismatiques 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40 se coupent suivant des angles à 135 , les tes forment des octogones réguliers. Les espaces creux délimités par les faces des prismes forment par conséquent des troncs de pyramide g eZ:s à 8 côtés. Les petites bases 41 des troncs de pyramides sont parallèles à la suz- face plane 2 du vitrage Entre chaque groupe de 4 troncs de pyramide à a côtés il apparait aussi des espaces creux plus petits 43 qui ont la forme de pyramides régulières à 4 côtés.L'aire des petites bases 41 des troncs de pyramide représente approximativement le quart de i l'aire correspondant à la somme de la grande base du tronc de pyramide à 8 côtés et de la base de la pyramide à 4 côtés. Sur les figures 5a et 5b, on a représenté un exemple de réalisation dans lequel les prismes entrecroisés 45-46 sont aplatis ou tronqués le long de leur arête libre. Dans ce cas, les portions de la surface parallèle à la face plane 2 du vitrage ne sont pas constituées par les petites bases de troncs de pyramide, mais forment des bandes entrecroisées 47 sur la surface la plus extérieure de la face non plane du vitrage. Pans cette forme de réalisation, pour une incidence de la lumière normale à la face plane du vitrage, une plus grande partie de la lumiere se trouve réfléchie, ce qui peut être avantageux dans certaines applications. La figure 6 monte en liaison avec les figures T et 8 le mode de foncton- nement d'un vitrage suivant l'invention. Les courbes de répartition de l'intensité lumineuse de la figure 6 ont été établies pour un vitrage du type corres pondant à la figure 1, en mesurant l'intensité lumineuse reçue dans un plan normal au vitrage et parallèle à tne arête de prisme.On a représenté en ordonnée l'intensité lumineuse relative reçue en fonction de l'angle que fait la direction d'observation avec le rayon incident (en abscisse) et ceci d'une part pour un angle d'incidence gamma = 0 (courbe en trait plein) et d'autre part pour un angle d'incidence gamma = 60Q (en pointillé). Il apparait clairement que pour une incidence normale, une grande partie de la lumière est déviée de part et dtautre, ce qui se traduit par une atténua- tion importante de l'insolation directe.Par ailleurs, la courbe relative à un angle d'incidence gamma = 600 montre que dans ce cas la plus grande partie de la lumière est déviée et que le maximum d'intensité lumineuse est reçu dans la direction formant un angle de 400 avec le rayon incident. La signification de cet effet dans le cas des toitures de serres est expliquée en référence aux figures 7 et 8. Sur ces figures on a représenté schématiquement une serre 50 dont la toiture est vitrée. La coupe du vitrage a été localement agrandie sur le dessin et les plans 51 et 52 des vitrages forment, comme il est usuel, un angle bêta = 260 avec l'horizontale. Pans ce cas, lorsque le soleil est haut ces rayons tombent par manent pet pendiculairement sur l'un des deux plans de la toiture ainsi que cela est représenté sur la partie gauche de la figure 7. Les flèches matérialisent clairement comment la lumière LE tombant sur le plan 51 de la toiture est réparti par le vitrage: une partie LD de la lumière passe sans déviation à travers les éléments des surfaces plan-parallèls du vitrage et atteint directement les plantes. Un autre partie LA de la lumière, après avoir étè réfléchie par les faces de prisme inclinées dans un sens est déviée et atteint encore les plantes, tandis que la portion de la lumière représentée par les flèches LB est si fortement déviée après réflexion sur les faces de prisme inclinées dans l'autre sens qu'elle tombe sur la portion le la toiture 52 et n n'atteint par conséquent pas du tout ou en tout cas dans une mesure extrêmement faible, les plantes.La somme des deux portions de la lumière LA et LD qui atteint les plantes est de 70 à 80%, c'est-à-dire que l'intensité du rayonnement direct est diminuée dans la mesure souhaitée. Les floches LR représentent la portion de la lumière qui est réfléchie par le vitrage. Cette portion atteint 6 à 8%. Pour une même hateur du soleil, la lumière frappe la portion 52 de la toiture sous une incidence gamma = 52 par rapport à- la normale à la toiture Dans ce ans, la portion de lumière réfléchie LR atteint environ t5 %. Le reste de la lumière incidente LE est dévié tant par les prismes que par les éléments de surface -plan-parallèles vers l'intérieur de la serre et il se répartit entre les différentes portions LG et L'effet du vitrage pour une position très peu élevée du soleil, par exemple aux premières heures du matin est représenté sur la figure 8.Alors que la per- tie 52 de la toiture est encore complètement dans l'ombre, la~ lumière LE tombaat sur la partie 51 de la toiture et qui sans déviation n'atteindrait ou'une petite partie des plantes en serre, se trouve déviée pour la plus grande part vers l'intérieur de la serre. les différentes portions de lumière déviées et LN atteignent environ 85 % de la lumi--re incidente LE tendis que la lumière réflechie LR représente à nouveau environ 15%. Les flèches F montrent comment l'ensemble de la lumière tombant sur la partie 52 de la toiture est mis à profit pour l'insolation des plantes dans la mesure o-- elle n'est pas perdue par le pouvoir réflecteur inévitable de la face extérieure du vitrage. REVENDICATIONS Vitrage difusant comportant une face plane du côté recevant la lumière et une ace munie de saillies prismatiques régulières entrecroisées du côté opposé, caractérisé en ce que les faces des saillies prismatiques forment, vec la normale au vitrage, un angle compris entre 20 et 45 , que sur/ou entre les saillies prismatiques, il est prévu des éléments de surface planparallèle s'étendant parallèlement à la surface plane du vitrage et que le rapport entre la somme des aires de ces éléments de surface par rapport à la surface totale du vitrage est compris entre 1/3 et 1/6. 2. Vitrage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les espaces creux formés pas les faces des saillies prismatiques entrecroisées 45-46, (fig. 5a et 5b) sont des pyramides régulières dont le sommet est dirigé vers la surface plane du vitrage et en ce que les saillies prismatiques 45-46 sont limitées par des éléments de surface plans 47 s'étendant parallèlement à la surface plane du vitrage. 3. Vitrage suivant la re--endication 1, caractérisé en ce que les espaces creux formés par les faces des saillies prismatiques entrecroisées sont des troncs de pyramide réguliers se rétrécissant vers le plan médian du vitrage, dont la grande base est limitée par les arêtes des saillies prismatiques et dont la petite base est parallèle à la face plane du vitrage. 4. Vitrage suivant les revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que les saillies prismatiques se croisent à 900 et en ce que les espaces creux ainsi formés sont des pyramides ou des troncs de pyramide réguliers à 4 côtés. 5. Vitrage suivant les revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que l'angle formé par l'intersection des arêtes de deux saillies prismatiques telles que 23, 24, 25,(fig. 3a et b) est de 600 et que les espaces creux ainsi délimités sont des pyramides ou des troncs de pyramide réguliers à 3 côtés. 6. Vitrage suivant l'une des revendications- 2 ou 3, caractérisé en ce que 11 angle selon lequel se coupent les arêtes des saillies prismatiques 13, 14, 15 (fig. 2a et 2b) est 120 les espaces creux ainsi formés étant des pyramides ou des troncs de pyramide réguliers à 6 côtés. 7. Vitrage suivant l'une des revendications ? ou 3, caractérisé en ce que l'angle d'intersection des arêtes des saillies prismatiques 33 à 40 (fig. 4a et 4b) est de 1350 les espaces creux ainsi formés étant- des pyramides ou des troncs de pyramide réguliers à 8 cotés entre lesquels se trowent des pyramides ou troncs de pyramide réguliers à 4 côtés. 8. Vitrage suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la hauteur des saillies prismatiques est de 1 à 3 mm et que l'épaisseur totale du vitrage est de 3 à 8 mm.