ВСТРАИВАНИЕ ОПТИЧЕСКОГО ЭЛЕМЕНТА В ИЗОЛИРОВАННЫЙ СТЕКЛОПАКЕТ
INCORPORATION OF OPTICAL ELEMENT INTO INSULATED GLASS UNIT

Область техники, к которой относится изобретение
В общем это изобретение относится к способу встраивания оптического элемента в изолированный стеклопакет. Более конкретно, изобретение относится к оптическому элементу, имеющему множество перфораций и неперфорированный участок.
Уровень техники изобретения
Хотя большие стеклянные фасады улучшают архитектурное оформление здания, обычный недостаток заключается в избыточном нагреве здания, вызываемом излишним пропусканием солнечного излучения фасадом. Для решения этой проблемы необходимо использовать кондиционирование воздуха или затенение солнца, или сочетание обоих. Одной из важных мотиваций для повышенного внимания к затенению солнца является правительственное регулирование (в сочетании с повышением цен на энергоносители), в соответствии с которым требуется, чтобы новые здания имели более высокую энергетическую эффективность.
Устройства затенения солнца можно помещать на внутреннюю или наружную сторону окна или встраивать в стеклопакет.
Примеры устройств затенения в помещении включают в себя подъемные жалюзи, римские шторы, створки, занавеси или внутренние ставни. Внутреннее затенение солнца является эффективным в части затенения нежелательного света, но термически неэффективным, поскольку солнечное излучение преобразуется в теплоту на поверхности устройства затенения. Поэтому внутреннее затенение приводит к иному распределению теплоты внутри здания, в то время как полная солнечная энергия, проходящая через фасад, остается неизменной в сравнении со случаем, когда фасад не имеет внутреннего затенения.
Примеры внешних устройств затенения включают в себя подъемные жалюзи, солнечные экраны, ставни и затеняющие пластины. Внешние устройства затенения являются эффективными в части уменьшения света и солнечной энергии, проходящей через фасад. Самый резко выраженный недостаток внешнего затенения заключается в необходимости технического обслуживания и чистке и частых механических отказах подвижных устройств.
Примерами встроенных устройств затенения солнца являются затеняющие солнечный свет пленки, встроенные подъемные жалюзи, тонированные или покрытые стекла и встроенные солнечные экраны. Эффективность встроенных устройств затенения солнца зависит от фактически существующих, принимаемых во внимание типов, обычно эффективность наилучших типов близка к эффективности внешних устройств затенения в части уменьшения света и солнечной энергии, проходящей в здание.
Солнечные элементы или фотоэлектрические элементы можно устанавливать в сочетании с устройствами затенения солнца для получения преимуществ затенения и генерирования электрической энергии в результате преобразования солнечной энергии в соответствии с фотоэлектрическим эффектом.
В патенте США №2849762 (“Combination of window and sun-proof screen”) описано устройство затенения солнца, в котором подъемные жалюзи встроены между двумя листами прозрачного материала, например между оконными стеклами окна с двумя стеклами. Обычно подъемные жалюзи подвешивают под монтажной планкой, которая может содержать устройство для изменения планок и подъема или спуска жалюзи внутри остекления. Для надлежащего функционирования жалюзи требуется свободный подвес каждой из планок, поэтому для жалюзи требуется остекление с таким же минимальным внутренним размером, как ширина каждой из планок, и они должны устанавливаться в центре остекления. Это ограничивает использование подъемных жалюзи, поскольку они не могут работать в остеклениях, которые не установлены по существу вертикально, то есть в остеклениях крыш. Кроме того, устанавливаемые внутри подъемные жалюзи нельзя приспособить к остеклениям иной формы, кроме как к прямоугольной или квадратной, такой как треугольные остекления или остекления с криволинейным (арочным) верхом. Для устанавливаемых внутри подъемных жалюзи требуется цепь механической или электрической подачи проходного типа и эта проходная подача является типичным слабым местом в уплотнении остекления.
Тонированные или покрытые оконные стекла уменьшают падающее излучение независимо от угла падения солнечного света, что приводит к тому, что окна могут экранировать слишком много света в течение зимы и слишком мало в течение лета. Кроме того, тонированные или покрытые оконные стекла могут влиять на восприятие цвета объектов, наблюдаемых через окно, и объектов, освещаемых светом, проходящим через окно.
Устройства затенения солнца другого типа представляют собой полупрозрачные экраны, которые состоят из непрозрачного экрана с небольшими перфорациями для обеспечения прохождения света. В патенте США №5379824 (“Double window apparatus”) описана сетка для защиты от насекомых/солнечный экран, которую помещают между внутренним и внешним окнами. Рама имеет отверстия для прохода воздуха, обеспечивающие протекание воздуха в пространство между окнами. Аналогичное изобретение представлено в патенте США №6315356 (“Sunshade/Sunscreen combo”), где полужесткий плоский солнечный экран, имеющий множество отверстий, дает возможность проходить свету и ветру. В обоих этих случаях солнечный экран не встроен в герметичную полость самого изолирующего остекления. Вместо этого он считается неотъемлемой частью окна и он не может использоваться, когда окно открыто.
Оптические элементы в виде полупрозрачных экранов, которые встроены в изолированные стеклопакеты, обычно подвешены внутри полости или полностью ламинированы на оконные стекла внутри изолированного стеклопакета. В патенте США №6259541 В1 (“Light dispersive insulated glazing unit”) рассеивающая свет пленка встроена в изолированный стеклопакет. Пленка подвешена на полпути между двумя оконными стеклами и закреплена адгезивным материалом на краях окна. Для этого способа требуется полное покрытие остекления. Частичное покрытие невозможно, поскольку пленка должна быть растянута между распорками для сохранения плоскостности. Кроме того, для исключения складок пленку подвергают тепловой обработке во время изготовления, при которой пленка сокращается с исключением складок.
Экран для ультрафиолетового света, который полностью ламинирован на одну из внутренних сторон окна с двумя оконными стеклами, описан в заявке на патент США №2004/0209020А1. Пространство между двумя оконными стеклами заполнено инертным газом. В этой заявке описан способ, чаще всего используемый в отрасли остекления для встраивания деталей, которые представляют собой по существу плоские пластины или фольгу. Пластину или фольгу ламинируют между двумя листами поливинилбутиральной или этиленвинилацетатной смолы, которые еще раз ламинируют между двумя листами стекла. Смолы отверждают при нагревании под высоким давлением или под вакуумом.
Остается проблема создания альтернативного способа встраивания оптических элементов/солнечных экранов в изолированный стеклопакет.
Сущность изобретения
Раскрыт способ встраивания по меньшей мере одного оптического элемента внутрь изолированного стеклопакета, содержащего по меньшей мере два оконных стекла, оптический элемент имеет множество перфораций и неперфорированный участок, и неперфорированный участок предотвращает проникновение света в здание, в котором установлен изолированный стеклопакет, и перфорации имеют отношение глубина/ширина, которое позволяет проходить свету при заданных углах падения, тогда как свет, имеющий другие углы падения, не в состоянии проходить через перфорации, и это создает эффект затенения, и
при этом оптический элемент располагают между двумя оконными стеклами с помощью адгезива, и адгезив по существу не присутствует в перфорациях оптического элемента.
Следовательно, является преимуществом то, что оптический элемент имеет перфорации, распределенные по неперфорированной подложке, поскольку при этом уменьшается нагрев внутреннего пространства здания, что обусловлено снижением пропускания солнечной энергии через остекление. Оптический элемент устанавливают внутри изолирующей полости изолирующего стеклопакета, и по сравнению с изолированными остеклениями без всяких устройств затенения он значительно снижает пропускание солнечной энергии. Оптический элемент прикрепляют к одному из оконных стекол изолированного стеклопакета адгезивом, которым покрывают по меньшей мере часть площади оптического элемента. Этот способ обладает рядом преимуществ по сравнению с использованием ламинирования или подвешивания оптического элемента внутри стеклопакета, известными из предшествующего уровня техники.
В предшествующем уровне техники оптические элементы или солнечные элементы, которые встраивают между двумя оконными стеклами, оказываются полностью ламинированными по всей поверхности, а после завершения технологического процесса объекты внутри ламинированной полости оказываются полностью включенными в ламинирующий материал. Прозрачный ламинирующий материал, чаще всего этиленвинилацетат или поливинилбутираль, заполняет перфорации в оптическом элементе. Это является недостатком по сравнению со случаем, когда перфорации не ламинируют, а только заполняют воздухом (или газом, используемым для заполнения изолированного стеклопакета). Когда перфорации в оптическом элементе заполнены воздухом, угол падения света внутри перфораций является таким же, как угол падения света с наружной стороны окна, поскольку показатель преломления является таким же. Поэтому, когда угол падения света является большим, свет, поступающий через перфорации, будет иметь такой же большой угол. С другой стороны, если перфорации заполнены адгезивным материалом, таким как смола или полимерный материал, имеющим показатель преломления, который выше, чем показатель преломления воздуха, угол падения света в перфорациях будет меньше, чем угол солнечного освещения. Это можно ясно видеть из закона Снеллиуса при рассмотрении фиг.1 в подробном описании. Результатом является то, что вследствие уменьшения угла свет, приходящий при больших углах, такой как свет в середине дня, может проходить через отверстия, которые заполнены материалами с более высокими показателями преломления, аналогичными ламинирующим адгезивным материалам. В случае аналогичного не ламинированного оптического элемента свет отражается от оптического элемента или поглощается им. Следовательно, при использовании полностью ламинированного оптического элемента возможно прохождение света через оптический элемент в значительно более широком диапазоне углов солнечного освещения по сравнению с использованием не ламинированного оптического элемента, через который возможно прохождение света при малых или средних углах солнечного освещения. Эта избирательность углового пропускания является основным моментом предложенного оптического элемента и очень сильной мотивацией использования не ламинированных модулей.
Поэтому, несмотря на то, что полное ламинирование гарантирует закрепление фольги или пластины между двумя стеклянными листами, недостаток этого способа заключается в том, что оно сильно влияет на оптический путь света через устройство затенения, и это влияние во многих ситуациях является нежелательным и снижает эффективность устройства затенения.
Если при заданном угле солнечного освещения избирательность пропускания оптического элемента, в котором перфорации заполнены адгезивом, таким как смола, должна быть такой же, как в оптическом элементе, в котором перфорации свободны от адгезива, то перфорации в оптическом элементе должны быть меньшими, чтобы уменьшить количество поступающего света. Однако при уменьшении размеров перфораций будут возрастать дифракционные искажения, которые неизбежно возникают в оптическом элементе этого типа, и это приведет к сильному снижению способности видеть сквозь оптический элемент.
В случае затеняющего солнце экрана описанного типа имеется общее требование относительно формирования перфораций экрана таким образом, чтобы их нельзя было видеть человеческим глазом на выбранных расстояниях наблюдения. Установлено, что при расстояниях наблюдения, близких к 1 м, перфорации с минимальным размером 0,45 мм полностью удовлетворяют этому требованию. Повторяющиеся структуры с отверстиями критического размера, меньше чем 0,50 мм, будут создавать дифракционные эффекты, которые могут обнаруживаться человеческим глазом. Создаваемые дифракционные эффекты являются более неприятными при меньших отверстиях, чем при больших отверстиях, и если отверстия заполнены ламинирующей смолой, намного меньшее отверстие будет необходимо для получения солнечного экрана с аналогичными оптическими свойствами. Поэтому при реализации описанной структуры затенения солнца, но с использованием обычного способа ламинирования, затеняющий экран необходимо делать намного более толстым или он должен иметь меньшие отверстия и следовательно, оптическое качество будет ухудшаться в результате дифракции.
Само ламинирование также снижает способность видеть сквозь оптический элемент, поскольку очень маленькие перфорационные отверстия трудно полностью заполнить ламинирующим материалом. Поэтому при ламинировании вокруг перфораций могут образовываться пузырьки, которые могут фокусировать свет как маленькие линзы, делая эти дефекты ясно видимыми. Кроме того, для ламинирования требуется больше материала, и вследствие этого способ будет более дорогим, чем способ, предложенный в этой заявке.
Результат предшествующего уровня техники заключается в получении ламинированного стекла, при этом устройство экранирования солнца полностью выполнено из поливинилбутираля или этиленвинилацетата. Недостаток этого способа заключается в том, что отверстия в солнечном экране заполняют смолой с последующим отверждением, и поскольку показатель преломления смолы близок к показателю преломления стекла, эффективность затенения значительно ухудшается.
Оптический элемент прикрепляют к внутренней стороне изолированного стеклопакета адгезивом, которым можно покрывать только небольшую часть площади экрана. По сравнению с устройствами затенения солнца, которые полностью ламинированы между двумя листами стекла, оптический элемент согласно изобретению имеет значительно более высокие оптические характеристики вследствие того, что перфорации в оптическом элементе не заполнены смолой, как в ламинированных устройствах затенения солнца, а оптический элемент содержит воздух или газ, такой как криптон или аргон. Поскольку показатель преломления воздуха или газа близок к единице, угол, при котором свет проходит через оптический элемент, идентичен углу падения света с наружной стороны остекления.
Поэтому оптический элемент отличается от полностью ламинированных солнечных экранов, поскольку он эффективно уменьшает пропускание солнечной энергии при большом угле солнечного излучения. Кроме того, способ установки, описываемый в этой заявке, обеспечивает использование солнечных экранов с пониженной дифракцией и следовательно, с более высоким оптическим качеством.
Кроме того, пропускание солнечной энергии в здание через остекление регулируется применительно к положению солнца, то есть к высоте солнца над горизонтом, посредством конструкции оптического элемента. Когда солнце располагается на небе более высоко, пропускание солнечной энергии через изолированный стеклопакет оптическим элементом снижается в большей степени, и поэтому оптический элемент обеспечивает самое сильное затенение солнца, когда это больше всего необходимо.
Оптический элемент отличается от покрытого или тонированного стекла, поскольку оптический элемент обеспечивает затенение прямого солнечного пучка с высокой эффективностью. Кроме того, оптический элемент обеспечивает постепенный характер затенения в противоположность покрытому или тонированному стеклу.
Еще одно преимущество от встраивания оптического элемента в остекление заключается в том, что он оказывается защищенным от повреждения и не требует дополнительной чистки. Поэтому отсутствуют расходы на техническое обслуживание с наружной или внутренней стороны. Кроме того, легче чистить окно, в которое встроены оптические элементы, поскольку перед очисткой не надо ничего удалять, как в случае использования занавесок, подъемных жалюзи, римских штор и т.д. При помещении оптического элемента внутрь окна, то есть между двумя оконными стеклами, он отражает и поглощает часть солнечного света до того, как солнечный свет входит во внутреннюю часть здания, и тем самым оптический элемент снижает нагрев здания.
Еще одно преимущество заключается в том, что по сравнению с подъемными жалюзи перфорации в оптическом элементе могут экранировать прямое излучение, имеющее большие углы падения в вертикальном и горизонтальном направлениях.
Кроме того, поскольку оптический элемент устанавливают в остекление без ламинирующего материала, заполняющего перфорированные отверстия элемента, полностью исключается обесцвечивание проходящего света. Следовательно, описанный способ прикрепления элемента гарантирует воспроизведение нейтрального цвета объектов внутри здания.
Кроме того, оптический элемент может быть известен как, например, солнечный экран, солнцезащитная штора, модуль затенения солнца, устройство затенения, устройство экранирования солнца и т.д. или может так называться. Изолированный стеклопакет также может быть известен как, например, изолирующий стеклопакет, ИСП, окно и т.д. или может так называться. Оконное стекло также может быть известно как, например, стекло и т.д. или может так называться. Адгезив также может быть известен как, например, лента, клей, смола, ламинирующее вещество и т.д. или может так называться. Перфорации также могут быть известны как, например, отверстия, дыры, щели, прорези, прозрачные участки и т.д. или могут так называться. Неперфорированные участки также могут быть известны как, например, непрозрачные участки, подложка и т.д. или могут так называться.
В некоторых осуществлениях множество перфораций образует прозрачные участки, а неперфорированные участки образуют непрозрачные участки. Прозрачные участки могут иметь прозрачность, например, 50%. Прозрачные участки могут быть расположены достаточно близко друг к другу, чтобы непрозрачные участки были по существу невидимыми для невооруженного глаза по меньшей мере в случае, когда на оптический элемент смотрят с заданного расстояния, которое соответствует обычным расстояниям рассматривания находящегося в помещениях оборудования, например, от 1 до 10 м.
В некоторых осуществлениях неперфорированные участки отражают и поглощают свет. То, что неперфорированные участки отражают и поглощают свет, является преимуществом, поскольку тем самым оптический элемент обеспечивает затенение и снижение поступления света с наружной стороны.
Является преимуществом то, что оптический элемент имеет некоторое количество перфораций или окон, или отверстий, при этом перфорации могут образовывать прозрачный участок, а материал экрана может быть непрозрачным участком, который отражает и/или поглощает солнечный свет. Прозрачные участки имеют отношение глубина/ширина, которое дает возможность проходить свету с заданными углами падения, тогда как свет, имеющий другие углы падения, не в состоянии проходить через оптический элемент.
В некоторых осуществлениях оптический элемент изготавливают из жесткого материала. Является преимуществом использование жесткого материала для оптического элемента, поскольку легче выполнять работу по прикреплению его к стеклу. Благодаря использованию жесткого материала не требуется подвешивать оптический элемент для исключения складок, как в предшествующем уровне техники. Кроме того, поскольку оптический элемент является плоским, его можно устанавливать внутрь остекления, закрепляя в отдельных местах. Оптический элемент не является полностью ламинированным или растянутым, как в предшествующем уровне техники. Его достаточно закрепить только по одному краю или в одной точке.
Оптический элемент может быть жестким экраном, который уже описан, например, в заявке на патент США №2005/0213233 и в документе DK 176229.
В некоторых осуществлениях жесткий материал выполняют с возможностью сохранения не покоробленным, когда материал навешивают в горизонтальном или вертикальном положении по кромке или полоске материала, относительно геометрии материала или полоски или относительно точки крепления.
В некоторых осуществлениях жесткий материал является достаточно жестким для удержания самого себя по существу негнущимся, когда материал навешивают в вертикальном положении по кромке материала.
В некоторых осуществлениях жесткий материал имеет модуль Юнга больше чем 2 ГПа.
Является преимуществом то, что модуль Юнга для неперфорированного оптического элемента больше чем 2 ГПа, поскольку это значение служит отличительным признаком жестких материалов, таких как жесткий полимер, пластик и металл, от более гибких и более мягких материалов, таких как, например, фольга, пластиковые пленки, ламинирующие пленки и т.д. Модуль Юнга или модуль упругости при растяжении описывает модуль упругости материала. Высокий модуль Юнга может быть преимуществом предложенного способа, и в предложенном способе модуль Юнга неперфорированного оптического элемента может быть, например, 30 ГПа. Поэтому в некоторых осуществлениях жесткий материал не способен сморщиваться, сгибаться, загибаться или сминаться при нормальных режимах обработки.
В некоторых осуществлениях оптический элемент представляет собой металлический экран. Является преимуществом использование металла для оптического элемента, поскольку он может удовлетворять требованиям, например, относительно жесткости.
В некоторых осуществлениях металлический экран изготавливают из материала, выбираемого из группы, состоящей из
- нержавеющей стали;
- ферросплава;
- не содержащего железа сплава;
- сплава на основе алюминия.
Является преимуществом использование сплава, такого как бронза или железоникелевый сплав инвар, или стали, такой как нержавеющая сталь, поскольку эти материалы недорогие и легко обрабатываются и т.д.
В некоторых осуществлениях металлический экран травят, чтобы создать перфорации.
Является преимуществом травление перфораций в металлическом экране, поскольку процессом травления обеспечивается широкая степень свободы проектирования при выборе формы затеняющего элемента, а протравленные перфорации становятся визуально привлекательными с аккуратными краями и обладают высокой геометрической точностью и т.д.
В некоторых осуществлениях оптический элемент представляет собой полимерный материал. Является преимуществом использование полимерного материала для оптического элемента, поскольку он может удовлетворять требованиям относительно, например, жесткости.
В некоторых осуществлениях полимерный материал выбирают из группы, состоящей из
- акрилового полимера (полиметилметакрилата);
- стабилизированного поликарбоната (ПК);
- полиимида (ПИ);
- полиэфиримида (ПЭИ);
- стеклонаполненных композиций из приведенных выше;
- других наполнителей в приведенных выше материалах.
Является преимуществом использование перечисленных выше полимерных материалов, поскольку эти материалы могут быть недорогими, легко обрабатываются и т.д.
В некоторых осуществлениях оптический элемент не изменяется значительно в течение ряда лет, когда подвергается воздействию ультрафиолетового света или температурных изменений. Поскольку затеняющий элемент встраивают в изолирующее остекление, он может оставаться по существу неизменным и стабильным в течение всего ожидаемого срока службы остекления. Эта стабильность затеняющего элемента относится к форме, цвету и относительному положению элемента внутри полости остекления.
В некоторых осуществлениях адгезив является устойчивым к воздействию ультрафиолетового света. Является преимуществом то, что адгезив является устойчивым к воздействию ультрафиолетового света, поскольку адгезив, подобно оптическому элементу, подвергается воздействию солнечного света, когда он встроен в изолированный стеклопакет, устанавливаемый на фасаде здания, и адгезив должен удерживать оптический элемент на месте в течение всего срока службы остекления.
В некоторых осуществлениях адгезив является устойчивым к температурным изменением. Является преимуществом то, что адгезив является устойчивым к температурным изменениям, поскольку температура изолированного остекления, устанавливаемого на фасаде здания, может меняться в значительных пределах в течение сезонов года и в течение дня и ночи.
В некоторых осуществлениях адгезив сохраняет свои адгезионные свойства в течение ряда лет. Является преимуществом то, что адгезив сохраняет свои адгезионные свойства в течение ряда лет, поскольку в таком случае изолированное остекление с оптическим элементом может в течение ряда лет оставаться функционирующим без замены или ремонта.
В некоторых осуществлениях адгезив является прозрачным. Является преимуществом то, что адгезив является прозрачным, поскольку он может улучшать внешний вид оптического элемента, когда адгезив, используемый для прикрепления оптического элемента, нельзя видеть в изолированном стеклопакете.
В некоторых осуществлениях адгезив и оптический элемент имеют по существу одинаковый цвет. Является преимуществом то, что адгезив и оптический элемент имеют одинаковый цвет, поскольку внешний вид оптического элемента улучшается, когда адгезив, используемый для прикрепления оптического элемента, является невидимым.
В некоторых осуществлениях адгезив подвергают обезгаживанию по существу в небольшой степени.
В некоторых осуществлениях адгезив по существу не вызывает запотевания в изолирующем стеклопакете.
В некоторых осуществлениях адгезив выбирают из группы, состоящей из
- ленты;
- клея;
- смолы;
- полимерного материала;
- эпоксидной смолы;
- акриловой смолы;
- отверждаемой ультрафиолетовым излучением акриловой смолы;
- цианоакрилата.
В некоторых осуществлениях адгезив представляет собой двухстороннюю клейкую ленту. Является преимуществом использование двухсторонней клейкой ленты, поскольку в таком случае лентой легко приклеивать оптический элемент к оконному стеклу.
В некоторых осуществлениях клейкая лента имеет сердцевину из вспененного материала, который является сжимаемым. Является преимуществом использование клейкой ленты, которая может быть сжимаемой, поскольку стекло и металл нагреваются с различной скоростью, и оптический элемент, например металл, в таком случае может расширяться относительно стекла, и различие в тепловом расширении может быть компенсировано вспененной сердцевиной ленты. Сжимаемым вспененным материалом может быть полиэтилен.
В некоторых осуществлениях клейкая лента содержит сердцевину из вспененного полиэтилена шириной 3 мм с акриловым клеем на обеих сторонах.
В некоторых осуществлениях адгезив представляет собой получаемый трафаретной печатью, отверждаемый ультрафиолетовым излучением адгезив.
В некоторых осуществлениях оптический элемент выполняют с возможностью разрезания по размеру, соответствующему по меньшей мере одному размеру по меньшей мере одного из оконных стекол изолированного стеклопакета. Является преимуществом то, что оптический элемент можно разрезать для подгонки к оконному стеклу, к которому он должен прикрепляться. Например, оптический элемент можно разрезать так, чтобы его длина и горизонтальная длина оконного стекла были одинаковыми.
В некоторых осуществлениях оптический элемент выполняют с возможностью покрытия по меньшей мере части площади оконного стекла. Таким образом, оптический элемент может покрывать часть площади оконного стекла, при этом часть меньше, чем общая площадь оконного стекла. Однако, путем прикрепления к оконному стеклу дополнительных оптических элементов всю площадь оконного стекла можно покрыть оптическими элементами. Как вариант один оптический элемент может покрывать всю площадь оконного стекла.
В некоторых осуществлениях оптический элемент выполняют с возможностью прикрепления в любом месте на оконном стекле. Преимущество такого осуществления по сравнению с устанавливаемыми внутри подъемными жалюзи заключается в том, что для такого осуществления не требуется монтажная планка в верхней части, и поэтому оптический элемент может быть встроен в остекление в любом месте. Кроме того, оптический элемент согласно изобретению можно легко устанавливать в остекления неправильной формы. Кроме того, само остекление можно устанавливать в любой желаемой ориентации. Кроме того, в изобретении не требуется никакой проходной привод на краевом уплотнении остекления для регулирования оптического элемента, который необходим в устанавливаемых внутри подъемных жалюзи, и поэтому в настоящем изобретении исключается опасность утечки газа из остекления или проникновения водяного пара в остекление. Кроме того, преимущество такого осуществления заключается в том, что возможно частичное покрытие остекления в отличие от оптических элементов в виде пленок, которые растягивают внутри полости изолированного остекления.
В некоторых осуществлениях два или большее количество оптических элементов выполняют с возможностью установки на оконное стекло с зазором между ними.
В некоторых осуществлениях два или большее количество оптических элементов выполняют с возможностью установки на оконное стекло так, чтобы они соприкасались.
В некоторых осуществлениях два или большее количество оптических элементов выполняют с возможностью установки на оконное стекло так, чтобы они перекрывались. Является преимуществом установка оптических элементов на оконное стекло любым из приведенных выше способов, поскольку это может быть визуально привлекательным.
В некоторых осуществлениях имеются два или большее количество оптических элементов, при этом каждый имеет участок адгезива вдоль первой кромки оптического элемента, и где первый оптический элемент из двух или большего количества оптических элементов прикрепляют по первой кромке к оконному стеклу, и где второй оптический элемент из двух или большего количества оптических элементов прикрепляют по первой кромке частично ко второй кромке первого оптического элемента из оптических элементов и частично к оконному стеклу, так что вторая кромка первого оптического элемента фиксируется на оконном стекле посредством первой кромки второго оптического элемента из оптических элементов. Является преимуществом то, что для оптических элементов необходимо иметь адгезив на одной из их кромок для полного прикрепления к оконному стеклу, поскольку нанесение адгезива только на одну кромку является легким и быстрым, и можно уменьшить количество используемого адгезива.
В некоторых осуществлениях оптический элемент выполняют с возможностью прикрепления к оконному стеклу путем:
- нанесения адгезива на оконное стекло для покрытия по меньшей мере части оконного стекла;
- прикрепления оптического элемента к адгезиву на оконном стекле;
- удаления любого адгезива из внутреннего пространства перфораций после затвердевания адгезива.
Является преимуществом, что любой адгезив, остающийся внутри перфораций в оптическом элементе, удаляют после того, как он затвердевает, поскольку тем самым перфорации остаются без адгезива, когда изолированное остекление с оптическим элементом используют в качестве устройства затенения на фасаде здания.
В некоторых осуществлениях любой адгезив, присутствующий в перфорациях, удаляют воздействием ультрафиолетового излучения и последующим разложением облученного ультрафиолетовым излучением адгезива посредством разлагающего вещества.
В некоторых осуществлениях оптический элемент выполняют с возможностью прикрепления к оконному стеклу в одной точке. Является преимуществом то, что оптический элемент можно прикреплять к стеклу только в одной точке, поскольку это может быть сделано легко и быстро и можно уменьшить количество используемого адгезива.
В некоторых осуществлениях оптический элемент выполняют с возможностью прикрепления к оконному стеклу по одной кромке. Является преимуществом то, что оптический элемент можно прикреплять к стеклу только по одной кромке, поскольку это может быть сделано легко и быстро и можно уменьшить количество используемого адгезива.
В некоторых осуществлениях адгезив наносят на одну или несколько непрерывных линий.
В некоторых осуществлениях адгезив наносят на одну или несколько точек. Преимущество заключается в использовании по возможности небольшого количестве адгезива, чтобы иметь визуально привлекательное окно и чтобы минимизировать любое выделение газа из адгезива и помутнение его.
В некоторых осуществлениях оптический элемент сцепляют с оконным стеклом, нанося адгезив на по меньшей мере часть неперфорированного участка оптического элемента.
В некоторых осуществлениях адгезив представляет собой ленту, имеющую перфорации, соответствующие перфорациям в оптическом элементе.
В некоторых осуществлениях адгезив представляет собой тонкий слой клея, нанесенного на неперфорированный участок оптического элемента.
В некоторых осуществлениях первое оконное стекло из по меньшей мере двух оконных стекол изолированного стеклопакета является самым наружным стеклом, обращенным на улицу, а второе оконное стекло из по меньшей мере двух оконных стекол является самым внутренним стеклом, обращенным в помещение.
В некоторых осуществлениях оптический элемент прикрепляют к внутренней поверхности первого оконного стекла из по меньшей мере двух оконных стекол. Является преимуществом то, что оптический элемент прикрепляют к внутренней поверхности первого оконного стекла, которое может быть самым наружным стеклом, поскольку в таком случае оптический элемент оказывается защищенным двумя оконными стеклами и поэтому защищенным от внешней и внутренней среды. Кроме того, солнечная энергия, поглощаемая в затеняющем солнце элементе, может рассеиваться в виде теплоты и выводиться наружу из здания в случае, когда затеняющий элемент находится в тепловом контакте со стеклом, обращенным к наружной стороне.
В некоторых осуществлениях третье оконное стекло располагают между первым и вторым оконными стеклами.
В некоторых осуществлениях оптический элемент прикрепляют к поверхности третьего оконного стекла, направленной к первому оконному стеклу. Является преимуществом то, что оптический элемент прикрепляют к третьему оконному стеклу, которое может быть средним оконным стеклом, расположенным между самым наружным и самым внутренним оконными стеклами, поскольку в таком случае оптический элемент оказывается защищенным самым наружным и средним оконными стеклами и поэтому защищенным от внешней и внутренней среды.
В некоторых осуществлениях адгезив скрывают из виду одним или несколькими получаемыми трафаретной печатью рисунками. Является преимуществом использование получаемых трафаретной печатью рисунков для скрытия адгезива, поскольку получаемые трафаретной печатью рисунки обеспечивают однородный и равномерный внешний вид, который является визуально привлекательным. Кроме того, получаемые трафаретной печатью рисунки защищают адгезив от деградации ультрафиолетовым излучением.
В некоторых осуществлениях один или несколько получаемых трафаретной печатью рисунков располагают на первом оконном стекле из оконных стекол. Является преимуществом создание получаемого трафаретной печатью рисунка на первом оконном стекле, которое может быть самым наружным оконным стеклом, например, если оптический элемент прикрепляют к этому оконному стеклу, поскольку в таком случае адгезив, используемый для прикрепления оптического элемента, скрывается получаемым трафаретной печатью рисунком и защищается от воздействия ультрафиолетового излучения.
В некоторых осуществлениях один из одного или нескольких получаемых трафаретной печатью рисунков располагают на внутренней поверхности третьего оконного стекла. Является преимуществом расположение получаемого трафаретной печатью рисунка на внутренней поверхности третьего оконного стекла, которое может быть средним оконным стеклом, например, если оптический элемент прикрепляют к этому оконному стеклу, поскольку в таком случае адгезив, используемый для прикрепления оптического элемента, скрывается получаемым трафаретной печатью рисунком.
В некоторых осуществлениях один или несколько получаемых трафаретной печатью рисунков представляют собой сетку.
В некоторых осуществлениях один или несколько получаемых трафаретной печатью рисунков содержат стеклоэмаль, которую наваривают или наплавляют на оконное стекло.
В некоторых осуществлениях адгезив скрывают из виду, нанося на неперфорированный участок на оптическом элементе. Является преимуществом скрытие адгезива нанесением его на неперфорированные участки на оптическом элементе, поскольку вследствие этого нет необходимости и излишне создавать дополнительное средство для скрытия адгезива.
В некоторых осуществлениях оптический элемент выполняют с возможностью объединения с материалом солнечного элемента в изолирующем стеклопакете. Является преимуществом объединение оптического элемента с солнечным элементом или фотоэлектрическим устройством, поскольку в таком случае в одном и том же изолированном стеклопакете можно получать затенение с помощью оптического элемента и электрическую энергию от солнечного элемента. В целом этим оптимизируется функция изолированных стеклопакетов и могут сберегаться энергия и пространство в здании.
Материал солнечного элемента может быть встроен в изолированный стеклопакет. Поэтому могут отсутствовать проблемы, связанные с открытыми или незащищенными солнечными элементами, которые могут падать с крыш или стен в случае штормовой погоды. Кроме того, когда, например, солнце является наиболее ярким, например в летнее время и в середине дня, солнечный элемент может вырабатывать максимальное количество электрической энергии, которую можно использовать, например, в системах кондиционирования воздуха в здании для охлаждения внутреннего пространства здания.
В дополнение к этому, если оптический элемент также функционирует как солнечный элемент, электрическая проводка к солнечному элементу может быть предусмотрена через уплотнение края изолированного стеклопакета.
В некоторых осуществлениях неперфорированный участок оптического элемента выполняют с возможностью покрытия материалом солнечного элемента. Является преимуществом покрытие оптического элемента пленкой фотоэлектрического генератора или солнечного элемента, например, тонкой фотоэлектрической пленкой. Таким образом, оптический элемент будет обеспечивать эффективное затенение прямого солнечного света и преобразовывать заслоняемый солнечный пучок в пригодную для использования электрическую энергию. Вся площадь, поверхность или лицевая сторона неперфорированного участка может быть покрыта материалом солнечного элемента, то есть могут быть покрыты передняя сторона, задняя сторона и внутренняя поверхность перфорированных участков или отверстий.
В некоторых осуществлениях материал солнечного элемента выполнен с возможностью покрытия внутренней поверхности перфораций в оптическом элементе. Является преимуществом то, что солнечный элемент также наносят на внутреннюю поверхность перфораций, поскольку излучение солнца также попадает в перфорации и поэтому при нанесении материала солнечного элемента на эти поверхности внутри перфораций также будет более значительным выход солнечного излучения для использования солнечным элементом.
В некоторых осуществлениях материал солнечного элемента является тонкой пленкой аморфного кремния, или тонкой пленкой микрокристаллического кремния, или сочетанием из них.
В некоторых осуществлениях электрическое соединение с материалом солнечного элемента создают с помощью электропроводного адгезива. Является преимуществом использование электропроводного адгезива, поскольку можно получать две функции: сцепление солнечного элемента со стеклом и передачу электрического тока от солнечного элемента. В таком случае электропроводный адгезив может соединять солнечный элемент с внешней сетью, которая является системой передачи электроэнергии, или с системой аккумулирования электрической энергии, вырабатываемой солнечным элементом.
В некоторых осуществлениях электропроводный адгезив выполняют с возможностью нанесения между одним или несколькими электродами на лицевой стороне оптического элемента и получаемым трафаретной печатью рисунком на оконном стекле. Является преимуществом также включение получаемого трафаретной печатью рисунка, поскольку получаемый трафаретной печатью рисунок может скрывать электропроводный адгезив.
В некоторых осуществлениях адгезив делают проводящим, нанося электропроводный материал на адгезив.
В некоторых осуществлениях электропроводный материал выбирают из группы, состоящей из
- частиц серебра;
- частиц пластика, покрытых металлическим слоем.
Является преимуществом использование, например, частиц серебра или частиц пластика, покрытых металлом, поскольку эти материалы являются относительно неактивными химически.
Настоящее изобретение относится к различным аспектам, включающим в себя способ, описанный выше и описываемый ниже, и соответствующие способы, устройства, применения и/или средства производства, каждым из которых обеспечиваются выгоды и преимущества, описываемые в сочетании с первым упомянутым аспектом, и при этом для каждого имеются одно или несколько осуществлений, соответствующих осуществлениям, описываемым в сочетании с первым упомянутым аспектом и/или раскрываемым в прилагаемой формуле изобретения.
В частности, в этой заявке раскрыт изолированный стеклопакет с по меньшей мере одним оптическим элементом, встроенным внутрь него, содержащий по меньшей мере два оконных стекла, где оптический элемент имеет множество перфораций и неперфорированный участок, где неперфорированный участок предотвращает проникновение света в здание, в котором изолирующий стеклопакет устанавливают, и где перфорации имеют отношение глубина/ширина, которое позволяет проходить свету с заданными углами падения, тогда как свет, имеющий другие углы падения, не в состоянии проходить через перфорации, что обеспечивает эффект затенения, и
в котором оптический элемент расположен между двумя оконными стеклами с помощью адгезива, и где адгезив по существу не присутствует в перфорациях оптического элемента.
Краткое описание чертежей
Упомянутые выше и/или дополнительные объекты, признаки и преимущества настоящего изобретения будут дополнительно освещены в нижеследующем иллюстративном и не ограничивающем подробном описании осуществлений настоящего изобретения с обращением к сопровождающим чертежам, на которых:
фиг.1 - примеры, поясняющие, каким образом работает оптический элемент;
фиг.2 - графики эффективного G-значения для оптического элемента;
фиг.3 - примеры, поясняющие, каким образом оптический элемент может быть прикреплен к оконному стеклу;
фиг.4 - пример, в котором оптический элемент прикреплен к оконному стеклу;
фиг.5 - примеры оптических элементов, включенных в изолирующие стеклопакеты;
фиг.6 - пример оптического элемента в сочетании с солнечным элементом;
фиг.7 - примеры пленки солнечного элемента, покрывающей переднюю сторону неперфорированного участка и внутреннюю поверхность перфорированных участков, то есть внутреннюю поверхность отверстий; и
фиг.8 - блок-схема последовательности действий в случае примера, поясняющего, каким образом оптический элемент может быть изготовлен и установлен на оконном стекле.
Подробное описание
В нижеследующем описании делаются ссылки на сопровождающие чертежи, которыми показывается только для иллюстрации, каким образом изобретение может быть осуществлено на практике.
На фиг. 1 показаны примеры, поясняющие, каким образом работает оптический элемент. Оптические элементы или солнечные элементы из предшествующего уровня техники, которые встраивают между двумя оконными стеклами, полностью ламинируют по всей поверхности. Ламинирующее вещество заполняет перфорации в оптическом элементе. Когда оптический элемент не ламинируют, перфорации в оптическом элементе не заполняют адгезивом, таким как смола, а заполняют воздухом или газом, используемым для заполнения изолированного стеклопакета, и при этом угол падения света внутри перфораций является таким же, как угол падения света с наружной стороны окна, поскольку показатель преломления является одним и тем же. Поэтому, когда угол солнца является большим, свет, приходящий через перфорации, будет иметь большой угол падения, см. фиг. 1а). С другой стороны, если перфорации заполняют адгезивным материалом, таким как смола или полимерный материал, который имеет показатель преломления, который выше, чем показатель преломления воздуха, угол падения света в перфорациях будет меньше, чем угол солнца, см. фиг. 1b). Это можно ясно видеть из закона Снеллиуса, приведенного ниже. Результат заключается в том, что свет, приходящий при больших углах падения, например в середине дня, может проходить через отверстия, которые заполнены адгезивом, таким как смола, вследствие уменьшения угла. В случае аналогичного не ламинированного оптического элемента свет будет отражаться от оптического элемента или поглощаться им. Следовательно, использование полностью ламинированного оптического элемента обеспечивает прохождение света через оптический элемент при почти всех возможных углах солнца в отличие от не ламинированного оптического элемента, который обеспечивает прохождение света только при небольших и средних углах солнца.
Если избирательность пропускания оптического элемента по отношению к углу солнца, в котором перфорации заполнены адгезивом, таким как смола, должна быть такой же, как в оптическом элементе, в котором перфорации свободны от адгезива, то перфорации в оптическом элементе должны быть меньше для уменьшения количества приходящего света, см. фиг. 1с). Однако при уменьшении размера перфораций дифракционные эффекты будут более видимыми и характеристика прозрачности экрана будет ухудшаться.
3
На фигуре показаны три случая, в которых оптический элемент 101 закреплен на оконном стекле 102. На фиг.1а) перфорации 104 в оптическом элементе 101 находятся под вакуумом или заполнены воздухом и/или газом с показателем преломления 1,0. На фиг. 1b) и 1с) показано использование ламинирования, а перфорации заполнены ламинирующим материалом 103. Чтобы иметь такой же угол Θ отсечки для ламинированного элемента, как для не ламинированного элемента, необходимо использовать оптический элемент с меньшими отверстиями, показанный на фиг.1с).
1
1
2
В нижеследующем примере предполагается, что оптический элемент 101 в оптимальном случае должен иметь угол отсечки Θ=60°, то есть, когда высота солнца больше чем 60° над горизонтом, прямой свет не будет проходить через экран. Воздух имеет показатель преломления n=1, а стекло, оконное стекло 102, имеет показатель преломления n=1,5. Когда высота солнца составляет 60°, в соответствии с законом Снеллиуса угол солнца в оконном стекле 102 равен:
Однако, если оптический элемент 101 ламинирован адгезивом 103, например этиленвинилацетатом или поливинилбутиралем, который имеет показатель преломления около 1,48, угол в перфорации, заполненной ламинирующим материалом 103, становится:
С другой стороны, если оптический элемент не ламинирован, а перфорации 104 заполнены воздухом, угол равен:
то есть является таким же, как высота солнца.
Кроме того, если угол отсечки солнца должен быть 60°, а толщина t оптического элемента составляет 200 мкм, перфорации, которые заполнены этиленвинилацетатом, должны иметь протяженность B:
Однако, если перфорации 104 заполнены воздухом, протяженность В' перфораций должна быть:
Поскольку дифракционные эффекты являются в значительной степени более видимыми при отверстиях 145 мкм по сравнению с большими отверстиями 346 мкм, это является сильной мотивацией иметь большие незаполненные или не ламинированные отверстия.
На фиг.2 показаны графики эффективного G-значения (или коэффициента передачи солнечной теплоты), которое является мерой пропускания солнечной энергии оптическим элементом. G-значения представлены графически для оптического элемента, в котором перфорации заполнены воздухом и клейкой смолой, соответственно.
На фиг.2а) эффективное G-значение представлено графически как функция высоты солнца на небе, измеряемой в градусах.
G-значение значительно больше в случае перфораций, заполненных смолой, то есть в ламинированном элементе по сравнению с не ламинированным элементом, в котором перфорации заполнены воздухом.
G-значение определяется как сумма прямого пропускания солнечной энергии и вторичной внутренней теплопередачи. Чем меньше G-значение, тем лучше затенение. По графикам можно сравнить затенение солнца оптическим элементом с перфорациями, заполненными воздухом или газом, таким как аргон, криптон и т.п., и перфорациями, заполненными адгезивом, в этом случае ламинирующим материалом. Ясно видно, что эффект затенения больше в случае заполненных воздухом перфораций, чем в случае ламинированного оптического элемента, особенно при больших высотах солнца. Поскольку оптический элемент также является прогрессивно затеняющим в горизонтальном направлении, такой же результат получится, если G-значение вычислять как функцию возрастающего азимута солнца.
На фиг.2b) средние эффективные G-значения для ламинированного элемента и не ламинированного элемента представлены графически для каждого месяца года. Оптический элемент с заполненными воздухом перфорациями создает наибольший эффект затенения. Эффективные G-значения рассчитывали для изолирующего, заполненного аргоном стеклопакета с тремя оконными стеклами, располагаемого на обращенном к северу главном фасаде здания в Копенгагене. Результаты несколько изменялись в зависимости от типов оконных стекол, которые использовали в окне, от направления, в котором помещали окно, и от местоположения.
На фиг.3 показаны примеры, поясняющие, каким образом оптический элемент можно прикреплять к оконному стеклу. Оптический элемент 301 прикрепляют к оконному стеклу 302, используя адгезив 303. Оптический элемент 301 может иметь больше неперфорированных участков 305, но основная площадь оптического элемента 301 имеет перфорации 304. Адгезив 303 можно наносить на непрерывные линии, показанные на фиг. 3а), 3с), 3d) и 3f), и/или на небольшие точки, показанные на фиг. 3b) и 3е).
На фиг. 3а-3с) показаны примеры, в которых перфорации являются относительно небольшими по сравнению с размером оптического элемента, а на фиг. 3d)-3f) показаны примеры, в которых перфорации являются относительно большими по сравнению с оптическим элементом.
Вместо использования полностью ламинированных солнечных экранов, как в предшествующем уровне техники, оптический элемент согласно предложенному способу устанавливают на оконном стекле, используя адгезив, такой как клей или ленту. Имеется ряд возможных способов нанесения адгезива между оптическим элементом и стеклом, и некоторые примеры показаны на фиг. 3, где адгезив виден через стекло. Перфорированный оптический элемент может иметь участок неперфорированного материала, на который можно наносить адгезив. Этот неперфорированный участок может быть расположен где угодно на оптическом элементе. Неперфорированный участок обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что он скрывает адгезив в одном направлении наблюдения. Адгезив можно наносить на одну линию или несколько непрерывных линий, на точки, и/или аналогичным образом. Линии могут быть вертикальными, горизонтальными, диагональными, наклоненными и/или аналогичными, и линии могут быть расположены в середине, на одном краю или нескольких краях, и/или на любом подходящем месте оптического элемента.
Как вариант и/или дополнительно адгезив можно наносить на перфорированном участке оптического элемента. В случае нанесения адгезива на перфорированном участке некоторые из перфораций можно сначала заполнить адгезивом. Однако, как описывается ниже, впоследствии адгезив можно удалять из перфораций. Кроме того, поскольку большая часть перфораций не заполнена, функция затенения оптического элемента может сохраняться. Адгезив можно скрыть из виду, используя на оконном стекле получаемый трафаретной печатью рисунок.
На фиг.4 показан пример, в котором оптический элемент прикреплен к оконному стеклу. Оптический элемент 401 прикреплен к оконному стеклу 402 с помощью адгезива 403. Адгезив 403 может быть ламинирующей пленкой с перфорациями, соответствующими перфорациям 404 оптического элемента 401. Как вариант исходно адгезив 403 может быть ламинирующей пленкой без перфораций. Впоследствии часть ламинирующей пленки, которая имеется на перфорациях 404 оптического элемента 401, можно удалять для гарантии отсутствия материала в перфорациях 404, поскольку материал, такой как ламинирующий материал, может влиять на действие оптического элемента.
Адгезив, такой как ламинирующая пленка, присутствующий в перфорациях, можно удалять воздействием ультрафиолетового излучения и последующим разложением облученного ультрафиолетовым излучением адгезива с помощью разлагающего вещества.
Как вариант способ может включать в себя приклеивание оптического элемента поверх части или поверх всего перфорированного участка без заполнения пространства в перфорациях. Это можно делать, используя ленту, имеющую небольшие перфорации, которые соответствуют перфорациям в оптическом элементе, или используя тонкий слой клея, который наносят только или в основном на неперфорированные участки. Как вариант оптический элемент можно прикреплять к оконному стеклу, используя непрерывную пленку или слой клея, например ламинирующий материал, при условии, что адгезив не будет заполнять отверстия.
Адгезив может быть лентой или клеем, изготовленным, например, из акриловой смолы. Чистые акриловые адгезивы совместимы с ультрафиолетовым излучением и имеют низкие значения эмиссии органических паров. Кроме того, акриловые адгезивы имеют высокую стойкость к механической деформации при повышенных температурах. Как вариант адгезив может быть получаемым трафаретной печатью, отверждаемым под действием ультрафиолетового излучения адгезивом. Кроме того, лента может содержать вспененную сердцевину, которая с обеих сторон покрыта акриловым адгезивом. Вспененную сердцевину можно изготавливать из полиэтилена, полипропилена или других полимерных вспененных материалов. Преимущество вспененной сердцевины заключается в повышенной свободе от внутренних напряжений между оконным стеклом и затеняющим или оптическим элементом.
На фиг.5 показаны примеры оптических элементов, включенных в изолирующие стеклопакеты. На фиг.5а) показано сечение изолирующего стеклопакета 510, иллюстрирующее наружное стекло 511, среднее стекло 512 с вентиляционным отверстием 518, внутреннее стекло 513, распорку 514, заполненную осушителем 515, основной уплотнитель 516, дополнительный уплотнитель 517 и оптический элемент 501, прикрепленный к наружному стеклу 511. На фиг.5b) показано сечение изолирующего стеклопакета 510, иллюстрирующее наружное стекло 511, внутреннее стекло 513, распорку 514, заполненную осушителем 515, основной уплотнитель 516, дополнительный уплотнитель 517 и оптический элемент 501, прикрепленный к наружному стеклу 511.
Согласно предложенному способу встраивания не ламинированных оптических элементов прикрепляют оптический элемент к внутренней поверхности самого наружного оконного стекла в изолирующем стеклопакете, если изолирующий стеклопакет состоит из двух оконных стекол, называемых самым наружным и самым внутренним оконными стеклами. Как вариант между самым наружным и самым внутренним оконными стеклами изолирующего стеклопакета может иметься одно или несколько оконных стекол. В этом случае оптический элемент можно прикреплять к наружной поверхности этого одного или среднего стекла.
Если оптический элемент помещают на внутреннюю поверхность самого наружного оконного стекла, достаточно иметь только два оконных стекла для изолирующего стеклопакета, при этом будет минимизироваться масса изолирующего стеклопакета. Адгезив, используемый для прикрепления оптического элемента (элементов), может быть видимым с наружной стороны здания, когда оптический элемент закреплен на оконном стекле, и оптический элемент может подвергаться воздействию падающего солнечного излучения через самое наружное оконное стекло. В этом случае адгезив должен быть устойчивым к ультрафиолетовому (УФ) излучению и следовательно, на него не должно оказывать влияние ультрафиолетовое излучение. Используя получаемый трафаретной печатью рисунок на самом наружном оконном стекле, адгезив можно экранировать от ультрафиолетового излучения и сделать невидимым снаружи.
Для исключения заметности адгезива изнутри здания оптический элемент может иметь непрозрачный участок, на который наносят адгезив.
Среднее оконное стекло также может быть включено в изолирующий стеклопакет. В таком случае оптический элемент можно помещать на внутреннюю поверхность наружного оконного стекла и на наружную поверхность среднего оконного стекла. Если оптический элемент помещают на наружную поверхность среднего оконного стекла, которое встроено между самым наружным и самым внутренним оконными стеклами, а адгезив помещают на непрозрачный участок оптического элемента, адгезив будет защищен от излучения с наружной стороны и защищен от наблюдения. Кроме того, адгезив можно скрыть из виду с наружной стороны, используя получаемый трафаретной печатью рисунок на наружном оконном стекле. Чтобы скрыть адгезив из виду с внутренней стороны, получаемый трафаретной печатью рисунок можно наносить на внутреннюю поверхность среднего оконного стекла.
Если адгезив не скрывают из виду, адгезив должен быть устойчивым к ультрафиолетовому излучению. Кроме того, может быть предпочтительно, чтобы адгезив был визуально привлекательным, если его можно видеть с наружной стороны или изнутри здания, в котором помещен изолирующий стеклопакет. Чтобы иметь визуально привлекательный оптический элемент, адгезив можно наносить в небольших количествах, например, в виде небольших точек и/или тонких линий на четко определенных участках, при этом адгезив должен быть прозрачным или иметь такой же цвет, какой имеет оптический элемент.
Оптические элементы можно устанавливать с зазорами между ними, чтобы обеспечивать пропускание большего количества света через окно, или их можно устанавливать непосредственно друг за другом так, чтобы они или касались друг друга, или прилегали друг к другу. Другая возможность заключается в перекрытии элементов.
На фиг.6 показан пример оптического элемента в сочетании с солнечным элементом. Оптический элемент 601 покрыт электропроводным покрытием 606, а за пределами его имеются активный материал 607 солнечного элемента и прозрачное проводящее покрытие 608. Контактная сетка 609 из электропроводного материала добавлена для передачи электрического тока, создаваемого солнечным элементом.
Для использования совместно с солнечным элементом в адгезив, применяемый для прикрепления оптического элемента к оконному стеклу, можно добавлять наполнитель в виде проводящего материала, такого как частицы серебра, если адгезив должен быть электропроводным. Толщина адгезива должна быть достаточной, чтобы имелась возможность небольших перемещений оптических элементов вследствие различий в тепловых расширениях оконного стекла и оптического элемента. Если адгезив подвергается воздействию ультрафиолетового излучения, он должен быть устойчивым к ультрафиолетовому излучению в течение ряда лет и не должен деформироваться или изменять цвет.
На фиг.7 показаны примеры оптического элемента совместно с пленкой солнечного элемента, покрывающей переднюю сторону неперфорированного участка и внутреннюю сторону перфорированных участков. На фиг.7а) и фиг.7b) показан оптический элемент 701, прикрепленный к оконному стеклу 702. Прямоугольниками слева на фигурах обозначен оптический элемент, показанный в увеличенном масштабе справа на фигурах. Также показано внутреннее оконное стекло 713. На увеличенных изображениях оптического элемента 701 видно, что тонкая пленка 707, например пленка солнечного элемента, покрывает переднюю сторону неперфорированного участка оптического элемента 701 и по меньшей мере часть внутренней стороны перфорированных участков 704, то есть внутренние боковые поверхности отверстий в оптическом элементе 701.
На фиг.7а) показано, что помимо передней стороны оптического элемента 701 вся внутренняя сторона перфорированных участков 704 также покрыта или облицована пленкой 707, такой как пленка солнечного элемента.
На фиг.7b) показано, что помимо передней стороны оптического элемента 701 часть внутренней стороны перфорированных участков 704 также покрыта или облицована пленкой 707, такой как пленка солнечного элемента.
На фиг. 7а) и 7b) оптические элементы показаны в наклонном положении или наклоненными относительно оконного стекла (стекол).
На фиг.7с) показано несколько оптических элементов 701, прикрепленных к оконному стеклу 702, где каждый оптический элемент содержит проводящую подложку 706, тонкопленочное фотоэлектрическое покрытие или покрытие 707 солнечного элемента и прозрачное проводящее оксидное покрытие 708. Покрытие 707 солнечного элемента нанесено на переднюю сторону неперфорированных участков оптического элемента 701 и на внутреннюю сторону перфорированных участков 704 или отверстий оптического элемента 701. На переднюю сторону оптического элемента указывает наклонная стрелка, обозначающая солнечное излучение.
На фиг.7с) оптические элементы показаны прямолинейными, расположенными под прямыми углами или ортогональными относительно оконного стекла.
Благодаря покрытию или облицовке части или всей внутренней стороны перфорированного участка оптического элемента пленкой солнечного элемента потенциально на более значительную часть пленки солнечного элемента будет попадать солнечный свет и следовательно, большее количество солнечного света может преобразовываться в электрическую энергию посредством солнечных элементов.
На фиг. 8 показана блок-схема последовательности действий согласно примеру, поясняющему, каким образом оптический элемент может быть изготовлен и установлен на оконное стекло. Количество оконных стекол в изолирующем стеклопакете влияет на технологию сборки и уплотнение краев изолирующего стеклопакета. В дальнейшем позиции соответствуют позициям на фиг. 5а) и 5b).
Пример 1. Конструкция прямоугольного изолирующего стеклопакета с установленными внутри оптическими элементами, как на фиг. 5b). Оптические элементы не находятся в контакте с уплотнением краев.
Этап 1. Оптический элемент 504 из фиг.5 может быть изготовлен из тонкой полоски нержавеющей стали, которую можно протравить для получения хороших затеняющих свойств, когда солнце находится высоко в небе и необходимо наибольшее затенение.
Этап 2. Для прямоугольного изолирующего стеклопакета 510 оптические элементы 501 разрезают на несколько более короткие отрезки, обычно на 2 мм или 3 мм, чем внутренняя ширина полости, задаваемой длиной горизонтальной части распорки 514. Количество оптических элементов 501, необходимых для покрытия оконного стекла, вычисляют путем деления высоты оконного стекла на высоту оптических элементов. Может возникнуть потребность в образовании дополнительного элемента с уменьшенной высотой. Последний зазор на стекле может составлять всего лишь несколько процентов полной ширины элемента.
Этап 3. Оптические элементы можно снабдить двухсторонним акриловым адгезивом 503 шириной, например 3 мм, вдоль одного края оптического элемента. Адгезив первоначально может быть покрыт защитной силиконовой бумагой. Как вариант адгезив может быть подготовлен заранее на оптических элементах или нанесен на оптический элемент на ранней стадии процесса. Далее оптические элементы могут быть установлены на наружном стекле 511.
Этап 4. Первый оптический элемент 501 фиксируют его адгезивом 503 вдоль верхней кромки стекла на заданном расстоянии от края.
Этап 5. Второй оптический элемент может быть установлен вдоль нижней кромки первого оптического элемента так, чтобы он несколько перекрывал первый на протяжении, например от 0,5 мм до 1 мм. Это перекрытие исключает ненужный свет между оптическими элементами и также поддерживает предыдущий оптический элемент прикрепленным к оконному стеклу. Последующие оптические элементы устанавливают на оконном стекле до тех пор, пока не будет достигнут нижний край стекла.
Этап 6. Последний оптический элемент может быть отрезан в продольном направлении, чтобы он соответствовал последнему месту, если оно меньше чем высота оптического элемента, и после того как последний оптический элемент соответствующим образом отрезан, он может быть установлен на оконное стекло.
Этап 7. Теперь изолирующий стеклопакет (ИСП) совместно с распоркой и внутренним стеклом 511 может быть собран в соответствии со способами, известными в отрасли производства изолирующих стеклопакетов.
Пример 2. Конструкция прямоугольного изолирующего стеклопакета 510 с горизонтально установленными оптическими элементами 501. В изолирующий стеклопакет 510 включено среднее оконное стекло 512, см. фигуру 5а). Оптические элементы 501 не находятся в контакте с уплотнением краев. Этапы 1-6 являются такими же, как в примере 1, приведенном выше. Однако до этапа 7 примера 1 в способ включен приводимый ниже этап.
Этап между этапом 6 и этапом 7 примера 1. С помощью основного уплотнителя 516, которым может быть, например, полиизобутилен, среднее стекло 512 закрепляют поверх наружного стекла 511 для покрытия оптического элемента 501 с тем, чтобы в результате создать ламинирующее покрытие оптического элемента. В стандартной конструкции изолирующего стеклопакета этим ламинирующим покрытием можно считать наружное стекло. Его можно мыть, поскольку оптический элемент, находящийся на внутренней стороне, защищен двумя оконными стеклами, и его можно изготавливать на стандартной производственной линии. Для вентиляции внутренней стороны многослойной структуры, то есть пространства между наружным стеклом 511 и средним стеклом 512, небольшое отверстие 518 диаметром, например ⌀=6 мм, можно образовать в среднем стекле 512. Это позволит проникать влаге к материалу 515 осушителя в полости распорки и поглощаться. Отверстие 518 можно закупоривать во время мытья, чтобы исключать появление влаги в слоистой структуре, например, небольшим удаляемым кусочком ленты.
Хотя некоторые осуществления были описаны и показаны подробно, изобретение не ограничено ими, а также может быть осуществлено иным образом в объеме предмета изобретения, определенного в нижеследующей формуле изобретения. В частности, должно быть понятно, что могут использоваться другие осуществления, а структурные и функциональные модификации могут быть сделаны без отступления от объема настоящего изобретения.
В формуле изобретения на способ перечисляются несколько средств, некоторые из этих средств можно реализовать одним и тем же элементом технического обеспечения. Сам факт, что некоторые средства перечисляются в различных зависимых пунктах формулы изобретения или описываются в различных осуществлениях, не означает, что сочетание этих средств не может быть выгодно использовано.
Следует подчеркнуть, что термин «содержит/содержащий» при использовании в этом описании употребляется для указания на наличие изложенных признаков, целых чисел, этапов или компонентов, но не исключает наличия или добавления одного или нескольких из других признаков, целых чисел, этапов, компонентов или групп из них.