"Verwarmende dubbele beglazing"
Deze uitvinding heeft betrekking op een verwarmende dubbele beglazing waarvan de binnenzijde van minstens de binnenruit van een doorzichtige elektrisch geleidende, door het jouleeffect, verwarmbare coating is voorzien.
Verwarmende dubbele beglazing die aan deze definitie beantwoordt, is bekend.
Dergelijke dubbele beglazingen stellen een aantal tot hiertoe niet op bevredigende wijze opgeloste problemen. De voornaamste hiervan worden hieronder samengevat:
De randafdichting bij dubbele beglazing: een goede randafdichting is een essentiële vereiste. Niet alleen verzekert deze de dampdichtheid, maar zij beïnvloedt eveneens de mechanische stevigheid van de verbinding tussen de glazen panelen. Deze hangt, in de eerste plaats, af van de kwaliteit van de randafdichting.
Bij de vervaardiging van verwarmend glas dat niet te onderscheiden is van traditioneel dubbel glas (geen zichtbare draden of koperstrips binnen het doorzichtige deel van de beglazing), moet de aansluiting van de elektrisch geleidende coating met de koperstrips onder de eerste barrière ingewerkt worden. Dit stelt gezien de geringe dikte van de gebruikte kopertape geen probleem. De dampdichtheid van het geassembleerde geheel komt echter wel in het gedrang gezien de vochtige lucht nu tussen het glas en de kopertape naar de luchtdichte ruimte tussen de beide glasbladen kan emigreren. Deze vochtindringing leidt tot oxydatie van de toegepaste coatings en het op termijn ondoorzichtig worden van de dubbele ruit.
Traditioneel bestaat de randafdichting van gewoon dubbel glas uit twee barrières:
- eerste barrière wordt gevormd door een aluminium- of staalprofiel met daarop een butylsnoer. Het profiel bevat een droogmiddel;
- tweede barrière, t.w. de ruimte die ontstaat tussen de rug van het profiel en de randen van het glas die met silicone of dergelijke wordt opgespoten.
Met verwarmend dubbel glas kunnen zich voornamelijk twee soorten problemen op elektrisch niveau voordoen. Beide problemen doen zich voor ter hoogte van de afstandhouder:
- eerste probleem: het profiel (afstandhouder) komt onder spanning te staan doordat het in contact staat met de coating. Aangezien de stroom steeds de weg van de minste weerstand zoekt, kan stroomdoorvoer doorheen het profiel in de lengterichting van het profiel van de niet gecontacteerde zijde plaatsvinden. In deze octrooibeschrijving worden de uitdrukkingen "gecontacteerde" en "niet gecontacteerde zijde" regelmatig gebruikt. De gecontacteerde zijde van verwarmend glas is die zijde waarlangs de stroom de coating bereikt. De stroom bereikt de coating via koperstrips die als elektroden dienst doen en langsheen evenwijdige randen van de beglazing zijn gekleefd.
Een strook zilverpasta op de ruit gebakken, brengt de stroom over van de koperstrip naar de coating. Uiteraard is de niet gecontacteerde zijde die zijde waar geen stroomoverbrengelementen voorkomen. Op die plaatsen waar de stroom in en uit het profiel treedt, ontstaat een grote warmteontwikkeling die leidt tot breuk of brandsporen, wat de vernietiging van de ruit tot gevolg heeft.
- tweede probleem: de stroom kan ook circuleren van de koperstrip naar de afstandhouder van de gecontacteerde zijde en via de afstandhouder naar de warmte reflecterende coating of zonwerende coating.
De stroom loopt vervolgens door deze coating om via het profiel aan de andere zijde de koperstrip terug te bereiken. Ook hier ontstaat ter hoogte van de contactpunten een grote warmteontwikkeling die tot vernieling van de ruit kan leiden.
Men heeft getracht een oplossing voor deze problemen te vinden door glasstroken onder het profiel (afstandhouder) te kleven, isolerende lagen op dit profiel aan te brengen of nog afstandhouders uit een thermoplastische stof zoals polycarbonaten aan te wenden. Deze en aanverwante oplossingen zorgden op termijn voor vochtindringing tussen de glazen panelen of namen zoveel productietijd in beslag dat de hierbij aan te wenden werkwijze als volledig oneconomisch moest worden aanzien.
De uitvinding heeft nu tot doel een verwarmende dubbele beglazing te ontwerpen die de hier gestelde problemen op zeer efficiënte wijze oplost.
Om dit conform de uitvinding mogelijk te maken, is tussen binnen- en buitenruit een metalen profiel met onderbreking van de thermische brug voorzien in combinatie met een barrière bestaande uit "hotmelt butyl".
Een merkwaardigheid van de uitvinding bestaat hierin dat aan de niet gecontacteerde zijde de verwarmbare coating op een afstand van hogerbedoelde metalen profiel ophoudt die voldoende is om stroomdoorgang onmogelijk te maken.
Andere details en voordelen van de uitvinding zullen blijken uit de hiernavolgende beschrijving van een verwarmende dubbele beglazing, volgens de uitvinding. Deze beschrijving wordt uitsluitend bij wijze van voorbeeld gegeven en beperkt de uitvinding niet. De verwijzingscijfers hebben betrekking op de hieraan toegevoegde figuren.
Figuur 1 is een dwarsdoorsnede doorheen een dubbele beglazing van het courante type met ongewenste lekstroom. Figuur 2 illustreert het traject van ongewenste lekstromen op een in een dubbele beglazing aan de niet gecontacteerde zijde. Figuur 3 is een doorsnede doorheen een dubbele beglazing volgens de uitvinding (gecontacteerde zijde) . Figuur 4 is een analoog zicht langs de niet gecontacteerde zijde.
Verwijzend in de eerste plaats naar figuren 1 en 2, zullen de gebreken van de structuren volgens bedoelde figuren nogmaals onderlijnd worden.
De afstandhouders 1 (figuur 1) staan hier duidelijk in contact, zowel met de koperstrips 5
(elektrodes) en de coating 2 op de binnenruit 3 als met coating 20 op de binnenzijde van de buitenruit 4. De inkomende stroom bereikt de coating 2 op de verwarmende binnenruit 3 doorheen de koperstrips 5 met zilverpasta
11.
Een dergelijke structuur is zeer nadelig omdat zij lekstromen doet ontstaan die voor de duidelijkheid van de figuur met pijltjes 6 zijn voorgesteld terwijl de' normale stroomdoorgang doorheen de coating van de verwarmende ruit met verwijzing 7 wordt verduidelijkt (figuur 1).
Figuur 2 illustreert op een andere wijze het traject van ongewenste lekstromen 6' doorheen een profiel ten gevolge van contact tussen profiel en coating. Met 7' wordt de normale richting van de stroomdoorgang doorheen de coating voorgesteld.
Volgens de uitvinding, dus in de thans voorgestelde structuur, wordt gebruik gemaakt van een thermisch onderbroken profiel 8 (figuren 3 en 4) dat, naast goede thermische eigenschappen, zorgt voor een elektrische scheiding zodat stroomdoorgang van de koperstrip via het profiel naar de coating op de buitenruit onmogelijk wordt. De thermische onderbreking wordt verwezenlijkt door inschakeling van een harslaag 9 (epoxylaag) in combinatie met een beschermende strip 9'. Door de bekomen thermische onderbreking wordt het totale warmteverlies naar buiten toe voor een gemiddelde ruit met 10 % verminderd.
Alleen de elektrisch geleidende coating 2 van de verwarmende binnenruit 3 die zijn stroom ontvangt van koperstrips 5 met aansluitdraad 12 en onder gebruikmaking van een laag zilverpasta 11 staat dus in contact met de elektrische stroombron. Een lek van deze stroom naar de coating 20 van de buitenruit 4 is dus uitgesloten.
Een hermetische verbinding tussen de binnenruit 3 en de buitenruit 4, wordt inderdaad gerealiseerd door het aanbrengen tussen bedoelde ruiten van een barrière 10 gevormd door een laag "Hotmelt butyl". "Hotmelt butyl" blijkt het enige materiaal te zijn dat in staat is een integrale barrière te vormen tegen damptransmissie. Aangezien de primaire barrière door toepassing van koperstrips niet meer kan zorgen voor een voldoende dampdichtheid moet een secundaire barrière (Hotmelt butyl) deze dampdichtheid verzekeren. De dampdichtheidscoëfficiënt van "Hotmelt butyl" bedraagt voor een dikte van lmm 0,001 gr/M2/24H. Voor migratie van damp tussen de koperstrips en de ruit moet niet meer worden gevreesd.
Hieruit blijkt dat de randafdichting volgens de uitvinding alle waarborgen biedt inzake zowel de zo gevreesde dampdoorgang als de stevige inklemming van de elektrische voedingsdraden. Bij eventuele trekkrachten op deze voedingsdraden kunnen deze in geen geval loskomen of leiden tot het falen van de randafdichting.
Een ongewenste migratie van de stroom naar de coating van een andere ruit of naar een metalen afstandhouder wordt verder verhinderd door het doen ophouden aan de niet gecontacteerde zijde van de verwarmende coating op een afstand van ieder metalen profiel dat voldoende groot is om stroomdoorgang onmogelijk te maken. De omvang van deze coatingonderbreking wordt in figuur 4 met de verwijzing
13 verduidelijkt. In de praktijk volstaat een onderbreking van 3-4 mm van bedoelde coating.
Met dubbele beglazing van het hier besproken type kan in bepaalde omstandigheden het comfort sterk verhoogd worden. Vaak wordt de koudestraling afkomstig van het glas als storend ervaren voor de mensen in de nabije omgeving van het glas. Bijvoorbeeld de koude die ervaren wordt door personen die in de omgeving van het glas tafelen. Om juist deze koudestraling van het glas te breken, wordt aan het glas een zeer laag vermogen per vierkante meter opgelegd. Dit laag vermogen is voldoende om de koudestraling te vermijden.
De regeling van het aangelegde vermogen is zeer belangrijk om enerzijds het comfort te verhogen en anderzijds het verbruik te beperken. Dit kan gerealiseerd worden door een minuscule temperatuursensor gekleefd op de binnenruit te verbinden met een zeer snel regelende PID-sturing (PID Proportioneel Integrerend en Differentiërend). Zo wordt het vermogen onmiddellijk beperkt wanneer er gratis zonne-energie beschikbaar is. Deze sturing kan ook toegepast worden om in een zwembad de ruiten condensvrij te houden en terzelfdertijd de koudestraling te verhinderen. Vooral in zwembaden komt dit goed tot zijn recht daar de warmteafgifte van de ontvochtigingsinstallatie en het zwembadwater vaak voldoende zijn om de warmteverliezen te dekken.
Door nu met deze regeling het glas een lage doch comfortabele oppervlaktetemperatuur te geven kan de omgevingstemperatuur wegens het wegvallen van de koudestraling lager ingesteld worden. Tevens kan wegens het afwezig zijn van condensatie op het glas de luchtvochtigheid lager ingesteld worden. Dit leidt tot een hoger comfortgevoel en een lager energieverbruik.
Er is reeds voorgesteld de K-waarden van de beglazing te verbeteren door de ruimte tussen binnen- en buitenruit met een edel gas zoals argon, krypton of neon te vullen. Bij gasvulling in een verwarmende dubbele beglazing waarvan de randafdichting volgens de toenmalige stand van de techniek werd verwezenlijkt, is regelmatig vastgesteld dat de gassen zeer snel uit de spouw ontsnapten. De K-waarde van het glas zou dan spoedig stijgen.
Dankzij de volgens deze uitvinding verwezenlijkte afdichting door middel van "Hot-melt butyl" blijft het gas lang genoeg in de spouw tussen binnen- en buitenruit en door toepassing van de huidige beschikbare coatings vertonen zowel de warmteproducerende coating als de warmte reflecterende coating een emissiviteit van slechts 0,05 terwijl met vroeger gebruikte coatings deze emissiviteit 0,1 bedroeg.
Door de combinatie van krypton-gasvulling met coatings waarvan de emissiviteit thans 0,1 bedraagt, wordt bewuste K-waarde aanzienlijk verbeterd. Om de gedachten te vestigen lag deze Kwaarde vroeger in de orde van grootte van 1,35 terwijl deze nu 1 bedraagt. De verhoging van de isolatiewaarde van de verwarmende beglazing volgens de uitvinding is zeer duidelijk wat een onmiddellijke weerslag op het verbruik heeft.