CS234761B1

CS234761B1 - Window construction with thermal insulation and sealing insert

Info

Publication number: CS234761B1
Application number: CS170282A
Authority: CS
Inventors: Petr Moravek
Original assignee: Petr Moravek
Priority date: 1982-03-12
Filing date: 1982-03-12
Publication date: 1985-04-16

Abstract

Okenní konstrukce je určena pro bytové a občanské stavby, pro snížení jejich tepelných ztrát prostupem a infiltrací. Podstatou je osazení transparentní fólie mezi rámy pohyblivých křídel zdvojených oken, přičemž fólie svými přesahy pružně utěsňuje drážky mezi pohyblivými křídly a pevným rámem. Princip řešení lze výhodně využít pro úpravy všech stávajících okenních konstrukcí v celém rozsahu současného bytového fondu.The window structure is intended for residential and civil buildings, to reduce their heat loss through penetration and infiltration. The essence is to install a transparent foil between the frames of the movable wings of double windows, while the foil, with its overlaps, flexibly seals the grooves between the movable wings and the fixed frame. The principle of the solution can be advantageously used for modifications of all existing window structures in the entire range of the current housing stock.

Description

Vynález se týká okenní konstrukce pro bytové a občanské stavby, u kterých se řeší dodatečné zesílení tepelného odporu a současně snížení provzdušnosti.The invention relates to a window construction for residential and civil buildings, in which an additional strengthening of the thermal resistance and at the same time a reduction of the air permeability are solved.

V současné době se v bytové a občanské výstavbě, používají převážně dřevěná zdvojená okna s nízkým tepelným odporem a značnou provzdušnosti v neutěsněných spárách. Tepelné ztráty oken transmisí se v topném období dále zvyšují při neúměrném rozsahu prosklenných ploch, tepelnými mosty a při minimální tloušťce vzduchové mezery u lepených dvojskel. Tyto ztráty se podílí až 30 % na celkových tepelných ztrátách u vícepodlažních budov. U netěsněných oken přitom ve spárách dochází i k několikanásobnému zvýšení objemové spárové provzdušnosti nad hygienicky normativní hodnoty, přičemž nekvalitním zabudováním a stárnutím okenních profilů tato provzdušnost dále ještě vzrůstá. Pro vícepodlažní budovy se provzdušnost ve spárách zvyšuje při vyšších rychlostech a tlaku větru, a v důsledku trvalé infiltrace a exfiltrace vzduchu při ustáleném působení vztlaku ve schodištích a šachtách v průběhu celého topného období. Tato neregulovatelná výměna vzduchu pak působí trvale bez ohledu na provozní režim a využití budov, přičemž dosahuje i několikanásobných hodnot vůči požadavkům hygienických norem na odvětrání odérů, kysličníku uhličitého, vlhkosti a karcinogenního radonu. Tepelné ztráty při ohřevu větracího vzduchu pak v topném období přesahují až 35 °/o celkových tepelných ztrát budov. V extrémních případech se tedy okenní konstrukce mohou podílet až 65 % na spotřebě tepla pro vytápění vícepodlažních budov. V místnostech s rozměrnými okny dochází k pocitu nepohody při snížení celkové povrchové teploty vnitřních stěn, kteirý je nutno elimitovat nevhodně zvýšenou teplotou vnitřního vzduchu. Na chladném vnitřním povrchu skel se zvětšuje součinitel přestupku tepla konvekcí i sáláním s následným zvýšením tepelných ztrát. Vlivem značné infiltrace venkovního chladného vzduchu klesá v topném období relativní vlhkost v místnostech pod optimální hygienické hodnoty. Současné požadavky na snižování spotřeby tepla pro vytápění vedou často k zmenšování okenních orvorů, bez ohledu na jejich orientaci ke světovým stranám, tím však dochází k nežádoucímu snížení pasivních solárních zisků, které jsou z hlediska energetické bilance budov v přechodných obdobích rozhodující. Současně se tím i nevhodně redukuje hladina denního osvětlení v průběhu celého roku. Současné způsoby dodatečného utěsňování okenních spár jsou pracné, ulálo úěinné a ztěžují otevírání oken, přičemž zabraňují potřebnému zvýšení infiltrace vzduchu v přechodném a letním období. Neotevíravá okna nutně vyžadují klimatizační systémy, které jsou všeobecně pro bytové domy energeticky i investičně neúnosné. Zvyšování tepelného odporu okenních konstrukcí přidáním další tabule skla je pro stávající fond budov nereálné, navíc nejsou pro zvýšené zatížení dimensovány závěsy ani profily křídel.Currently, residential and civil constructions are mainly made of wooden double-glazed windows with low thermal resistance and considerable air permeability in unsealed joints. The heat loss of the transmission windows is further increased during the heating period due to the disproportionate extent of the glass surfaces, the thermal bridges and the minimum air gap thickness for the glued double glazing. These losses account for up to 30% of the total heat loss for multi-storey buildings. In the case of unsealed windows, the joint air permeability exceeds hygienically normative values several times in the joints, and this air permeability is further increased by poor quality installation and aging of window profiles. For multi-storey buildings, the air permeability in the joints increases at higher wind speeds and pressures, and as a result of sustained infiltration and air filtration, with sustained buoyancy in stairways and shafts throughout the heating period. This unregulated air exchange then operates permanently irrespective of the operating mode and use of the buildings, reaching multiple values against the requirements of hygiene standards for ventilation of abrasions, carbon dioxide, moisture and carcinogenic radon. Heat losses during heating of ventilation air then exceed 35 ° / o of total heat loss of buildings during the heating period. Thus, in extreme cases, window constructions can account for up to 65% of the heat consumption for heating multi-storey buildings. In rooms with large windows there is a feeling of discomfort when the overall surface temperature of the inner walls is reduced, which must be eliminated by an inappropriately elevated indoor air temperature. On the cold inner surface of the glass, the heat transfer coefficient of convection and radiation increases, with the consequent increase in heat loss. Due to the significant infiltration of outdoor cold air, the relative humidity in the rooms drops below optimal hygiene values during the heating period. Current requirements to reduce heat consumption for heating often lead to shrinking window monsters, irrespective of their orientation to cardinal points, but this undesirablely reduces passive solar gains, which are decisive for the energy balance of buildings in transition periods. At the same time, the level of daylight is unduly reduced throughout the year. Current methods of additional sealing of window joints are laborious, efficient and make window opening difficult, while avoiding the need to increase air infiltration during the transitional and summer periods. Non-opening windows necessarily require air-conditioning systems, which are generally energy and investment intolerable for apartment buildings. Increasing the thermal resistance of window constructions by adding an additional pane of glass is unrealistic for the existing building stock; moreover, the curtains and leaf profiles are not dimensioned for increased loads.

Uvedené nedostatky jsou odstraněny okenní konstrukcí s tepelně izolační a těsnicí vložkou, jejíž podstatou je, že do stávající zdvojené okenní konstrukce je mezi zasklení vestavěna vysoce transparentní fólie z umělé hmoty, sevřená pružným těsněním mezi pohyblivé rámy vnitřního a vnějšího křídla. Fólie přitom svými přesahy probíhá po celém obvodě pohyblivých křídel v celé hloubce drážek mezi rámy vnitřních křídel a pevným rámem a ve styku rámů pohyblivých křídel, kde při částečné vlastní ohybové tuhosti vytváří trvale pružné spojité těsnění proti infiltraci vzduchu. Pro ohybově zcela netuhé fólie jsou přesahy uchyceny k vnitřnímu rámu okenního křídla pružným páskem. V alternativě je mezi zasklením osazena reflexní fólie s nízkým součinitelem sálání se schopností selektivního odrazu v infračerveném a světelném pásmu slunečního spektra.These drawbacks are overcome by a window construction with a heat insulating and sealing insert, which is based on the fact that a highly transparent plastic foil is embedded in the existing double window construction between the glazing, clamped by a flexible seal between the movable frames of the inner and outer sash. In this case, the film extends over the entire circumference of the movable wings over the entire depth of the grooves between the inner leaf frames and the fixed frame and in contact with the movable leaf frames, where it forms a permanently flexible continuous seal against air infiltration. For completely non-rigid foils, the overlaps are attached to the inner frame of the sash by a flexible band. Alternatively, a reflective film having a low radiation coefficient with selective reflection capability in the infrared and light bands of the solar spectrum is provided between the glazing.

Osazením tepelněizolační a těsnicí vložky do zdvojených okenních konstrukcí všech druhů a provedení se dosáhne podstatného snížení jejich součinitele prostupu tepla z hodnot 2,5 Wirt*¹ na 1,8 Wm²K“¹ (platí pro dřevěná zdvojená okna). Při použití reflexní fólie lze dosáhnout snížení součinitele až na hodnotu 1,2 Wm“²K^_1. Zároveň se snižuje i letní solární zátěž budovy, neboť fólie výrazně snižuje i propustnost infračerveného záření slunečního spektra. Propustnost pro viditelné záření se instalací fólií snižuje max. o 9 % pro transparentní provedení, pro reflexní fólie dochází k reduk^:cl až do (30 °/o. Při zvýšení tepelného odporu se zvyšují i vnitřní povrchové teploty skla, zkvalitňuje se mikroklima místostí a snižuje výskyt kondenzace. Vícestupňovým těsněním, které vytváří přesah pružné fólie' je dosaženo snížení objemové spárové provzdušnosti netěsněných oken ze současných hodnot 3,3.10^_4m²/sPa°-⁶ až na hodnoty 0,7.10^_4m²/sPa°-⁶. V energetické bilanci budov tak lze snížením tepelných ztrát prostupem a infiltrací v oknech dosáhnout až 30 % úspor spotřeby tepla. Vůči používaným těsněním je těsnění přesahem fólie jednodušší, levnější, umožňuje utěsnit libovolně široké mezery v drážkách a nebrání obnově nátěrů oken. Utěsněním styčné spáry mezi vnitřním a vnějším rámem pohyblivých křídel odpadá i čištění vnitřních povrchů zasklení i fólie a omezuje se výskyt vnitřní kondenzace par. U ocelových zdvojených oken se vloženým těsněním přerušují i tepelné mosty ve styku obou křídel. Pro letní období lze vestavěné fólie z oken jednoduše vyjmout, a tím uvolnit spáry pro požadovanou vyšší výměnu vzduchu infiltrací. Transparentní fólie vestavěná mezi skla je chráněna před účinky ultrafialového záření a stárnutí vlivem fotochemické oxidace, případně je modifikována UV absorbérem, dále je chráněna před účinky poškození a ohně. V porovnání s těžkým trojitým zasklením umožňuje řešení snadnou dodatečnou instalaci při adaptaci všech druhů oken. Hmotnost fólie, její výrobní energetická náročnost i pořizovací náklady, jsou vůči tabulovému sklu mnohonásobně nižší. Vnitřní fólie a těsnění částečně zvyšuje i index neprůzvučnosti současných okenních konstrukcí.By installing the thermal insulation and sealing insert in double window constructions of all types and designs, their heat transfer coefficient is significantly reduced from 2.5 Wirt * ¹ to 1.8 Wm ² K “ ¹ (applies to wooden double-glazed windows). When using the reflective film can reduce the coefficient of up to 1.2 Wm ^"2 K ^_1. At the same time, the summer solar load of the building is also reduced, as the film significantly reduces the infrared transmittance of the solar spectrum. Visible radiation transmittance is reduced by max. 9% for transparencies, for reflective films, the cl ^: up to (30 ° / o). As the thermal resistance increases, the internal surface temperatures of the glass increase, the microclimate of rooms is improved and A multi-stage seal that creates an overlap of the resilient film achieves a reduction in the volume gap airtightness of unsealed windows from the current values of 3.3.10 ^_4 m ² / sPa ° - ⁶ to 0.7.10 ^_4 m ² / sPa ° - ⁶ . Thus, in the energy balance of buildings, up to 30% savings in heat consumption can be achieved by reducing heat loss through penetration and infiltration in windows. inner and outer frame of movable wings eliminates cleaning In the case of steel double-glazed windows, thermal bridges in contact of both wings are interrupted by the inserted double glazing. For the summer season, the built-in foils can be easily removed from the windows, thus releasing the joints for the required higher air exchange by infiltration. Transparent foil built in between the glass is protected from the effects of ultraviolet radiation and aging due to photochemical oxidation, eventually it is modified by UV absorber, further it is protected from the effects of damage and fire. Compared to heavy triple glazing, the solution allows easy retrofitting when adapting all types of windows. The weight of the foil, its production energy consumption and acquisition costs are many times lower compared to sheet glass. The inner foil and the seal partially increase the sound insulation index of current window constructions.

Na připojených výkresech jsou znázorněny příklady provedení okenní konstrukce s izolační a těsnicí vložkou, kde na obr. 1 je uveden vodorovný rez svislým ostěním zdvojeného otevíravého okna s přesahy fólie volně v drážce mezi křídly a pevným rámem; na obr. 2 je znázorněn ve vodorovném řezu styk dvou pohyblivých křídel s vestavěnou fólií fixovanou mezi zasklením jednostranným přetlakem; na obr. 3 je uveden vodorovný řez svislým ostěním okna s okrajem fólie uchyceným k rámu vnitřního křídla pružným páskem.The accompanying drawings show exemplary embodiments of a window structure with an insulating and sealing insert, in which Fig. 1 shows a horizontal section through the vertical lining of a double-hinged window with overlapping foils loosely in the groove between the wings and the fixed frame; Fig. 2 shows in horizontal section the contact of two movable wings with a built-in foil fixed between the glazing by unilateral overpressure; Fig. 3 is a horizontal sectional view of a vertical window lining with an edge of the foil attached to the inner leaf frame by a flexible band.

Podstatou okenní konstrukce s tepelně izolační a těsnicí vložkou je, že transparentní fólie 1 z umělé hmoty je vypjata mezi oběma skly zdvojeného okna a přitom probíhá svými přesahy 3 v celé hloubce drážky mezi rámem vnitřního pohyblivého křídla 4 a pevným rámem 6. Pružné těsnění 2 je nalepeno na rám vnitřního křídla 4. Pro ohybově zcela netuhé fólie 1 jsou přesahy 3 po obvodě křídla 4 uchyceny pružným páskem 7. Uzavíratelným kanálkem 8 v rámu křídla 4 nebo 5 může být spojen prostor mezi okenním sklem a fólií 1 s okolním prostorem.The essence of the window construction with the thermal insulating and sealing insert is that the transparent plastic film 1 is stretched between the two windows of the double window and extends over its entire depth of the groove between the inner movable leaf frame 4 and the fixed frame 6. For bending completely non-rigid foils 1, the overlaps 3 on the periphery of the wing 4 are attached by a flexible band 7. The space between the window glass and the foil 1 can be connected to the surrounding space by a closed channel 8 in the leaf frame 4 or 5.

Claims

SUBJECT

Window structure with a thermally insulating and sealing insert, consisting of a double window with a transparent plastic foil between the glasses, characterized in that the transparent foil (Ij is gripped by the frames of the inner movable wing (4j) and the outer movable wing (5) wherein the overlaps (3) of the film (1) fill the entire groove depth between the inner movable leaf frame (4) and the fixed frame (6) and the entire groove depth in contact with the frames of the two inner movable wings (4).

VYNALEZU

Window structure according to claim 1, characterized in that the overlaps (3) of the foil (1) are attached to the inner frame of the movable leaf (4) by a flexible band (7).

Window structure according to Claims 1 and 2, characterized in that in the frame of the inner leaf (4) or the outer leaf (5) there is a channel (8) connecting the space between the window glass and the film (1) with the surrounding space.

1 sheet of drawings