DD293166A5 - Beheiztes fenster - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Heizfenster mit wandungsdynamischer Wirkung. Der Fluegel eines herkoemmlichen Fensters (22) hat eine innere Heiz-Verbundscheibe (9, 10). Die Luft (24, 25) zirkuliert zwischen der Scheibe des Fluegels und der Verbundscheibe. Sie dringt von auszen durch OEffnungen im unteren Teil des Fluegels ein und verlaeszt diesen ins Rauminnere im oberen Teil. Fig. 3{Heizfenster; Heiz-Verbundscheibe; Fensterfluegel; Fluegel; Fluegeloeffnung; Rauminnere; wandungsdynamische Wirkung}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Fenster, das aus einer Innenscheibe und einer Außenscheibe besteht, zwischen denen Luft zirkuliert, wobei die Innenscheibe eine Heizscheibe ist.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Die verglasten Wände eines Gebäudes, insbesondere die Fenster, werden oft als Bauteile betrachtet, über die im Winter Wärmemengen verloren gehen können. In der Tat ist ihr Wärmeverlustkoeffizient K größer als der der Wände. Diese Wände sind im allgemeinen kalte Wände. Dieses Charakteristikum zieht eine weitere Folge nach sich, nämlich einen gewissen Mangel an Komfort für die Personen, die sich in der Nähe der verglasten Öffnungen aufhalten. Sie werden so abgeschreckt, dort zu verweilen, und daraus ergibt sich, daß die in der Nähe der Fenster gelegenen Flächen von Büros oder Wohnungen weniger genutzt werden, woraus sich ein Verlust an tatsächlich nutzbarem Raum ergibt.

Um die Dinge zu verbessern, werden gewöhnlich herkömmliche Mittel angewendet, wie der Einsatz von Thermoscheiben für die verglasten Teile und von Wärmedämmungsprofilen für ihre Einfassungen. Diese Mittel haben jedoch ihre Grenzen, so daß ein ganz anderes Verfahren vorgeschlagen wurde, die Anwendung eines sogenannten „wandungsdynamischen" Isoliersystems für verglaste Wände. Bei diesem Sytstem zirkuliert die außerhalb des Raumes gewonnene Frischluft sogar innerhalb der verglasten Wand, bevor sie in das Zimmer gelangt, so daß die Verluste begrenzt werden, da diese in den Raum gelangt, nachdem sie während ihror Zirkulation innerhalb der Wand vorgeheizt wurde.

Dieses System sollte jedoch noch verbessert werden, indem es mit einem Heizmittel kombiniert wurde. Deshalb wurde insbesondere in der Patentanmeldung EP-PS 165287 vorgeschlagen, eine solche verglaste Wand mit Luftzirkulation mit einer Heizscheibe auszurüsten, die nach innen zum Zimmer gerichtet ist. Die Wirkung der weiterhin vorhandenen kalten Wand konnte

so ihrerseits korrigiert we -Jan, u;'d es konnte sogar vorgesehen werden, auf jede weitere Heizvorrichtung des betreffenden

Zimmere zu verzichten. Das ist insbesondere der Fall In US-PS 4641466 und in FR-PS 88.14009, in denen eine Verbesserung des

energetischen Wirkungsgrades des Systems dadurch vorgeschlagen wird, daß der Strahlungsaustausch zwischen der

Heizscheibe und der verglasten Außenwand begrenzt wird. Im Bereich der Anwendung wurden Fenstermodelle vorgeschlagen. In FR-PS 2611029 ist zum Beispiel ein Doppel- oder Dreifachfenstersystem aus Holz zu finden, das die verschiedenen obigen Funktionen vereinigt. Es wird in dieser Schrift ein Zarge-Flügelsystem beschrieben, das speziell für diese Anwendungsart entwickelt wurde. Da es dem zu lösenden technischen Problem genau angepaßt ist, ist diese Art von Fenster notgedrungen sehr teuer. So sind die gewählten Lösungen kompliziert und

erfordern Profile mit großem Querschnitt, wobei große Werkstoff mengen verwendet werden. Im übrigen sind diese Fenster unddie Profile, aus denen sie bestehen, auf diese besondere und relativ begrenzte Anwendung zugeschnitten und ausschließlichdieser vorbehalten. Die Serien sind also klein, und der Preis ist demzufolge hoch.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein System vorzuschlagen, mit dem traditionelle Fenster in Heizfenster mit

wandungsdynamischer Isolierung umgewandelt werden können.

Dazu wird in der Erfindung vorgeschlagen, ein traditionelles Fenster mit einer inneren Heizscheibe auszurüsten. Die Heizung

erfolgt vorteilhafterweise durch einen elektrischen Widerstand, der sich unter der transparenten Oberfläche dei Verbundscheibebefindet.

In einer Variante wird der Heizwiderstand von einer leitenden transparenten Schicht dargestellt, zum Beispiel einer Schicht aus

einem metallischen Halbleiteroxid. Diese steht im übrigen vorteilhafterweise mit der Luftschicht in Verbindung.

Die wandungsdynamische Wirkung kann erfindungsgemäß erzielt werden, indem der untere und obere Querstab der Flügel mit Öffnungen versehen werden, durch die die Außenluft unten in den Wandungsraum gelangen und oben in das Zimmer

abgegeben werden kann. Der Unterdruck innerhalb des Zimmers wird durch unabhängige Systeme erzeugt.

Ein Merkmal der Erfindung sieht ebenfalls vor, daß, wenn die Verbundscheibe geöffnet ist, die Stromzufuhr zu ihrer Heizung

automatisch abgeschaltet wird.

Die Schichten, die sich auf der Heizscheibe befinden, sind eine oder mehrere Schichten, die entweder zur Gruppe der aus Pulvern

pyrolisierten Schichten, die die Schichten aus fluordotiertem Zinnoxid und die Schichten aus zinndotiertem Indiumoxidumfassen, oder zur Gruppe der Vakuumschichten gehören, die durch Kathodenzerstäubung eines leitenden Metalls zwischentransparenten dielektrischen Schichten erzielt werden.

Ausführungsbeispiel _% Die nachfolgenden Figuren ermöglichen es, das Wesen der Erfindung zu verstehen. Sie stellen nacheinander dar Fig. 1: ein erfindungsgemäßes Plastikfenster im Vertikalschnitt, Fig. 2: eine Heizscheibe, Fig. 3: ein anderes Fenster mit Plastikprofilen ebenfalls im Vertikalschnitt und Fig.4: das gleiche Fenster im Horizontalschnitt. Figur 1 stellt ein erfindungsgemäßes Fenster aus Polyvinylchlorid (PVC) dar. Es besteht aus einer Fensterzarge aus Profilen 1, die in der nicht dargestellten Wandöffnung befestigt sind. Die Befestigungstechniken sind die üblichen. Diese Zarge hat Elastomerdichtungen 2, an die sich der Flügel 3 anlegt. Dieser hat auf

seinen vier Seiten die gleichen Profile. Er hat an seinem gesamten Umfang Elastomerdichtungen 4, die am Umfang der Zargeanliegen.

Herkömmlicherweise hat der Flügel eine Scheibe 5, die sich auf Keilen 6 befindet. Sie wird zwischen Elastomerdichtungen 7

durch die Deckleiste 8 gehalten, die sich in zweckentsprechende Lagerungen einfügt.

Die so aufgebauten Fenster sind traditionelle Fenster, und die meisten Fenster dieser Art werden so eingebaut wie bisher

beschrieben. Nur eine kleine Minderheit wird so ausgerüstet, daß sie erfindungsgemäße Fenster werden.

Diese Erfindung umfaßt drei Mittel. Das sind nacheinander: Der Einbau einer inneren Verbundscheibe, die

wandungsdynamische Luftzirkulation und schließlich die Ausrüstung der Verbundscheibe als Heizscheibe.

Die Verbundscheibe ist in Figur 1 dargestellt. Sie besteht aus einem Profil 9 aus Metall oder vorzugsweise aus einem Isoliermaterial, wobei dieses Profil eine Scheibe 10 über ein Elastomerprofil 11 hält. Dieses Profil stellt einen Rahmender, der in

den Ecken geschweißt, verklebt oder mechanisch montiert ist. Er wird mit Scharnieren, die in der Figur nicht dargestellt sind,montiert, die es ihm ermöglichen, um eine vertikale Achse zu schwenken. Außerdem ist an dem Vertikalstab, der demjenigen mitden Scharnieren gegenüberliegt, ein klassisches Verriegelungssystem installiert. Durch die verbindende Wirkung von

Scharnieren und Riegeln ist es möglich, einen Druck auf die Elastomerdichtungen 12 auszuüben und eine gute Abdichtung

zwischen Fensterflügel und Rahmen der Verbundscheibe zu gewährleisten.

Die Luftzirkulation zwischen den beiden Wänden 5 und 10 macht einen Eintrittskanal, einen Austrittskanal und einen Druckunterschied außerhalb und innerhalb des Raums erforderlich. Die Öffnungen werden durch Bohren und Fräsen in Profilen

des Fensterflügels verwirklicht. Diese Arbeit setzt besondere Sorgfalt voraus. So muß der Querschnitt der Öffnungenausreichend sein, einerseits wegen des Unterdrucks im Raum, des Raumvolumens, des gewünschten Luftaustauschgrades -

z. B. die Hälfte des Volumens pro Stunde - der Anzahl der erfindungsgemäßen Fenster im Raum und des Druckabfalls in jedemvon ihnen, um den angemessenen Austausch zu ermöglichen.

Die Lage der Bohrungen in den verschiedenen Wänden der Profile muß so sein, daß diese ihre mechanischen Charakteristiken

behalten. Auf Figur 1 wurden die Öffnungen ausschließlich in den Querstäben des Flügels dargestellt, in 13 für das Durchströmenvon außen in das Profil, in 14 für den Eintritt in den Wandungsraum, in 15 für den Austritt aus diesem Raum zum Profil, in 16 fürden horizontalen Verlauf dieses und in 17 für die Rückkehr in den Innenraum. Auf der Figur sind alle diese Öffnungen in dergleichen vertikalen Ebene dargestellt. In Wirklichkeit muß nur die Öffnung 14 eine genaue Lage und Form haben. Es handelt sichum einen Schlitz, der im wesentlichen die Breite der Verbundscheibe einnimmt. Im oberen Teil ist die Lage der Öffnung 15 von

geringerer Bedeutung, da sich die warme Luft in diesem Bereich sammelt, unabhängig von dor Stelle, an der sie austritt. Ebenso können die Außenlufteingänge 13, die horizontalen Durchgänge 16 oder die Ausgänge nach innen 17 entgegen der Darstellung in Figur 1 irgendwo auf der Fläche des Flügelrahmens gelegen sein, eventuell auf den Vertikalstäben. Wichtig ist, daß die Querschnitte ausreichend sind und daß die Profile ihre mechanische Festigkeit behalten. Um die Luftzirkulation zu erreichen, ist es natürlich erforderlich, daß ein Druckgefalle zwischen Außen- und Innenraum vorhanden ist. Wie in US-PS 4641466 oder FR-PS 2611029 kann eine Lüftung eingebaut werden, die innerhalb des Fensterblocks einen Überdruck schafft, es ist jedoch auch möglich und im allgemeinen billiger, ein System für die kontrollierte mechanische Lüftung für die gesamte Wohnung (oder den gesamten Raum, wie auch immer) zu verwenden. Der Gesamtquerschnitt der Öffnungen in jeder der verschiedenen Ebenen muß für alle Fenster eine Fläche haben, die größer ist als der Querschnitt des Lüftungssystems. Für die praktische Ausführung dieser Öffnungen ist keinerlei spezielle Technik erforderlich. Sie könnte sogar bei der Ausrüstung vorhandener Fenster auf der Baustelle nach dem Ausbau der Flügel erfolgen. Das letzte Element des mit der Erfindung vorgeschlagenen Systems ist die Heizscheibe. Sie ist in 10 im Rahmen der Verbundscheibe 9 angebracht.

Figur 2 zeigt ifn einzelnen den Aufbau eines Beispiels einer Heizscheibe.

In 10 ist eine thermisch gehärtete Silizium-Natrium-Kalzium-Glastafel zu sehen, sie ist mit einer leitenden durchsichtigen Schicht bedeckt, die zum Beispiel nach dem in EP-PS 125153 beschriebenen Verfahren erhalten wurde. Es handelt sich dann um eine fluordotierte Zinnoxidschicht mit einem Oberflächenwiderstand von beispielsweise 50 Ohm pro Quadrat. Auf der Schicht wurden parallel zu den Längs- oder Schmalseiten des von der Scheibe gebildeten Rechtecks Stromleitungsstreifen 19 angebracht, die aus einem leitenden Email zum Beispiel auf Silberbasis bestehen, das durch Siebdruck vor dem Härten aufgebracht wurde.

An diese Stromzuleitungen werden in herkömmlicher Weise nicht dargestellte elektrische Leiter angelötet. Die Scheibe von Figur 2 hat entlang ihrer Ränder in 20 keine Schicht. Das erleichtert die elektrischen Isolierungsprobleme, ist jedoch nicht unerläßlich. Die Schicht kann sich auch auf der gesamten Fläche der Scheibe befinden, da die Art der Umfangsdichtung (11, Figur 1) und die Montagemaßnahmen dann eine einwandfreie elektrische Isolierung gewährleisten. Anstelle der Heizscheibe von Figur 2 kann auch jede andere Scheibenart mit Widerständen, die sich auf ihrer Oberfläche befinden, geeignet sein. Es könnten zum Beispiel durch Siebdruck einer Silberpaste diskontinuierliche Leiter auf der Oberfläche eines Glases angebracht werden oder, ein anderes Beispiel, eine transparente kontinuierliche Silberschicht verwendet werden, die durch Kathodenzerstäubung aufgebracht und durch Einfügung in eine Sicherheitsscheibe, deren Zwischenschicht aus Polyvinylbutyral besteht, geschützt wird.

Die Stromversorgung der Heizscheibe erfolgt herkömmlich. Im allgemeinen ist der elektrische Widerstand jedes Heizscheibenelements gegeben, da die Schichtscheibe aus Kostengründen in großen Mengen und im allgemeinen in großflächigen einheitlichen Elementen hergestellt wird, die dann lediglich geschnitten, auf die die Stromzuführungsstrei'/en aufgebracht und die schließlich gehärtet werden. Der Widerstand jedes Elements kann dann nicht eingestellt werden. Er wird durch den Ausgangsoberflächenwiderstand und durch die Abmessungen des Elements bestimmt. Andererseits muß die in die Heizscheibe einzugebende maximale elektrische Leistung jedoch an die Bedürfnisse angepaßt werden können. Das ist von grundlegender Bedeutung, besonders wenn die erfindungsgemäßen Fenster das einzige Heizsystem des Raumes darstellen. Bei der größten Kälte muß die Wärmezufuhr den Normen entsprechen und den Bewohnern Behaglichkeit gewährleisten. Über die elektrische Speisespannung wird also diese erforderliche Nennleistung gewährleistet werden müssen. Es ist jedoch zu sehen, daß es unter diesen Bedingungen nötig sein kann, eine hohe Speisespannung vorzusehen, die über denjenigen liegt, mit denen der menschliche Körper gefahrlos in Berührung kommen kann. Deshalb muß in diesem Fall die Verbundscheibe, wenn ihre leitende Oberfläche offenliegt, mit Sicherheitssystemen ausgerüstet sein, die den Strom automatisch abschalten, sobald die Verbundscheibe geöffnet wird. Ein solches System wurde zum Beispiel in FR-PS 2180433 vorgeschlagen. Die Verbundscheibe ist im übrigen mit klassischen Regelungssystemen ausgerüstet, mit denen es möglich ist, ihre Temperatur den momentanen Bedürfnissen anzugleichen.

Figur 3 stellt den Vertikalschnitt einer anderen Fensterart ebenfalls aus PVC dar. Die Zarge 21 ist in der nicht dargestellten Maueröffnung befestigt und der Flügel 22 stützt sich über die Dichtung 23 aus Elastomer a τ der Zarge ab, die Verbundscheibe 9, 10 ist identisch mit derjenigen von Figur 1. Auf der Figur sind ebenfalls die Lufteingänge in unteren Teil und die aufeinanderfolgenden Austrittsöffnungen zu sehen, durch die die Luft aus dem Raum zwischen den Scheiben, nachdem sie in der Wand zirkuliert ist, austritt. Pfeil 24 stellt symbolisch den Verlauf der kalten Luft im unteren Teil und Pfeil 25 den Austritt der warmen Luft im oberen Teil dar.

Wie bei Figur 1 wurden die Öffnungen für den Luftdurchtritt η den Wänden der Profile alle in der gleichen vertikalen Ebene dargestellt. In Wirklichkeit ist jedoch abgesehen von der vierten unteren Öffnung (in der Reihenfolge des Luftdurchtritts), die die gesamte Breite der Verbundscheibe einnehmen muß, und von der ersten oberen Öffnung, die vorteilhafterweise mindestens die halbe Breite (vorzugsweise an den Außenrändern) einnimmt, die Lage der Öffnungen wenig wichtig, sofern ihr Querschnitt unter Berücksichtigung des Druckabfalls ausreichend ist (die obige Bemerkung für Profil« aus Plastik oder Aluminium gilt natürlich nicht für Fenster aus Holz oder auf der Grundlage von Massenplasten oder Schaumkunststoffen. In diesem Fall müßten die Bohrungen durchgehend hergestellt werden, so daß sie einen Kanal bilden).

In Figur 4 ist das Flügelprofil 22 eines Fensters dargestellt, das mit dem von Figur 3 identisch ist, aber im Horizontalschnitt, so daß zu sehen ist, wie die Verbundscheiben 9,10 an den Flügelprofilen 22 befestigt werden können, insbesondere sind ein Gelenk 26 und ein Riegel 27 zu sehen.

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Fensters kann auf drei unterschiedliche Arten erfolgen, je nachdem ob es sich um eine Neukonstruktion, um die Renovierung eines Fensters oder um die Anpassung eines bereits installierten Fensters handelt. In den drei Fällen zeigen Voruntersuchungen hinsichtlich Fenstertyp und Art der Werkstoffe, wie Holz, Aluminium, PVC usw., wie die Lufteintritts- und -austrittsbohrungen am besten angebracht werden können. Diese erfolgen an den Flügeln, an denen auch die Anbringung <ier Verbundscheiben vorgenommen wird. Die Anschlüsse werden sowohl an den Flügeln, im allgemeinen in der Werkstatt, al.- . ch im Raum selbst, auf der Baustelle, hinsichtlich der Fensterzarge vorbereitet, wobei die Verbindung Flügel-Zarge im letzten Moment erfolgt.

Die Vorzüge des erfindungsgemäßen Systems sind praktischer und wirtschaftlicher Art. Für den praktischen Bereich ist zu sagen, daß die Bauberufe sehr traditionell sind und daß sich die Gepflogenheiten in einer bestimmten Gegend stark von denjenigen in einer anderen unterscheiden. Die kommerzielle Arbeit, die gleistet werden muß, um ein völlig neues Produkt auf dem Markt einzufühlen, ist langwierig und teuer. Deshalb ist ein System, mit dem neue Funktionen (Verbesserung der Isolierung, Luftaustausch und Heizung) an einem bereits akzeptierten Fenstersystem vorgeschlagen werden, von großem Vorteil gegenüber der Einführung eines vollständig neuen Mehrfunktionssystems.

Die wirtschaftlichen Vorteile wurden bereits genannt. Es v/erden hier Bauteile verwendet, die so einfach wie möglich sind, und im übrigen kommen sowohl dem Fenster als auch der Verbundscheibe die Kosten für βηθ Großserienfertigung zugute, da beide unabhängig voneinander jeweils auf ihrem Markt verkauft werden, einersetis auf dem Markt für neue oder renovierte Fenster und andererseits auf dem Markt für Verbundscheiben.

Claims (10)

1. Fenster, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer Zarge (1) und einem Flügel (3) besteht, der mit einer aufgesetzten inneren Verbundscheibe (9,10) mit Außenluftzirkulation in dem so geschaffenen Raum ausgerüstet ist, und dadurch, daß die Verbundscheibe mit einem Heizwiderstand versehen ist.

2. Fenster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Heizwiderstand auf der transpartenten Fläche der Verbundscheibe (9,10) befindet.

3. Fenster nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbundscheibe (10) mit einer

leitenden transparenten Schicht (18) versehen ist.

4. Fenster nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die transparente Schicht (18) aus einem halbleitenden metallischen Oxid besteht.

5. Fenster nach den Ansprüchen 2 'jis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberflächen-Heizwiderstand mit der Luftschicht in Verbindung steht.

6. Fenster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingänge (13,14) und die Ausgänge (15,16,17) für die zirkulierende Luft im Doppelflügel im unteren Querstab und im oberen Querstab des die Außenscheibe tragenden Flügels vorgesehen sind.

7. Fenster nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Wand zirkulierende Luft von außen im unteren Teil eintritt und nach innen im oberen Teil austritt.

8. Fenster nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdruck innerhalb des Raumes zur Erzeugung der Luftzirkulation (24,25) durch vom Fenster unabhängige Mittel erzeugt wird.

$, Fenster nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte der Luftdurchtritte (13,14_r 15,16,17) in den Profilen eine Fläche größer als diejenige der Ansaugöffnung haben, die den Unterdruck innerhalb des Raumes erzeugt.

10. Fenster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei geöffneter Verbundscheibe (9,10) deren Stromversorgung abgeschaltet ist.

11. Fenster nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Schicht (18) aus einer oder mehreren Schichten besteht, die zur Gruppe der aus Pulver pyrolisierten Schichten mit fluordotiertem Zinnoxid oder zinndotiertem Indiumoxid oder zur Gruppe der im Vakuum durch Kathodenzerstäubung eines leitenden Metalls zwischen transparenten dielektrischen Schichten erhaltenen Schichten gehört.

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen