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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Fenster, insbesondere für eine Fassade
oder ein Lichtdach.
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Es
sind Fenster zur Montage an Gebäudeöffnungen
bekannt, die einen Rahmen aus einem wärmegedämmten Verbundprofil aufweisen,
an dem mindestens eine Scheibe eingefasst ist. Um den Innenraum
des Gebäudes
verschaffen zu können,
sind meist benachbart zu dem Fenster bewegbare Verschattungselemente,
wie Jalousien oder Rollläden vorgesehen.
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Zudem
ist es bekannt, zur solaren Energiegewinnung Flächenelemente an einem Dach
oder einem anderen Gebäudeteil
zu montieren. Auch diese Solarelemente sind meist in einen Rahmen
eingefasst und könnten
zur Verschattung eingesetzt werden.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Fenster zu schaffen,
das bei einfachem Aufbau eine Verschattung bereitstellt, die zudem
zur solaren Energiegewinnung eingesetzt wird.
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Diese
Aufgabe wird mit einem Fenster mit den Merkmalen des Anspruches
1 gelöst.
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Erfindungsgemäß umfasst
das Fenster einen Rahmen aus einem wärmegedämmten Verbundprofil, an dem
auf einer Seite eine erste Scheibe über randseitig angeordnete
Dichtungen gehalten ist und an einer zweiten Seite beabstandet von
der ersten Scheibe eine zweite Scheibe über randseitig angeordnete
Dichtungen gehalten ist, wobei zwischen der ersten und der zweiten
Scheibe ein transluzentes Flächenelement
angeordnet ist, das zur solaren Energiegewinnung genutzt wird. Dadurch
kann das Fenster neben der Funktion des Verschließens einer Gebäudeöffnung auch
eine Verschattungsfunktion übernehmen,
wobei das Flächenelement
geschützt zwischen
der ersten und der zweiten Scheibe angeordnet ist. Durch das Flächenelement
kann gleichzeitig eine Energiegewinnung erfolgen, die dann in Geräten oder
Anlagen im Gebäude
verwertet werden kann. Unter „transluzent" wird ein Flächenelement verstanden,
das zumindest teilweise einen Lichtdurchtritt ermöglicht,
so dass nur eine Verschattung gegeben ist, nicht jedoch eine opake,
das heißt
lichtundurchlässige
Gestaltung des Flächenelementes vorgesehen
ist. Dadurch wird die Anordnung des Flächenelementes im inneren des
Gebäudes
als angenehmer empfunden, da die Menschen in den Räumen die
Witterung, das Tageslicht etc. durch den Lichteinfall durch das
Flächenelement
einschätzen können, die
Personen im Inneren aber durch eine gewisse Verschattung vor grellem
Sonnenlicht geschützt
sind.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die erste Scheibe,
das Flächenelement
und die zweite Scheibe einzeln an dem Fenster montierbar und demontierbar.
Dadurch ist das Fenster modulartig aufgebaut, so dass bei einer
Beschädigung
eines Bauteiles eine Reparatur nur dieses Bauteiles möglich ist,
während
die anderen Bauteile weiter genutzt werden können. Insbesondere kann der
Rahmen aus dem Verbundprofil an der Gebäudeöffnung montiert bleiben.
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Vorzugsweise
weist das Flächenelement Durchbrechungen
auf, die einen teilweisen direkten Lichtdurchtritt durch das Flächenelement
ermöglichen.
Diese Durchbrechungen können
durch Aussparungen gebildet sein, die in regelmäßigen Abständen angeordnet sind oder ein
Muster ergeben. Die Fläche
der Durchbrechungen kann zwischen 10 % bis 40 %, vorzugsweise 15
% bis 25 % des Flächenelementes
einnehmen.
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Um
das Flächenelement
für die
solare Energiegewinnung zu nutzen, können an dem Flächenelement
Leitungen vorgesehen sein, die von einem Fluid durchströmbar sind.
Die Leitungen können
dabei durch Rohre oder Schläuche
gebildet sein, die das Flächenelement
in regelmäßigen Abständen durchziehen.
Dadurch lässt
sich das Flächenelement auf
einfache Weise zur Wärmeabsorption
nutzen.
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Um
die Rohre und Leitungen gut an dem Flächenelement unterbringen zu
können,
kann dieses im Querschnitt eine gewellte Form aufweisen, wobei die
Wellen gekrümmt
oder kantig ausgebildet sein können.
Für ein
gutes Absorptionsvermögen
kann das Flächenelement
ein Blech, Fasermatten oder andere Absorptionselement umfassen.
Zudem ist es möglich,
dass an dem Flächenelement
ein oder mehrere photovoltaische Elemente zur Stromerzeugung vorgesehen
sind.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist die erste Scheibe und die zweite Scheibe randseitig
an gegenüberliegenden
Seiten jeweils an einer Dichtung angelegt. Dadurch kann jede Scheibe
randseitig festgeklemmt werden und bei Bedarf getrennt demontiert
werden. Zudem wird eine zuverlässige
Abdichtung erreicht.
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Das
Verbundprofil weist vorzugsweise zwei Metallprofile, insbesondere
aus Aluminium, und zwischen den Metallprofilen ein isolierendes
Profil aus Kunststoff auf. Dadurch könnten Temperaturunterschiede
von der Außenseite
zur Innenseite gut isoliert werden.
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Vorzugsweise
ist mindestens eine Scheibe als Isolierglasscheibe ausgebildet.
Dadurch kann eine besonders gute Wärmedämmung erreicht werden.
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Für eine einfache
Montage kann das Verbundprofil zumindest an einer Seite zur Festlegung an
der Scheibe mit einer Glashalteleiste gekoppelt sein. Ferner ist
auch der Einsatz von Adapterprofilen oder anderen Elementen zur
modulartigen Festlegung der Scheiben und/oder des Flächenelementes möglich.
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Für eine besonders
gute Verwertung der Solarenergie ist mindestens eine Scheibe auf
der zu dem Flächenelement
gewandten Seite reflektierend ausgebildet oder mit einer reflektierenden
Beschichtung versehen. Dies erhöht
den Wirkungsgrad für
das Flächenelement.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mit Bezug auf
die beigefügten
Zeichnungen erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Gebäudeöffnung mit einem erfindungsgemäßen Fenster;
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2 eine
Schnittansicht durch das Fenster der 1;
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3a und 3b zwei
Schnittansichten durch ein erfindungsgemäßes Fenster gemäß einer
modifizierten Ausführungsform;
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4a und 4b zwei
Schnittansichten durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fensters;
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5 eine
Schnittansicht des Fensters der 2 mit einem
Flächenelement;
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6a und 6b zwei
Ansichten des Flächenelementes
des Fensters der 1; und
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7a und 7b zwei
vergrößerte Ansichten des
Flächenelementes
der 6a und 6b.
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Ein
Gebäude 1 umfasst
eine Vielzahl von Gebäudeöffnungen,
die durch eine Fassade 3 verschlossen sind. Die Fassade 3 besitzt
eine Vielzahl von Fenstern, die starr an der Fassade 3 montiert sind,
aber gegebenenfalls auch bewegbar sein können. Ein Fenster 5 erstreckt
sich dabei zwischen den Decken 2 des Gebäudes, wobei
benachbart zu den Decken 2 ein Raum 4 zur Aufnahme
von Anlagetechniken vorgesehen ist.
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Durch
die geschosshohen Fenster 5 kann es bei intensiver Sonneneinstrahlung
zu einer erheblichen Erwärmung
kommen. Daher sind an der Außenseite
der Fassade Verschattungen 7 angeordnet, die in Form von
Lamellen, Jalousien oder Rollladen vorgesehen sind. Diese Verschattungen
können
auch innerhalb der Räume
oder innerhalb der Verglasung angeordnet werden. Ein erfindungsgemäßes Fenster 5 weist
ein Flächenelement 25 auf,
das ebenfalls für eine
Verschattung innerhalb des Gebäudes
sorgt und zudem zur solaren Energiegewinnung genutzt wird, wie dies
nachstehend noch ausgeführt
wird.
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In
dem gezeigten Ausführungsbeispiel
ist das Fenster 5 an einer Fassade 3 montiert.
Es ist natürlich
auch möglich,
ein entsprechendes Fenster 5 an einem Lichtdach, an einer
kleineren Gebäudeöffnung oder
an anderen Positionen vorzusehen.
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In 2 ist
ein Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Fenster 5 gezeigt,
bei dem das Flächenelement 25 weggelassen
wurde. Das Fenster 5 umfasst eine erste Scheibe 6,
die als Isolierglasscheibe ausgebildet ist, und beabstandet hiervon
eine zweite Scheibe 8, die als Einfachglasscheibe ausgebildet ist.
Die erste Scheibe 6 und die zweite Scheibe 8 werden
in einem Verbundprofil 11 gehalten, wobei hierfür im Randbereich
Dichtungen 9 und 10 vorgesehen sind. Das Verbundprofil 11 umfasst
ein Außenprofil 12 aus
Metall, vorzugsweise aus Aluminium, an dem eine Aufnahme für den Rand
der Scheibe 8 vorgesehen ist, wobei in die Aufnahme eine
U-förmige
Dichtung 10 eingefügt
ist. Dadurch ist die Scheibe 8 klemmend innerhalb der Aufnahme
an dem Außenprofil 12 festgelegt.
Das Außenprofil 12 ist über Isolierstege 14 aus
Kunststoff mit einem Innenprofil 13 verbunden, an dem ebenfalls
eine Aufnahme für
die erste Scheibe 6 vorgesehen ist. Die erste Scheibe 6 ist durch
eine U-förmige
Dichtung 9 mit an gegenüberliegenden
Seiten der Scheibe 6 vorgesehenen Schenkeln 90 und 91 klemmend
an dem Innenprofil 13 festgelegt. Auch das Innenprofil 13 ist
aus Metall, vorzugsweise aus extrudiertem Aluminium hergestellt.
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An
dem Verbundprofil 11 ist ferner an dem Innenprofil 13 ein
Haltesteg 15 zur Montage des Fensters 5, beispielsweise
an einer Fassade 3 angeordnet. Der Halte steg 15 kann
auch als Hohlkammersteg ausgebildet sein, ebenso können andere
Befestigungsmittel zur Montage des Verbundprofils 11 vorgesehen
sein.
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Zwischen
dem Außenprofil 12 und
dem Innenprofil 13 ist ferner ein streifenförmiges Wärmedämmmaterial 16 vorgesehen,
an dem auch ein Flächenelement
montierbar ist.
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Zur
Montage des Fensters 5 werden die Scheiben 6 und 8 mit
den Dichtungen 9 und 10 in das Verbundprofil 11 eingefügt und dann
fest miteinander verbunden. Dadurch sind nur sehr wenige Bauteile zur
Herstellung des Fensters 5 erforderlich.
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In
den 3a und 3b ist
eine modifizierte Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Fensters
gezeigt. Ein Verbundprofil 11' umfasst ein Außenprofil 12' aus
Metall, an dem an der Innenseite eine Dichtung 21 festgelegt
ist. Zur Montage der zweiten Scheibe 8 wird diese an die
Dichtung, 21 gedrückt
und anschließend
eine Glashalteleiste 17 festgelegt, die L-förmig ausgebildet
ist und einen Vorsprung 17' umfasst,
der an einem Steg in Eingriff mit dem Außenprofil 12' gebracht werden
kann, wobei an dem gegenüberliegenden
Ende der Glashalteleiste 17 eine Dichtung 22 festgelegt
ist. Dadurch kann die zweite Scheibe 8 klemmend zwischen
den Dichtungen 21 und 22 montiert werden, wobei
zur Demontage die Glashalteleiste 17 wieder gelöst werden
kann, so dass bei eingebautem Fenster 5 die Scheibe 8 ausgewechselt
werden kann.
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Gleichermaßen ist
die erste Scheibe 6 an dem Innenprofil 13' gehalten, wobei
das Innenprofil 13' eine
Dichtung 21 aufweist, die randseitig an der Scheibe 6 anliegt.
Ferner ist eine weitere Glashalteleiste 18 vorgesehen,
die L-förmig
ausgebildet ist und mit einem Vorsprung 18' an einem Steg des Innenprofils 13' anliegt. An
der Glashalteleiste 18 ist eine Dichtung 22 festgelegt,
so dass der Rand der Scheibe 6 zwischen den Dichtungen 21 und 22 eingefasst ist.
Durch Lösen
der Glashalteleiste 18 kann die erste Scheibe 6 bei
Bedarf einzeln demontiert werden, um einen Zugang zu dem Flächenelement
oder dem Wärmedämmmaterial 16 zu
erhalten.
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In
den 4a und 4b ist
eine weitere Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Fensters gezeigt.
Bin Verbundprofil 11'' umfasst ein
Innenprofil 13'', das über ein
Isolierprofil 14 mit einem Außenprofil 12'' verbunden ist. An dem Innenprofil 13'' ist eine erste Scheibe 6 zwischen
zwei Dichtungen 21 und 22 festgelegt. Das Verbundprofil 11'' weist zudem ein Adapterprofil 40 auf,
das an dem Außenprofil 12'' montierbar ist. Das Adapterprofil 40 weist
ein inneres Metallprofil 41 auf, an dem die Dichtung 22 zur
Festlegung der ersten Scheibe 6 fixiert ist. Ferner ist
ein Isolierprofil 42 vorgesehen, das das innere Metallprofil 41 mit
einem äußeren Metallprofil 43 verbindet.
An dem äußeren Metallprofil 43 ist
eine Dichtung 23 zur Festlegung der zweiten Scheibe 8 fixiert.
Ferner ist an dem Metallprofil 43 ein Kopplungssteg 44 angeformt,
der in eine Steckverbindung 24 einfügbar ist. Die Steckverbindung 24 umfasst
ein Halteelement 45, das in eine U-förmige Aufnahme 46 an
dem Außenprofil 12'' eingefügt ist. Durch Einstecken des Kopplungssteges 44 in
die Steckverbindung 24 wird das Adapterprofil 40 an
dem Außenprofil 12'' festgelegt.
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Ferner
ist an der zweiten Scheibe 8 eine Glashalteleiste 19 vorgesehen,
an der eine Dichtung 22 festgelegt, so dass die Scheibe 8 zwischen
den Dichtungen 22 und 23 gehalten ist. Die Glashalteleiste 19 umfasst
einen Vorsprung 20, der an einem Steg des Außenprofil 12'' festlegbar ist.
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Auch
bei dem in 4a und 4b gezeigten Ausführungsbeispiel
sind die Scheiben 6 und 8 getrennt demontierbar
und montierbar, so dass das Fenster 5 an einer Fassade 3 im übrigen montiert bleiben
kann.
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Die
Montage des Fensters 5 nach dem Ausführungsbeispiel der 4a und 4b kann
so erfolgen, dass das Innenprofil 13'' mit
dem Isolierprofil 14 und dem Außenprofil 12'' ein Rahmen mit bekannten Hohlkammer-Eckverbindern
hergestellt wird und eine innere Anlagedichtung 21 eingezogen
wird. In diesen Rahmen wird die innere Scheibe 6 eingelegt.
Anschließend
wird das Adapterprofil 40 mit den bereits eingezogenen
Dichtungen 22 und 23 über eine Steckverbindung 24 in
den Rahmen gesteckt und über
Schrauben 29 gesichert. Die Isolierstege 14 sowie
der Isoliersteg 42 sind dabei benachbart angeordnet.
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An
dem Adapterprofil 40 wird ein Wärmedämmmaterial 16' und ein Flächenelement 25 montiert.
Die Scheibe 8 an der Außenseite wird an die Dichtung 23 ange legt
und über
eine Glashalteleiste 19 gesichert. Dadurch besitzt das
so hergestellte Fenster einen schichtweisen Aufbau, das eine Montage
und Demontage der einzelnen Bauteile ermöglicht.
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In 5 ist
ein erfindungsgemäßes Fenster 5 in
der montierten Position dargestellt. Das Fenster 5 umfasst
ein Verbundprofil 11, das zwischen der ersten Scheibe 6 und
der zweiten Scheibe 8 ein transluzentes Flächenelement 25 aufweist.
Das Flächenelement 25 kann über Abstandshalter
oder andere mechanische Mittel zwischen den Scheiben 6 und 8 gehalten
sein. Randseitig kann das Flächenelement 25 auch
an dem ein oder mehrteilig ausgebildeten Wärmedämmelement 16' an Aufnahmen
oder Haltern fixiert sein. Das Fenster 5 ist dabei an einem
Fassadenprofil 26 der Fassade 3 befestigt. Dabei
wird das Fenster 5 durch einen Eindrehhalter 30 an
dem Fassadenprofil 26 gehalten.
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Das
transluzente Flächenelement 25 zwischen
den Scheiben 6 und 8 besteht aus einem gewellten
Absorberblech 29, welches abschnittsweise Ausnehmungen 27 aufweist,
durch die Sonnenstrahlen direkt in das Innere des Gebäudes eintreten
können.
Um eine optisch ansprechende Fläche
zu erzielen, wechseln sich die Ausnehmungen und geschlossenen Flächen an
dem Flächenelement 25 gleichmäßig ab.
Die Abstände
zwischen den einzelnen Durchbrechungen 27 sind ca. 10 mm
groß.
In dem Flächenelement 25 sind
an einer Seite Rohre 28 eingefügt, die von dem Absorberblech 29 an
drei Seiten umgeben sind. Die Rohre 29 können mit
Wasser oder einem anderen Fluid durchströmt werden, wobei die gewonnene
Wärme weiteren
Wärmetauschern
zur Nutzung der Wärmeenergie
zugeleitet wird. Zwischen den Rohren 28 und dem Absorberblech 29 wird
eine gute Verbindung hergestellt, die einen optimalen Wärmefluss
gewährleistet.
Das Flächenelement 25 kann
dabei so angeordnet sein, dass es einen gesamten Fensterrahmen 5 ausfüllt. Es
ist auch möglich,
dass Flächenelement 25 nur über einen
Teil des Fensters 5 zu erstrecken.
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Vorzugsweise
befindet sich auf der Isolierglasscheibe 6 zum Flächenelement 25 hin
eine wärmereflektierende
und transparente Schicht 40. Dadurch erhöht sich
der Wirkungsgrad der Wärmegewinnung.
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In
den 6a und 6b und 7a und 7b ist
das Flächenelement 25 im
Detail dargestellt. Das Flächenelement 25 besitzt
eine regelmäßige Struktur mit
Durchbrechungen 27, die aus dem Innenraum erkennen lassen,
welche Lichtverhältnisse
außerhalb des
Gebäudes
herrschen. Eine solche transluzente Struktur kann durch Durchbrechungen 27 mit
quadratischem oder rechteckigem Querschnitt vorgenommen sein, die
in regelmäßigen Abständen angeordnet
sind. Zwischen den Durchbrechungen 27 sind Streifen vorgesehen,
die Nuten ausbilden, in denen Rohre 28 geführt werden
können.
Dadurch wird auf der einen Seite eine Verschattung durch das Flächenelement 25 gewährleistet
und zudem eine Gewinnung von Wärmeenergie
ermöglicht.
Die Rohre 28 können
dabei mäanderförmig oder
nach Art einer Harfe durch das Flächenelement 25 laufen.
Die Durchbrechungen 27 nehmen vorzugsweise eine Fläche zwischen
10 % bis 40 % der gesamten Fläche des
Flächenelementes 25 ein.
Statt einer regelmäßigen Anordnung
der Durchbrechungen 27 können natürlich auch Muster oder Firmenlogos
etc. durch die Durchbrechungen 27 optisch dargestellt werden.
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Im
dargestellten Ausführungsbeispiel
befinden sich die Rohre 28 und die Ausnehmungen 27 auf der
nach außen
gerichteten Seite der Konstruktion. Die Rohre 28 und Ausnehmungen 27 können je
nach optischem Gefallen aber auch innen angeordnet sein, z.B. im
Bereich eines Erdgeschosses. Sofern photovoltaische Elemente montiert
werden, sind diese jedoch auf der äußeren Seite angeordnet.
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Die
wellenförmige
Form des Flächenelementes 25 hat
weiterhin den Vorteil, dass durch die Ausnehmungen 27 in
dem Flächenelement 25 starke
direkte Sonnenstrahlung, aufgrund des steilen Einfallswinkels im
Sommer und zur Mittagszeit, nicht in das Gebäude eindringen kann, sondern
auf die horizontalen Abschnitte des Flächenelementes 25 auftreffen.
Hingegen gelangen die milderen Sonnenstrahlen, aufgrund eines flacheren
Einstrahlwinkels (Morgens, Abends, Winter), direkt durch das Flächenelement 25.
Die räumliche
Form des Flächenelementes 25 kann
auf die im Tages- und Jahresverlauf wechselnden Einstrahlwinkel
abgestellt werden. Die Tiefe T und die Höhe H der Abschnitte des gewellten
Flächenelementes 25 sind
dabei etwa gleich groß,
beispielsweise besitzen sie eine Länge von jeweils 10–40mm, so
dass sich ein filigranes Erscheinungsbild ergibt.