DE202007000652U1

DE202007000652U1 - Aktives Fenster

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Publication number: DE202007000652U1
Application number: DE202007000652U
Authority: DE
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Priority date: 2007-01-16
Filing date: 2007-01-16
Publication date: 2007-10-25
Anticipated expiration: 2017-01-17

Abstract

Aktives Fenster dadurch gekennzeichnet, dass der Fensterrahmen aus hochisolierenden Vakuumsandwichmaterial besteht.

Description

Der immer stärkere Wunsch nach energiesparendem Wohnen führt zwangsläufig zu neuen technischen Lösungen.
Um effektiv Energie zu sparen wird der Wohnraum luftdicht abgeschlossen. Der sogenannte Blowdoor-Test garantiert, dass kein unkontrollierbarer Luftaustausch mehr statt findet.
Dies hat zwangsläufig zur Folge, dass die Innenraumluft durch die Ausdünstung der Bewohner immer feuchter und schlechter wird. Um das zu verhindern, werden die Fenster geöffnet (sog. Stosslüftung), kalte Luft stömt ein. Wird dies zu oft durchgeführt, führt es zu großen Energieverlusten; wird es zu selten gemacht, führt es zu feuchten Wänden. Die Feuchtigkeit in den Wänden führt zu Schimmelbildung, dies hat Bauschäden zur Folge und noch fataler: es birgt erhebliche gesundheitliche Risiken für die Bewohner.
Um dies zu verhindern, werden die luftdichten Gebäude vorzugsweise mit einer Zwangsbelüftung versehen, die im Idealfall mit einem Wärmetauscher versehen sind. Dieser kann bis zu 90 % der Abluftwärme der kalten Frischluft zuführen. So bleibt ein großer Teil der Energie im Raum und trotzdem ist in dem Raum immer frische, unverbrauchter Luft.
Grundsätzlich ist das Fenster immer eine energetische Problemzone eines Gebäudes: Hier versucht man mit großem Aufwand, den gleichen Dichtigkeits- und Isolierstandart zu erreichen wie bei den Wänden.
Unter der Berücksichtigung, dass Fenster künftig nicht mehr zur Belüftung des Raumes dienen, sondern nur zur Belichtung, ist auch der Aufbau der Fenster neu zu betrachten.
Die heutigen Fensterkonstruktionen sind lediglich eine Weiterentwicklung der herkömmlichen Fenstertechnik. Die Beschläge und Profile werden auch bei den Energiesparfenstern noch als aufwendige Dreh-Kipp-Beschläge ausgeführt, deshalb müssen die Spaltmaße entsprechend groß sein, um die Bewegungsfreiheit des Flügels im Rahmen zu gewährleisten. Auch die Breite des Flügesl kann nicht beliebig ausgeführt werden, weil die Spaltmaße ananlog zur Profilbreite größer werden müssen.
Große Spaltmaße bedeuten Abdichtungs- und Isolierprobleme. Die Abdichtung erfolgt im Regelfall über Gummiprofil-Lippen, die mit der Zeit verspröden und somit undicht werden.
Das Fenster wird winddurchlässig und verliert stark an Isolationsvermögen.
Um das geringe Isoliervermögen des gewöhnlichen Doppelscheibenglases zu erhöhen, verwendet man Dreischeibengläser.
Die heutigen Fensterkonstruktionen folgen alten Konstruktionsmustern und haben dadurch erhebliche Mängel:

1. aufwendige Konstruktion
2. teure Herstellung
3. bedingte, temporäre Winddichtigkeit
4. Winddichtigkeit wird nur einmal bei der Bauabnahme geprüft, spätere Fehler werden nicht erkannt
5. höhere Isolierwirkung nur mit hohem Aufwand
6. schwere Flügel, durch die drei Scheiben

Im Nachstehenden wird eine neue Fensterkonstruktion beschrieben, die die Fensterkonstruktion auf das reduziert was sie ab jetzt sein sollen – Gebäudeöffnungen, die zur Belichtung dienen und die den gleichen Isolierfaktor haben wie hochwertige Wandkonstruktionen.
Grundsätzlich braucht man ein Fenster, dass ausschließlich der Belichtung dient, nicht zu öffnen, aber da es schwierig sein kann, die Außenscheibe zu reinigen, sieht die hier beschriebene Konstruktion das Öffnen der Scheibe nach innen vor, in dem es nach oben geklappt wird. (1 – 5)
Diese Möglichkeit erlaubt das einfache Reinigen der Scheibe ohne jegliche Unfallgefahr.
Der Öffnungsmechanismus (1 – 4) sieht zwei Bewegungsrichungen vor: Zuerst bewegt sich das Fenster parallel zum Rahmen, bis es frei davor schwebt, dann klappt es nach oben auf (ähnliche Mechanismen sind aus der Möbelindustrie bekannt). (1 – 6/7)
Der parallele Bewegungsablauf erlaubt erstmals hohe Profilstärken, dies ermöglicht große Scheibenabstände, was wiederum zu wesentlich höherem Isoliervermögen führt.
Der beschriebene Bewegungsablauf erlaubt es, dass zwischen Flügel (1 – 2) und Rahmen (1 – 2) ein sehr geringer Spalt besteht (1 – 8), dadurch ist konstruktiv schon eine sehr geringe Winddurchlässigkeit gegeben.
Fensterrahmen (1 – 1) und Fensterflügel (1 – 2) werden vorzugsweise nicht – wie bisher – aus thermoplastischen Kunststoffen hergestellt, sondern aus duroplastischem Kunststoff. Diese Kunststoffe haben einen erheblich geringeren Wärmeausdehnungkoeffizieneten als thermoplastischer Kunststoff. Dies bedeutet, dass man mit sehr engen Spalttoleranzen arbeiten kann.
Fensterrahmen und Flügel werden vorzugsweise aus evakuuierten Sandwichplatten (1 – 1/2) hergestellt, deren Isoliervermögen liegt um den Faktor 10 über den herkömmlichen Isoliermaterialien.
Dieses Material kann auch nach dem Evakuieren beliebig zugeschnitten werden, ohne das Vakkum zu verlieren. Das Material kann, ähnlich herkömmlicher Fensterprofile, abgelängt werden und zu individuellen Fenstergrößen zusammengefügt werden.
Im Gegensatz zu den gebräuchlichen Profilen wird nur ein einfaches Kastenprofil verwendet, das an den Stirnseiten des Flügels und Rahmens abgedichtet wird. (1 – 9) Hier wird aber nicht mit inaktiven Dichtungen gearbeitet, sondern mit aktiven Dichtungen. Vorzugsweise zwei Rundschläuche (1 – 9) (auch andere Profile, wie halbrund oder Rechteckprofile sind möglich) befinden sich im Rahmenprofil. Diese Schläuche können über eine kleine automatische Pumpe aufgeblasen oder evakuiert werden.
Die aufgepumpten Dichtungen üben einen gleichmäßigen Dichtdruck auf Rahmen und Flügel aus. Diese Art der Dichtung führt zu einer bisher noch nicht möglichen hohen Dichtleistung. Die aufgepumpten Dichtschläuche (1 – 9) führen zu einer dauerhaft absolut dichten Verbindung zwischen Fensterrahmen und Flügel.
Die aktive Dichtung hat weiter den Vorteil, dass sich das Fenster nicht öffnen läßt, dadurch kann auf jeglichen Verrieglungsmechanismus verzichtet werden. Solange die Dichtungen unter Druck stehen, kann man das Fenster nicht öffnen.
Eine einfache Elektronik überwacht den Druck und gibt Alarm, wenn der Druck abfallen sollte. Druckabfall bedeutet gewaltsames Eindringen oder die Dichtung wird durchlässig. Die Dichtungen können mit wenigen Handgriffen einfach ausgetauscht werden.
Wenn es sich um die Sanierung einzelner Wohnungen handelt und eine komplette Belüftungsanlage zu aufwendig wird, so kann man das hermetisch verschlossene Aktiv-Fenster mit einer automatischen Umluftanlage versehen, die in den Fensterrahmen integriert ist. (2 – 1)
Die Belüftungsautomatik saugt die verbrauchte warme Luft (2 – 3) im Raum an und leitet sie über einen Wärmetauscher (2 – 2) nach außen (2 – 5). Frische kalte Luft (2 – 6) wird angesaugt, über den Wärmetauscher (2 – 2) geleitet, aufgewärmt und strömt in den Innenraum (2 – 4).
Diese Konstruktion übernimmt den Luftaustausch, mit sehr geringem Energieverlust und sorgt für ideale Klimabedingungen.
Durch diese Konstruktion wird durch einfaches Fensteraustauschen sofort auch die Lüftungsautomatik mitgeliefert.
Desweiteren schlagen wir vor, die Aktiv-Fenster mit einer zwischen den Scheiben liegender Jalousie zu versehen, die eine Besonderheit hat: Diese besteht darin, dass die Jalousie nicht nur aus Lamellen besteht, sondern aus Stiften (3 – 1), vorzugsweise aus durchsichtigem Material wie Glas oder Kunststoff
Die Stifte können mit oder ohne Jalousie herabgelassen werden. Die Stifte bilden dann Stege zwischen der vorderen und hinteren Scheibe (3 – 2).
Nach dem Herablassen evakuiert eine Vakuumpumpe die Luft aus dem Zwischenraum der Scheiben. Die Scheiben legen sich an die Stifte, so können sie nicht zusammengesogen werden und zerbrechen.
Bei entsprechender Scheibenstärke und Abstand der Stege kann ein Vakuum ereicht werden, dass einen sehr hohen Isolierfaktor aufweist.
Bei der Verwendung von gehärtetem Glas kann das Vakuum und der Isoliereffekt noch gesteigert werden.
Das Vakuum wird durch eine Sensorik überprüft, so dass es nicht über die zulässige Grenze hinaus geht und die Scheiben zerstört. Zusätzlich überprüft die Elektronik über zwei Dehnungsmesssterifen, wie weit die Scheiben verformt werden und verhindern so zuverlässig die Überdehnug der Scheiben.
Eine Sensorik ist in der Lage, den Abfall des Vakuums zuerkennen – Vakuumabfall bedeutet, die Scheibe wurde zerstört- die Sensorik gibt Alarm – eine ideale Alarmlage.
Durch die Stege wird es erstmals möglich, zwischen Isolierglasscheiben ein Vakuum aufzubauen und damit extrem hohe Isolierwerte zu erreichen (Isolierkanne oder Vakuumkollektoren).
Durch die Möglichkeit, die Stege variabel einzusetzen, wird es erstmals möglich, induviduell zu reagieren.
In der Nacht, wenn die Stege nicht stören, lässt man die Stege herab und evakuuiert das Fenster und das Fenster wird zu einem extermen Wärmeisolator.
Auch bei Abwesenheit oder extremer Kälte oder Wärme kann das Fenster evakuuiert werden, da die durchsichtigen Stege nur eine geringe Durchsichtbeeinträchtigung verursachen.
Durch die versetzte Anordnung der Stege nehmen sie im eingefahrenem Zustand kaum Sichtfläche des Fensters in Anspruch.
Die integrierte Jalousie kann das Fenster, unabhängig von den Stegen, abdunkeln und abschatten.
Die verspiegelten Oberflächen sorgen dafür, dass, wie bei einer Thermoskanne, die Wärmestrahlung zurückgespiegelt wird, je nach Ausrichtung der Lammellen spiegeln sie die Wärmestrahlung zurück nach draußen oder zurück in den Wohnraum, je nach Bedarf.
Die Vakuumpumpe kann noch eine weitere Funktion erfüllen, sie fixiert die Glasscheiben an dem Fensterrahmen. (4)
Auf der Innenseite des Fensterflügel ist ein Profil aufgebracht, dass drei Vakuumkanäle beinhaltet. (4 – 4/5/6)
Der Kanal (4 – 4) evakuuiert die Luft zwischen den Scheiben, wie vorstehend beschrieben. Die Kanäle (4 – 5/6) saugen die beiden Glasscheiben an den Rahmen. Um die Montage zu erleichtern und das Herausfallen bei Vakuumverlust zu verhindern, hat das untere Profil eine Kante (4 – 9) und an dem Profil oben sind Vorreiber oder andere bewegliche Veriegelungen vorgesehen.
Die Glasscheibe kann so einfach montiert werden, in dem man sie in das untere Profil einsetzt und die oberen Verriegelungen betätigt – so sitzt das Glas locker im Rahmen.
Die einzelnen Kanäle sind unabhängig von einander zu betätigen, betätigt man das Ventil für die Seite mit der locker eingesetzten Scheibe, so wird sie, abgedichtet durch die Dichtungen (4 – 7), an den Rahmen gesaugt. Nach dem ansaugen der Scheibe verschließt das Ventil wieder, so dass der Vakuumkanal von der übrigen Vakuummechanik getrennt ist, so wird vermieden, dass bei plötzlchem Druckabfall sich die Scheiben löst.
Diese Anordnung erlaubt, jede Scheibe einzeln einzusetzen und heraus zu nehmen.
Die Vorteile dieser Vorrichtung bestehen darin, dass preiswertes Glas verwendet werden kann, dass nicht als Doppelglas vorkonfektioniert ist.
Auch der Austausch ist wesentlich einfacher, da die Scheiben einzeln weniger schwer sind – der Austausch wird so auch für den Nichtfachmann möglich.
Bei Scheibenbruch nur einer Scheibe braucht nur eine Scheibe ausgetauscht werden.
Bei Problemen mit der Jallousie kann dies leicht behoben werde, indem man die Innerescheibe löst und so an die Jalousie heran kommt.
Bei Glasbruch ist eine sofortige Reparatur möglich, da man nur einzelne sofort verfügbare Glasscheiben benötigt und nicht auf die speziell angefertigte Isolierglasscheiben warten muss.
Beim Einsatz von evakuierten Sandwichelemente zum Hausbau oder beim Einsatz als Hausisoliermaterial, kann man das Wand- beziehungsweise das Isolationsmaterial gleichzeitig als Fensterrahmen verwenden.
Aus den Wänden wird der Fensterausschnitt herausgetrennt und ein Fensterrahmenabdichtungsprofil (1 – 10) eingeklebt. Die Öffnungsmechanik wird direkt auf die Wand montiert.
Diese Bauweise erspart komplett den Fensterrahmen, es wird nur noch der Fensterflügel benötigt, dies ist kostensparend und die Abdichtung des Fensterrahmens entfällt – eine Abdichtung und damit mögliche Fehlerquelle weniger.

Abb. 1

1: Fensterrahmen
2: Fensterflügel
3: Fensterscheibe
4: Öffnungsmechanik
5: geöffnete Scheibe
6: lineare Öffnungsbewegung
7: Dreh-Öffnungsbewegung
8: Öffnungsspalt
9: Dichtungsschlauch
10: Fensterrahmenabdichtungsprofil

Abb. 2

11: integrierte Belüftungsautomatik
12: Wärmetauscher
13: Raumluft
14: Aussenluft
15: Abluft
16: Frischluft

Abb. 3

17: eingefahrene Stege
18: ausgefahrene Stege
19: ausgefahrene Lamellen
20: schräggestellte Lamellen

Abb. 4

21: Fensterflügel
22: Glsascheibe
23: Profil mit Vakuumkanälen
24: Vakuumkanal
25: Vakuumkanal Scheibe aussen
26: Vakuumkanal Scheibe innen
27: Vakuum-Dichtung
28: Vorreiber
29: Rückhaltekannte

Claims

Aktives Fenster dadurch gekennzeichnet, dass der Fensterrahmen aus hochisolierenden Vakuumsandwichmaterial besteht.
Aktives Fenster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fenster, bei Verwendung von selbsttragenden Vakuumpaneelen, bündig mit der Wand ohne Außenrahmen eingebaut werden können.
Aktives Fenster nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass Öffnungsmechanismus mit zwei Bewegungsabläufen, erst parallel zum Rahmen, dann Aufschwingen.
Aktives Fenster nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungsbeschläge oben am Fensterrahmen angebracht sind
Aktives Fenster nach Anspruch 1, 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Fensterflügel sich parallel zum Außenrahmen öffnet.
Aktives Fenster nach Anspruch 1, 2, 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichtung zwischen Fensterrahmen und Fensterflügel über Druckschläuche vorgenommen wird.
Aktives Fenster nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Vakuumzustand zwischen den Dichtlippen elektronisch überwacht wird.
Aktives Fenster nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass in den Fensterrahmen eine Belüftung mit Wärmetauscher eingebaut ist.
Aktives Fenster nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen den Fensterscheiben ein- und ausfahrbare, vorzugsweise durchsichtige, Stege, senkrecht zur den Scheibenoberfläche befinden.
Aktives Fenster nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheiben Durchbiegung konstant mit Dehnungsmessstreifen gemessen wird.
Aktives Fenster nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuum zwischen den Scheiben elektronisch überwacht wird.
Aktives Fenster nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen den Scheiben angeordneten Lamellen auf ihrer Oberseite verspiegelt sind.
Aktives Fenster nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrfachverglasung aus Einzelscheiben besteht, die mit Vakuum an den Fensterrahmen gezogen sind.
Aktives Fenster nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass an den Fensterrahmen Haltevorrichtungen sind, die die einzelne Scheibe auch halten, wenn kein Vakuum vorhanden ist.
Aktives Fenster nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Vakuumkanäle einzeln gesteuert werden können.