DE2113876C3

DE2113876C3 - Heizbare Isolierglasscheibe

Info

Publication number: DE2113876C3
Application number: DE19712113876
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Dr. 4650 Gelsenkirchen Glaeser
Original assignee: Flachglas Wernberg GmbH
Current assignee: Flachglas Wernberg GmbH
Priority date: 1971-03-23
Filing date: 1971-03-23
Publication date: 1974-02-14
Also published as: CA965826A; DE2113876B2; FR2130449B1; CH536059A; FR2130449A1; DE2113876A1; BE781023A; GB1391726A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine heizbare Isolierglasscheibe mit Außenscheibe, Innenscheibe einer Dicke von 4 bis 10 mm und Luftzwischenraum einer Dicke von 6 bis 15 mm, wobei die Außenscheibe auf der Luftzwischenraumseite eine Sonnenschutzschicht, die Innenscheibe auf der Luftzwischenraumseite eine elektrische Widerstandsschicht aufweisen und letztere an eine Stromquelle anschließbar ist. Heizbare Isolierglasscheiben der beschriebenen Gattung sind bekannt. Man versucht durch Beheizung dieser Isolierglasscheiben im Winter das üblich gegebene Temperaturgefälle in Richtung Fenster auszugleichen. Das wirkt sich positiv auf den Wohnkomfort und die Gesamtheizungskosten aus. Die bekannten heizbaren Isolierglasscheiben sind bezüglich der physikalischen Daten für Wärmeverluste verbesserungsbedürftig. Im einzelnen werden die folgenden technischen Daten erreicht: Lichtdurchlässigkeit Ti= 19°/„, Sonnenenergiedurchlässigkeit Te = H⁰I₀, Wärmedurchgangszahl k = 1,71 kcal pro m² und Stunde und ⁰C. Der spezifische Widerstand der bekannten heizbaren Isolierglasscheiben liegt bei 100 bis 300 Ω/Π, so daß der Anschluß an Netzspannung mit 220 V erforderlich ist. Als Sonnenschutzschichten bzw. Widerstandsschichten werden regelmäßig extrem dünne Metallschichten bzw. Metalloxidschichten verwendet (vgl. USA.-Patentschrift 3 524 920, deutsche Patentschriften 1 285 121, 1 081 530, 1 509 697), die vorzugsweise im Vakuum aufgebracht werden (vgl. USA.-Patentschrift 3 491 438, deutsche Auslegeschrift 1 509 697). Im allgemeinen gilt dabei für die physikalischen Eigenschaften der Schutzschichten aus Metallen bzw. Metalloxiden, daß die Schichtdicke umgekehrt proportional der Lichtdurchlässigkeit und der Sonr.enenergiedurchlässigkeit ist. Entsprechend diesen Verhältnissen stellt sich auch das Reflexionsverhalten ein. Trotz dieser an sich bekannten Eigenschaften ist es bisher nicht gelungen, eine heizbare Isolierglasscheibe anzugeben, die im Hinblick auf den Wohnkomfort befriedigende physikalische Eigenschaften aufweist, und zwar sowohl im Winter als auch im Sommer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine heizbare Isoüerglasscheibe zu schaffen, bei der die . Wärmeverluste vermindert sind und die Sonnenstrahlenreflexion erhöht ist. Es soll also mit der heizbaren Isolierglasscheibe eine erhöhte thermische Trennung

to eines abgeschlossenen Raumes von der Außenwelt erreicht werden.

Diese Aufgabe wird bei einer heizbaren Isolierglasscheibe mit Außenscheibe, Innenscheibe einer Dicke von 4 bis 10 mm und Luftzwischenraum einer Dicke von 6 bis 15mm, wobei die Außenscheibe auf der' Luftzwischenraumseite eine Sonnenschutzschicht, die Innenscheibe auf der Luftzwischenraumseite eine elektrische Widerstandsschicht aufweisen und letztere an eine Stromquelle anschließbar ist, erfindungsgemäß

ao dadurch gelöst, daß die Innenscheibe als Hartglasscheibe aufgebaut ist und eine im Vakuum aufgebrachte Widerstandsschicht aus zumindest einem der Metalle Gold, Silber, Aluminium oder Platin in einer solchen Schichtdicke aufweist, die eine Heizleistung

as von mindestens 3 W/dm² zuläßt, und daß die ebenfalls im Vakuum aufgebrachte Sonnenschutzschicht aus zumindest einem der Metalle Gold, Silber, Aluminium oder Platin besteht sowie eine Schichtdicke von 200 bis 300 Ä aufweist.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß bei einer heizbaren Isolierglasscheibe eine aus den beschriebenen Metallen aufgebaute Reflexionsschicht nicht nur als Sonnenschutzschicht, sondern auch zur Unterdrückung von Strahlungswärmeverlusten vom beheizten oder klimatisierten Innenraum aus zur kalten Außenwelt hin vorteilhaft ist, wobei die Wirkung dieser Schicht insoweit noch zumindest verstärkt wird, indem gleichzeitig die Widerstandsschicht aus diesen Metallen aufgebaut wird. Das gilt ins-

besondere dann, wenn sowohl die Sonnenschutzschicht als auch die Widerstandsschicht durch Vakuumverdampfung aufgebracht werden. Wird im Rahmen der beschriebenen erfindungsgemäßen Maßnahmen die Dicke des Luftzwischenraumes in der beanspruchten Weise eingestellt, so beeinflußt die beheizte Innenscheibe die Außenscheibe nicht störend, während gleichzeitig der Wärmedurchgang durch die Scheiben überraschenderweise reduziert wird. Das dürfte an dem niedrigen Strahlungsanteil des Wärme-Überganges liegen, da die zur Luftschicht hin frei liegenden Oberflächen der Sonnenschutzschicht und der Widerstandsschicht niedrige Strahlungszahlen haben. Beide Metallbeläge (Sonnenschutzschicht und Widerstandsschicht) dienen der Reflexion der Sonnenstrahlung, wenn auch die äußere Scheibe den größten Teil der Strahlung reflektiert und die Widerstandsschicht in geringerem Maße dazu beiträgt. Das Entsprechende gilt für die Wärmestrahlung von innen nach außen. Die Innenscheibe aus Hartglas zeichnet sich durch besondere Widerstandsfähigkeit aus, die notwendig ist, um den mechanischen Beanspruchungen der Innenscheibe auf Grund der beheizten Widerstandsschicht gerecht zu werden. Nachteilige mechanische Spannungen aus Temperaturdifferenzen treten bei der erfindungsgemäßen heizbaren Isolierglasscheibe auch dann nicht auf, wenn extrem tiefe Außentemperaturen und verhältnismäßig hohe Innentemperaturen zu bewältigen sind. Allerdings wird zweckmäßigerweise die

Oberflächentemperatur der Innenscheibe auf etwa 19

^biS.^{24 C}, ^be£^rca^Zt'u^{WaS durch üblicht:} ™ß- und regeltechnische Maßnahmen ohne Schwierigkeiten durchführbar ist. Sollen darüber hinaus die Wärmeverluste durch Wärmedurchgang weiter reduziert werden, so empfiehlt sich in weiterer Kombination die Anordnung einer blanken, unbeschichteten Scheibe zwischen Außenscheibe und Innenscheibe bei angegebener Dicke der nunmehr beidseits dieser blanken Scheibe angeordneten Luftschicht.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind '° dann zu sehen daß bei der erfindungsgemäßen heizbare.·! Isolierglasscheibe zunächst durch besondere Wahl und Aufbringung des Schichtmaterials die phvsik:i!isclien Zusammenhänge in bezug auf die Sonnen- ,_s striihlen-Reflexionseigenschaften verbessert werden Gleichzeitig wird durch den Luftzwischenraum und die .tu Vakuum aufgebrachte Heizschicht der Wärmedurchgang beachtlich reduziert. Überraschenderweise kann bei einer Dicke des Luftzwischen-aumes von 6 bii· ¹^ mm mit sehr kleinen Schichtdicken für insbesondere die Sonnenschutzschicht gearbeitet werden wä¹· end die nach der Heizleistung ausgelegte Widerita;..isschicht im Ergebnis sehr niedrige Widerstandswen<; aufweist, so daß sie ohne weiteres auch mit Ni.-krspannung beheizt werden kann.

!'- folgenden wird die Erfindung am Beispiel der sotvnannten Zweifachcinheit (aus Innenscheibe, Luftz\v:-..:henraum, Außenscheibe) und am Beispiel der sogenannten Dreifacheinheit (aus Innenscheibe, Luft-Zwischenraum, Zwischenscheibe, Luftzwischenraum Außenscheibe) ausführlicher erläutert.

A. Zweifacheinheit

Aufbau: Außenscheibe mit Au-, Ag-, L- oder Pt-Beschichtung evtl. in Verbindung mit Interferenzschicht, z.B. Bi-Oxyd. Metallschichtdicke 200 bis 300 Ä. Reflexionskoeffizieni im langwelligen Infrarotbereich IR < 90%.

Innenscheibe (evtl. aus Hartglas) mit Au-, Ag-, Cu- oder Pt-Heizschicht.

Luftzwischenraum (LZR) hermetisch abgedichtet, 12 mm breit. Die Beschichtungen liegen im LZR.

Technische Daten: Lichtdurchlässigkeit T, = 25 bis 30%. '

Sonnenenergiedurchlässigkeit T_R — 15 bis 20%.

Wärmedurchgangs/ahl

A: = 1,55 ^kcal

m^a-h°C

Heizungsleistung: bis 3 W/dm². Die Heizleistung ist über Temperaturfühler regelbar. Die Temperaturfühler sind an geeigneter Stelle auf der Heizscheibe im LZR aufgeklebt oder angelötet.

Dazu Beispiele:

1. Außenscheibe 185 · 130 cm, 5 mm dick mit aufgebrachter Goldschicht, 220 A. Reflexionskoeffizient der Beschichtung im langwelligen IR ~ 95%.

Innenscheibe 185-130 cm, 5 mm dick mit aufgebrachter Goldschicht als Heizschicht 9 Ω/Π.

LZR 12 mm breit.

Technische Daten: T_L = 25%, T_B = 15%, geregelt, daß die Innenscheibe-Oberflächentefnperatur 19 bis 24" C betrug.

2. Außenscheibe 185 · 130 cm, 5 mm dick mit aufgebrachter Goldschicht (220 A) und Bi-Oxyd-Interferenzschicht (400 A). Reflexionskoeffizient der Beschichtung im langwelligen IR - 95%.

Innenscheibe 185-130 cm, 5 mm dick mit aufgebrachter Goldschicht als Heizschicht, 9D/D-

Technische Daten und angelegte Spannung wie im 1. Beispiel.

B. Dreifacheinheit

Aufbau: Außenscheibe mit Au-, Ag-, Al- oder Pt-Beschichtung, evtl. in Verbindung mit Interferenzschicht, z. B. Bi-Oxyd. Schichtdicke 200 bis 300 A. Reflexionskoeffizient im langwelligen IR ~ 90%.

Innenscheibe (evtl. aus Hartglas) mit Au-, Ag-, Cu- oder Pt-Heizschicht.

LZR hermetisch abgedichiei, 12 mm breit.

Die Beschichtungen liegen im LZR.

Zwischenscheibe blank.

Technische Daten: 77. = 23 bis 28%, T_K 13 bis 13%,

*,,30. m²-h· °C

Heizleistung: bis 3 W/dm². Die Heizleistung ist über Temperaturfühler regelbar. Die Temperaturfühler sind an geeigneter Stelle auf die Heizscheibe im LZR aufgeklebt oder angelötet.

Dazu Beispiele:

1. Außenscheibe 185 · 130 cm, 5 mm dick mit aufgebrachter Goldschicht 220 Ä. Reflexionskoeffizient der Beschichtung im langwelligen IR ~ 95%.

Zwischenscheibe 185 · 130 cm, 5 inm dick, blank.

Innenscheibe 185-130 cm, 5 mm dick mit aufgebrachter Goldschicht als Heizschicht, 9Ω/Γ3 LZR 12 mm breit.

Technische Daten: T₁. --= 23%, T_K - 13%,

k 1,25-

kcal

m²-h· ⁰C

k = 1,51

kcal

ni²-h-°C '

Angelegte Spannung: 220 V, die Heizleistung wurde über einen NTC-Widerstand als Temperaturfühler so Angelegte Spannung: 220 V, die Heizleistung wurde über einen NTC-Widerstand als Temperaturfühler so geregelt, daß die Innenscheiben-Oberflächentemperatur 19 bis 24^C C betrug.

2. Außenscheibe 185 · 130 cm, 5 mm dick mit aufgebrachter Goldschicht (220 A) mit Bi-Oxyd-Interferenzsch;cht(400 A). Reflexionskoeffizient der Beschichtung im langwelligen IR ~ 95%.

Zwischenschcibe 185 · 130 cm, 5 mm dick mit aufgebrachter Goldschicht als Heizschicht, 9Ω/Π-

Technische Daten und angelegte Spannung: wie beim Beispiei 1.

Die Scheibenkombinationen A, B in Verbindung mit den angegebenen Beschichtungen haben folgende bessere technische Daten als die bekannten Isolierglasscheiben:

a) höhere Lijhtdurchlässigkeit,

b) niedrigere Sonnenenergiedurchlässigkeit,

c) niedrigere Wärmedurchgangszahl. Das bedeutet niedrigerer Wärmeverbrauch bei der Raumbeheizung.

Die angeschlossenen Figuren erläutern den Aufbau einer erfindungsgemäßen heizbaren Isolierglasscheibe. Es zeigt

F i g. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Zweifach- Scheibe, beispielsweise und vorzugsweise eine Harteinheit einer erfindungsgemäßen Isolierglasscheibe, glasscheibe. Der Luftzwischenraum besitzt eine Dicke

F i g. 2 einen Vertikalschnitt durch eine Dreifach- von 6 bis 15 mm, vorzugsweise eine Dicke von 12 mm.

einheit. Die ebenfalls im Vakuum aufgebrachte Sonnenschutz-

Die in den Figuren dargestellte heizbare Isolier- 5 schicht kann bei dieser Ausführungsforin sehr dünn

glasscheibe besitzt zunächst eine Außenscheibe 1, eine ausgeführt werden, beispielsweise in einer Schicht-

li.nenscheibe 2 und einen hermetisch abgedichteten dicke von 200 bis 300.A. Auch hier wird die Schicht

Luftzwischenraum 3, wobei diese Abdichtung über aus Gold, Silber, Aluminium oder Platin aufgebaut,

einen bei Isolierglasscheiben üblichen Rahmen 4 Ein geeignetes Verfahren zur Aufbringung ist bei-

od. dgl. erfolgt. Die Außenscheibe 1 besitzt auf ihrer io spielsweise die Vakuumbedampfung.

Luftzwischenraumseite eine Sonnenschutzschicht 5, die Nur angedeutet ist, daß die Oberflächentemperatur

Innenscheibe besitzt auf der Luftzwischenraumseite der Innenscheibe über einen Temperaturfühler und

eine elektrische Widerstandsschichi 6. Letztere ist der einen angeschlossenen Regelkreis auf einen vorge-

in der Figur angedeuteten Weise an eine Stromquelle gebenen Wert von 19 bis 24° C zweckmäßigerweise

anschließbar. Die Anordnung ist so getroffen, daß die 15 begrenzt wird.

im Vakuum aufgebrachte Widerstandsschicht aus zu- Die Ausführungsform nach F i g. 2 unterscheidet mindest einem der Metalle Gold, Silber, Kupfer oder sich nicht grundsätzlich von der Ausführungsforrr Ptatin besteht, sie besitzt eine Schichtdicke, die eine nach F i g. 1, jedoch ist eine Zwischenscheibe 8 vor-Heizleistung von zumindest 3 W/dm² ohne weiteres gesehen, und zwar in Form einer dritten klaren Glaszuläßt. Die Innenscheibe selbst ist eine handelsübliche ao scheibe.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Heizbare Isojierglasscheibe mit Außenscheibe, Innenscheibe einer Dicke von 4 bis 10 mm und Luftzwischenraum einer Dicke von 6 bis 15 mm, wobei die Außenscheibe auf der Luftzwischenraumseite eine Sonnenschutzschicht, die Innenscheibe auf der Luftzwischenraumseite eine elektrische Widerstandsschicht aufweisen und letztere an eine Stromquelle anschließbar ist, d adurch gekennzeichnet, daß die Innenscheibe als Hartglasscheibe aufgebaut ist und eine im Vakuum aufgebrachte Widerstandsschicht aus zumindest einem der Metalle Gold, Silber, Aluminium oder Platin in einer solchen Schichtdicke aufweist, die eine Heizleistung von mindestens 3 W/dm² zu'.äßt und daß die ebenfalls im Vakuum aufgebrachte Sonnenschutzschicht aus zumindest einem der Metalle Gold, Silber, Aluminium oder Platin besteht sowie eine Schichtdicke von 200 bis 300 Ä aufweist.

2. Heizbare Isoüerglasscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Innenscheibe und Außenscheibe eine blanke Zwischenscheibe angeordnet ist.