DE2615167A1

DE2615167A1 - Fenster

Info

Publication number: DE2615167A1
Application number: DE19762615167
Authority: DE
Inventors: Karl Gartner
Original assignee: ICB NV
Current assignee: ICB NV
Priority date: 1976-04-07
Filing date: 1976-04-07
Publication date: 1977-10-27
Also published as: NL7703613A; GB1550305A; DE2615167C3; DE2615167B2

Description

MÜLLER-BORE · GHCENING ■ DEUFEL ' SCHÖN · BEERTEL

PATENTiNWlLTE

7. APR. 1978

DR. WOLFGANG MÜLLER-BORE (PATENTANWALT VON 1947- ISTS) HANS W. GROENING. D1PL.-ING. DR. PAUL DEUFEL. DIPL.·CHEM. DR. ALFRED SCHÖN. D1PL.-CHCM. WERNER HERTEL, DIPL.-PHYS.

Hl/We-th - G 2447

I.C.B.n.V.

Internationale Construetie Bedrijven

Postbus 1o58

Kerkade-West, Holland

Fenster

Die Erfindung "betrifft ein Fenster, insbesondere Gebäudefenster, mit wenigstens zwei auf Abstand voneinander angeordneten Scheiben.

Das Fenster gemäß der Erfindung dient allgemein dem Zweck, eine hohe Schalldämmung zu erreichen. Bekanntlich wird eine hinreichend hohe Schalldämmung nur durch einen großen Abstand zwischen wenigstens zwei Scheiben erreicht. Im allgemeinen muß im Hinblick auf eine gute Schalldämmung der Abstand zwischen der inneren und der äußeren Scheibe derart groß dimensioniert werden, daß eine Isolierverglasung nicht verwendet werden kann, bei welcher die beiden Scheibenelemente durch Stege auf Abstand voneinander gehalten sind, und zwar in der Weise, daß ein luftdichter und wasserdichter Zwischenraum zwischen den beiden Scheibenelementen gewährleistet ist. Bei solchen Isolierverglasungen wird durch

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eine geeignete Versiegelung eine absolute Dichtigkeit des Zwischenraumes zwischen den Scheibenelementen erreicht. Bei derartigen Fensterkonstruktionen besteht somit keine ernste Gefahr, daß im Laufe der Zeit die relative Luftfeuchtigkeit im Zwischenraum so weit ansteigt, daß eine Kondensation an der am meisten gefährdeten inneren Oberfläche des äußeren Scheibenelementes auftritt. Bei dem wesentlich größeren Zwischenraum, wie er im Hinblick auf eine möglichst gute Schalldämmung erforderlich ist, ist es unvermeidbar, daß im Laufe der Jahre, feuchtere Luft in den Zwischenraum zwischen den beiden Scheiben eindringt. Dies führt erfahrungsgemäß dazu, daß bei sehr tiefen Außentemperaturen im Zwischenraum zwischen den beiden Scheiben Kondenswasserflächen oder sogar eine geschlossene Kondenswasserschicht gebildet wird. In einer solchen Kondenswasserschicht wird der stets vorhandene Staub angeklebt. Dieser Staub stellt eine außerordetnlich störende Verschmutzung des Fensters dar, und es ist mit erträglichem Aufwand kaum möglich, diese Verschmutzung zu beseitigen. Selbst wenn die Bedingungen für die Bildung von Kondenswasser außerordentlich selten sein sollten, so daß beispielsweise nur ein einziges Mal im Laufe eines Jahres eine solche Verschmutzung der Scheibe herbeigeführt wird, so wäre dies nicht tragbar, da erwartet werden muß, daß über viele Jahre eine einwandfreie Fensterbeschaffenheit gewährleistet ist.

Zur Überwindung des oben aufgezeigten Problems könnte versucht werden, zwischen die beiden Scheiben warme Luft einzublasen und an einer anderen Stelle wieder abzuführen. Bei entsprechenden Versuchen hat sich jedoch gezeigt, daß dabei an der äußeren Scheibe eine derart starke Abkühlung der Luft stattfinden kann, wenn die Außentemperatur verhältnismäßig tief liegt, so daß im oberen Bereich Kondenswasserbildung vorkommt. Außerdem wird die

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durch eine derartige Maßnahme zwischen den Scheiben hindurchgeführte Luft sehr stark abgekühlt, so daß eine Ausnutzung zum Wärmeaustausch der rückgeführten Frischluft zwangsläufig zu einem ungünstigen Wirkungsgrad führt. Ein solcher ungünstiger Wirkungsgrad ergibt sich dadurch, daß aufgrund der thermodynamischen Gesetze der Wirkungsgrad der Übertragung einer Wärmemenge aus der Abluft in die wieder eingeführte Kückluft um so geringer ist, je größer die Temperaturdifferenz ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fenster, insbesondere ein Gebäudefenster, mit wenigstens zwei auf Abstand voneinander angeordneten Scheiben zu schaffen, welches bei außerordentlich guter Schalldämmung zugleich über einen sehr großen. Zeitraum ein besonders hohes Maß an Sauberkeit zwischen den Scheiben gewährleistet.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß zwischen den Scheiben wenigstens ein von einem Fluid durchströmter Wärmetauscher angeordnet ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den Unteransprüehen.

Gemäß der Erfindung ist der wesentliche Vorteil erreichbar, daß der Zwischenraum zwischen zwei Scheiben, die auf einem verhältnismäßig großen Abstand voneinander angeordnet sind, auf einer so hohen Temperatur gehalten werden kann, daß an der inneren Oberfläche der äußeren Scheibe die Temperatur mit Sicherheit über dem Taupunkt liegt. Dies läßt sich mit verhältnismäßig gutem Wirkungsgrad erreichen, da einerseits die Temperatur des Wärmefluids im Wärmetauscher in Abhängigkeit von der ' Außentemperatur eingestellt werden kann und andererseits eine überraschend geringe Energie ausreicht, um die oben erläuterten Bedingungen zu erfüllen.

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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann auch vorgesehen sein, daß die Temperatur und/oder der Durchfluß des Fluids im Wärmetauscher derart dimensioniert sind, daß die innere Oberfläche der inneren Scheibe auf Zimmertemperatur gehalten wird. Eine solche Maßnahme erweist sich insbesondere dann als vorteilhaft, wenn der Innenraum durch eine Großflächenheizung beheizt wird, bei welcher vorzugsweise die Wände und gegebenenfalls auch der Fußboden mit Heizelementen ausgestattet sind. Es hat sich nämlich gezeigt, daß normalerweise ein Innenraum auf etwa 21 bis 22 ⁰C aufgeheizt werden muß, um für die in diesem Raum befindlichen Personen ein angenehmes Gefühl sicherzustellen. Eine derartige Temperatur ist insbesondere deshalb erforderlich, weil die Wände des Raumes und insbesondere die Fensterflächen als außerordentlich unangenehme "Kältestrahler" wirken, die das Wohlgefühl sehr unangenehm beeinträchtigen. Entsprechende experimentelle Untersuchungen haben gezeigt, daß unter der Voraussetzung, daß die Wände einschließlich der Fensterflächen eines Raumes und vorzugsweise auch der Fußboden auf einer Temperatur von etwa 18 ⁰C gehalten werden können, die Personen im Raum sich mindestens ebenso wohl fühlen, als wenn bei einer konventionellen Heizung mit Radiatoren die Raumtemperatur auf 21 bis 22 ⁰C gehalten ist, wobei als Kältestrahler wirkende Wände und insbesondere Fensterflächen vorhanden sind. Es hat sich sogar überraschenderweise ergeben, daß man sich in einem Raum bei etwa 18 ⁰C besonders wohl fühlt, wenn die Wände und insbesondere große Fensterflächen nicht als Kältestrahler wirken, sondern ebenfalls auf dieser Temperatur gehalten sind.

Wenn der erfindungsgemäße Wärmetauscher im Fensterrahmen angeordnet wird oder bei sehr großen Fensterflächen in vertikale Stützpfosten integriert wird, ergibt sich nicht nur eine besonders ansprechende Anordnung, sondern auch eine außerordentlich wirtschaftliche Bauweise·

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Vorzugsweise kann die äußere Scheibe aus einer Isolierverglasung bestellen, wodurch sowohl die Schalldämmung als auch der Wärmedurchlaßwiderstand erheblich verbessert werden.

Die erfindungsgemäße Fensteranordnung erweist sich weiterhin als außerordentlich flexibel, da der Wärmetauscher der jeweiligen Fensterkonstruktion angepaßt werden kann und in vorhandenen Bauelementen untergebracht werden kann, und zwar vorzugsweise in ohnehin vorhandenen Bauelementen wie Stegen, Rahmeribegrenzungen oder Sahmenunterteilungen oder Stützpfosten, die bei größeren Fensterflachen als tragende Konstruktion dienen.

Natürlich läßt sich der Grundgedanke des Erfinders auch bei Dreifach-Verglasungen anwenden, wenn zwei Luftzwischenräume hintereinander angeordnet sind. Mit einer derartigen Anordnung läßt sich gemäß der Erfindung bei beheiztem Zwischenraum 'zwischen den Scheiben eine besonders gute Schalldämmung erreichen, und zwar auf sehr wirtschaftlichem Weg.

Weiterhin ergibt sich gemäß der Erfindung der Vorteil, daß in dem verhältnismäßig großen Zwischenraum zwischen der inneren Scheibe und der äußeren Scheibe eine Jalousie angeordnet werden kann, die verstellbare Lamellen aufweist und bei Bedarf über eine entsprechende Einrichtung vor die Fensterfläche heruntergelassen werden kann. Wenn bei einer herkömmlichen Fensteranordnung mit einer inneren und einer äußeren Scheibe im Zwischenraum eine Jalousie angeordnet wird, so heizt sich bei hohen Außentemperaturen, beispielsweise im Sommer, der Zwischenraum zwischen den beiden Scheiben außerordentlich stark auf. Dies rührt zum Teil daher, daß Glas kein guter Wärmeleiter ist, während jedoch die angestrahlten Lamellen die Eigenschaft haben, auch aus der Sonnenstrahlung mit kürzeren Wellen Sonnenenergie

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aufzunehmen, welche von den Lamellen in den Innenraum als langwelligere Wärmestrahlung anschließend wieder abgegeben wird. In Verbindung mit anderen Effekten läßt sich beobachten, daß bei stärkerer Sonneneinstrahlung einschließlich der zwischen den Scheiben auftretenden ilehrfachreflexionen eine außerordentlich starke Aufheizung der inneren Scheibe auftritt, so daß in manchen Fällen die innere Oberfläche der inneren Scheibe auf einer Temperatur von 60 bis 70 ⁰C liegt und dann in sehr unangenehmer Weise zur Aufheizung des Innenraumes in einem Gebäude beiträgt.

Bisher bestand die einzige Abhilfe gegen diese unangenehme Erscheinung darin, daß die Jalousien außerhalb der Fensterverglasung angeordnet werden mußten. Die damit verbundenen Nachteile sind so offensichtlich, daß sie keiner weiteren Erwähnung bedürfen. Gemäß der Erfindung jedoch ist es möglich, im Zwischenraum zwischen zwei Scheiben eine Jalousie anzubringen, ohne daß dabei der Innenraum in unerwünschter Weise aufgeheizt wird, weil es sehr leicht möglich ist, den gemäß der Erfindung vorhandenen Wärmetauscher mit einem Kühlfluid zu versorgen, so daß die zwischen den Scheiben entstehende Wärme abgeführt werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben, in welcher die einzige Figur einen schematischen Horizontalschnitt durch eine erfindungsgemäße Fensteranordnung darstellt.

Bei dem schematischen Horizontalschnitt durch eine erfindungsgemäße Fensteranordnung ist ein Halbschnitt gezeichnet, d. h., der linke Rand der Figur ist als Symmetrielinie aufzufassen, so daß der dargestellte rechte Teil sich spiegelbildlich zu dem linken Rand der Zeichnung fortsetzt. Gemäß der Darstellung in der Zeichnung besteht ein Wärmetauscher 13 aus einer Metallplatte 15, welche Rippen 14 aufweist, die in den Zwischenraum

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zwischen der inneren Scheite 11 und der äußeren Scheibe 12 hineinragen. Außerdem weist der Wärmetauscher 13 einen rohrförmigen Hohlraum 16 auf, durch welchen ein Fluid hindurchströmen kann. Die Metallplatte 15 des Wärmetauschers 13 "bildet einen integralen Bestandteil eines Stützpfostens 19» an welchem die Ränder der Scheiben 11 und 12 durch geeignete Einrichtungen angebracht sind. Zur Halterung der Scheiben 11 und 12 dienen Klemmstücke 22 und 23 sowie Dichtungen 26, wobei die Klemmstücke mit dem Stützpfosten 19 mit Hilfe von Klemmschrauben 24 und verbunden sind. Der Innenraum des Stützpfostens 19 ist mit einer Dämmwolle 20 ausgefüllt.

Gemäß der Darstellung in der Zeichnung besteht die äußere Scheibe 12 aus einer Isolierverglasung, welche ein inneres Scheibenelement 12a und ein äußeres Scheibenelement 12b aufweist. Die beiden Scheibenelemente 12a und 12b sind durch einen Steg 17 auf Abstand voneinander gehalten und schließen einen luftdichten und wasserdichten Zwischenraum 18 ein.

Der im unteren Teil der Zeichnung dargestellte Zwischenraum zwischen dem Stützpfosten 19 und dem Klemmstück 23 ist mit einem Isolierstoff 21 ausgefüllt.

In dem Zwischenraum zwischen der inneren Scheibe 11 und dem Scheibenelement 12a ist eine Jalousie 27 angeordnet, von welcher eine Lamelle strichpunktiert dargestellt ist.

Der rohrförmige Hohlraum 16 im Wärmetauscher 13 kann wahlweise durch ein Heizfluid oder ein Kühlfluid durchströmt sein, und zwar in Abhängigkeit davon, ob die Außentemperatur sehr gering ist, so daß der Zwischenraum zwischen den Scheiben 11 und 12 durch ein Heizfluid aufgeheizt wird, oder ob die Außentemperatur

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höher liegt als die Innentemperatur, so daß dann ein Kühlfluid verwendet wird, um Wärme aus dem Zwischenraum zwischen den Scheiten 11 und 12 abzuführen.

Der Zwischenraum zwischen der inneren Scheibe 11 und der äußeren Scheibe 12 beträgt in einer bevorzugten Ausführungsform etwa 80 mm, und der Abstand der beiden Scheibenelemente 12a und 12b der Isolierverglasung liegt bei etwa 12 mm. TJm eine hinreichende Schalldämmung sowie eine entsprechend gute Wärmeisolierung zu erreichen, werden die Fensterflächen vorzugsweise mit Scheibenelementen aus Spiegelglas mit einer Dicke von mindestens 6 mm gebildet.

Die bei 26 dargestellten Dichtungen sorgen dafür, daß auch bei starken TemperaturSchwankungen entsprechende Wärmedehnungen elastisch aufgenommen werden können.

In der nachfolgenden Tabelle sind die Meßergebnisse zusammengefaßt, welche bei experimentellen Untersuchungen an einer in der Zeichnung "dargestellten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fensteranordnung ermittelt wurden. Die in der Tabelle mit den Nummern 1 bis 6 bezeichneten Keßstellen sind im rechten Teil der Zeichnung angegeben.

Aus der Tabelle ergibt sich, daß bei einer äußeren Lufttemperatur von -19»0 ⁰C bei einer Heizwasser-Vorlauftemperatur von 63,5 ⁰C und einer Heizwasser-Rücklauf temperatur von 55 »0 ⁰G und bei einer Lufttemperatur innen von 25,0 ⁰C eine innere Scheibentemperatur von 22,0 ⁰C erreichbar ist. Dabei herrscht an der Isolierglasscheibe innen eine Temperatur von +10,5 °C Dies bedeutet also, daß mit einer verhältnismäßig geringen Heizwasser-Vorlauftemperatür von 63,5 °C die innere Oberfläche

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der inneren Scheibe auf einer Temperatur gehalten werden kann, die "bereits weit über der oben als wünschenswert "bezeichneten Temperatur von 18 ⁰C liegt. Eine derartige Anordnung eignet sich somit in hervorragender Weise zu einer energiesparenden Raumheizung, bei welcher eine Großflächenheizung verwendet wird.

Wenn die Anforderungen so gestellt sind, daß lediglich an der am meisten gefährdeten Stelle der Taupunkt mit Sicherheit überschritten sein soll, um eine Kondensation im Zwischenraum zwischen den Scheiben zu vermeiden, genügt eine wesentlich geringere Heizwasser-Yorlauftemperatur, so daß sich für solche Anforderungen ein noch wirtschaftlicherer Betrieb ergibt.

Tabelle Hr. Meßstelle Temperatur C⁰C)

Λ Lufttemperatur außen -19»0

2 Isolierglasscheibe außen - 8,5

5 Isolierglasscheibe innen +10,5

4- Lufttemperatur zwischen Scheiben 24,0

5 innere Scheibentemperatur 22,0

6 Lufttemperatur innen ■ 25,0

Heizwasser-Vorlauf 63,5

Heizwasser-Eücklauf 55*0

- Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

Fenster, insbesondere Gebäudefenster, mit wenigstens zwei auf Abstand voneinander angeordneten Scheiben, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Scheiben (11, 12) wenigstens ein von einem Fluid durchströmter Wärmetauscher (13) angeordnet ist.
2. Fenster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (13) in. dem Bereich zwischen den Scheiben (11, 12) vertikal angeordnet ist.
3· Fenster nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (13) in seiner Breite sich über im wesentlichen den gesamten Abstand zwischen den Schei- - ben (11, 12) erstreckt.
4. Fenster nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher in seiner Höhe sich über im wesentlichen die gesamte Höhe der Scheiben (11, 12) erstreckt.
5. Fenster nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (13) eine mit Rippen (14) versehene Metallplatte (15) und wenigstens einen rohrförmigen Hohlraum (16) aufweist, der von einem Fluid durchströmt ist.
6. Fenster nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (13) mit dem Fensterrahmen ein Stück bildet.

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ORIGINAL INSPECTED
7· Fenster nach einem der Ansprüche 1 "bis 5> dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (13) in einem hohlen Stützpfosten (19) der Außenfassade eines Gebäudes angeordnet ist.
8. Fenster nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der äußeren Scheibe (12) und der inneren Scheibe (11) ein Abstand von wenigstens 60 mm besteht.
9· Fenster nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der äußeren Scheibe (12) und der inneren Scheibe (11) ein Abstand von etwa 80 mm besteht.
10. Fenster nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der äußeren Scheibe (12) und der inneren Scheibe (11) eine verstellbare Jalousie angeordnet ist.
11. Fenster nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die äußere Scheibe (12) des Fensters eine Isolierverglasung ist, die zwei durch Stege (17) auf Abstand gehaltene Scheibenelemente (12a, 12b) mit einem luft- und wasserdichten Zwischenraum (18) aufweist.
12. Fenster nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid im Wärmetauscher (13) hei einer unter der Innentemperatur liegenden Außentemperatur in Abhängigkeit von der Außentemperatur auf eine solche Temperatur eingestellt ist, daß die Temperatur an der inneren Oberfläche (12a) der äußeren Scheibe (12) gerade über dem Taupunkt liegt.
13- Fenster nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid im Wärmetauscher (I3) bei einer unter der Innentemperatur liegenden Außentemperatur

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in Abhängigkeit von der Außentemperatur auf eine solche Temperatur eingestellt ist, daß die Temperatur an der inneren Oberfläche (12') der inneren Scheibe (11 ) der Zimmertemperatur entspricht.
14. Fenster nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid im Wärmetauscher (13) bei einer über der Innentemperatur liegenden Außentemperatur auf einer Temperatur unterhalb der Innentemperatur gehalten ist.
15. Fenster nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibenelemente (wie 12a, 12b) und 11) aus Spiegelglas mit einer Dicke von wenigstens 6 mm bestehen.
16. Fenster nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher als Rohr mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet ist.
17. Fenster nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher als Distanzhalter zwischen den beiden Scheiben angeordnet und gegen diese wärmeisoliert ist.

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