-
BESCHR@IBUNG
-
Die Forschung nach Möglichkeiten, die Wärmeisdolierung von Häusern
zu verbessern, die durch den starken Kostenanstieg fossiler Brennstoffe während
der letzten Jahre ausgelöst worden ist, hat sich hinsichtlich Fenstern auf die Verwendung
von Penfteranordnungen mit drei oder mehr Glasscheiben konzentriert. Dies beruht
auf der Tatsache, daß bei einem vorgegebenen Abstand zwischen den beiden äußersten
Fensterscheiben der gesamte Wärmewiderstand der Scheibe zunimmt, wenn das Luftvolumen
zischen diesen Scheiben in mehrere Schichten unterteilt wird. Die entsprechende
physikalische Erläuterung ergibb sich aus dem Diagramm der Figur 1, dessen Kurve
den Wärmewiderstand in m².°C/W als Funktion des Abstandes in mm zwischen zwei benachbarten
Scheiben zeigt.. Wie ersichtlich, steigt diese Kurve zunächst abrupt an und erreicht
bei einem AbS stand von etwa 30 mm ein Maximum. Eine weitere Srhöhung des Abstandes
ergibt dagegen lreine weitere Zunahne des Wärmewiderstands. Beträgt der Abstand
zwischen zwei benachbarten Scheiben etwa 5 mm, so beträgt der Wärmewiderstand ungefähr
0,10 m2.0C/W. Bei einer Fensteranordnung mit drei Scheiben, die in Abständen von
jeweils 5 mm angeordnet sind, beträgt daher der gesamte Wärmewiderstand ca. 0,20
m².°C/W. Das Diagramm der Figur 1 zeigt ferner, daß dann, wenn die mittlere Scheibe
entfernt und zwischen den beiden übrigen Scheiben der gleiche Abstand beibehalten
wird, der-Wärme-widerstand auf 0,14 m².°C/W absinkt. Dieser Wert gilt für einen
Abstand zwischen den Scheiben von 2 x 5 = 10 mm, wobei die Dicke der Zwischenscheibe
vernachlässigt worden ist.
-
Fenster mit drei oder vier Glasscheiben sind jedoch verhältnisnäßig
kompliziert und entsprechend teuer in der Herstellung. Ferner kann bei einem Fenster,
das sich öffnen läßt, das zusätzliche Gewicht der dritten Scheibe nicht übersehen
werden. Aus diesen Gründen ist bereits vorgeschlagen worden, Zwischenscheiben aus
wV-.unst'narzfolien zu verwenden.
-
Ein derartiger Vorschlag ist in der schwedischen Patent schrift 312
900 beschrioben. Diese Patentschrift enthält allerdings keinerlei zeichnerische
Darstellung, aus der zu entnehmen wäre, wie die Kunststoffolien montiert sein sollen.
Die Verwendung derartiger Folien anstelle der herköminlichen Glasscheiben bringt
zwei Probleme mit sich. s eine Problem besteht in den rein technischen Schwierigkeiten,
eine Folie oder einen Film an allen vier Kanten zu straffen und zu befestigen, was
als erforderlictl angesehen wurde. Das zweite Problem beruht auf dem Unterschild
in den Wärmeausdehnungskoeffizienten von Kunstharz einerseits und Glas andererseits.
Dieser Unterschied betragt etwa 1C 5. Daraus ergibt sich, daß dann, wenn eine als
Zwischenscheibe in einer Fensteranordnung verwendete Kunstharzfolie bei einer Temperatur
von beispielsweise -20°C vollkommen gespannt und straff ist, sie sich bei einer
Temperatur von 13V % in vertikaler und horizontaler ichtung un etwa 1 mm stärker
ausgedehnt hat als die Glasscheibe. Dies kann wiederum bedeuten, daß sich der mittlere
Bereich des Kunststoffilms bis zu 11 mm senkreont zur Ebene der Scheibe verlagern
kann. Wie ohne weiteres ersichtlich, können derartige Deformationen aus mehreren
Gründen auf keinen Fall toleriert werden. Der wichtigste Grund besteht naturgemäß
darin, daß die Faltenbildung in der Folie optische Erscheinungen hervorruft, die
die Durchsicht durch das Fenster total verderben.
-
Der Erfindung liegt die generelle Aufgabe zugrunde, Schwierigkeiten
und Nachteile, wie sie bei vergleichbaren Fensteranordnungen nach dem Stand der
Technik auftreten, mindestens teilweise zu beseitigen. Eine speziellere Aufgabe
der Erfindung kann darin gesehen werden, die oben erläuterten Probleme zu lösen.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß es nicht erforderlich ist, eine Zwischenscheibe
aus Kunstharz auch an ihren vertikalen Kanten zu befestigen; vielmehr genügt eine
Befestigung nur an der oberen und der unteren Kante. Bei der praktischen Ausführung
der Erfindung bedeutet dies insbesondere, daß die beiden
vertikalen
Kanten der Folie sehr dicht an den entsprechenden Flächen des Fensterrahmens angeordnet
werden können. Andererseits sollten sie keine direkte Berührung haben, sondern es
sollte zwischen den Folienkanten und dem Fensterrahmen immer ein schmaler Spalt
vorhanden sein Bekanntlich findet die Wärmeübertragung in einen Luftvolumen zwischen
einem Paar von parallelen Glasscheiben auf drei verschiedene Weisen statt, nämlich
durch Wärmelei tung, Konvektion und Strahlung. Drr Wärmetransport durch Strahlung
wird durch die Anwesenheit der beiden sehr schmalen vertikalen Luftschlitze überhaupt
nicht beeinflußt Ferner ist die Zunahme desjenigen Teils der gesamten Wärmeübertragung,
der auf der Wärmeleitung beruh, derart sring, daß er sich kaum messen läßt. Die
Wärmeübertragung durch Konvektion erfordert schließlich eine Verschiebung des abgegrenzten
Luftvolumens. Die einzige vorstellbare Verschiebung wäre dabei eine Bewegung sonkrecht
nach ober infolge des Thermosiphon-Effekts. Da der Kunststoffilm jedoch sowohl an
seiner oberen als auch an seiner unteren Kante befesti"t- ist und da, wie soeben
ausgeführt, keinerlei Luftströmung in horizontaler Richtung auftreten kann, bewirkt
das Vorhandensein der vertikalen Luftschlitze keine Zunahme von Wärmeverlusten durch
Konvektion Die Luftschlitze verhindern natürlich nicht, daß sicn die Folie thermisch
ausdehnt; eine solche Ausdehnung @indet nach wie vor statt. Da die Folie jedoch
nur an zwei einander entgegengesetzten Kanten befestigt ist, gibt es aine Möglchkeit,
sie elastisch einzubauen Eine solche Anordnung ergibt eine automatische Kompensation
des Unterschiedes in der Wärmeausdehnung zwischen der Kunststoffolie und den Glasscheiben,
so daß die Folie unabhängig von der Stärke der Temperaturschwankungen stets straff
bleibt. Dies wiederum bedeutet, daß die Durchsicht durch das Fenster nicht beeinträchtigt
wird.
-
Eine erfindungsgemäße Fensteranordnung kennzeichnet sich somit dadurch,
daß sie mindestens eine mittlere Kunstharzfolie
umfaßt, die nur
an ihrer oberen und an ihrer unteren kante mit d-a Fensterrahmen verbunden ist,
wobei zwischen den vertikalen Folienkanten und den benachbarten Teilen des Fensterrahmens
schmale Luftschlitze bestehen.
-
ede Folie ist in Vertikalrichtung einer elastischen Einspannkraft
unterworfen Ein bevorzugtes Ausfü.hrungsbeispiel der Eftindung wird in der nachstehenden
Beschreibung anhand der Zeichnungen naher erläutert. In den Zeichnungen zeigen Figur
1, auf die bereits Bezug genommen wurde, ein Diagramm, in dem der Wärmewiderstand
über dn Abstand zwischen zwei Fensterscheiben aufgetragen ist; Figur 2 eine teilweise
geschnittene perspektivische Darstellung einer Fensteranordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung, die zwei Kunstharzfolien zwischen äußeren Glasscheiben aufweist,
und Figur 3 einen vertikalen Schnitt durch die Fensteranordnung nach Figur 2 parallel
zu den Scheiben.
-
Zunächst sollen zwei Tatsachen hervorgehoben werden.
-
Die erste besteht darin, daß ein erfindungagemäß hergestelltes Fenster
selbstverständlich in Übereinstimmung mit den Grund sätzen der Isolierung gebaut
werden muß, d,h. daß das eingeschlossene Luftvolumen getrocknet und gegenüber der
Außenluft vollständig abgedichtet werden sollte, damit Kondensations- und Reinigungsprobleme
eliminiert werden. Als zwei te Tatsache soll betont werden, daß die Erfindung unabhängig
davon anwendbar ist, ob sich das Fenster öffnen läßt oder nicht. Daher bezieht sich
der in der nachstehenden Beschreibung und in den P a t e n t a n s p r ü c h e n
verwendete Ausdruck "Rahmen" auf denjenigen Teil des Fensters, in dem die Scheiben
montiert sind, gleichgültig ob dieser Teil einen Fensterrahmen in der herkörmlichen
Bedeutung des Wortes bildet oder eine Umrahmung, die ihrerseits von einem stationären
Rahmen umgeben ist, Der in den Zeichnungen dargestellte Rahmen 1 hat einen L-förmigen
Querschnitt. In Verbindung mit einer Randleiste 2
bildet er ein
vollständiges U-Profil, das die Kanten zweier Glasscheiben 3 und 4 abdeckt, Mit
5 und 6 sind Gummibänder bezeichnet, die die Schlitze zwischen den Scheiben 3 und
4 einerseits und den Rahmenteilen 1 und 2 anderersits abdichten. Die Gummibänder
5 und 6 verlaufen nur längs der oberen Kante sowie längs den beiden vertikalen Abschnitten
des Rahmens. Im unteren Teil des Rahmens ist ein Gummi-Dichtungselement 7 mit U-förmlgem
Querschnitt angeordnet.
-
Auf dem mittleren Steg des Dichtungselemente 7 ist zwischen den Glasscheiben
3 und 4 eine Schiene 8 mit hohlem rechteckigem Querschnitt montiert. Die untere
Seite der Schiene 8 weist eine Anzahl von Öffnungen 9 unterhalb der Köpfe einer
entsprechenden Anzahl von Schrauben 10 auf. Die Schrauben 10 durchsetzen Löcher
in der Oberseite der Schiene 8 und greifen in eine horizontale Stange 11 ein, die
in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel kreisförmigen Ouerschnitt hat. Wie ferner
aus den Zeichnungen hervorgeht, verläuft um die untere Hälfte der Stange 11 eine
Kunstharzfolie, deren beide freie Enden am oberen Teil des Rahmens befestigt und
zwar insbesondere zwischen Ab standselement'n 12, 13 und 14 eingespannt sind, die
ihrerseits zwischen den Glasplatten 3 und 4 eingespannt sind. Die beiden Hälften
15, 16 der Kunststoffolie bilden somit jeweils eine /.M.,lschoen-Fensterscheibe,
so daß die Fensteranordnung insgesamt vier Scheiben aufweist.
-
Jede Schraube 10 ist mit einer am Schraubenkopf ane liegenden Beilagscheibe
17 versehen. Zwischen der B2ilascheibe 17 und der oberen Wand der Schiene 8 ist
eine Durckfeder 18 angeordnet, die auf die Stange 11 eine nach unten gerichtete
Zugkraft ausübt und somit die beiden Folienhälften 15 und 16 gestrafft hält. Die
entsprechende vertikale Bewiegung der Stange 11 wird durch den vertikalen Abstand
zxischen der Stange 11 und der Schiene 8 aufgenommen. Zur leichteren Darstellung
ist dieser Abstand in den Zeichnungen etwas übertrieben dargestellt.
-
Wie aus Figur 3 ersichtlich, ist die Breite der Folien-
h@lften
15, 16 et@as geringer als der horizontale Abstand z@ischen den beid@n vertikalen
Teilen des Rahnens 1, so daß z@dschen den vertikalen Kanten der Folie und den benachb@rten
Rahmenflächen Luftspalte 19 und 20 vorhanden sind. Die gena@e Breite dieser Luftspalte
19, 20 ist nicht kritisch, sollte aber vorzugsweise 2 bis 3 mm nicht überschreiten.
Wie oben erläutert, nimmt durch das Vorhandensein dieser Luftspalte die Wärmeübertragung
durch das Fenster infolge von Strahlung oder Wärmeleitung nicht signifikant zu.
WiD ferner dargelegt, S ist es zur Verhinderung einer Wärmeübertragung durch Konvektion
erforderlich, ein Hindernis gegen vertikale Luftströmung vorzusehen, d.h. ein Ansteigen
der erwärmten Luft zu verhindern. Zu diesem Zweck ist im unteren Bereiche der Fensteranordnung
zwischen der Stange 11, der Schiene S und den Glasscheiben 3 und 4 ein Dichtungskörper
vorgesehen, der aus zelligem Kunststoff oder Schaumgummi besteht. Der Dichtungskörper
21 blockiert effektiv jede vertikale Strömung und verhindert dadurch Konvektionsverluste.
-
Adere Ausführugsformen der Erfindung können von dem oben erläuterten
Ausführungsbeispiel in mehrerer Hinsicht erheblich abweichen. Dies gilt nicht; nur
bezüglich der Einzelheiten im Aufbau des Rahmens sondern auch bezüglich der Anzehl
von Zwischen-Kunststoffolien. Mit anderen Worten kann die Fensteranordnung nur eine
Zwischenscheibe oder auch deren drei oder mehr aufweisen. Eine größere Anzahl von
Plastikfolien ist bei Gefrierkammern und ähnlichen Installationen von Interesse,
wo es auf einen sehr niedrigen Wärmeleitungskoeffizient ankommt. Bei Verwendung
von drei Kunststoffolien ist es möglich, eine Stange zwischen zwei Folien auch am
oberen Teil des Rahmens anzuordnen, Sind vier Folien vorgesehen, so besteht eine
einfache Art des Einbaus darin, zwei Paare parallel anzuordnen, wobei jedes Paar
so montiert wird, wie es in den Zeichnungen dargestellt ist. Das einzige wesentliche
Erfordernis bei der Ausnutzung des Erfindungsgedankens besteht darin, mit Folien
zu arbeiten, die jeweils
nur am oberen und am unteren Teil des
Rahmens angebr@obt sind, während längs den vertikalen Kanten schmale Luftspalte
bestehen.