DE29620249U1

DE29620249U1 - Hohlkammerprofil aus Kunststoff

Info

Publication number: DE29620249U1
Application number: DE29620249U
Authority: DE
Original assignee: Rehau AG and Co
Current assignee: Rehau Automotive SE and Co KG
Priority date: 1996-11-21
Filing date: 1996-11-21
Publication date: 1997-01-09
Anticipated expiration: 2006-11-22

Description

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Hohlkammerprofil aus Kunststoff

Die Erfindung betrifft ein Hohlkammerprofil aus Kunststoff mit einer Haupthohlkammer für Verstärkungsprofile und einer sich wenigstens über die Höhe der Haupthohlkammer erstreckenden Vorhohlkammer.

Hohlkammerprofile für Fenster und Türen aus Kunststoff sind nach dem heutigen Stand der Technik in ihren Eigenschaften als rahmenbildendes Bauelement bekannt. Hierzu wird die DE-U 72 43 078 als Stand der Technik benannt. Die danach aufgebauten Fenster oder Türen bestehen aus einem Hohlkammerprofilrahmen bestehend aus Flügelrahmen und Blendrahmen und einem Glasanteil bzw. einem Türeinsatz. Während der Glasanteil Tageslicht und Sonnenstrahlung in den hinter dem Fenster befindlichen Raum durchlast, ist der Hohlkammerprofilrahmen ausschließlich als tragendes Element beteiligt, daß aus heutiger Sicht im wesentlichen statische und schließtechnische Anforderungen erfüllt.

Aus wärmetechnischer Sicht ist der Hohlkammerprofilrahmen der Schwachpunkt aller heutigen Fensterkonstruktionen. Während der transparente Glasanteil neben optimalen Wärmedämmeigenschaften Gewinne an Solarenergie zuläßt, ist der Hohlkammerprofilrahmen insofern das eindeutig schwächere Glied.

Es sind bereits verschiedene Anstrengungen unternommem worden, diese unbefriedigende Situation zu verbessern. Hierzu wird Bezug genommen auf die DE 34 20 903 C 2, in der ein Kunststoffenster-Rahmenprofil beschrieben ist, bei dem die der Außenseite zugekehrte Wandung mit einer Schicht versehen wird. Diese Beschichtung ist eine Metall-Dampfschicht, über die eine höhere Isolierwirkung der Rahmenprofile erreicht werden soll. Darüber hinaus soll eine Eigenerwärmung der Rahmenprofile durch Sonneneinstrahlung mit dieser Metall-Dampfschicht weitgehend reduziert werden. Dieses Anliegen wird mit Sicherheit erfüllt, denn durch die ein- oder aufgebrachte Metall-Dampfschicht wird eine besonders

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wirksame Reflexion der wärmeerzeugenden Strahlung herbeigeführt. Der Hohlkammerprofilrahmen fällt somit als wärmetechnisch nutzbares Bauelement aus. Durch die Reflexion der Wärmestrahlung sinkt jedoch die Oberflächentemperatur der Rahmenprofile, wodurch eine nachteilige Tauwasserbildung nicht auszuschließen ist.

Die Bildung einer Wärmesperre bei Hohlkammerprofilrahmen für Fenster oder Türen wird auch in der DU 80 01 718 U 1 beschrieben. Auch dieser Aufbau hat den Nachteil, daß der Hohlkammerprofilrahmen für die wärmetechnische Nutzung ausfällt.

Hier setzt die Erfindung ein, die es sich zur Aufgabe gestellt hat, den Hohlkammerprofilrahmen bei Fenster- oder Türkonstruktionen zur Optimierung wärmetechnischer Eigenschaften des Fensters oder der Tür zu nutzen. Erfindungsgemäß wird dazu vorgeschlagen, daß wenigstens die Außenwand der Vorhohlkammer für das Spektrum des Sonnenlichts durchlässig gestaltet ist.

Die Erfindung bringt den Vorteil, daß der Wärmedurchgang durch den Hohlkammerprofilrahmen verringert wird.

Die Verringerung des Wärmedurchgangs, d.h. die Optimierung der Wärmedämmeigenschaften des erfindungsgemäßen Hohlkammerprofilrahmen baut sich auf der physikalischen Erkenntnis auf, daß bei einem Hohlkammerprofilrahmen die Wärme von der wärmeren zur kälteren Seite abfließt. Durch die für das Spektrum des Sonnenlichts durchlässig gestaltete Außenwand der Vorhohlkammer wird der Temperaturgradient zwischen Außen- und Innenseite des Hohlkammerprofils deutlich abgesenkt. Dies hat zur Folge, daß der wirksame Temperaturunterschied zwischen Profilaußenseite und Profilinnenseite geringer wird und der Wärmefluß somit reduziert wird.

im Beispielsfall wurde ein Fenster aus Blend- und Flügelrahmenprofil überprüft. Es handelte sich bei dem Prüfling um eine PVC-Profilsystem mit U-förmigen Stahlarmierungen und einer Vorhohlkammer aus Plexiglas (PMMA). Die Höhe des Profils betrug ca. 120 mm, die Tiefe

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des Blend- bzw. Flügelrahmens lag bei 60 mm. Blend- und Flügelrahmen waren gegenseitig versetzt um ca. 17 mm und es war eine Anschlagdichtung innen und außen gegeben. Die Glasdicke lag bei 24 mm.

Am Prüfling wurde eine Messung des k-Wertes nach DIN 52619, Teil 3 durchgeführt.

Es hat sich als Überraschung herausgestellt, daß sich trotz der vorgeschalteten Vorhohlkammer aus PMMA der k_R-Wert des Profils nicht veränderte. Die einzige Größe, die sich verändert hatte, war der äquivalente k-Wert. Zur energetischen Bewertung des Fensterprofilrahmens wurde die Energiebilanz aus Wärmeverlusten und Strahlungsgewinn erstellt.

Um den k-Wert des Profils zu bestimmen wurde der geometrische Aufbau des Systems in einem Simulationsprogramm abgebildet. Dabei wurden den Bauteilen folgende Materialwerte zugewiesen:

Material	Wärmeleitfähigkeit in W/mK	Wärmekapazität in MJ/m³K
TWD*-Material	0,030	0,020
PVC	0,17	2,4
Stahlarmierung	45	3,6
Gummidichtung	0,15	1,8

*TWD = transparente Wärmedämmung

Tabelle 1: Materialwerte der verwendeten Bauteile

Um den Wärmetransport durch Strahlung in den mit Luft gefüllten Hohlräumen zu berücksichtigen, wurde der Strahlungsanteil abgeschätzt und für die Luft eine effektive Wärmeleitfähigkeit (abhängig von der Größe des Luftspaltes) berechnet. Die nach außen gerichtete Seite des Rahmens wurde auf konstant 0⁰C, die nach innen gerichtete auf konstant 20⁰C gehalten. Die Ober- und Unterseite des Rahmens wurden adiabatisch abgeschlossen (Wärmestrom = 0). Mit dem Simulationsprogramm wurde unter diesen Voraussetzungen der

Wärmestrom Q_g8S durch das gesamte Profil bestimmt. Der k-Wert des Systems ergibt sich nes = Qnes / &Dgr;&Tgr;.

*ges

Für das zu untersuchende System erhält man kg_es = 1,5 W/m²K. Wobei die k-Werte der transparenten Wärmedämmung sowie des opaken Teils des Rahmens bei jeweils etwa 3,0 W/m²K liegen.

Um die solaren Gewinne, die durch das Rahmenprofil in den Raum gelangen können, abzuschätzen, wurden die Wetterdaten des Testreferenzjahres für Würzburg verwendet. Betrachtet wurde eine senkrecht nach Süden ausgerichtete Fläche. Für den Gesamtenergiedurchlaßgrad (g-Wert) der TWD wurde bis zu einem Sonneneinfallswinkel von maximal 60° ein Wert von 60 % angenommen. Für größere Einfallswinkel nimmt der g-Wert linear ab. Mit einem zweiten Simulationsprogramm wurde für die betrachteten Zeiträume stündlich die solare Einstrahlung l_soi auf die Außenfläche und mit Hilfe des winkelabhängigen g(9)-Wertes und der k-Werte der TWD und des opaken Teils des Profils der solare Gewinn Q_soi berechnet. Gleichzeitig wurde der Wärmestrom, der sich bei einer Temperaturdifferenz von 20⁰C Innentemperatur zur jeweiligen Außentemperatur (aus dem Wetterdatenfile) ergibt, bestimmt.

Mit diesen Werten errechnet sich mittels

k_eq = k_ges-1/HGTfg(e)Ut)dt,
Heizperiode

der äquivalente k_eq.Wert. Die Ergebnisse der Rechnungen sind in Tabelle 2 für unterschiedlich lange Heizperioden zusammengestellt.

Heizperiode	k_eq in VWm²K	solare Gewinne Q_soi in kWh/ m² (Rahmenanteil)
November - März	0,4	73
Dezember - Februar	0,6	39
Januar	0,5	16

Tabelle 2: Äquivalenter K^-Wert und solare Gewinne

Insbesondere in den Wintermonaten ergibt sich damit ein Energiegewinn, der durch den erfindungsgemäßen Profilaufbau ermöglicht wird.

Es hat sich für die Erfindung als vorteilhaft herausgestellt, daß zusätzlich zur Außenwand die Verbindungsstege zwischen dieser und der zugeordneten Haupthohikammerwand für das Spektrum des Sonnenlichts durchlässig gestaltet sind. Dadurch treten beim Durchgang der Sonnenenergie in Bereich der Vorhohlkammer nur vernachlässigbare Verluste in den Stegbereichen auf.

Es erscheint ferner zweckmäßig, daß sowohl die Außenwand der Vorhohlkammer als auch die Verbindungsstege einstückig mit der zugeordneten Haupthohikammerwand verbunden sind. Diese einstückige Herstellung kann im Wege der Coextrusion erfolgen. Ferner erscheint es vorteilhaft, daß die der Vorhohlkammer zugeordnete Haupthohikammerwand eine Absorptionsfläche für Energiestrahlung ist. Dazu kann diese Haupthohikammerwand eine energieabsorbierende Beschichtung tragen. Auf diese Weise wird die Energieausnutzung noch erhöht.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß die Vorhohlkammer nicht unbedingt einstückig mit der Haupthohlkammer verbunden sein muß. Vielmehr kann die Vorhohlkammer auch nachträglich in Form einer Vorsatzschale aus für das Spektrum des Sonnenlichts durchlässigen Kunststoff z. B. aufgerastet, aufgeklebt oder auf ähnliche Weise verbunden werden. Es liegt weiter im Rahmen der Erfindung, andere Werkstoffe für die Bildung der Vorhohlkammer zu benützen, die ebenfalls für das Spektrum des Sonnenlichts durchlässig sind. Hier kommt z. B. der Werkstoff Polycarbonat (PC) in Betracht. Durch eine strukturierte Oberfläche können die Lichtstrahlen beim Eintritt in die Vorhohlkammer gebrochen und die Durchsicht durch das Profil damit verhindert werden. Die Durchlässigkeit für die Sonnenenergie kann ferner durch die Abdeckung bestimmter Profilbereiche, z. B. durch Lackieren beeinflußt werden. Wichtig ist auf jeden Fall, daß das gesamte Spektrun des Sonnenlichts durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Vorhohlkammer in das Profilsystem eindringen kann

und somit zur Erwärmung des Rahmens beiträgt. Hierdurch entsteht die Pufferwirkung, die zu der gewünschten k-Wert-Abminderung führt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Profilsystems schematisch dargestellt. Das Profilsystem besteht aus dem Blendrahmen 1 und dem Flügelrahmen 2. Der Blendrahmen 1 besitzt eine Haupthohlkammer 11 mit dem Verstärkungsprofil 12 und raumseitige Nebenhohlkammem 13, 14.

Der Flügelrahmen 2 besitzt ebenfalls eine Haupthohlkammer 21 mit Verstärkungsprofil 22 und raumseitigen Nebenhohlkammem 23, 24.

Dem Blendrahmen 1 und dem Flügelrahmen 2 vorgelagert sind jeweils die Vorhohlkammern 15, 25, die aus einem Kunststoff bestehen, der für das Spektrum des Sonnenlichts durchlässig gestaltet ist. Die Vorhohlkammer 15 besitzt mehrere Verbindungsstege 151, 152, 153, 154 zur zugeordneten Haupthohlkammerwand 16.

Die Vorhohlkammer 25 am Flügelprofil 2 besitzt ebenfalls mehrere Verbindungsstege 251, 252, 253 zur zugeordneten Haupthohlkammerwand 26.

Die Verbindungsstege 151, 152, 153, 154 zur Haupthohlkammerwand 16 des Blendrahmens 1 sowie die Verbindungsstege 251, 252, 253 zur Haupthohlkammerwand 26 des Flügelprofils können einstückig mit den Haupthohlkammerwänden 16, 26 verbunden sein. Sie können jedoch auch nachträglich auf die Haupthohlkammerwände 16, 26 aufgebracht, z. B. aufgeklipst, aufgerastet, aufgeklebt usw. sein.

- Ansprüche -

Claims

Ansprüche

1. Hohlkammerprofil aus Kunststoff mit einer Haupthohlkammer für Verstärkungsprofile und einer sich wenigstens über die Höhe der Haupthohlkammer erstreckenden Vorhohlkammer, wobei zwischen der Außenwand der Vorhohlkammer und der zugeordneten Haupthohlkammerwand wenigstens ein Verbindungssteg verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die Außenwand der Vorhohlkammer (15, 25) für das Spektrum des Sonnenlichts durchlässig gestaltet ist.

2. Hohlkammerprofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur Außenwand der Vorhohlkammer (15) die Verbindungsstege (151, 152, 153, 154, 251, 252, 253) zwischen dieser und der zugeordneten Haupthohlkammerwand (16, 26) für das Spektrum des Sonnenlichts durchlässig gestaltet sind.

3. Hohlkammerprofil nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Außenwand der Vorhohlkammern (15, 25) als auch die Verbindungsstege (151, 152, 153, 154, 251, 252, 253) einstückig mit der zugeordneten Haupthohlkammerwand (16, 26) verbunden sind.

4. Hohlkammerprofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Vorhohlkammern (15, 25) zugeordnete Haupthohlkammerwand (16, 26) eine Absorptionsfläche für Energiestrahlung ist.

5. Hohlkammerprofil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Haupthohlkammerwand (16, 26) eine energieabsorbierende Beschichtung trägt.