DE3109811A1

DE3109811A1 - Waerme- und schallschutzfenster mit vorrichtungen, die im taktverfahren nach dem thermo-syphon-prinzip eine raum be- und entlueftung mit waermerueckgewinnung aus der abluft ermoeglichen

Info

Publication number: DE3109811A1
Application number: DE19813109811
Authority: DE
Inventors: Kurt 5620 Velbert Hammel
Original assignee: Wilhelm Weidtmann GmbH and Co KG
Current assignee: Roto Frank AG
Priority date: 1981-03-13
Filing date: 1981-03-13
Publication date: 1982-11-18

Description

Kennwort: "Taktschaltbares Wärmerückge-
winnungsfenster" Wärme- und Schallschutzfenster mit Vorrichtungen, die im Taktverfahren nach dem Thermo-Syphon-Prinzip eine Raum- Be- und Entlüftung mit Wärmerückgewinnung aus der Abluft ermöglichen.
Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, die Lüftungsfunktion eines wärme- und schallgedämmten Fensters, vorzugsweise eines Kasten- oder Verbundfensters, mit Wärmerückgewinnung aus der Abluft eines Raumes zu ermöglichen ohne die Wärme- und Schallschutzfunktion des Fensters zu beeinträchtigen mit dem Ziel, ein raumhygienisch gutes Klima zu erzeugen, unter größtmöglicher Einsparung an Heizenergie.
Nach dem Stand der Technik sind im wesentlichen drei Lüftungssysteme in Verbindung oder an einem Fenster bekannt geworden, wovon das Letztere eine Wärmerückgewinnung mit einschließt.
Die erste Gruppe ist seit längerer Zeit unter der Bezeichnung "Permanentlüftung" bekannt geworden. Diese Lüftungsvorrichtung befindet sich in der Regel ober quer über dein Fenster und läßt je nach Größe und#Anzahl-der#an.ihr quer zu ihrer Längsachse in ihrer Breite verstellbar angebrachten Lüfturigssci#Iitze mehr oder weniger Aussenluft auf direktem Weg ins Rauminnere gelangen.
Das Durchtrittsvolunien der Luft hängt von den herrschenden klimatischen Verhältnissen ab und beinhaltet keine Wärmerückgewinnung Ein Schallschutz ist je nach Ausstattung vorhanden.
Die zweite Gruppe ist eine Vorrichtung ähnlicher Art und ist zur Regulierung der Luftdurchtrittsmenge mit einem in Stufen schaltbarem Lüfter ausgerüstet. Sie beinhaltet keine Wärmerückgewinnung, erzeugt Zugluft und bringt während der Heizperiode ständig. Kaltluft in den Raum hinein.
Die dritte Gruppe arbeitet nach dem gleichen Prinzip, hat aber in ihrem Lüftergehäuse ein Wärmerohr oder ähnliches Element integriert, das bei getrennter Führung der Zu- bzw. Abluft der letzteren Wärme entnimmt und der Zuluft zuführt. Der Wirkungsgrad einer solchen, unter der Bezeichnung "Klimabox" bekannt gewordenen Lüftungseinrichtung ist nicht nur von den herrschenden atmosphärischen Bedingungen abhängig, sondern auch von der Luftdurchtrittsgeschwindigkeit bzw, Verweilzeit in der Klimabox selbst.
Die letztgenannten Bedingungen sind erklärlicherweise ungünstig, da hier - wie bei der ersten Gruppe - die Luftführung nur innerhalb des Lüftergehäuses stattfinden kann, das aufgrund der Raumverhältnisse an einer Seite eines Fensterrn,4mens, bevorzugt oberhalb des Fensters, nicht großvolumig ausgeführt werden kann. Zwischen Oberkante Ferster und Mauersturz ist in der Hohe wenig Platz und sehr oft befindet sich dort ein Rolladen.
Die Erfindung hat sich ie Aufgabe gestellt, die den nach dem Staut der Technik vorstehend beschriebenen Lüftungseinrichtungen anb:iftenden Mängel abzustellen und hat dies im Wesentlichen wie nachfolgend t)eschrieben gelöst.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird im wesentlichen wie nachfolgend beschrieben gelöst: Bei einem mehrfach verglasten Fenster mit großem Scheibenabstand, vorzugsweise bei einem Kasten-oder Verbundfenster, wird der im Fenster zwischen den Sch-eiben eingeschlossene Luftraum als Kammer ausgenutzt, um im Mehrtaktverfahren der Raumabluft in der Kammer Wärme zu entziehen, diese innerhalb der Kammer zu speichern, sie im nächsten Takt an die von aussen zugeführte Frischluft abzugeben und im weiteren Takt die vorgewärmte Zuluft dem Raum zuzuführen.
Der Transport der Zu- bzw. Abluft soll mittels intervallgesteuerten Drehschiebern in Form von Schlitzrohren, von denen jeweils eins im unteren und eins im oberen Kammerbereich angeordnet ist, aufgrund der Temperaturdifferenzen der Zu- bzw. Abluft und der Druckunterschiede zwischen Raum und äusserer Atmosphäre, nach dem Thermo-Syphon-Prinzip erfolgen. Dabei könnten die Intervalle, die den Taktzeiten entsprechen, von unterschiedlicher Dauer sein, um den Wärmeaustausch und die Spülvorgänge in der Fensterkammer entsprechend den jeweils herrschenden klimatischen Verhältnissen und auch Fenstergrößen- und bolumenabhängig optimieren zu können.
Zur Unterstützung des natürlichen Lufttransportes kann ein im Fenster integrierte#,evtl. innerhalb eines Schlitzrohres angeordneter Lüfter mit elektrischem Antrieb eingesetzt werden.
Es kann auch wahlweise, wenn die vorherrschenden Klimata es ratsam erscheinen lassen, der eine oder andere Takt mit seiner entsprechenden Schlitzrohrstellung beibehalten werden, wobei der Luftaustausch ebenfalls durch einen Lüfter unterstützt werden kann.
Somit hat man die Möglichkew eine Raum - Be- und -Entlüftung über einen längeren Zeitraum durchzlführen, wobei allerdings vorübergehend der Wärme- und Schallschutz des Fensters geringfügig zu gunsten der im Augenblick gewünschten Funktion eingeschränkt wird, Die oberhalb und unterhalb der Verglasung des Fensters in integrierten Gehäuseteilen angeordneten Schlitzrohre werden vorzugsweise in Schaumstoffpaketen eingebettet, um den Schallschutz zu optimieren.
Die Schlitzrohre haben im wesentlichen drei Schaltpositionen einzunehmen: Position 1) Verbindung Kammer nach aussen Position 2) Verbindung Kammer nach innen; Position 3) Völliger Abschluß Die Drehbewegung der Schlitzrohre wird beispielhit in bekannter Weise mit elektrisch betätigtep Servos (umschaltbare kleine Getriebemotoren) durchgeführt. Die notwendigen Impulse werden in ebenso bekannter Weise von einem umlaufenden, zeitlich einstell- und rl~:oulierbaren Intervallgeber ausgelöst.
Um die Wärmespeicherung bzw. Wärmeabgabe während tler hielWftir vorgesehenen Takte zu begünstigen, wird der innere Umfallt (Leil)ung) des die Fensterflügel umfassenden Blendrahmens an mindestens zwei Seiten, vorzugsweise aber auch allseitig mit hierzu geeigneten Material ausgekleidet. Erfindungsgemäß läßt sich hierfür ein Metall mit guter Wärmeleitfähigkeit und großeroberflächenstruktur verwenden, z, 13 ein aus Alu im Strangpressverfahren hergestelltes, in achsialer Richtung feinlamelliertes Profil.
Weiterhin wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, bei mehreren, in einem Raum befindlichen oder bei benachbarten, evtl. in einem Element zusammengefaßten Fenstern die Taktfolge bei der Be- und Entlüftung phasenverschoben erfolgen zu lassen. Hierdurch wird eine weitergehend kontinuierliche Raumklimatisierung erreicht.
Letztlich kann mittels eines vorerwähnten Intervallschalters in Verbindurig mit einer Zeitschaltuhr die Be- und Entlüftung für bestimmte Betriebszeiten ein- oder ausgeschaltet werden.
Wenn zur besseren Klimatisierung der Zuluft und zur Förderung der Raumhygiene eine Befeuchtung der Luft notwendig wird, kann diese ebenfalls insder Kammer zwischen den#.Scheiben#des Fensters durchgeführt werden.
In den Zeichnungen ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt, es zeigen: Figur .1) Ein Kastenfenster im Vertikalschnitt mit zwei nach innen aufgehenden, einseitig gebandelten D rehilügeln, mit jeweiliger Isolier s cheib en-Vrglasung mit oben und unten angeordneten Schlitzrohr Figur la) Das gleiche Fenster Im Iioflzont;aischnitt.
Figur 2) Das gleiche Fenster in der Vorderansicht.
Figur 3) Das gleiche Fenster (Vertikalschnitt)-viermal untereinander angeordnet, mit schematischer Darstellung von vier Arbeitstakten.
3 a) Schaltstellung: Zuluft kalt - Abluft kalt 3 b) Vorw#rmung der eingeschlossenen Zuluft 3 c) Schaltstellung: Abführung der Abluft warm, bezw. Zuführung der vorgewärmten Frischluft 3 d) Wärmeabgabe der zugeführten Abluft Figur 4) Darstellung des Fensters (Vertikalschnitt) im Schaltzustand permanenter Belüftung.
Figur 5) Darstellung des Fensters (Vertikalschnitt) im Zustand permanenter Entlüftung.
Figur 6) Teil-Vertikalschnitt des Fensters im oberen Bereich mit Schaltstellung: Schlitzrohr zur Belüftung.
Figur 7) Teil-Vertikalschnitt des Fensters im oberen Bereich mit Schaltstellung: Schlitzrohr geschlossen.
Figur 8) Teil-Vertikalschnitt des Fensters im oberen Bereich mit Schaltstellung: Schlitzrohr zur Entlüftung.
Figur 9) Schnitt ## das Rahmenleibungsprofi1 Das in der Innenansicht nach Figur 2 abgebildete Kastenfenster besteht im Wesentlichen aus zwei unabhängig von einander zu betätigenden Drehflügelfenstern, deren Flügel 1 + 2 jeweils einseitig mittels Bändern 3, 4 an ihren Blendralimen 5, 6 angeläng# sind. Die Flügel werden vorzugsweise mit Zentralverschüssen über Fensteroliven 7 betätigt. Zur Erreiehuiig Cilt~.S besseren A-Wertes (Luftdurchgangszahl) und eines besseren K-\AZerlacs (Wärmedämmwert) werden die Fälze der Flügel (nicht dargestellt) zusätzlich mit in einer Ebene umlaufenden Dichtung versehen.
Die beiden Fenster 1 (5) 2 (6) nach Figur 1 werden allseitig umfassend mit einem Leibungsrahmen 8, 9, 10, 11 versehen.
Während die beiden seitlichen Leibungsrahmenteile 10, 11 flach gehalten werden können, da sie nur den horizontalen Abstand der beiden Fenster von einander bestimmen und zur Glasseite hin mit einem Alu-Profil 12 versehen sind, sind die oben und unten angebrachten Leibungsrahmenteile 8, 9 in vertikaler Richtung so dimensioniert, daß sie die beiden zur Luftführung und Um steuerung dienenden Schlitzrohre 12,13 13in sich drehbar gelagert aufnehmen.
Die die Schlitzrohre umgebenden und Leibungsrahmen 8, 9ausfüllenden Formteile sind vorzugsweise aus wärmedämmenden Schaumstoff hergestellt.
Das nach den Figuren 3 a - 3 d schematisch abgebildete Kastenfenster zeigt in der vertikal untereinander dargestellten Folge die vier nach dem Beispiel sich intervallmäßig wiederholdenden Luftzustandstakte.
Takt I nach Figur 3 azeigt einen Spülvorgang, bei dem die beiden Schlitzrohre 12, 13 die kalte Zuluft mit einer beispielhaften Aussentemperatur von 100 Celsius in die Kammer 16 eintreten und die in dem vorhergehenden Takt IV die irl der Kammer 16 abgekühlte Abluft atlstreten lassen Figur 3 b zeigt einen Verweiltakt II, bei dem die Schlitzrohre 12,13 13 geschlossen sind, und die im Takt I eingetretene kalte Jitulufl tur ca. 16 Celsius erwärmt wird. Hierbei geben die Leibungsrahnieifteile 8, 9, 10, 11 ihre vorher gespeicherte Wärme an die in der Kammer 16 eingeschlossene Luft ab.
Takt III nach Figur 3c zeigt wiederum einen Spülvorgang, bei dem die beiden Schlitzrohre 12, 13 die auf 16° Celsius vorgewärmte Zuluft raumseitig zufliessen und die warme Abluft, ca. 200 Celsius von der Raumseite her in die Kammer 16 eintreten lassen.
Figur 3 d zeigt wiederum einen Verweiltakt, bei dem die im vorhergehenden Takt III eingetretene warme Abluft, 200 Celsius, ihre Wäriiie an die Leibungsrahmenteile 8, 9, 10, 11 abgibt, wobei sich die in der Kammer 16 bei geschlossenen Schlitzrohren 12, 13 verweilende Luft auf ca. 12° abkühlt, um alsdann in der sich wiederholenden Taktfolge bei Takt I ausgespült zu werden.
Die Figuren 6, 7 und 8 zeigen Vertikalschnitte durch den oberen Fensterbereich, bei dem das obere Schlitzrohr in seinen drei Funktionsstellu#gen abgebildet ist und den Luftweg nach Figur 6, entweder von der Kammer 16 nach aussen oder umgekehrt freigibt.
Nach Figur 7 sperrt das Schlitzrohr und läßt keine Luftbewegung zu.
(Verweiltakte II, IV) Nach Figur 8 gibt das Schlitzrohr den Luftweg vom Rauminneren zur Kammer. 16 oder%umgekehrtirei.#.lm unteren Bereich des Fensters arbeiten die beiden Schlitzrohre analog.
Figur 4 zeigt das Kastenfenster im Vertikalschnitt bei ausgeschalteter Automatik der Taktfolge. Hierbei ist ein Zustand der permanenten Raumbelüftung eingenommen, wobei das Schlitzrohr 12 den Luftweg von draussen in die Kammer 16 freigibt und das Schlitzrohr 13 den Luftweg von der Kammer 16 in den Innenraum freigibt.
Figur 5 zeigt die gleiche Situation wie nach Figur 4, jedoch im umgekehrten Sinne zur Raumentlüftung.
Figur 9 zeigt ein Leibu#gsrahmenprofil> das aus einem Werkstoff; vorzugsweise aus-Alu besteht, mit: guter Wärmeleitfähigkeit, das in der Lage ist, Wärme schnell aufzunehmen und zu speichern und ebenso die gespeicherte Wärme wieder schnell an seine Umgebung abzugeben. Zur Glas seite des Fensters hin ist dieses Profil mit einer feinlaminaren Oberfläche in Längsrichtung des Profils versehen, um den vorher beschriebenen Effekt zu optimieren.
Die Erfindung beschränkt sich nicht nur auf die beispielhafte Lösung des Erfindergedankens. Wie schon in der Beschreibung angedeutet, lassen sich unterschiedliche Fensterarten, auch Fens terkombinationen mit fasenverschobenen und in der Anzahl unterschiedlichen Takten zur Realisierung des Erfinder gedankens verwenden.
Auch lassen sich die Taktzeiten ihrer Länge nach variieren und sogar ausschalten um andere, den herrschenden Klimatas angepaßte Dauersituationen des Be- und Entlüftungszustandes einzunehmen.
Eine Vielzahl von Zusatzfunktionen, wie Anordnung eines Lüfters zur Unterstützung der natürlichen Luftbewegung sowie ein Luftbefeuchter zur Optimierung eines raumhygienischen Klimas,werden erfindungsgemäß vorgeschlagen.
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Claims

Kennwort; "Taktschaltbares Wärmerückse-nnungsfenster" Ansprüche: 1. Wärme- und Schall-schutzfenster mit Vorrichtungen, die im Tajkverfahren nach dem Thermo-Syphon-Prinzip eine Raum-Be- und Entlüftung mit Wärmerückgewinnung aus der Abluft ermöglichen, vorzugsweise als Kasten- oder Verbundfenster ausgebildet, dadurch gekennzeichnet, daß in den horizontalen der die beiden Flügel 1, 2 mit ihren Blendrahmen 5, 6 umfassenden Leibungsrahmenteilen 8, -9, 10, 11 die Luftbew#egungsrichtung steuernde, in Schaumstoffkörpern 14, 15 drehbar gelagerte Schlitzrohre untergebracht sind.
2. Fenster nach Anspruch 1) dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzrohre 14, 15 mit zwei senkrecht zueinander, um 900 versetzte Schlitze angeordnet sind und in mindestens drei Schaltpositionen gebracht werden können, um die Luftbewegung entsprechend den Figuren 3a - 3c zu steuern.
3. Fenster nach Anspruch 1 + 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzrohre 14, 15 nach Figuren 4 + 5 in Positionen gebracht werden können, die die Luftbewegung nur zur Belüftung, oder aber auch nur zur Entlüftung steuern,
4. Schlitzrohre nach Anspruch 2 + 3 dadurch gekennzeichnet, daß ihre Steuerung in die gewünschten Positionen entweder im automatischen, zyklischen Ablauf erfolgt, oder aber in Einzelschaltung in gewünschte Positionen gebracht werden können.
5. Schlitzrohre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehbewegung in ihre Positionen mittels elektrisch angetriebener "Servos" (kleine Getriebemotore mit mindestens drei Schaltstellungen) erfolgt, die in die Leibungsrahmenteile 8, 9 integriert werden.
6. Antrieb der Schlitzrohre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Servos ihre Stromimpulse von einem taktsteuernden, evtl. mit Zeituhr gekoppelten elektrischen Geber bekommen, der ebenfalls in die Leibungsrahmenteile 8, 9 integriert werden kann.
7. Fenster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Fensterrahmen 1 (5) und 2 (6) nach Figur 1 an ihrem Umfang allseitig mit Leibungsrahmenteilen 8, 9, 10, 11 umfaßt werden.
8. ) Fenster nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Leibungsrahmenteile 8, 9, 10, 11 alls einem Werkstoff, vorzugsweise aus Alu-Profil, bestehen, der sich durch gute Wärmeleitfähigkeit auszeichnet.
9. ) Leibungsrahmenteile 8, 9 dadurch gekennzeichnet, daß sie mit Schaumstoffkörpern 14, 15 ausgestattet sind, die ihrerseits die Drehlager für die Schlitzrohre 12, 13 bilden und selbst auch zwei horizontale zur Aussen- bzw.

Raumseite öffnende Schlitze aufweisen und zusätzlich mit einem dritten zur Kammer 16 hin öffnenden Schlitz versehen sind.