DE3603658A1

DE3603658A1 - Solarhaus-fenster

Info

Publication number: DE3603658A1
Application number: DE19863603658
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl Ing Erdmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-02-06
Filing date: 1986-02-06
Publication date: 1987-08-13

Description

Ausgehend vom Energiehaushalt monovalent beheizter Solarhäuser sind Fenster deren schwächstes Glied, d. h. die größten Energieverschwender, besonders nachts. Metallbedampfte Scheiben bringen zwar k-Werte bis zu 1,3 hervor, leiden jedoch an dem Mangel, gleichzeitig wertvolle Solarstrahlung in beträchtlichem Maße auszusperren. Vor allem aber gibt es keine Anbieter von Fenstern mit integriertem temporärem Wärmeschutz. Bei 16 Nachtstunden eine nicht hinzunehmende Unterlassung. Nur in der Einheit von Fenster und temporärem Wärmeschutz kann der Verbraucher garantierte Leistungsdaten erhalten über das Gesamt-Energie-Verhalten.

Vor allem muß es gelingen, den Kaltluftabfall an der Innenseite von Fenster zu verhindern. Sie äußern sich in Zugerscheinungen. Diese treten dann nicht auf, wenn die Oberflächentemperatur der Innenscheibe zur Raumluft um nicht mehr als 3°C differiert. Siehe hierzu den Bericht in den VDI nachrichten Nr. 1 Seite 16, Jahrgang 1986. Metallbedampfte Fensterscheiben erreichen diese Forderung nicht. So liegen die Temperaturen von Thermoplusscheiben bei -10°C außen und 21°C innen an der Scheibenoberfläche 15°C. Also 6°C Differenz.

Nach dem RUHRGAS HANDBUCH Seite 227 ist die Gesamtstrahlungsdurchlässigkeit g von Sonnenschutzgläsern 0,2 im niedersten Wert. Auf einen solchen Energie-Verzicht kann ein Solarhaus nicht angelegt sein. Es wäre geradezu widersinnig.

Der o. e. Bericht macht mit einer neuen Fensterkonstruktion aus der Schweiz bekannt, wo es gelang, den Kaltluftabfall durch Anheben der Scheibentemperaturen zu verhindern. Man verwendet dort zwischen Außen- und Innenscheiben zwei gespannte Spezialfolien. Für den Wohnungs- bei können frühestens 1987 solche HIT-Fenster erwartet werden.

Es steht zu befürchten, daß die Preise der Fenster sehr hoch sein werden. Außerdem dürften Reparaturen vor Ort nicht machbar sein, wegen der Kompliziertheit der Folienlösung. Außerdem ist die Solarstrahlg. ausgesperrt.

Ein temporärer Wärmeschutz ist bei den HIT-Fenstern nicht gegeben. Ein solcher wird diesseits für unverzichtbar gehalten. Er sollte obligatorisch Bestandteil von Solarhaus-Fenstern sein. Allein so gelingt es, Fenster mit positiver Energiebilanz zu konstruieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fenster zu entwickeln, das eine positive Energie-Bilanz bietet zu wirtschaftlichen Preisen. Dabei soll es an der Oberfläche der inneren Scheibe Temperaturen aufweisen, die auch im strengen Winter nicht mehr als 3°C von der Raumluft abweichen. Isolierglas soll i. a. nicht zum Einsatz kommen. Dadurch könnten günstige Glasschaden- Versicherungsprämien erreicht werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine 3-Scheiben-Konstruktion besonderer Art, in einem kompakten Rahmen, entwickelt wird. Unter Beachtung der Glas-Besonderheiten, wie der sog. Strahlenfalle, d. h. die Undurchlässigkeit von Glas für Infrarotstrahlung, wurde ein neues Konzept zum Fensterbau entwickelt: Plexiglas läßt Infrarotstrahlen passieren und es wiegt nur die Hälfte von Glas. Damit ergeben sich folgende günstigen Aspekte: Die vom Innenraum kommenden Infrarotstrahlen erwärmen die Plexiglasscheibe und die dahinter befindliche Luftschicht und werden von der innen liegenden Glasscheibe wieder in den Innenraum reflektiert. Für die Erwärmung der Plexiglasscheibe wird nur der halbe Energiebedarf benötigt, wie bei der Erwärmung einer gleichdicken Glasscheibe auf dieselbe Temperatur. Dabei können die "Nachteile" von Plexiglas gut und gerne In-Kauf genommen werden wie: Statische Aufladung und empfindlichere Oberflächenstruktur. Die Gewichtsbelastung für Rahmen und Beschläge bleibt in Grenzen. Die Gesamt- Durchlässigkeit für Strahlungsenergie von der Sonne bleibt befriedigend hoch mit ca. 70%. Die Luftzwischenräume werden mit 21 und 34 mm für ein Ausführungsbeispiel gewählt. Filterpatronen vermögen evtl. eindringende Luftfeuchtigkeit auszufiltern. Es kommt ein kompakter Holzrahmen zur Anwendung, der gegen die inneren Lufträume dampfdicht ausgekleidet ist. Rahmen und Flügel erhalten luftdichte Gummidichtungen.

Zur Fensterkonstruktion gehört der temporäre Wärmeschutz für die Nachstunden. Er ist dergestalt, daß auf der Innenseite des Fensters ein PUR-Schaum gefüllter Alu-Rolladen im Abstand von ca. 10 cm angebracht ist, der keinerlei Verbindung zur Außenluft besitzt und konsequenterweise automatisch geöffnet und geschlossen wird. Die mittlere der beiden Glasscheiben kann raumseitig zusätzlich mit einer Infrarot-Reflexschicht versehen werden.

An einem Ausführungsbeispiel sollen zunächst die rechnerischen Ergebnisse dargelegt werden. Gedacht ist an ein Fenster mit den Maßen 1,20 × 1,20 m. Schichtfolge von außen nach innen:

1. Glasscheibe 4 mm (0,008) 2. Luftschicht34 mm (0,170) 3. Glasscheibe 3 mm (0,005) 4. Luftschicht21 mm (0,170) 5. Plexiglas 5 mm (0,025)

Damit ergibt sich ein Wert für den Wärmedurchlaßwiderstand von unter Berücksichtigung eines Rahmens der Gruppe 1 bei 15% wird

k = 0,15 × 1,00 + 0,85 × 1,82 = 1,70

Temporärer Wärmeschutz Ermittlung des Energiegewinns

Energiedurchlaßgrad nach Tab. 5.2-4 auf Seite 109 Ruhrgashandbuch für diese Konstruktion ca. 70%.

Einstrahlungsgewinn nach Bild 5.2-17 auf Seite 109 ergibt ca.

Q = 7 × 300 × 0,70 = 1470 Watt pro Tag (Globalstrahlg.)

abzüglich nächtlicher Strahlungsverlust bei t = 32°C

Q _v = 32 × 0,95 × 16 = 486 Watt pro Tag

Gewinn Q-Q _v = 984 Watt das entspricht 202%

Die Wärmespeicherkapazität des Alu-Rolladens beträgt je Grad C nur etwa 1 Wattstunde.

Das Solarhaus-Fenster besteht aus dem Rahmen (9) und dem Flügelrahmen (10), soweit es sich nach

Fig. 1 Solarhaus-Fenster Horizontalschnitt
Fensterflügel und -rahmen
um ein bewegliches Fenster handelt. Als Beispiel wurde eine 3-Scheibenkonstruktion gewählt. Scheiben (3, 2) sind aus Kristallspiegelglas hergestellt. Scheibe 1 ist ein Kunststoffglas. Zusammen mit dem tempörären Wärmeschutz- Rolladen (14) bilden sich insgesamt für die Nachtstunden 3 Lufträume (4, 5, 6). Das Fenster ist durch zwei umlaufende Gummidichtungen (12) gegen Zugluft geschützt. Wasserdampfsperren (20) verhindern das Diffundieren von Rahmenfeuchtigkeit bei offenporigen Anstrichen. Filterpatronen (22) unten und oben im Rahmen angebracht stehen mit den Lufträumen (5, 6) in Verbindung. Sie können Feuchtigkeit ausfiltern. Sie können auch gänzlich geschlossen werden. Der Innenrolladen (14) steht in keiner Verbindung zur Außenluft. Die Führungsschiene (17) hat eine Stoffdichtung gegen Zugluft. Die Lamellen (16) sind aus Aluminium mit PUR- Schaumfüllung. Unter Umständen können auch PVC-Rolläden Verwendung finden. Die äußere Glasleiste (8) ist korrosionsfest. Alle Scheiben (1, 2, 3) haben dauerplastische Fugen (13) Innen ist die obligatorische Glasleiste (7) aus Holz. Der Innenrolladen (14) ist automatisch über Dämmerungsschalter (Sensoren) gesteuert. Die Lichtdurchlässigkeit der Scheiben (1, 2, 3) ist bei etwa 70%. Strahlungsenergie kann also in hohem Maße die Innenräume erreichen. Andererseits wirkt sich die Strahlenfalle auf die Scheibe (1) nicht aus, weil aus Kunststoff. So gelangt Infrarotstrahlung bis zur Scheibe (2), von wo sie in den Innenraum reflektiert wird. Dabei haben sich Scheibe (1) und die Luft im Luftraum (5) erwärmt. Dadurch wird die Oberflächentemperatur der Scheibe (1) hochgehalten. Es tritt kein Kaltluftabfall im Innenraum auf.

Unter gewissen Umständen kann Scheibe (3) eine Isolierglasscheibe sein. Auf jeden Fall soll Scheibe (2) massearm, d. h. dünn, sein. Auf der dem Innenraum zugewandten Seite kann zusätzlich eine Infrarot-Reflexschicht aufgetragen sein.

Claims

1. Solarhaus-Fenster mit integriertem temporärem Wärmeschutz in Mehrscheibenkonstruktionen, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Innenraum zugewandte Scheibe (1) für Infrarot strahlendurchlässig ist, wobei die Infrarotstrahlung des Innenraums zu Zeiten der Nachtstunden bereits vor der Scheibe (1) durch die Reflexionsschicht (15) des Innenrolladens (14) in den Innenraum zurückgeworfen ist.

2. Solarhaus-Fenster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eine variable Luftschicht (4) mit stehender Luft, zwischen Scheibe (1) und Innenrolladen (14) für den temporären Wärmeschutz vorgesehen ist.

3. Solarhaus-Fenster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenrolladen (14) Lamellen (16) aus Aluminium hat, die im Hohlraum mit wärmedämmendem Kunststoff gefüllt sind.

4. Solarhaus-Fenster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Scheibe (2) eine Reflexionsschicht (5′) für Infrarotstrahlen besitzt und gegenüber Scheibe (3) sehr massearm ist.

5. Solarhaus-Fenster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Scheibe (3) von der Außenseite des Solar-Fensters eingeglast ist und Glasstäbe (8) aus Aluminium besitzt.

6. Solarhaus-Fenster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Fensterrahmen (9) und -flügel (10) aus Holz konstruiert sind, wobei im Flügelinneren eine Wasserdampfdichtung (20) angebracht ist, die bei Kunststoffrahmen entfallen.

7. Solarhaus-Fenster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, Filterpatronen (22) im Flügelrahmen (10) unten und oben eingebaut sind, wodurch Luftfeuchtigkeit aus Luftschicht (5, 6) ausgefiltert werden kann.

8. Solarhaus-Fenster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Scheibe (3) eine Isolierglasscheibe ist.

9. Solarhaus-Fenster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fuge zwischen Rahmen (9) und Flügelrahmen (10) mit zwei Gummidichtungen (12) abgedichtet ist.

10. Solarhaus-Fenster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsschiene (17) des Rolladens (14) zugluftdicht konstruiert ist.