DE4127130C2 - Verbundfenster zur Abblendung von Sonnenlicht - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbundfenster zur Abblendung von Sonnenlicht gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der EP 04 02 529 A1 ist ein Verbundfenster zur Abblendung von Sonnenlicht bekannt. Dieses bekannte Verbundfenster besteht aus mehreren Kammern, die zwei gegenüberliegende Glasscheiben aufweisen, welche durch waagerecht liegende Querträger in Form von Fensterkreuzen auf Abstand gehalten werden. Die Querträger zwischen den gegenüberliegenden Glasscheiben weisen Durchbrüche auf, damit eine Flüssigkeit in die Kammern ein- und ausströmen kann, die durch die Glasscheiben und die Querträger gebildet werden.

Nachteilig bei dem bekannten Verbundfenster ist, daß die Quer­ träger sehr viel Raum beanspruchen und die Sicht behindern. Andererseits sind die Querträger erforderlich, um eine hohe Festigkeit des Verbundfensters zu erzielen.

Zudem besteht der Nachteil, daß aufgrund der Querträger, die das Aus- und Einströmen der Flüssigkeit behindern, ein erhöhter Pumpdruck aufgebracht werden muß, was die Scheiben von innen­ heraus mit einem hohen Druck belastet. Die hohe Druckbelastung kann nach längerem Betrieb des Verbundfensters zu Dichtigkeits­ problemen führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verbundfenster zur Abblendung von Sonnenlicht zu schaffen, das bei verbesser­ ter Durchsicht und erhöhter Stabilität beim Ein- und Ausfüllen der Flüssigkeit geringeren Belastungen ausgesetzt ist.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des kenn­ zeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Nach der Erfindung werden einzelne Abstandshalter verwendet, die umfangsseitig vollständig von der Flüssigkeit umspülbare Stege sind, und darüber hinaus wird erfindungs­ gemäß zum Füllen der Kammern eine Unterdruckpumpe verwendet, die im Inneren des Verbundfensters einen Unterdruck erzeugt.

Damit wird erreicht, daß die Scheiben, die die Kammern bilden, von innen heraus nicht auf Druck belastet werden. Des weiteren können die Abstandshalter im Querschnitt kleingehalten werden. Die Abstandshalter müssen nicht als durchgängige Stege aus­ gebildet werden, was ein vollständiges Umspülen mit der Flüs­ sigkeit erlaubt und somit die Durchsichtsfläche erhöht.

Die Abstandshalter können mit einem strömungsgünstigen Quer­ schnitt versehen werden, das heißt mit geringen Strömungsbei­ werten, was Vorteile beim Ein- und Ausströmen der Flüssigkeit erbringt. Solche Querschnitte können kreisförmig, oval, aber auch stromlinienförmig sein, wodurch sie die Funktion von Leit­ flächen übernehmen und die notwendige Leistung der Umwälzpumpe reduzieren, was vor allem den Einsatz von Solarzellen erleich­ tert, wenn das erfindungsgemäße Verbundfenster in einer Weiter­ bildung zur Ausnutzung der gesammelten Sonnenenergie verwendet werden soll.

Um das Verbundfenster von einer externen Stromversorgung unab­ hängig zu machen, wird vorgeschlagen, Solarzellen zum Antrieb der Unterdruckpumpe vorzusehen. Werden diese Solarzellen zu­ mindest teilweise hinter der Kammer, z. B. als senkrechter Streifen, angeordnet, so wird die Flüssigkeit die Solarzellen je nach der Intensität der Sonneneinstrahlung mehr oder weniger abdecken. Damit ergibt sich bereits die Möglichkeit, die Füll­ höhe der Flüssigkeit der Sonneneinstrahlung anzupassen, da die Unterdruckpumpe bei einer bestimmten Spannung der Solarzellen stillgesetzt wird. Zu diesem Zweck wird die Anordnung von Regelelementen und eines Entlüftungsventils vorgeschlagen, welcher das Stillsetzen und Wiederanlaufen der Unterdruckpumpe beeinflussen.

Die Fig. 1 bis 9 zeigen schematisch Ausführungsbeispiele von Verbundfenstern. Die Beispiele sind nicht als serienreife Kon­ struktionen aufzufassen, sie geben aber eine Übersicht über die möglichen Kombinationen, sowie viele Anregungen zur Gestaltung der Erfindung.

Fig. 1 zeigt ein doppelverglastes Verbundfenster, bestehend aus einem Rahmen (2), in den zumindest zwei Scheiben (1) dicht eingesetzt sind. Zwischen den Scheiben (1) befinden sich zahlreiche Abstandhalter (3), welche in einem regelmäßigen Muster, oder, wie in Fig. 2 gezeigt, in einer den Druckverhältnissen angepaßten Verteilung angeordnet sein können.

Der Vorratsbehälter (8) enthält eine Menge Flüssigkeit (4), die zweck­ mäßigerweise farblich getönt sein kann, um eine bessere Abschirmung des Lichtes, aber auch eine bessere Absorbierung der Sonnenwärme zu haben.

Die Flüssigkeit (4) wird durch die Unterdruckpumpe (7), welche über ein Saugrohr (16) mit dem oberen Ende der Kammer (10) verbunden ist, durch das Füllrohr (18) in die Kammer (10) gesaugt, sobald die Unterdruck­ pumpe (7) über ein Regelgerät (23) eingeschaltet ist. Mit dem Regelgerät (23) kann die Füllhöhe (9) entweder von Hand oder auch über automatisch arbeitende Sensoren, abhängig von der Helligkeit, der Temperatur oder auch der Tageszeit verändert werden.

Da beim vollständigen Füllen der Kammer (10) unter Umständen auch Flüssig­ keit von der Unterdruckpumpe (7) angesaugt wird, ist erfindungsgemäß ein Ver­ bindungsrohr (19) vorgesehen, welches bis unterhalb des niedrigsten Flüssig­ keitsstandes im Vorratsbehälter (8) reicht. Während des Evakuierens wird die Luft durch das Verbindungsrohr (19) der Flüssigkeit (4) im Vorratsbehälter (8) zugeführt und kann als Luftblasen entweichen, was durch die Entlüftung (25) ermöglicht wird. Der Vorratsbehälter (8) kann sogar als nach außen offener Behälter ausgeführt werden.

Die Flüssigkeit (4) dichtet überdies das Verbindungsrohr (19) ab, so daß selbst bei einer mangelhaften Dichtheit der Unterdruckpumpe (7) kein Vakuum­ verlust und dadurch eine Änderung der Füllhöhe (9) eintreten kann.

Will man die Füllhöhe (9) verringern muß der Kammer (10) Luft zugeführt werden, was z. B. über das Regelgerät (23) erfolgen kann.

Fig. 1 zeigt auch schematisch die Anordnung der Umwälzpumpe (5), welche von einem Regelgerät (24) geschaltet wird. Die Umwälzpumpe (5) ist über eine Lei­ tung (17) mit der Kammer (10) verbunden und entnimmt die von der Sonne er­ wärmte Flüssigkeit (4) und führt sie über das Wärmetauschersystem (6) dem Vorratsbehälter (8) zu. Da die Kammer (10) ein geschlossenes System bildet, wird eine gleiche Menge Flüssigkeit (4) aus dem Vorratsbehälter (8) über das Füllrohr (18) in die Kammer (10) angesaugt. Dabei entsteht, wie in Fig. 2 ge­ zeigt, eine Art Zirkularströmung, die sowohl durch die Form als die Anordnung der Abstandhalter (30, 31) beeinflußt wird. So verhindert z. B. der senk­ rechte Abstandhalter (30) eine Art Kurzschlußströmung, und die querliegenden Abstandhalter (31) begünstigen die Ausbildung einer Zirkularströmung in Rich­ tung der Pfeile (32).

Wichtig ist auch in diesem Fall, daß zumindest das Füllrohr (18) immer in die Flüssigkeit (4) im Vorratsbehälter (8) eintaucht. Aber auch die Leitung (20) soll möglichst immer in die Flüssigkeit (4) eintauchen, um ein Einströmen von Luft in das System zu verhindern.

Das Einschalten der Umwälzpumpe (5) über das Regelgerät (24) kann eben­ falls entweder von Hand oder über Sensoren automatisch in Abhängigkeit von z. B. Temperatur, Tageszeit, Füllhöhe oder anderen Parametern erfolgen.

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, wobei immer gleiche Teile mit gleichen Bezugsnummern bezeichnet sind.

Nach der vorhergehenden Beschreibung des Füllens der Kammer (10) durch die Unterdruckpumpe (7) ist erkennbar, daß bei vollständiger Füllung der größte Unterdruck im oberen Bereich der Kammer (10) herrscht. Daher wer­ den die Scheiben (1) vom atmosphärischen Luftdruck in diesem Bereich am stärksten beansprucht und es sind in dieser Zone eine größere Anzahl von Abstandhaltern (3) angeordnet.

Infolge des Gewichtes der Flüssigkeit (4) nimmt der auf die Scheiben (1) ausgeübte hydrostatische Druck stetig ab und ist an der Oberfläche der Flüssigkeit (4) im Vorratsbehälter (8) gleich Null, da dieser mit der umgebenden Atmosphäre offen in Verbindung steht. Demzufolge kann man die Anzahl der Abstandshalter (3) nach unten zu reduzieren, die Durchsichtigkeit ist besser, eine ansprechende Gestaltung ist möglich und Kosten werden gespart.

Fig. 2 zeigt aber auch die Möglichkeit ein erfindungsgemäßes Verbundfenster mit allen Funktionen, einschließlich einer gut und automatisch funktionierenden Klimatisierung ohne externe Energiezuführung, nur über die eingestrahlte Sonnenenergie zu betreiben und zu steuern.

Die Unterdruckpumpe (7) wird von Solarzellen (11) betrieben, die zumindest teilweise als senkrechte Streifen hinter der Flüssigkeit (4) angeordnet werden. Das führt bei steigender Füllhöhe (9) dazu, daß die Solarzellen (11) weniger Sonnenenergie zugeführt erhalten und schließlich bei einem bestimmten Grenzwert die Unterdruckpumpe (7) nicht mehr ausreichend versorgen können und diese bei einer entsprechenden Füllhöhe (9) stillgesetzt wird.

Bei stärkerer Sonneneinstrahlung wird auch die Leistung der Solarzellen (11) ansteigen und die Unterdruckpumpe (7) wieder anlaufen bis die Füllhöhe (9) die Solarzellen (11) soweit abdeckt, daß deren Leistung den Grenzwert zum Abschalten der Unterdruck­ pumpe (7) erreicht und diese stillsetzt. Auf diese einfache Art wird die Füllhöhe (9) der Sonneneinstrahlung ohne besonderen Auf­ wand automatisch angepaßt.

Sobald die Intensität der Sonneneinstrahlung sinkt, muß auch die Füllhöhe den dann gegebenen Bedingungen angepaßt werden. Das kann erfindungsgemäß nur dadurch geschehen, daß dem System, d. h. der Kammer (10) Luft über ein Entlüftungsventil (14) zugeführt wird. Die Steuerung des Entlüftungsventils (14), welches auch in einfacher Art mit dem Regelelement (13) kombinierbar ist, könnte einfachst, elektronisch überwacht, auf ein weiteres Absinken der Spannung der Solarzellen (11) nach Abschalten der Unterdruckpumpe (7) erfolgen.

Noch einfacher ist die erfindungsgemäße Anordnung eines Ent­ lüftungsventils (14), das einstellbar eine minimale Luftmenge einströmen läßt, welche kleiner ist als die Pumpenleistung der Unterdruckpumpe (7). Eine solche Anordnung würde nach Abschalten der Unterdruckpumpe (7) die Füllhöhe (9) langsam absinken lassen, bis die Leistung der Solarzellen ausreicht, um die Unterdruck­ pumpe wieder in Gang zu setzen. Da es sich um enge Toleranzen handelt, die zudem durch natürliche Schwankungen der Sonnenein­ strahlung überlagert werden, ist gegen eine solche Ansteuerung nichts einzuwenden. Die "richtige" Füllhöhe würde dauernd um den "richtigen" Wert pendeln. Bei eintretender Dunkelheit würde auto­ matisch der maximale Lichteintritt gestattet.

Auch für die Umwälzpumpe (5) sind Solarzellen (12) vorgesehen, die allerdings unabhängig von der Füllhöhe (9) z. B. im oberen Bereich des Verbundfensters horizontal angeordnet, der Umwälz­ pumpe Strom zuführen, sobald eine bestimmte Sonneneinstrahlung erreicht ist. Auch in diesem Fall ist keine aufwendige Steuerung erforderlich. Sobald die Sonne scheint wird die Flüssigkeit (4) umgepumpt.

Fig. 2 zeigt schematisch, daß es mit einer erfindungsgemäßen Ausführung eines Verbundfensters wirklich möglich ist, alle im Anfang genannten Aufgaben in einfacher Art und ohne Fremdenergie nur durch Nutzung der Sonnenwärme zu lösen.

Fig. 3 und Fig. 4 zeigen eine beispielsweise Konstruktion einer Baueinheit, wie sie auch nachträglich in Gebäuden eingesetzt werden konnte. Die Bezugsnummern stimmen für gleiche Teile mit denen von Fig. 1 und Fig. 2 überein.

In einem Rahmen (2), der z. B. als Hohlprofil gestaltet sein kann, um erforderliche Leitungen, wie etwa das Saugrohr (16), aufzunehmen, sind die Scheiben (1) dicht eingesetzt, wobei in diesem Beispiel 3 Scheiben (1) dargestellt sind, so daß sich 2 Kammern (10) ergeben. In der äußeren Kammer (10), welche den Sonnenstrahlen (29) ausge­ setzt ist, befinden sich zahlreiche Abstandhalter (3), wie in Fig. 1 und Fig. 2 beschrieben.

Im unteren Teil des Rahmens (2) ist der Vorratsbehälter (8) mit der Umwälzpumpe (5) und der Unterdruckpumpe (7) untergebracht. Auch das Wärmeaustauschsystem (6), welches mit dem Absorptions-Kühlgerät (26) kombiniert ist befindet sich im unteren Teil, mit Belüftungs­ schlitzen (27) zur Zu- und Abführung von Frischluft von außen. Ein Kaltluftaustritt (28) führt vom Kühlgerät (26) in den zu kühlenden Innenraum. Die erforderlichen Bedienungselemente wie Regler usw. können nach Belieben angeordnet werden, da sie praktisch nie bedient werden müssen.

Die Fig. 5 bis 9 zeigen schematisch schließlich Maßnahmen zur Ge­ staltung der Abstandhalter.

Fig. 5 zeigt ein Dekor-Beispiel mit Vögeln (33), wie sie häufig zum Schutz gegen anfliegende Vögel angebracht werden.

Fig. 6 zeigt ein anderes Dekor-Beispiel (34, 35); ebenso das Streu­ muster von geometrischen Formen (36, 37) in Fig. 7. Es ist offenbar, daß man unmöglich alle Designs anführen kann, da deren Anzahl unbe­ grenzt ist.

Die Fig. 8 und 9 zeigen einen Schnitt durch die zylindrischen Ab­ standhalter (38) bzw. in etwa Doppelkegelform (39) zwischen den Scheiben (1).

Der einfache Aufbau eines erfindungsgemäßen Verbundfensters gestattet eine weitgehende Anpassung an die Wünsche der Architekten oder Bauherrn, da keinerlei Verbindungen zu Luftkanälen oder elektri­ schen Anschlüssen erforderlich sind.

Die schematischen Darstellungen der Fig. 1 bis 4 sind in keiner Weise beschränkend für die Ausgestaltung der Erfindung aufzufassen, sie dienen lediglich einem besseren Verständnis wie umfassend diese Neuheit genutzt werden kann.

Claims (10)

1. Verbundfenster zur Abblendung von Sonnenlicht, bestehend aus zwei oder mehreren Kammern (10), einer Umwälzpumpe (5) für eine Flüssigkeit (4),
einem Vorratsbehälter (8) sowie aus lichtdurchlässigen Schei­ ben (1) aus Glas oder Kunststoff, welche durch mehrere über die Höhe des Fensters verteilt angeordnete Abstandshalter (3) auf Abstand gehalten werden, in einen Rahmen (2) eingesetzt und aus dem Vorratsbehälter (8) ganz oder teilweise mit Flüssigkeit (4) füllbar sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abstandshalter (3) umfangsseitig vollständig von der Flüssigkeit (4) umspülbare Stege sind, und
daß zum Füllen der Kammern (10) eine Unterdruckpumpe (7) vor­ handen ist, welche die Flüssigkeit (4) aus dem Vorratsbehälter (8) bis zu der jeweils gewünschten Füllhöhe (9) in die Kammer (10) ansaugt.

2. Verbundfenster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Abstandshalter (3) in der Höhe des Verbundfen­ sters zunimmt.

3. Verbundfenster nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Abstandshalter (3) im Querschnitt das Profil eines Vogels aufweisen.

4. Verbundfenster nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Abstandshalter (3) zumindest teilweise strömungs­ günstige Querschnitte aufweisen.

5. Verbundfenster nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Abstandshalter (3) walzenförmig und/oder als Dop­ pelkegel ausgebildet sind.

6. Verbundfenster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Solarzellen (11) zum Antrieb der Unterdruckpumpe (7) vorhanden sind.

7. Verbundfenster nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Solarzellen (11) hinter der Flüssigkeit (4) derart angeordnet sind, daß sie je nach Füllhöhe (9) mehr oder weniger dem einfallenden Licht ausgesetzt sind.

8. Verbundfenster nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeich­ net, daß Regelelemente (13) vorhanden sind, welche das Still­ setzen der Unterdruckpumpe (7) beeinflussen.

9. Verbundfenster nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Entlüftungsventil (14) vorhanden ist, welches auf einen konstanten Wert justiert oder einstellbar ist.

10. Verbundfenster nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeich­ net, daß mindestens eine der Scheiben (1) aus einem Sicher­ heitsverbundglas besteht oder drahtarmiert ist.