DE4325049C2 - Gebäudeverglasung mit regelbarer Wärmedämmeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gebäudeverglasung mit füll- und entleerbarer, regelbarer Wärmedämmeinrichtung, mit mindestens einem Fensterfeld, das zwischen zwei im Abstand zueinander angeordneten Glasscheiben einen wahlweise mit einer rieselfähigen Füllung von Isolierpartikeln befüllbaren Isolierraum aufweist, dessen unteres Ende über eine Saugförderleitung mit einem Vorratsbehälter verbunden ist, aus dem die Isolierpartikel zu einem oberen Einlaß des Isolierraums gelangen.

Für Gebäude, insbesondere Wohngebäude, werden in zunehmendem Maße größere verglaste Außenflächen vorgesehen, um die Sonneneinstrahlung stärker zur Wärmeenergiegewinnung heranzuziehen. Neben einer Vergrößerung der Fensterflächen wird bei moderneren Gebäuden zunehmend auch eine Verglasung von Dachflächen bzw. an das Dach anschließenden Flächen vorgesehen, oftmals in Form von Glasvorbauten wie z. B. Wintergärten oder Dachverglasungen wie z. B. in Einkaufspassagen.

Mit der Vergrößerung der verglasten Außenfläche von Gebäuden verstärken sich aber auch die Probleme infolge zu hoher Sonneneinstrahlung oder zu hoher Wärmeverluste bei niedrigen Außentemperaturen durch Ausstrahlung. Deshalb sind regelbare Wärmedämmeinrichtungen erforderlich, mit denen der Durchtritt von Wärmestrahlung durch das Fensterfeld in beiden Richtungen gesteuert werden kann.

Jalousien und ähnliche Einrichtungen erfüllen die Anforderungen an eine leistungsfähige Wärmedämmeinrichtung nur unzureichend, zumal sie nur den Strahlungsdurchtritt unterbinden, ohne dabei jedoch die Wärmedämmwirkung des Fensterfeldes zu verbessern.

Deshalb wurden Wärmedämmeinrichtungen entwickelt, bei denen in einen Isolierraum zwischen zwei Glasscheiben eine rieselfähige Füllung von Isolierpartikeln wahlweise eingebracht und abgesogen wird. Durch diese Füllung wird zum einen der Strahlungsdurchtritt in beiden Richtungen unterbunden (Isolierung bzw. Beschattung), so daß eine unerwünschte Aufheizung bei zu starker Sonneneinstrahlung und ein Wärmeverlust bei niedrigen Außentemperaturen verhindert werden; zum anderen stellt die Füllung aus Isolierpartikeln aber eine zusätzliche Wärmedämmschicht dar, deren Wärmedämmungsvermögen infolge fehlender Konvektion zwischen den Isolierpartikeln wesentlich höher ist als das Wärmedämmungsvermögen einer zwischen den beiden Glasscheiben vorhandenen Luftschicht.

Ein wesentlicher Nachteil dieser Wärmedämmeinrichtungen mit einer rieselfähigen Füllung von Isolierpartikeln besteht darin, daß diese üblicherweise aus Hartschaum bestehenden Isolierpartikel durch die mechanische Beanspruchung beim Befüllen und Entleeren einem Verschleiß unterliegen, der zu Verschleiß durch Abrieb, elektrostatischer Aufladung sowie Verdichtung der Isolierpartikel (2% Kunststoff, 98% Luft) führt. Einerseits wird dadurch einen störende Verschmutzung des Fensterfelds durch Abrieb oder anhaftende Isolierpartikel verursacht; andererseits macht es der auftretende Verschleiß erforderlich, die Füllung nach verhältnismäßig kurzer Zeit auszuwechseln. Diese Schwierigkeiten konnten zwar durch die Entwicklung von Isolierkörpern mit geschlossener Oberfläche und verminderter Verschleißneigung (EP 306 877) verringert, aber nicht völlig ausgeschlossen werden.

Die Gesamtenergie-Durchlässigkeit (g-Wert) für einfallende Strahlung setzt sich zusammen aus 1) direkter Sonnenenergietransmission und 2) Sekundärabgabe infolge in der Verglasung absorbierter Sonnenstrahlung. Daraus ergeben sich beim Einsatz von Einfach-Isolierglas deutliche Vorteile in der Ausnutzung der auftreffenden Sonnenenergie: Die Wärmebilanz für einfallendes Sonnenlicht von Einfach-Isolierglas ist wegen des höheren g-Werts (keine wärmereflektierenden Beschichtungen) günstiger als z. B. bei Wärmeschutzglas. Dafür sind in den Nachtstunden die Ausstrahlungsverluste höher, wobei jedoch dieser Nachteil bei Einsatz einer beweglichen Wärmedämmung durch deren isolierende Wirkung nicht zum Tragen kommt.

Bei einem bekannten Fensterelement (US-PS 3 903 665, insbesondere Fig. 4) der eingangs genannten Gattung ist das Fensterfeld senkrecht angeordnet. Der Vorratsbehälter, der die Füllung von Isolierpartikeln aufnimmt, solange der Strahlungsdurchgang durch das Fenster freigegeben werden soll, ist im Abstand zum Fensterfeld angeordnet und mit diesem über eine Saugförderleitung verbunden, durch die die Füllung vom Fensterfeld zum Vorratsbehälter transportiert wird. Eine Druckförderleitung führt vom Vorratsbehälter zum Fensterfeld, um die Füllung von Isolierpartikeln aus dem Vorratsbehälter in das Fensterfeld zu fördern, wenn dies erforderlich ist.

Die Druckförderung der Isolierpartikel aus dem Vorratsbehälter in das Fensterfeld bedingt eine erhebliche mechanische Beanspruchung der Isolierpartikel, insbesondere durch den Förderdruck, der so hoch gewählt werden muß, daß eine Verstopfung der Druckförderleitung vermieden wird. Die Isolierpartikel treten folglich mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit in den Isolierraum im Fensterfeld ein und sind dabei einem hohen mechanischen Verschleiß unterworfen. Der Förderdruck wird auf den Isolierraum im Fensterfeld übertragen und führt zu einer erheblichen mechanischen Beanspruchung der Glasscheiben, die folglich entsprechend dick ausgeführt werden müssen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Gebäudeverglasung mit regelbarer Wärmedämmung der eingangs genannten Gattung auszubilden, daß eine größtmögliche Schonung der Isolierpartikel gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Vorratsbehälter oberhalb des Isolierraums angeordnet ist und eine untere, steuerbare Auslaßklappe aufweist, die an den Einlaß des Isolierraums angeschlossen ist, so daß die Füllung ausschließlich unter Schwerkrafteinfluß in den Isolierraum gelangt.

Die Isolierpartikel werden dabei in ihrem gesamten Kreislauf sehr schonend transportiert. Da die Isolierpartikel ausschließlich unter Schwerkrafteinfluß und daher mit sehr geringer mechanischer Energie in den Isolierraum im Fensterfeld rieseln, sobald die Auslaßklappe des Vorratsbehälters geöffnet wird, ist die mechanische Beanspruchung der Isolierpartikel so gering, daß Abrieb weitestgehend vermieden wird.

Da die Förderung der Isolierpartikel vom unteren Ende des Isolierraums bis in den oben angeordneten Vorratsbehälter ausschließlich durch Saugwirkung erfolgt, ist auch in diesem Abschnitt des Förderkreislaufs die mechanische Beanspruchung der Isolierpartikel sehr gering. Verstopfungen werden dadurch vermieden, daß eine größere Ansammlung von Isolierpartikeln durch die Saugwirkung jeweils an der stromab gelegenen Seite abgebaut wird, ohne daß sich ein Förderdruck durch die gesamte Füllung von Isolierpartikeln in der Förderleitung hindurch aufbauen müßte, bevor er den stromab gelegenen Teil der Leitungsfüllung erreicht.

Da die Zufuhr der Isolierpartikel zum Isolierraum ausschließlich unter Schwerkrafteinfluß erfolgt, und da die steuerbare Auslaßklappe des Vorratsbehälters geschlossen ist, solange eine Saugförderung der Isolierkörper in den Vorratsbehälter erfolgt, bleibt der Isolierraum im Fensterfeld frei von Druckänderungen, so daß auch keine mechanische Beanspruchung der Glasscheiben und Glasdichtungen eintritt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß das Fensterfeld und der oberhalb davon angeordnete Vorratsbehälter einer Dachschräge entsprechend geneigt sind. Damit läßt sich in einer auch architektonisch ansprechenden Weise eine regelbare Wärmedämmung einer Dachverglasung erreichen, ohne daß der erfindungsgemäß oberhalb des Fensterfeldes angeordnete Vorratsbehälter das äußere Erscheinungsbild des Gebäudes stört.

Vorzugsweise können mehrere Fensterfelder nebeneinander angeordnet sein, wobei jedem Fensterfeld ein gesonderter Teil des gemeinsamen oder geteilten Vorratsbehälter zugeordnet ist. Damit wird eine gesonderte Regelung der Wärmedämmung für unterschiedliche Fensterfelder ermöglicht.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbespiel der Erfindung näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigt:

Fig. 1 in vereinfachter räumlicher Darstellungsweise ein Fensterfeld mit einer regelbaren Wärmedämmeinrichtung,

Fig. 2 einen schematischen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt ähnlich der Fig. 2 durch ein anderes Ausführungsbeispiel und

Fig. 4 eine Teilansicht der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform.

Das in der Zeichnung dargestellte Fensterfeld 1 bildet einen Teil einer Gebäudeverglasung und ist entsprechend der Dachschräge des Gebäudes geneigt. Das Fensterfeld 1 weist Rahmenelemente 2 und zwei im Abstand zueinander angeordnete Glasscheiben 3 auf, zwischen denen ein Isolierraum 4 (Scheibenabstand 65 mm für 65 mm Wärmedämmschicht aus Isolierpartikeln) gebildet ist, der zur Aufnahme einer Füllung 5 von Isolierpartikeln dient. Diese Isolierpartikel sind beispielsweise Hartschaumkugeln gemäß dem europäischen Patent 306 877.

Oberhalb des Isolierraums 4 und des Fensterfeldes 1 ist ebenfalls entsprechend der Dachschräge geneigt ein Vorratsbehälter 6 angeordnet, der zur Aufnahme der Isolierpartikel dient. Der Vorratsbehälter 6 weist eine untere, von Hand oder motorbetätigt steuerbare Auslaßklappe 7 auf, die in Fig. 2 mit ausgezogenen Linien in ihrer geschlossenen Stellung dargestellt ist. Die geöffnete Stellung ist in Fig. 2 mit gestrichelten Linien angedeutet. Die Auslaßklappe 7 ist an den oberen Einlaß des Isolierraums 4 angeschlossen, so daß die Füllung 5 von Isolierpartikeln aus dem Vorratsbehälter 6 nach dem Öffnen der Auslaßklappe 7 ausschließlich unter Schwerkrafteinfluß schonend in den Isolierraum 4 rieseln kann.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mündet der Isolierraum 4 über eine steuerbare untere Auslaßklappe 8 in eine Sammelkammer 9. Eine Saugförderleitung 10 hoher elektrischer Leitfähigkeit ist vom unteren Bereich der Sammelkammer 9 herausgeführt und mündet mit ihrem nach oben kegelförmig erweiterten offenen Ende 11 (Rohraufweitung) im oberen Bereich des Vorratsbehälters 6. In Fig. 2 ist der Verlauf der Saugförderleitung nur schematisch dargestellt. In der praktischen Ausführung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Saugförderleitung 10 in einem der beiden seitlichen Rahmenelemente 2 nach oben zu führen, wie dies in Fig. 1 mit gestrichelter Linie angedeutet ist. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, außerhalb des Fensterfeldes 1 verlaufende Rohrleitungen vorzusehen.

Im oberen Bereich des Vorratsbehälters 6 ist über ein vorgeschaltetes Filter 12 (auch Lufttrocknungsfilter) ein in Fig. 2 nur schematisch angedeutetes Sauggebläse 13 angeschlossen, durch das im Vorratsbehälter 6 ein Unterdruck erzeugt werden kann, durch den die Isolierpartikel aus der Sammelkammer 9, ggf. durch einen als Fließrinne ausgebildeten Isolierkörper, durch die Saugförderleitung 10 in den Vorratsbehälter 6 gefördert werden. Dabei muß die Auslaßklappe 7 zum Aufbau des Vakuums geschlossen sein.

In diesem Zustand ist der Isolierraum 4 des Fensterfeldes 1 frei von Isolierpartikeln und somit vollständig durchlässig für die gesamte einfallende Sonneneinstrahlung. Wenn eine weitere Wärmezufuhr durch Sonneneinstrahlung verhindert werden soll, beispielsweise um eine unerwünschte weitere Aufheizung des Gebäudeinneren zu vermeiden, oder wenn eine Wärmeabstrahlung aus dem Gebäude nach außen bei niedrigen Außentemperaturen wegen auftretender Ausstrahlungsverluste vermieden werden soll, wird der Isolierraum 4 mit den Isolierpartikeln gefüllt.

Hierzu wird die Auslaßklappe 7 durch einen (nicht dargestellten) Klappenantrieb geöffnet. Die Füllung 5 von Isolierpartikeln rieselt nach unten und füllt den Isolierraum 4.

Um die Saugförderung der Isolierpartikel aus der Sammelkammer 9 zu erleichtern, kann die Sammelkammer 9 mit einer Belüftungsöffnung 14 versehen sein. Auch der am oberen Ende des Isolierraumes 4 liegende Raum 15 unterhalb der Auslaßklappe 7 im oberen Bereich des Fensterfeldes 1 kann mit einer Belüftungsöffnung 16 versehen sein, um den Isolierraum 4 zu belüften, wenn die Füllung von Isolierpartikeln nach unten abfließt.

Die vorangehende Beschreibung gilt weitgehend auch für das in den Fig. 3 und 4 dargestellte Ausführungsbeispiel; insoweit werden dort die gleichen Bezugszeichen verwendet wie beim Beispiel nach den Fig. 1 und 2.

In Fig. 4 ist dargestellt, daß die Saugförderleitung 10 eine kegelförmige Rohraufweitung 11 am Partikelaustritt im Vorratsbehälter 6 aufweist. Außerdem ist in Fig. 10 angedeutet, daß die Saugförderleitung 10 als Absaugschlauch ausgeführt sein kann. Der oder die Absaugschläuche können mit einem integrierten Kupferdraht ausgerüstet sein, um eine höhere elektrische Leitfähigkeit zu erhalten. Auf diese Weise wird eine auftretende elektrostatische Aufladung durch Reibung der Isolierpartikel am Absaugschlauch und untereinander, insbesondere bei aggressivem Fördergut, abgeleitet.

Die Saugförderleitung 10 kann mit einem in Förderrichtung stufenweise oder konisch zunehmenden Leitungsdurchmesser ausgeführt sein, so daß die Isolierpartikel durch geringe Geschwindigkeit schonend und wegen der konischen oder kegelförmigen Aufweitung am Ende 11 der Saugförderleitung 10 ohne Anprall auch im Vorratsbehälter 6 ohne Verdichtung bewegt werden.

In Fig. 4 ist gezeigt, daß am Anfang der Saugförderleitung 10 eine hand- oder motorbetätigte Verschlußklappe 17 angeordnet ist.

Die Sammelkammer 9 ist beim Beispiel nach Fig. 3 mit einer Isolierung 18 versehen und als Fließrinne ausgebildet. Ein Spezialgewebe 19 ist in der Sammelkammer 9 angeordnet.

Das Fensterfeld ist mit einer Neigung von mindestens 25° angeordnet. Am Übergang vom Vorratsbehälter 6 zum Isolierraum 4 befindet sich ein thermisches Trennblech 20. Das Fensterfeld 1 wird von einem Unterzug 21 abgestützt.

Claims (13)

1. Gebäudeverglasung mit regelbarer Wärmedämmeinrichtung, mit mindestens einem Fensterfeld, das zwischen zwei im Abstand zueinander angeordneten Glasscheiben einen wahlweise mit einer rieselfähigen Füllung von Isolierpartikeln befüllbaren Isolierraum aufweist, dessen unteres Ende über eine Saugförderleitung mit einem Vorratsbehälter verbunden ist, aus dem die Isolierpartikel zu einem oberen Einlaß des Isolierraums gelangen, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbehälter (6) oberhalb des Isolierraums (7) angeordnet ist und eine untere, steuerbare Auslaßklappe (7) aufweist, die an den Einlaß des Isolierraums (4) angeschlossen ist, so daß die Füllung (5) ausschließlich unter Schwerkraft rieselnd in den Isolierraum (4) gelangt.

2. Gebäudeverglasung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugförderleitung (10) einen in Förderrichtung stufenweise oder konisch zunehmenden Leitungsdurchmesser aufweist.

3. Gebäudeverglasung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierpartikel durch geringe Geschwindigkeit in der stufenweise im Durchmesser zunehmenden Saugförderleitung (10) schonend und wegen der konischen oder kegelförmigen Aufweitung am Ende (11) der Saugförderleitung (10) ohne Anprall auch im Vorratsbehälter (6) ohne Verdichtung bewegt werden.

4. Gebäudeverglasung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Absaugschläuche der Saugförderleitung (10) mit einem integrierten Kupferdraht zwecks höherer Leitfähigkeit zur Ableitung auftretender elektrostatischer Aufladung durch Reibung der Isolierpartikel am Absaugschlauch und untereinander (aggressives Fördergut) ausgerüstet sind.

5. Gebäudeverglasung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugförderleitung (10) eine kegelförmige Rohraufweitung (11) am Partikelaustritt im Vorratsbehälter (6) aufweist.

6. Gebäudeverglasung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fensterfeld (1) und der oberhalb davon befindliche Vorratsbehälter (6) senkrecht oder einer Dachschräge entsprechend geneigt angeordnet sind.

7. Gebäudeverglasung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Fensterfelder (1) nebeneinander angeordnet sind und daß jedem Fensterfeld (1) ein gesonderter Teil des Vorratsbehälters (6) zugeordnet ist.

8. Gebäudeverglasung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende des Isolierraums (4) in eine Sammelkammer (9) mündet, aus der die Saugförderleitung (10) herausgeführt ist.

9. Gebäudeverglasung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fensterfeld (1) seitliche Rahmenelemente (2) aufweist und daß die Saugförderleitung (10) in einem seitlichen Rahmenelement (2) nach oben geführt ist.

10. Gebäudeverglasung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fensterfeld (1) in seinem oberen Bereich mit einer Belüftungsöffnung (16) verbunden ist.

11. Gebäudeverglasung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelkammer (9) mit einer Belüftungsöffnung (14) verbunden ist.

12. Gebäudeverglasung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Sammelkammer (9) als Isolierkörper in Form einer Fließrinne ausgebildet ist.

13. Gebäudeverglasung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Saugförderleitung (10) in dem seitlichen Rahmenelement (2) von außen nicht sichtbar nach oben geführt ist.