DE4426484A1 - Wärmedämmendes Fenstersystem zur Tageslichtnutzung - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein hochwärmedämmendes und gleichzeitig stark lichtstreu­ endes Fensterscheibensystem. Dieses "Daylightingelement" kann wegen seiner diffusen Lichtstreuung zur besseren Tageslichtnutzung in Arbeitsräumen etc. eingesetzt werden. Erfindungsgemäß hat dieses, auf der Basis der Isolierglastechnik gefertigte Fensterschei­ bensystem gegenüber herkömmlichen Systemen verbesserte Wärmedämmeigenschaften.

Bei bisherigen Daylightingsystemen wurden als lichtstreuende Bauteile Milchglas­ scheiben, Wabenmatten oder Kapillarmatten aus Kunststoff, auf Glasscheiben geklebte Glasfasermatten und auch Lamellensysteme verwendet. Diese Systeme zeigen meist keine gleichzeitig zu ihren Lichtstreueigenschaften optimalen Wärmedämmeigenschaften. Außerdem ist bei herkömmlichen Daylightingsystemen - vor allen bei Waben- und Ka­ pillarsystemen - die Transmission des sichtbaren Lichts stark von der Einstrahlrichtung der Lichtquelle (Sonne) abhängig. Steht die Lichtquelle senkrecht zum System, so ist die Transmission in der Regel am höchsten. Eine unter allen Einstrahlrichtungen isotrope Streulichtverteilung läst sich so nicht erreichen und damit ist auch die gleichmäßige Ausleuchtung eines Raumes nicht ganz zu verwirklichen.

Es bestand nun die Aufgabe, ein lichtstreuendes Bauteil einzusetzen, das eine möglichst isotrope Streulichtverteilung bei hoher Lichttransmission aufweist und gleich­ zeitig den Wärmedurchgangskoeffizienten durch das Fensterscheibensystem herabsetzt:

Abhilfe schafft erfindungsgemäß der Einsatz eines Faservlieses aus Polypropylen, Polyester, Glas etc. als streuendes Medium im Scheibensystem. Das Vlies sollte eine Dicke von etwa 0.01 mm bis 1 mm haben. Der Faserdurchmesser sollte zwischen 0.5 µm und 10 µm liegen. Die Höhe der Transmission des Lichts, sowie die Streulichtverteilung lassen sich durch Wahl der Massenbelegung des Vlieses und des Faserdurchmessers für die jeweilige Anwendung in geeigneter Weise einstellen.

Im Bereich der Isolierglastechnik ist bekannt, daß Zwei- oder Mehrscheibensysteme, die mit einer infrarotundurchlässigen Schicht versehen sind und die mit Gasen geringer Gaswärmeleitfähigkeit (z. B. Argon oder Krypton) gefüllt sind, besonders kleine Wärme­ durchgangskoeffizienten aufweisen (G. Ortmanns und J. Fricke, "Moderne Fenster", Physik in unserer Zeit 19, 1 (1988)).

Außer der Gaswärmeleitfähigkeit und dem Wärmestrahlungstransfer ist die vom Scheibenabstand abhängige Gaskonvektion eine entscheidende Größe für den Ge­ samtwärmetransport. Der Strahlungstransfer kann gegebenenfalls durch eine entspre­ chende Infrarotbeschichtung der Scheiben eingedämmt werden. Die Gaskonvektion kann nur dann verhindert werden, wenn der Scheibenabstand einen bestimmten Wert, der abhängig von der Gasart ist, nicht überschreitet.

Idee der Erfindung ist es, den Raum zwischen zwei parallelen Glasscheiben durch die Anbringung eines parallel zu den Scheiben aufgespannten Faservlieses derartig aufzuteilen, daß bei größtmöglichem Scheibenabstand die Konvektion des sich zwischen den Scheiben befindlichen Gases verhindert wird. Ähnlich wie bei einem Dreischeibenisolierglas besitzt das System zwei - in Form gasgefüllter Hohlräume - hintereinandergeschalteter effektiver Wärmewiderstände (J. Fricke, "Neues Dreischeiben- Energiesparfenster", Physik in unserer Zeit 20, 4 (1989)).

Der Wärmedurchgangskoeffizient wird durch den Einsatz des Vlieses erfindungsgemäß herabgesetzt. Im Gegensatz zu einem Dreischeibensystem ist jedoch die Dicke des Fensters geringer. Durch den Einbau des Vlieses wird das Gewicht im Vergleich zu einem normalen Zweischeibensystem praktisch nicht erhöht.

Für den Zusammenbau des Systems genügt ein für ein Zweischeibenisolierglas üblicher, gasdichter Randverbund. Es ist gedacht, das Vlies mittels geeigneter, im Scheibenzwi­ schenraum befindlicher Abstandshalter aufzuspannen.

Vorteil der Erfindung gegenüber bisherigen Daylightingelementen ist der niedrige Wärmedurchgangskoeffizient bei gleichzeitig geringer Bautiefe. Zum Beispiel ist bei der Verwendung von infrarotbeschichteten Scheiben und Kryton als Füllgas ein Wärme­ durchgangskoeffizient von etwa 0,7 W/m²·K bei einer Bautiefe von etwa 25 mm zu erreichen. Für die Fertigung dieses neuen Fenstersystems können weitgehend Produk­ tionstechnologien aus der Isolierglastechnik eingesetzt werden. Über die Variation der Vlieseigenschaften (Materiale Vliesstärke, Faserdurchmesser) können Fensterelemente mit für die Anwendung erforderlichen Lichtstreueigenschaften hergestellt werden. Durch den Einsatz des Fenstersystems kann im Bereich der Raumkonditionierung (Heizung, Kühlung, Beleuchtung) der Bedarf an Energie erheblich gesenkt werden.

Die beschriebenen Fensterelemente können im Industriehallenbau, im Oberlichtbe­ reich oder bei Schrägverglasung (Scheddächer) Anwendung finden.

Ein weiteres Einsatzfeld liegt im Bereich der wärmestrahlungsfreien, diffusen Beleuchtung (Kaltlicht), wie es bei Weißlichttransilluminatoren für spezielle medizinische Untersu­ chungen gefordert wird.

Claims (4)

1. Wärmedämmendes Fenstersystem zur Tageslichtnutzung, bestehend aus zwei par­ allel angeordneten transparenten Scheiben, die durch einen in der Isolierglastech­ nik bekannten, gasdichten Randverbund verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein zwischen den Scheiben parallel angebrachtes, lichtstreuendes Faservlies den Raum zwischen den Scheiben derartig aufteilt, daß die Konvektion des sich zwischen den Scheiben befindlichen Gases verhindert wird.

2. Lichtstreuendes, wärmedämmendes Fenstersystem gemäß Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich als Gas Argon oder Krypton zwischen den Scheiben befindet.

3. Lichtstreuendes, wärmedämmendes Fenstersystem gemäß Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder beide Scheiben mit einer infrarotundurchlässigen Schicht versehen sind.

4. System aus mehreren Scheiben und Vliesen gemäß den Ansprüchen 1 bis 3.