DE8520439U1

DE8520439U1 - Isolierglasscheibe

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Publication number: DE8520439U1
Application number: DE19858520439
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-07-16
Filing date: 1985-07-16
Publication date: 1985-08-29

Description

Die Erfindung betrifft eine I solierglässcheibe mit einer Außenscheibe und einer Innenscheibe, die über einen Abstandsrahmen miteinander verbunden sind.

Derartige Isolierglasscheiben sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Sie werden als Fenster in Gebäude eingesetzt und sollen die Wärmebi1anz und damit das Innenklima des Gebäudes beeinflussen. Die Sonnenstrahlungswärme, die durch das Fenster in das Gebäude eintritt, setzt sich aus einem diffusen und einem direkten Anteil zusammen. Das Fenster soll für diffuses Sonnenlicht weitgehend durchlässig sein, damit die Innenräume des Gebäudes tagsüber möglichst hell sind. Diese Forderung erfüllen herkömmliche Isolierglasscheiben mit Außenscheibe und Innenscheibe. Diese herkömmlichen Isolier glasscheiben sind aber auch für die direkte Sonnenstrahlung und somit für deren Wärmeenergie durchlässig.

Um die Durchlässigkeit für die Wärme der direkten Sonneneinstrahlung zu reduzieren, ist es bekannt, wenigstens eine Scheibe der Isolierglasscheibe mit einer Reflexionsschicht zu versehen. Dadurch wird aber auch Durchlässigkeit für das diffuse Sonnenlicht und folglich die Helligkeit im Inneren des Gebäudes reduziert.

Die Anforderungen im Hinblick auf optische und wärmetechnische Eigenschaften, die an ein ideales Fenster zu stellen sind, lassen sich wie folgt zusammenfassen: Das Fenster soll für diffuses Sonnenlicht durchlässig sein, damit die Gebäudeinnenräume tagsüber möglichst hell sind. Das Fenster soll für direkte Sonnenstrahlung im Sommer weitgehend undurchlässig sein, damit Gebäudeinnenräume mit insbesondere südlich ausgerichteten Fenstern durch direkte Sonnenstrahlung nicht aufgeheizt werden. Das Fenster soll aber im Winter für direkte

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Sonnenstrahlung durchlässig sein, damit die Gebäudeinnenräume mit insbesondere südlich ausgerichteten Fenstern möglichst viöl Wärmeenergie der Sonnenstrahlürig aufnehmen können. Das Fenster soll für die von Oberflächen bei Raumtemperatür emittierte Strahlung undurchlässig sein, damit Gebäudeinnenräume im Winter keinen Strahlungswärmeverlust erleiden. Schließlich soll das Fenster auch wärmeisolierend sein, damit Gebäudeinnenräume im Winter keinen Wärmeverlust durch Konvektion im Fensterbereich erleiden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Isolierglasscheibe anzugeben, die bei guter Durchlässigkeit für diffuse Sonnenstrahl lung eine relativ geringe Durchlässigkeit für direkte Sonnenstrahlung im Sommer und eine große Durchlässigkeit für direkte

15 Sonnenstrahlung im Winter besitzt.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zwischen der Außenscheibe und der Innenscheibe mehrere im wesentlichen horizontale Schienen mit gegenseitigem Abstand vertikal übereinander angeordnet sind, die wenigstens auf ihrer Oberseite längs laufende Rillenprofile mit gegen die Außenscheibe geneigten Profilflächen sowie gegen die Innenscheibe geneigten Profilflächen aufweisen, wobei zumindest die gegen die Außenscheibe geneigten Profilflächen verspiegelt sind.

Mit anderen Worten handelt es sich um eine Isolierglasscheibe mit einem richtungsselektiven Reflexionssystem, das für diffuses Tageslicht weitgehend durchlässig ist, während die direkte Sonnenstrahlung (in Abhängigkeit vom Sonnenstand) von den verspiegelten Profilflächen der Schienen reflektiert wird.

Damit sind die eingangs erläuterten Anforderungen weitgehend erfüllt, denn die verspiegelte Profilflächen werden hauptsächlich im Sommer bei hohem Sonnenstand wirksam, während ihre Wirkung im Winter und bei niedrigem Sonnenstand nachläßt. Da die Schienen im Innenraum der Isolierglasscheibe eine Mehrzahl von Kammern bilden, wird auch die Wärmeübertragung durch Konvektion innerhalb der Isolierglasscheibe beachtlich verringert, so daß der Abstand zwischen Außenscheibe und Innenschei-

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be bei der erfindungsgemäßen Isolierglasscheibe größer gewählt werden kann als böi herkömmlichen Isolierglasscheiben. Herkömmliche Isolierglasscheiben besitzen einen Scheibenabstand von ca. 12 mm. Bei der erfindungsgemäßen Isolierglasscheibe ist ein Scheibenabstand von 24 mm oder mehr ohne weiteres möglich.

Die Profilierung der Schienen ist an sich beliebig* Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Rillenprofil ein Sägezahnprofil ist. Dementsprechend besitzt jede Schiene mehrere in Längsrichtung der Schiene zueinander parallele Rillen bzw. Rippen, wobei die Anzahl der nebeneinander angeordneten Rillen bzw. Rippen sich einerseits nach dem Scheibenabstand und andererseits nach der Dicke der Schienen richtet.

Der optimale Winkel der verspiegelten Profilflächen zur Vertikalen hängt hauptsächlich von der geographischen Breite ab, außerdem von Prioritäten, welche der Benutzer für die einzelnen Eigenschaften der Isolierglasscheibe setzt, sowie auch von der Richtung des betreffenden Fensters zwischen Südosten und Südwesten. Bei einer mittleren europäischen geographischen Breite von 50 Grad sollten die zur Außenscheibe geneigten Profilflächen unter einem Winkel von 50 Grad bis 70 Grad, vorzugsweise von 60 Grad bis 65 Grad, zur Außenscheibe ausge- richtet sein.

Aus geometrischen Gründen ist es vorteilhaft, wenn (bei einem Sägezchnprofi1 ) die zur Außenscheibe geneigten Profi'5-flächen und die zur Innenscheibe geneigten Profilflächen im wesentlichen unter rechten Winkeln aneinander anschließen.

Dann können auch alle Profilflächen verspiegelt sein, was im übrigen aus herstellungstechnischen Gründen vorteilhaft ist.

Der vertikale Abstand der Schienen sollte kleiner oder gleich dem Produkt der Breite der Schienen und dem Tangens des Winkels zwischen den zur Außenscheibe geneigten verspiegelten Profilflächen und der Vertikalen sein.

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Grundsätzlich genügt es, wenn lediglich die Oberseite der Schiene profiliert ist. Die Unterseite der Schienen kann dann eben ausgebildet sein, sollte dabei aber schwarz mattiert sein, um unerwünschte Reflexionen in den Innenraum des Gebäudes hinein zu vermeiden.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind jedoch auch die Unterseiten der Schienen ebenso wie die Oberseiten profiliert und verspiegelt.

Zweckmäßig werden die Schienen an der Außenscheibe oder an der Innenscheibe, insbesondere durch Verkleben» befestigt. f Um Wärmebrücken zu vermeiden, sollten die Schienen jeweils j berührungslos vor der anderen Scheibe enden. Man kann die Schienen aber auch mit ihren Enden an dem Abstandsrahmen oder an einem gesonderten Rahmen befestigen.

Als Material für die Schienen eignet sich insbesondere Glas, weil es den gleichen Ausdehnungskoeffizienten wie das Material der Außenscheibe oder der Innenscheibe besitzt. Die Schienen können aber auch aus Metall, insbesondere Leichtmetal1, bestehen.

Im folgenden wird ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert; die einzige Figur zeigt schematisch und teilweise einen Vertikal schnitt durch eine Isolierglasscheibe.

Zu der dargestellten Isolierglasscheibe gehören, jeweils mit gestrichelten Linien dargestellt, eine Außenscheibe 1 und eine Innenscheibe 2, die über einen nicht dargestellten Abstandsrahmen miteinander verbunden sind. Im Luftspalt 3 zwischen den beiden Scheiben 1, 2 sind mehrere im wesentlichen horizontale Schienen 4 mit gegenseitigem Abstand vertikal Übereinander angeordnet. Die Schienen 4 sind sowohl an ihrer Oberseite als auch an ihrer Unterseite profiliert, und zwar mit einem Sägezahnprofil, dessen Profilriilen bzw* Profilrippen sich in Längsrichtung der Schienen 4 erstrecken«

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Das Sägezahnprofil weist Profilflächen 5 auf, die unter einem Winkel θ = 65° zur Vertikalen b2w. zur Außenscheibe 1 ausgerichtet sind, sowie zur Innenscheibe 2 ausgerichtete Profilflächen 6, die unter einem Winkel^ = 90° an die Profilflächen 5 anschließen. Alle Profilflächen 5, 6 sowohl auf der Oberseite als auch auf der Unterseite der Schienen 4 sind verspiegelt.

Die Schienen 4 bestehen aus Glas und sind entweder an die Außenscheibe 1 oder an die Innenscheibe 2 angeklebt, wobei sie jeweils berührungslos vor der anderen Scheibe enden. In der Figur ist die Befestigung der Schienen 4 im einzelnen nicht dargestellt.

Die Dicke d der Schienen richtet sich nach der erforderlichen Steifigkeit der Schienen 4. Die Breite b richtet sich nach dem Abstand von Außenscheibe 1 und Innenscheibe 2, der bei der dargestellten Isolierglasscheibe größer sein kann als bei einer herkömmlichen Isolierglasscheibe. Der Abstand 1 benachbarter Schienen 4 ist bei der dargestellten Ausführung gleich dem Produkt aus der Breite b und dem Tangens des Winkels Θ.

Die Eigenschaften der als Fenster eingesetzten Isolierglasscheibe lassen sich wie folgt beschreiben:

In der Figur erkennt man, daß für Vertikaleinfallswinkel

η >· r\2 , wobei
η_ζ=θ ist,

keine direkte Sonnenstrahlung - abgesehen von geringfügiger Streustrahlung infolge nichtidealer Spiegeloberflächen - das Fenster durchdringt. Für Vertikai einfal 1swinkel

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η c η-, ,wobei η₁₌ 3Θ -Tf ist,

' dringt die gesamte einfallende direkte Sonnenstrahlung - abgesehen von Anteilen, die an den Scheibenoberflächen reflektiert und in den Glasscheiben bzw. an den Spiegelflächen absorbiert werden - durch das Fenster hindurch.

Für Vertikaleinfallswinkel η zwischen diesen beiden Grenzwerten, also für

38 -Tr ^ η £ 9

wird die einfallende direkte Sonnenstrahlung zu einem Teil reflektiert und zum anderen Teil vom Fenster aufgenommen. Die Anteile sind durch den schraffierten und den nichtschraffierten Teil des Strahlenganges für den Vertikaleinfall swiakel ·,{ deutlich gemacht.

Für ein nach Süden ausgerichtetes Fenster wurden die jeweils während eines Tages eingestrahlten diffusen und direkten Sonnenstrahlungswärmemengen für die Fälle

a) ohne richtungsselektives Reflexionssystem 25

b) mit richtungsselektivem Reflexionssystem

für verschiedene Jahreszeiten, die geographische Breite 50° und den Spiegelflächenneigungswinkel θ = 65° berechnet.

Hierbei ergab sich, daß in den Wintermonaten die täglich eingestrahlte Wärmemenge im Fall b) nur etwa 10 % geringer als im Fall a) ist» während in den Sommermonaten die täglich eingestrahlte Wärmemenge im Fall b) etwa 30 % bis 40 % derjenigen im Fall a) beträgt. Zum Frühlingsanfang bzw. Herbstanfang beträgt die täglich eingestrahlte Wärmemenge im Fall b) etwa 60 % derjenigen im Fäll a).

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Das durch das Fenster eindringende diffuse Tageslicht, welches in diesem Fall proportional zur Helligkeit in den Innenräuraen ist, beträgt zu allen Jahreszeiten im Fall b) 90 % desjenigen im Fall a).
5

Zum Vergleich wurden die täglich eingestrahlten Sonnenstrahlungswärmemengen für den Fall

c) 2-Scheiben-Ref1exionsiso!ierglas "Auresin 66/44" 10

berechnet.

Dieses Reflexionsisolierglas hat für ungefähr senkrecht auftreffende Sonnenstrahlen eine üurchlässigkeit von 44 %. Für den Fall c) beträgt die täglich in den Wintermonaten eingestrahlte Wärmemenge 33 % derjenigen im Fall a), während der entsprechende Wert für die Sommermonate 37 % ist. Das durch das Fenster eindringende, für die Helligkeit in Innenräumen wesentliche, diffuse Tageslicht beträgt zu allen Jahreszeiten im Fall c) etwa 35 % desjenigen im Fall a). Die Helligkeit in Innenräumen beträgt im tageszeitlichen und jahreszeitlichen Mittel im Fall c) etwa 50 % derjenigen im Fall a).

Die Schienen in dem Luftspalt zwischen den beiden Scheiben haben in Ergänzung zu ihren optischen Eigenschaften einen sehr positiven thermischen Effekt:

Die natürliche Konvektion in dem Luftspalt wird fast völlig unterbunden, so daß die guten Wärmeisolationseigenschaften der Luft voll zur Wirkung kommen können. Mit den Schienen im Luftspalt ist es sinnvoll, die Breite des Luftspaltes über die ansonsten gültige Grenze von etwa 12 mm auf z.B. 24 mm zu erhöhen. Der Wärmedurchgangskoeffizient der Isolierglasscheibe mit richtungsselektivem Reflexionssystem wird in diesem Fall nur etwa 70 % einer üblichen Isolierglasscheibe betragen und hat damit etwa die gleiche Größe wie für das Reflexionsisolierglas "Auresin 66/44".

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Die beschriebenen optischen und thermischen Eigenschaften der drei isoliergläser sind in Tabelle 1 noch einmal in zusammengefaßter Form dargestellt.

Zusammenfassend kann bezüglich der optischen und thermischen Eigenschaften des isolierglases mit richtungsselektivem Reflexionssystem gesagt werden* daß es die Vorteile des üblichen Isolierglases und des Reflexionsisolierglases vereint.

Wenn die Innenseite der äußeren Scheibe mit einem aufgedampften Belag aus Indiumoxid versehen wird, so erhält man ein richtungsselektives Isolierglas, welches bezüglich seiner optischen Transmissionseigenschaften nur geringfügig schlechter als das bisher dargestellte ist und welches in seinen Wärmeisolationseigenschaftön erheblich verbessert ist und ein übliches 3-Scheibeii-Isöl atiönsgl as deutlich übertrifft.

γ.

	täglich einge strahlte Sonnenstrah lungsenergie	Sommer	Durchlässig keit für diffuse Sonnenstrahlung	Innenraum- helligkeit	Wärmedurch gang s- koeffizient,
	Winter	100 %
a) übliches 2-Scheiben- Isolierglas/ 4/12/4 mm	100 %	35 %	100 %	100 %	100 %
b) 2 Scheiben-Isolierglas mit richtunsselektivem Reflexionssystem, 4/24/4 mm	90 %	37 %	90 %	90 %	70 %
c) 2-Scheiben-Reflexions- isolierglas "Auresin 66/44", 4/12/4 mm	33 %	35 %	50 %	70 %

Tabelle 1: Vergleich der optischen und' thermischen Eigenschaften verschiedener Isoliergläser

Claims

Dr.-lng. Uwe Niemann !ΓΙ::: : : Afiornstraße 41, 4300 Essen 1 Patentanwalt telefon (0201) 471303

Patentanwalt Dr.-lng. U. Niemann, Ahornstr. 41.4300 Essen 1

OC Ο "I C

Ihr Zeichen Mein Zeichen Datum

Betr.: Dr.-Ing. Werner Lorenz, Schmi edekottenweg 16, 4300 Essen 15

A nsprüche

1. IsoliergiasscheiHe mit einer Außenscheibe und einer Innenscheibe, die über einen Abstandsrahmen miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Außenscheibe (1) und der Innenscheibe (2) mehrere irn wesentlichen horizontale Schienen (4) mit gegenseitigem Abstand vertikal übereinander angeordnet sind, die wenigstens auf ihrer Oberseite längslaufende Rillenprofile mit gegen die Außenscheibe (1) geneigten Profilflächen (5) sowie gegen die Innenscheibe (2) geneigten Profilflächen (6) aufweisen, wobei zumindest die gegen die Außenscheibe (1) geneigten Profilflächen (5) verspiegelt sind.

2* Isolierglasscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennz e
ist.

j zeichnet, daß das Rillenprofil ein Sägezahnprofil (5, 6)

3. Isöliergiasscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Außenscheibe (!) geneigten Profilflächen (5) unter einem Winkel (Θ) von 50° bis 70°, vorzu-gsweise von 60° bis 65°, zur Außenscheibe (1) ausgerichtet sind.

Dresdner Bank Essen (BUi 360*0(50 801/fOj 1 \\\ 9, f^stsÄriecKKpJitö Essen (BLZ 36010043) 1921 54-430

4. Isolierglasscheibe nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Außenscheibe (I) geneigten Profilflächen (5) und die zur Innenscheibe (2) geneigten Profilflächen (6) im wesentlichen unter rechten Winkeln (? )

5 aneinanderschließen.

5. Isolierglasscheibe nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß alle Profilflächen (5, 6) verspiegelt sind.

6. Isolierglasscheibe nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der vertikale Abstand (1) der Schienen (4) kleiner oder gleich dem Produkt aus der Breite (b) der Schienen (4) und dem Tangens des Winkels (Θ) ist.

i 7. Isolierglasscheibe nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch

\ gekennzeichnet, daß die Unterseite der Schienen

|- (4) eben und schwarz mattiert ist.

\i 20 8. Isolierglasscheibe nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch ;' gekennzeichnet, daß die Unterseite der Schienen (4)

; profiliert und verspiegelt ist.

j 9. Isolierglasscheibe nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch

|; 25 gekennzeichnet, daß die Schienen (4) an der Außen-

I scheibe (1) oder an der Innenscheibe (2), insbesondere durch

\: Verkleben, befestigt sind und berührungslos vor der anderen

ϊ Scheibe enden.

30 10* Isolierglasscheibe nach einem der Ansprüche 1 -8, dadurch ] gekennzeichnet, d^a.ß die Schienen (4) mit ihren ! Enden am Abstandsrahmen oder einem gesonderten Rahmen befestigt i sind.

I 35 11. Isolierglasscheibe nach einem der Ansprüche 1 - 10, d a fa

durch gekennzeichnet, daß die Schienen (4) aus Glas bestehen.

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12. Isolierglasscheibe nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schienen aus Metall, insbesondere Leichtmetall* bestehen.