EP1983123A2

EP1983123A2 - Profilrahmenkonstruktion mit verringertem linearen Wärmedurchgangskoeffizienten

Info

Publication number: EP1983123A2
Application number: EP08154687A
Authority: EP
Inventors: Harald Dr.-Ing. Schulz
Original assignee: esco Metallbausysteme GmbH
Current assignee: RP Technik GmbH Profilsysteme
Priority date: 2007-04-18
Filing date: 2008-04-17
Publication date: 2008-10-22
Anticipated expiration: 2028-04-17
Also published as: DE102007018305A1; EP1983123A3; EP1983123B1

Abstract

Eine Profilrahmenkonstruktion umfasst ein Grundprofil (12) aus Metall, das einstückig mit einem Basisrahmenprofil (10) ausgebildet ist oder auf einem Basisrahmenprofil (10) aus Holz oder Metall befestigt ist. Ausfachungselemente (20; 40) liegen an Innendichtungsstreifen (18) an, die am Grundprofil (12) befestigt sind. Die Profilrahmenkonstruktion ist dadurch gekennzeichnet, dass die Innendichtungsstreifen (18) eine Breite (B) von mindestens 5mm sowie eine Höhe (H) von mindestens 3mm aufweisen und das Material der Innendichtungsstreifen eine Wärmeleitfähigkeit von » D ‰¤ 0,25 W/mK gemäß Norm besitzt. Die Ausfachungselemente (20; 40) können mindestens ein Mehrscheibenisolierglas (20) umfassen, oder mindestens ein Paneel umfassen. Im Falle eines Mehrscheibenisolierglases besitzt dieses Abstandshalter (32) mit warmer Kante und eine Gesamtdicke (D) von mindestens 24mm aufweist. Im Falle eines Paneels weist dieses Decksohalen sowie einen Dämmkern auf, dessen Wärmeleitfähigkeit » K ‰¤ 0,05 W/mK beträgt. Die Abstandshalter (46, 48) weisen eine Breite zwischen 10mm und 30mm auf und eine Wärmeleitfähigkeit von » A ‰¤ 0,15 W/mK, bevorzugt » A ‰¤ 0,08 W/mK, besonders bevorzugt » A ‰¤ 0.04 W/mK und am meisten bevorzugt » A ‰¤ 0,03 W/mK. Die Profilrahmenkonstruktion besitzt einen Wärmedurchgangskoeffizienten U f des profils von höchstens 2,5 W/m 2 K und einen linearen Wärmedurchgangskoeffizienten È des Ausfachungselements im Profil, der 0,08 W/mK nicht übersteigt.

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Profilrahmenkonstruktion mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und Anspruchs 6. Eine derartige Profilrahmenkonstruktion umfasst ein Grundprofil aus Metall, das einstückig mit einem Basisrahmenprofil ausgebildet ist oder an einem Basisrahmenprofil aus Holz oder Metall befestigt ist, Ausfachungselemente, die an am Grundprofil befestigten Innendichtungsstreifen anliegen.
Derartige Profilrahmenkonstruktionen werden im Fassadenbau, aber auch generell für wärmegedämmte Rahmen und Ausfachungen aus Isolierglasscheiben und Paneelen bei Fenstern und Türen eingesetzt.

Stand der Technik

Unter dem wachsenden Druck zu immer effizienterem und schonenderem Umgang mit Energieressourcen gewinnt auch die wärmetechnische Optimierung von Profilrahmenkonstruktionen zunehmende Bedeutung. Lösungen im Stand der Technik zeichnen sich hierbei insbesondere dadurch aus, dass der Versuch unternommen wird, Einzelelemente zu optimieren, ohne aber die gesamte Profilrahmenkonstruktion zu berücksichtigen.
So existieren im Stand der Technik Vorschläge, Isolierglasscheiben oder Paneele mit besonders geringen Wärmedurchgangskoeffizienten zu entwickeln. In gleicher Weise gibt es Konzepte zur Verringerung der Wärmeverluste im Rahmenbereich, d.h. im Falzbereich zwischen angrenzenden Ausfachungselementen. Auch der Einspannbereich von Paneelen und Glasscheiben ist im Hinblick auf Wärmeverluste besonders kritisch, weshalb in zukünftigen Normen verstärkt auf den linearen Wärmedurchgangskoeffizienten ψ (der lineare bzw. längenbezogene Wärmedurchgangskoeffizient infolge der kombinierten thermischen Wirkung von Ausfachungselementen mit den Profilen) abgestellt wird. Werte von ψ liegen beispielsweise in Tabellenform vor.
Nur die Berücksichtigung aller in einer Profilrahmenkonstruktion vorhandenen Bauelemente und deren Beitrag zu Wärmeverlusten kann aber zu einem zufriedenstellenden Gesamtkonzept führen. So ist es beispielsweise absurd, als Ausfachungselemente einer Profilrahmenkonstruktion Vakuumisolationspaneele einzusetzen, gleichzeitig aber hohe längenbezogene Durchgangskoeffizienten im Falzbereich zuzulassen. So ist bei Lösungen im Stand der Technik zu beobachten, dass die wärmetechnische Betrachtung des Fugenbereichs zwischen angrenzenden Ausfachungselementen gegenüber der Konzeption von Ausfachungselementen selbst häufig vernachlässigt wird.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, im Rahmen einer Gesamtschau und Abstimmung einzelner Maßnahmen das wärmetechnische Verhalten von Profilrahmenkonstruktionen zu optimieren.
Diese Aufgabe wird durch eine Profilrahmenkonstruktion mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder Anspruchs 6 gelöst.
Eine erfindungsgemäße Profilrahmenkonstruktion umfasst ein Grundprofil aus Metall, das einstückig mit einem Basisrahmenprofil ausgebildet ist oder auf einem Basisrahmenprofil aus Holz oder Metall befestigt ist. Mit anderen Worten kann ein einstückiges Metallgrundprofil vorliegen, wie es beispielsweise aus Aluminium stranggepresst oder aus Edelstahl rollgeformt sein kann. Alternativ ist es aber auch möglich, ein Grundprofil aus Metall getrennt von einem Basisrahmenprofil vorzusehen und auf diese Weise bekannte Typen von Profilrahmenkonstruktionen, wie Holz-Aluminium-Konstruktionen oder Stahl-Stahl-Konstruktionen zu verwirklichen. Die Profilrahmenkonstruktion umfasst weiterhin Ausfachungselemente, die an Innendichtungsstreifen anliegen, welche am Grundprofil befestigt sind. Weiterhin spannt optional eine Pressleiste die Ausfachungselemente gegen die Innendichtungsstreifen. Eine derartige, herkömmliche Profilrahmenkonstruktion ist nun im Hinblick auf das wärmetechnische Verhalten dahingehend optimiert, dass die Innendichtungsstreifen eine Breite von mindestens 5mm sowie eine Höhe von mindestens 3mm aufweisen und das Material der Innendichtungsstreifen eine Wärmeleitfähigkeit von λ_D ≤ 0,25 W/mK gemäß Normfestlegung besitzt. Nach einer Variante der Erfindung umfassen die Ausfachungselemente mindestens ein Mehrscheibenisolierglas, wobei das Mehrscheibenisolierglas Abstandshalter mit warmer Kante und eine Gesamtdicke von mindestens 24mm aufweist. Weiterhin beträgt der Wärmedurchgangskoeffizient U_f des Profils U_f ≤ 2,5 W/m²K, wodurch sich ein linearer Wärmedurchgangskoeffizient ψ erreichen lässt, der den Wert von ψ = 0,08 W/mK nicht überschreitet. Nach einer zweiten alternativen Lösung umfassen die Ausfachungselemente mindestens ein Paneel mit Deckschalen sowie einem Dämmkern, dessen Wärmeleitfähigkeit λ_K ≤ 0,05 W/mK beträgt, und Abstandshalter mit einer Breite von mindestens 10mm und höchstens 30mm und mit einer Wärmeleitfähigkeit λ_A von λ_A ≤ 0,15 W/mK bevorzugt λ_A ≤ 0,08 W/mK, besonders bevorzugt λ_A ≤ 0,04 W/mK und am meisten bevorzugt λ_A ≤ 0,03 W/mK. Der oben genannte Wärmedurchgangskoeffizient U_f des Profils beträgt U_f ≤ 2,5 W/m²K. Damit lässt sich ein linearer Wärmedurchgangskoeffizient ψ von ≤ 0,08 W/mK erzielen.
Der lineare wärmedurchgangskoeffizient für Fassaden wird nach der EN 13947:2006 berechnet, während der lineare Wärmedurchgangskoeffizient für Fenster und Türen nach DIN EN ISO 10077-1 berechnet wird. Der längenbezogene Wärmedurchgangskoeffizient ψ ist folglich keine Eigenschaft von Einzelkomponenten wie Abstandshalter des Glases, Abstandshalter des Paneels oder Profilaufbau der Fassade, sondern beschreibt die zusätzliche Wärmeleitung aus der Wechselwirkung von Profil und Ausfachungselement (Glas-Paneel-Einspannelement) im Einspannbereich und ist somit eine Systemeigenschaft des konkreten Fassadenaufbaus im Übergangsbereich zwischen Profil und Ausfachungselement.
Die Geometrie und das verwendete Material von Innendichtungsstreifen wurde bislang stets nur im Hinblick auf deren abdichtende Funktion und eine ausreichende Elastizität ausgewählt. In eine Gesamtbetrachtung in Bezug auf das wärmetechnische Verhalten der Gesamtkonstruktion wurden aber Innendichtungsstreifen nicht einbezogen. Indem die Innendichtungsstreifen eine Breite von mindestens 5mm besitzen, wird eine Barriere zwischen dem Grundprofil und den Ausfachungselementen erzeugt, die wesentlich zu einer Verringerung des Verlustwärmestroms im Randbereich der Ausfachungselemente führt. Diese Maßnahme steht in direktem Zusammenhang mit dem bei Mehrscheibenisolierglas verwendeten Abstandshalter mit warmer Kante oder den im Falle von Paneelen verwendeten Abstandshalter mit einer Breite zwischen 10mm und 30mm und mit der beanspruchten Wärmeleitfähigkeit.
Die beanspruchte Profilrahmenkonstruktion berücksichtigt die thermische Wechselwirkung zwischen der Rahmenkonstruktion und den Ausfachungselementen, indem besonderes Augenmerk auf Wärmeverluste im Randbereich der Ausfachungselemente im Zusammenwirken mit den Profilen und damit den längenbezogenen Wärmedurchgangskoeffizienten ψ gelegt wird. Auf diese Weise wird nicht nur der Wärmefluss am Falz zwischen den Ausfachungselementen, d.h. an der Fuge zwischen den mit Paneelen oder Glaselementen versehenen Flächen, sondern insbesondere auch der Wärmefluss im Randbereich der Ausfachungselemente mit in ein Gesamtkonzept einbezogen. Gleichzeitig wird sichergestellt, dass auch die Ausfachungselemente selbst eine gute Isolationswirkung aufweisen, indem erfindungsgemäß vorgeschrieben wird, dass es sich entweder bei den Ausfachungselementen um ein Mehrscheibenisolierglas oder aber um ein Paneel mit einem Dämmkern mit vorgegebener maximaler Wärmeleitfähigkeit handelt.
Weitere Maßnahmen zur Verbesserung des wärmetechnischen Verhaltens der Profilrahmenkonstruktion folgen aus den übrigen Ansprüchen.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist mindestens eine Glasscheibe des Mehrscheibenisolierglases auf einer Hauptfläche mit einer Beschichtung mit niedrigem Emissionsgrad versehen. Bei Fassadenkonstruktionen wird diese Hauptfläche meist so gewählt, dass sie zur Gebäudeinnenseite hinweist und somit den Verlustwärmestrom durch Wärmestrahlung durch das Mehrscheibenisolierglas verringert.
Wenn das Mehrscheibenisolierglas ein Zweischeibenisolierglas ist, beträgt die Gesamtdicke der Glasscheibe vorzugsweise mindestens 24mm. Auf diese Weise lässt sich ein Scheibenzwischenraum von mehr als 12mm realisieren, wodurch insbesondere im Bereich des Randverbunds mit warmer Kante ein geringer Verlustwärmestrom folgt.
Wenn das Mehrscheibenisolierglas drei Glasscheiben umfasst, beträgt die Gesamtdicke des Mehrscheibenisolierglaselements mindestens 36mm. Auch diese Maßangabe stellt sicher, dass bei herkömmlichen Einzelglaselementen der Scheibenzwischenraum größer als 12mm und bevorzugt im Bereich zwischen 14mm und 20mm liegt.
Vorzugsweise besteht der Abstandshalter mit warmer Kante aus Kunststoffmaterial. Unter dem technisch gängigen Begriff "Abstandshalter mit warmer Kante" fallen auch dünne Edelstahlprofile, doch besitzen Abstandshalter aus Kunststoffmaterial eine verbesserte Isolierwirkung, so dass auch diese Maßnahme zu einer Verbesserung des gesamten wärmetechnischen Verhaltens führt.
Sofern die Ausfachungselemente der erfindungsgemäßen Profilrahmenkonstruktion mindestens ein Paneel umfassen, ist dessen Dämmkern vorzugsweise so ausgestaltet, dass er vorzugsweise Mineralfaser und besonders bevorzugt eine Vakuumisolationsplatte umfasst. Nach einer alternativen, bevorzugten Ausführungsform kann der Dämmkern auch geschäumt sein und besteht vorzugsweise aus PUR- oder PS-Schaum. Der Dämmkern kann auch einen mehrschichtigen Aufbau besitzen und beispielsweise eine Mineralfaserschicht umfassen.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform eines Paneels besitzt einen Dämmkern aus mikroporösen, anorganischen silikatischen Substanzen. Ein derartiges Produkt wird beispielsweise unter der Markenbezeichnung WDS^® Vacupanel vertrieben und besitzt bei hohen Evakuierungsgraden eine besonders geringe Wärmeleitfähigkeit.
Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der druckfeste Abstandshalter vom Typ her wie ein Vakuumisolationspaneel aufgebaut, jedoch ohne Evakuierung. Diese Maßnahme hat eine überraschend hohe Wirkung auf das Ergebnis der gesamten Optimierung des linearen Wärmedurchgangskoeffizienten und erlaubt es, Werte von ψ ≤ 0,01 W/mK bei geeigneten Dämmkernen zu erreichen. Dies stellt eine deutliche Verbesserung gegenüber dem Standardwert von λ ≤ 0,08 W/mK dar.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Innendichtungsstreifen für einen Glasfalz einstückig ausgestaltet. Auf diese Weise wird eine Barriere zwischen dem Grundprofil und der Pressleiste hergestellt. Verbesserte Eigenschaften in Bezug auf die Drainage von eindringendem oder auskondensierendem Wasser liegen dadurch zwar ebenfalls vor, sind hier nicht von Interesse, da die Maßnahmen nach den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sämtlich der Verbesserung des wärmetechnischen Verhaltens von Profilrahmenkonstruktionen dienen.
Eine weitere Maßnahme zur Verbesserung des wärmetechnischen Verhaltens besteht darin, die Innendichtungsstreifen mit mindestens einem Hohlraum in deren Querschnittsgeometrie zu versehen. Diese Maßnahme kann auch dazu dienen, die Elastizität der Innendichtungsstreifen zu erhöhen und somit mehr Spielraum in Bezug auf die Auswahl eines Materials mit geringer Wärmeleitfähigkeit zu bieten. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Profilrahmenkonstruktion weiterhin eine Pressleiste aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung mit glatter Oberfläche. Aluminium mit glatter Oberfläche reflektiert Infrarotstrahlung sehr gut und ist somit geeignet, Wärmeverluste durch Strahlung im Fugenbereich zwischen benachbarten Ausfachungselementen gering zu halten.
Vorzugsweise umfasst die Profilrahmenkonstruktion weiterhin Außendichtungsstreifen zwischen Pressleiste und den Ausfachungselementen, wobei die Außendichtungsstreifen eine Breite von mindestens 5mm besitzen. Aus technischer Sicht können die Außendichtungen beliebig ausgebildet sein und sogar durch ein sogenanntes Structural Sealing + Glazing ersetzt werden, doch sind Außendichtungen mit einer Breite von über 5mm und aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von maximal 0,25 W/mK gemäß Norm bevorzugt, um dem im Randbereich des Mehrscheibenisolierglases oder Paneels auftretenden Verlustwärmestrom einen weiteren Widerstand nachzuschalten.
Nach einer besonderes bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Profilrahmenkonstruktion weiterhin ein Dämmelement, vorzugsweise aus geschäumtem Material, auf, das sich in den Glasfalzbereich zwischen benachbarten Ausfachungselementen erstreckt. Durch ein derartiges Dämmelement können als ergänzende Maßnahme sowohl der Wärmestrom von dem Grundprofil zur Pressleiste hin, als auch Wärmeverluste von den Ausfachungselementen in den Glasfalz hinein verringert werden, indem sowohl Wärmeleitung als auch Konvektionseffekte verringert werden.
Im Zusammenwirken mit Außendichtungsstreifen liegt das Dämmelement vorzugsweise an diesen an. Auf diese Weise wird zur Außenseite der Profilrahmenkonstruktion hin, bei Fassadenkonstruktionen zur Witterungsseite hin, eine vollständige Abdichtung des Fugenbereiches hin bewirkt. Aus wärmetechnischer Sicht sind aber auch kleine Spalte zwischen dem Dämmelement und den Außendichtungsstreifen akzeptabel und können den zusätzlichen Vorteil besitzen, dass das Abführen von Nässe im Glasfalzbereich erleichtert wird.
Wenn die Ausfachungselemente mindestens ein Mehrscheibenisolierglas umfassen, ist vorzugsweise das Dämmelement von dem oder den Abstandshaltern zwischen den Glasscheiben des Mehrscheibenisolierglases beabstandet. Diese Maßnahme dient dazu, die gezielte Abfuhr von Nässe im Glasfalzbereich zu erleichtern. Allerdings kann das Dämmelement an der Stirnseite des Außenglases dicht anliegen und auf diese Weise Wärmeverluste im Glasfalzbereich möglichst weitgehend verringern.
Im Falle einer einstückigen Ausgestaltung der Innendichtungsstreifen liegt das Dämmelement vorzugsweise an dem Innendichtungsstreifen an. Auf diese Weise wird der gesamte Glasfalzbereich mit einem optimal auf dessen Geometrie abgestimmten Dämmelement isoliert.
Die erfindungsgemäße Profilrahmenkonstruktion wird vorzugsweise als Teil einer Fassade oder als Teil eines Fensters oder einer Tür eingesetzt.
Die erfindungsgemäße Profilrahmenkonstruktion optimiert erstmalig neben den Ausfachungselementen auch die Innendichtungsstreifen zusammen mit den Abstandshaltern der Ausfachungselemente, die einen unerwartet hohen Einfluss auf den linearen Wärmedurchgangskoeffizienten ψ besitzen, wie numerische Berechnungen und Experimente ergeben haben.

Kurze Beschreibung der Figuren

Nachfolgend wird die Erfindung rein beispielhaft anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen

Fig. 1: einen Horizontalschnitt durch eine erfindungsgemäße Holz-Aluminium-Profilrahmenkonstruktion darstellt;
Fig. 2: einen Horizontalschnitt durch eine erfindungsgemäße Stahl-Aluminium-Profilrahmenkonstruktion zeigt;
Fig. 3: einen Horizontalschnitt durch eine erfindungsgemäße Holz-Aluminium-Profilrahmenkonstruktion, mit unterschiedlichen Ausfachungselementen zeigt; und
Fig. 4: eine weitere Variante einer Holz-Aluminium-Profilrahmenkonstruktion mit unterschiedlichen Ausfachungselementen darstellt.

Wege zur Ausführung der Erfindung

In der nachfolgenden Beschreibung werden dieselben Bauelemente jeweils mit denselben Referenzziffern bezeichnet werden. Die in Fig. 1 dargestellte Profilrahmenkonstruktion zeigt den Glasfalzbereich mit angrenzenden Ausfachungselementen eines Pfostenprofils einer Fassadenkonstruktion. Das Basisrahmenprofil 10 besteht aus Holz, auf das ein Grundprofil 12 aus extrudiertem Aluminium aufgeschraubt ist. Das Grundprofil 12 weist einen Schraubkanal 14 sowie Befestigungsansätze 16 für Innendichtungsstreifen auf. Auf die Befestigungsansätze 16 ist eine Innendichtung 18 aufgesteckt, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel einteilig ausgeführt ist, d.h. die beiden Teilbereiche, die elastisch an den Ausfachungselementen 20 anliegen, sind einstückig miteinander verbunden und verlaufen in Kontakt zu dem Schraubkanal 14 und über dessen zur Fassadenaußenseite hin gerichteten Öffnungen hinweg. Die Innendichtungsstreifen 18 sind mit einem Hohlraum 22 zur Verbesserung der Wärmedämmung sowie mit in abgestuften Höhen angeordneten Einschnitten 24 versehen, die dazu dienen, die Innendichtungsstreifen zur überlappenden Anordnung im Befestigungsbereich zwischen Pfosten und Riegeln auf eine gewünschte Höhe reduzieren zu können. Alternativ dienen die Einschnitte 24 dazu, einen Füllungsdickenausgleich der Innendichtungsstreifen vorsehen zu können.
Die Abmessungen der Innendichtungsstreifen sind aus Fig. 1 nicht quantifizierbar, doch besitzen diese erfindungsgemäß eine Breite B von mindestens 5mm sowie eine Höhe H von mehr als 3mm. Die Dichtungsstreifen 18 sind aus einem geeigneten Material hergestellt, dessen Wärmeleitfähigkeit λ= 0,25 W/mK gemäß Norm nicht überschreitet.
Die Ausfachungselemente sind fassadenaußenseitig von Außendichtungsstreifen 26 gehalten, die in geeignete Aufnahmegeometrien in der Pressleiste 28 eingebracht sind. Die Pressleiste 28 wird mit Hilfe von im Abstand zueinander angeordneten Befestigungsschrauben 30 in den Schraubkanal 14 fixiert, um über die Pressleiste 28 und die zwischengeschalteten Außendichtungen 26 die Ausfachungselemente 20 gegen das Grundprofil 12 zu befestigen.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind die Ausfachungselemente Dreifachisoliergläser, wobei der Scheibenzwischenraum d zwischen den einzelnen Gläsern 20a, 20b und 20c größer als 8mm ist und bevorzugt im Bereich zwischen 14mm und 20mm liegt. Somit besitzt das Dreifachisolierglas eine Gesamtdicke D von mindestens 32mm, bevorzugt ≥ 36mm, weiter bevorzugt ≥ 40mm, und am meisten bevorzugt ≥ 44mm oder ≥ 48mm.
Wesentlich ist, dass sich zwischen den einzelnen Scheiben 20a, 20b und 20c des Mehrscheibenisolierglases Abstandshalter 32 befinden, die vom Typ "warme Kante" gemäß prEN 13947:2006 sind und bevorzugt Kunststoffabstandshalter aufweisen.
Im Glasfalzbereich zwischen den benachbarten Mehrscheibenisoliergläsern befindet sich ein Dämmkörper 34, der aus einem geschäumten Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit besteht und nach dem dargestellten Ausführungsbeispiel so geformt ist, dass er sowohl an den beiden Außendichtungen 26 wie auch an den einander zugewandten Stirnseiten der Glasscheibe 20c elastisch anliegt. Weiterhin erstreckt sich der Dämmkörper 34 zwischen der Pressleiste 28 und der einteiligen Innendichtung 18 in denjenigen Bereich, in dem diese über den Schraubkanal 14 gelegt ist. Einzig im Bereich der Abstandshalter 32 und gegebenenfalls der einander zugewandten Stirnseiten der Glaselemente 20a, und 20b ist der Dämmkörper von diesen beabstandet.
Die in Fig. 1 dargestellte technische Lösung kann zu einem Wärmedurchgangskoeffizienten U_f des Profils von U_f ≤ 0,7 W/m²K abhängig von der Dicke des Füllelements führen.
Die in Fig. 2 dargestellte Profilrahmenkonstruktion kann ebenfalls einen Wärmedurchgangskoeffizienten des Profils von U_f ≤ 0,7 W/m²K erreichen, wobei aber aufgrund des Vorsehens eines Basisrahmenprofils 10 aus Stahl weitere Maßnahmen erforderlich sind, um dies zu erreichen. Die Mehrscheibenisolierglaselemente 20 entsprechen jenen gemäß Fig. 1. Gleiches gilt für die Pressleiste 28, die Anbringung durch Fassadenschrauben 30 sowie die Formgebung der Außendichtungsstreifen 26.
Unterschiede zur Ausführungsform nach Fig. 1 ergeben sich in der Formgebung des Grundprofils 12, dessen Schraubkanal kürzer ausgebildet ist und die keine in Fig. 1 dargestellte Entlastungsnut 13 zur Feuchteentlastung des Basisrahmenprofils aus Holz aufweist. Dementsprechend ist auch die einstückig ausgeführte Innendichtung 18 unterschiedlich ausgestaltet, da auch diese so auf das Grundprofil 12 abgestimmt ist, dass der Verbindungsbereich zwischen den einzelnen Dichtbereichen am Schraubkanal 14 anliegt und sich passgenau über dessen zur Fassadenaußenseite hin gerichtete Öffnung erstreckt.
Der Dämmkörper 34 ist unterschiedlich zu dem nach Fig. 1 dargestellten geformt, indem er auch an den Stirnseiten der einander zugewandten Glasscheiben 20a anliegt und auf diese Weise den Glasfalzbereich vollständig abdichtet. Lediglich im Bereich der Abstandshalter 32, die wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 als warme Kante ausgebildet sind, ist das Dämmelement 34 ausgespart, um eine Feuchteabfuhr zur ermöglichen. Durch die Formgebung des Dämmelements 34 insbesondere in Bezug auf die dichte Anlage an den Glasscheiben 20a lässt sich auch bei der in Fig. 2 dargestellten Fassadenkonstruktion mit einem Basisrahmenprofil aus Metall und bei entsprechender Dicke des Ausfachungselements, hier mindestens 48mm, der sehr geringe Wärmedurchgangskoeffizient U_f von ≤ 0,7 W/m²K realisieren.
Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform ist im Wesentlichen identisch zu derjenigen nach Fig. 1. Daher kann auf die Beschreibung der einzelnen Bauelemente verzichtet werden. Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass neben einem Mehrscheibenisolierglas 20 als Ausfachungselement ein Paneel eingesetzt wird. Das Paneel 40 ist ein Vakuumisolationspaneel mit einem über der Fläche des Paneels gemittelten Gesamtwärmedurchgangskoeffizienten zwischen 0,1 W/m²K und 0,3 W/m²K. Das Vakuumisolationspaneel besteht aus einem fassadenaußenseitig angeordneten Glaselement 42 sowie einer zur Fassadeninnenseite hinweisenden Deckschale 44 aus Metall, insbesondere Aluminium, Stahl, Edelstahl, Kupfer oder Kunststoff oder Holz, zwischen denen sich der evakuierte Bereich 45 einer herkömmlichen Vakuumisolationsplatte befindet. Entscheidend ist, dass ein Abstandshalter 46 eingesetzt wird, dessen Breite sich zwischen 10mm und 30mm bewegt und dessen Höhe mindestens 16mm beträgt. Der Abstandshalter ist so ausgewählt, dass er eine geringe Wärmeleitfähigkeit besitzt, die sich je nach Auswahl eines geeigneten Abstandshalters im Bereich von λ = 0,15 W/mK, λ = 0,10 N/mK, λ = 0,08 W/mK, oder aber auch in Bereichen einer Wärmeleitfähigkeit von 0,06, 0,04 bis hin zu 0,02 W/mK bewegen kann. Die besten Ergebnisse werden erzielt mit Abstandshaltern, die ähnlich wie ein Vakuumisolationspaneel aufgebaut sind, das allerdings nicht evakuiert ist. Je nach Bauform des Paneels kann ein weiterer Abstandshalter 48 vorgesehen sein, der lediglich als Distanzelement die unterschiedlichen Dicken des Paneels und des Mehrscheibenisolierglases ausgleicht, für den allerdings dieselben Auswahlkriterien gelten wie für den Abstandshalter 46.
Alternativ kann auch der im Falle der Fig. 3 freibleibende, zur Fassadeninnenseite hin gerichtete Raum hinter der Deckschale 44 ausgefüllt werden. Eine entsprechende Darstellung findet sich in Fig. 4, die im Hinblick auf alle sonstigen Elemente wie Basisrahmenprofil 10, Grundprofil 12, Innendichtung 18, Mehrscheibenisolierglas 20, Außendichtungsstreifen 26, Pressleiste 28, Fassadenschrauben 30 und Dämmelement 34 identisch zu den Ausführungsformen nach Fig. 1 und 3 ist. Der Unterschied der Ausführungsform nach Fig. 4 besteht darin, dass hier das Paneel eine innenseitige Deckschale 44 entsprechend der Deckschale nach Fig. 3, eine sich daran anschließende Vakuumisolationsplatte mit dem Dämmkern 45 und eine weitere Dämmschicht 50 aufweist, bevor fassadenaußenseitig wieder eine äußere Deckschale, hier in Form eines Glaselements 42, vorgesehen ist. Abweichend von der Ausführungsform nach Fig. 3 ist ein einziger Abstandshalter 46 vorgesehen, für den in Bezug auf den Bereich der Breite und die abgestuften, technisch realisierbaren Werte für die Wärmeleitfähigkeit dieselben Erfordernisse gelten wie für den oben beschriebenen Abstandshalter 46 nach Fig. 3. Das Paneel hat somit eine Dicke, welche der des 3-fach Isolierglases entspricht.
Die abgestuften Bereiche für die Abstandshalter nach Fig. 3 und 4 wurden gewählt, um insbesondere in Bezug auf Konstruktionen wie in Fig. 3 und 4 dargestellt mit Mehrscheibenisolierglaselementen und Paneelen die erfindungsgemäße Optimierung durchführen zu können. Die entscheidende zu optimierende Größe ist der lineare Wärmedurchgangskoeffizient ψ, der eine Kenngröße für den Einspannbereich zwischen Ausfachungselementen und Rahmenprofil ist. Sind in einer Profilrahmenkonstruktion Paneele vorgesehen, so lassen sich durch eine geeignete Wahl hochwirksamer Dämmkerne sowie hochwirksamer Abstandshalter lineare Wärmedurchgangskoeffizienten von höchstens ψ = 0,08 W/mK, aber auch 0,06, 0,04, 0,02 oder auch nur 0,01 W/mK realisieren. Dies stellt einen deutlich verbesserten Wert gegenüber den mit Mehrscheibenisolierglas realisierbaren linearen Wärmedurchgangskoeffizienten von ψ ≤ 0,08 für Zweifachisolierglas sowie ψ ≤ 0,07 für Dreifachisolierglas dar. Es ist aber nicht sinnvoll, nur einzelne Optimierungsmaßnahmen durchzuführen, entscheidend ist, wie vorangehend bereits ausführlich erläutert wurde, das Gesamtkonzept im Auge zu behalten und die einzelnen Komponenten aufeinander abzustimmen.
Neue baurechtliche Vorschriften werden die Anforderungen an die Wärmedämmung von Profilrahmenkonstruktionen und insbesondere Fassaden weiter verschärfen. Hierbei steigen die Anforderungen mit steigender Geschoßzahl, steigendem Flächenanteil und insbesondere bei klimatisierten Räumen. Nur durch eine Abstimmung eines Bündels von Maßnahmen, nämlich der Einsatz von Ausfachungselementen mit geringem Wärmedurchgangskoeffizienten und einer Optimierung der Innendichtungsstreifen, vor allem aber durch eine Optimierung der Randbereiche sowohl von Isoliergläsern als auch Paneelen lassen sich lineare Wärmedurchgangskoeffizienten erhalten, die deutlich unter den Werten in der Vornorm prEN 13947:2006 liegen. Bemerkenswert ist, dass der in der Fachwelt vor allem beschrittene Weg, Zweifachwärmeschutzglas durch Dreifachisolierglas zu ersetzen, im Allgemeinen bedeutend geringeres Verbesserungspotential beinhaltet als eine Konzentration auf die oben genannten, miteinander wechselwirkenden Faktoren, die den linearen Wärmedurchgangskoeffizienten der Ausfachungselemente besonders wirksam senken.
Die Abstandshalter mit warmer Kante für Mehrscheibenisolierglas werden vorzugsweise dahingehend optimiert, dass das Produkt aus Wanddicke d und Wärmeleitfähigkeit 0,0070 W/K nicht überschreitet, vorzugsweise kleiner gleich 0,0050 W/K und am meisten bevorzugt kleiner gleich 0,0025 W/K ist.

Claims

Profilrahmenkonstruktion als Teil einer Fassade, eines Fensters oder eine Tür, umfassend:
- ein Grundprofil (12) aus Metall, das einstückig mit einem Basisrahmenprofil (10) ausgebildet ist oder auf einem Basisrahmenprofil (10) aus Holz oder Metall befestigt ist; und

- Ausfachungselemente (20; 40), die an Innendichtungsstreifen (18) anliegen, welche am Grundprofil (12) befestigt sind;
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Innendichtungsstreifen (18) eine Breite (B) von mindestens 5mm sowie eine Höhe (H) von mindestens 3mm aufweisen; und

- das Material der Innendichtungsstreifen eine Wärmeleitfähigkeit von λ_D ≤ 0,25 W/mK besitzt;

- die Ausfachungselemente (20; 40) mindestens ein Mehrscheibenisolierglas (20) umfassen, wobei das Mehrscheibenisolierglas

- Abstandshalter (32) mit warmer Kante; und

- eine Gesamtdicke (D) von mindestens 24nm aufweist; und

- der Wärmedurchgangskoeffizient des Profils U_f ≤ 2,5 W/m²K beträgt und der lineare wärmedurchgangskoeffizient ψ des Ausfachungselements im Profil den Wert von 0,08 W/mK nicht überschreitet.
Profilrahmenkonstruktion nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens eine Glasscheibe des Mehrscheibenisolierglases auf einer Hauptfläche mit einer Beschichtung mit niedrigem Emissionsgrad versehen ist.
Profilrahmenkonstruktion nach Anspruch 1 oder Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Mehrscheibenisolierglas ein Zweischeibenisolierglas ist und die Gesamtdicke (D) der Glasscheibe mindestens 24mm beträgt.
Profilrahmenkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Mehrscheibenisolierglas drei Glasscheiben (20a, 20b, 20c) umfasst und die Gesamtdicke des Mehrscheibenisolierglases (D) mindestens 32mm beträgt.
Profilrahmenkonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Abstandshalter (32) mit warmer Kante aus Kunststoffmaterial besteht.
Profilrahmenkonstruktion, umfassend:
- ein Grundprofil (12) aus Metall, das einstückig mit einem Basisrahmenprofil (10) ausgebildet ist oder auf einem Basisrahmenprofil (10) aus Holz oder Metall befestigt ist; und

- Ausfachungselemente (20; 40), die an Innendichtungsstreifen (18) anliegen, welche am Grundprofil (12) befestigt sind;
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Innendichtungsstreifen (18) eine Breite (B) von mindestens 5mm sowie eine Höhe (H) von mindestens 3mm aufweisen; und

- das Material der Innendichtungsstreifen eine Wärmeleitfähigkeit von λ_D ≤ 0,25 W/mK besitzt;

- die Ausfachungselemente (20; 40) mindestens ein Paneel (40) umfassen mit Deckschalen (42, 44) sowie einem Dämmkern (45), dessen Wärmeleitfähigkeit λ_K ≤ 0,05 W/mK beträgt; und mit

- Abstandshaltern (46, 48) mit einer Breite zwischen 10mm und 30mm und mit einer Wärmeleitfähigkeit λ_A von λ_A ≤ 0, 15 W/mK, bevorzugt λ_A ≤ 0,08 W/mK, besonders bevorzugt λ_A ≤ 0,04 W/mK und am meisten bevorzugt λ_A ≤ 0,03 W/mK; und

- der Wärmedurchgangskoeffizient U_f des Profils U_f ≤ 2,5 W/m²K beträgt und der lineare Wärmedurchgangskoeffizienten ψ des Ausfachungselements im Profil 0,08 W/mK nicht übersteigt.
Profilrahmenkonstruktion nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Dämmkern (45) eine Vakuumisolationsplatte oder eine Mineralfaserschicht (50) umfasst.
Profilrahmenkonstruktion nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Dämmkern geschäumt ist, vorzugsweise aus PUR- oder PS-Schaum besteht, oder aus mikroporösen, anorganischen silikatischen Substanzen besteht.
Profilrahmenkonstruktion nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Abstandshalter des Panels (46, 48) vom Aufbau her einem Vakuumisolationspaneel ohne Evakuierung entspricht.
Profilrahmenkonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Innendichtungsstreifen (18) für einen Glasfalz einstückig ausgestaltet sind und vorzugsweise mindestens einen Hohlraum (22) in deren Querschnittsgeometrie aufweisen.
Profilrahmenkonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend eine Pressleiste (28) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung mit glatter Oberfläche.
Profilrahmenkonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend Außendichtungsstreifen (26) zwischen einer Pressleiste (28) und den Ausfachungselementen (20; 40), wobei die Außendichtungsstreifen (26) eine Breite von mindestens 5mm besitzen.
Profilrahmenkonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend ein Dämmelement (34) vorzugsweise aus geschäumtem Material, das sich in den Glasfalzbereich zwischen benachbarten Ausfachungselementen (20; 40) erstreckt und vorzugsweise an den Außendichtungsstreifen (26) anliegt.
Profilrahmenkonstruktion nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Ausfachungselemente (20; 40) mindestens ein Mehrscheibenisolierglas (20) umfassen, und das Dämmelement (34) von dem oder den Abstandshaltern (34) zwischen den Glasscheiben (20a, 20b, 20c) des Mehrscheibenisolierglases (20) beabstandet ist.
Profilrahmenkonstruktion nach Anspruch 14 oder 15,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Dämmelement (34) an den Innendichtungsstreifen (18) anliegt.