FI74110B - Anordning vid foenster. - Google Patents

Description

7411 O

IKKUNALAITE - ANORDNING VID FÖNSTER

Tämän keksinnön kohteena on ikkunalaite sisimmän ikkunaruudun saattamiseksi mukavuuden kannalta sopivaan pintalämpötilaan, joka ikkunaruutu yhdessä toisen ikkunaruudun kanssa on järjestetty rajoittamaan olennaisesti suljettu tila, jossa ilma virtaa sisäänmenosta ulostuloon tilaan järjestetyn väli-ikkunaruudun ympäri ja johon ikkunalaitteeseen kuuluu laite, joka lämmittää ilmaa ennen sen virtaamista sisimmän ikkunaruudun ja väli-ikkunaruudun väliseen ilmarakoon.

Lämmitetyn huoneen mukavuuskriteerinä on n.k. suunnattu operatiivinen lämpötila. Sen arvon määräävät säteilyilmasto ja ilman lämpötila huoneen muutamissa referenssipisteissä. Huoneen pinnat vaikuttavat negatiivisesti s-äteily-ympäristöön, jotka pinnat ovat kylmiä lämpöhäviöiden takia, varsinkin ikkunat, koska niihin tulee pintalämpötila, joka on alempi kuin huoneen haluttu lämpötila. Järjestämällä yksi tai useampi hermeettisesti suljettu tila, s.o. yksi tai useampi | n.k. eristyslasiruutu, on voitu sisemmän ruudun lämpötilaa : nostaa jonkin verran verrattuna tavanomaiseen kaksilasi-ik- kunaan. Sisemmän ikkunaruudun lämpötila jää kuitenkin suhteellisen alhaiseksi ja huonetta kylmentäväksi, mikäli ryhdytään vain tällaisiin passiivisiin toimenpiteisiin.

Parempi tulos saadaan, jos kahden sisimmän ruudun välisessä tilassa kierrätetään lämmintä ilmaa, mieluiten syöttö- tai poistoilmaa. Ulospäin suuntautuvien lämpöhäviöiden vuoksi täytyy käyttää suurta ilman nopeutta, jotta virtaavan ilman . ja näin ollen sisäruudun lämpötila ei pääse laskemaan alle ; huoneenlämpötilan ulosmenopuo1 e 1la. Lämpöhäviöt ja vaikeudet . riittävän virtausnopeuden aikaansaamiseksi rajoitettuun ti- • laan, jonka ikkuna määrää, jonka ikkunan täytyy sen lisäksi olla avattava, jotta olisi mahdollista pestä virtaavan ilman : likaamat ruudut, ovat aiheuttaneet, että tämän kaltaiset ; ratkaisut eivät ole täysin realistisia.

2

7411 O

Ratkaisu sisäruudun lämpötilan pitämiseksi riittävän korkeana on erittäin haluttu, koska tehdyt tutkimukset ovat osoittaneet, että huoneenlämpötilaa voidaan laskea pari astetta mukavuuden siitä kärsimättä, mikäli ikkunan kylmäsäteily voidaan kokonaan eliminoida siten, että sisäruudun lämpötila tulee olemaan sama tai korkeampi kuin huoneenlämpötila. Jälkimmäisessä tapauksessa on ky lmäsätei1evästä sisäruudusta tullut lämpöä luovuttava. Tämän johdosta voidaan huoneen muita lämpölähteitä vähentää tai poistaa kokonaan.

Eräs tämän kaltainen lämpöä luovuttava ikkuna tunnetaan julkaisusta CH-A-420 542. joka esittää lämpöä luovuttavan rungon, joka käsittää lämpöä luovuttavat ikkunaruudut, jotka muodostavat suljetun tilan, jossa ilmaa lämmitetään lämmi-tysiaitteella ja kierrätetään luonnollisella konvektiolla väli-ikkunaruudun ympäri. Tarvittava lämpösäteily saavutetaan, mutta lämmitetyn ilman ja ikkunan alaosassa lämmitettävän ilman lämpötilaero on noin 8 0 ’ C . Tämä tarkoittaa, että sisimmän ikkunaruudun alemman osan lämpötila tulee olemaan noin 90°C, jos lämmitettävän ilman lämpötila on noin 10°C, mikä on kaukana sopivasta pintalämpötilasta mukavuutta ajatellen.

Ratkaisu on saatu aikaan tämän keksinnön avulla niin, että johdanto-osassa esitetyn kaltaiseen laitteeseen on aikaansaatu jäljempänä olevissa patenttivaatimuksissa esitetyt tunnusmerkit. Kiertoilman Lämpötilaprosessin väliruudun ympärillä, sisäruudun pintalämpötilan samoin kuin koko energiahäviön määrää joukko parametreja. Näistä voidaan mainita ikkunan alkuperäinen K-arvo, kaksoisilmaraon sisäiset säteilyominaisuudet, 1ämmönsiirtovastus, ilman vaihtuvuus ja ilman sis ääntu1 o 1ämpöti 1 a. Johtamalla ilma (kokonaan tai osittain) sen jälkeen kun se on ohittanut sisemmän ilmaraon, sen ilmaraon läpi, joka sijaitsee lähinnä sisintä ilmarakoa, ylläpidetään korkeampaa lämpötilaa siinä ruudussa, joka sijaitsee ilmarakojen välissä, kun mikä olisi tilanne, jos

7411 O

3 ilma johdettaisiin vain sisimpään ilmarakoon (yksi-i1marako-tapaus). Sen seurauksena ilma kulkiessaan sisimmän ilmaraon läpi, ei viilene yhtä paljon kuin yksi-ilmarakotapauksessa. Näin voidaan ilmavirtaa pienentää, vaihtoehtoisesti sisään-tulolämpötilaa pienentää, ja silti pitää sisäruudun lämpötila samalla tasolla kuin yksi-ilmarakotapauksessa.

Jos ulkolämpötila on esimerkiksi -20°C ja huoneenlämpötila esim. 20°C tarvitsee ilmanlämpötilan olla vain n. 23°C sen virratessa sisään olennaisesti suljettuun tilaan, jotta se laskisi lähelle 203C sivuutettuaan väliruudun sisäpinnan. Kuljettuaan väliruudun ulkopuolelle on ilmanlämpötila laskenut ll°C:een. Ilman lämmittämiseksi takaisin 23°C:een, esim. lämpimällä vedellä tehokkaassa lämmönvaihtimessa, tarvitsee lämmönvaihtimeen tulevan veden olla ideaalitapauksessa vain esim. 23,5°C, jolloin vedenlämpötila sen tullessa ulos lämmönvaihtimesta on n. 11,5°C, siis paluuvedenlämpö-tila on huomatttavasti alle huoneenlämpötilan huolimatta siitä, että koko sisäruutuun on saatu lämpötila, joka ei alita huoneenlämpötilaa 20°C.

Kuten helposti havaitaan, aikaansaavat nämä odottamattomat mahdollisuudet sen, että voidaan hyödyntää halpa-arvoista energiaa, kuten matalalämpöistä viemärivettä, auringon lämpöä, varaajan lämpöä jne. Aurinkovaraaja, joka voi työskennellä sisäänmeno- tai ulostulolämpöti1 assa kiertävässä väliaineessa vain n. 11-15JC tai 23-27JC, saavuttaa nyt huomattavasti korkeamman työskentelyasteen kuin mikä yleensä on tavallista.

Jos keksinnön mukaista järjestetlyä hyödynnetään talossa, ; jonka seinillä on matala K-arvo ja mahdollisesti talossa on

lämmönvaihdin sisään/ulos-ilmalle, ei useimmissa tapauksissa * tarvita muuta lämmönlähdettä kuin mainittu n. 23-27|11-150C

-vesisysteemi. Lämpötilaerolla 123C sisään- ja ulosmenevän kiertoveden välillä voidaan käyttää yhtä suurta vesivirtaa kuin on käytössä olemassaolevissa taloissa. Tällaisia taloja 4

7411 O

uusittaessa voidaan keksinnön mukainen järjestely kytkeä suoraan olemassaolevan lämmitysjärjestelmän putkijohtoihin joko ilman tai lämpöpatterin kanssa.

Seuraavassa keksintöä selitetään yksityiskohtaisemmin oheisiin piirustuksiin viitaten.

Kuv. 1 esittää poikkileikkausta ikkunasta, jonka karmiin on asennettu lämmönvaihdin,

Kuv. 2 esittää poikkileikkausta ikkunasta, jossa on lämmönvaihdin ja ikkunalautaan asennettu puhallusjärjes te 1-mä,

Kuv. 3 esittää poikkileikkausta ikkunasta, jossa on kaksi olennaisesti suljettua tilaa, joka ikkuna on kytketty lämminilmajohtoon ja paluujohtoon, jotka on yhdistetty lämpökeskukseen,

Kuv. 4 esittää diagrammia, josta nähdään lämpötilaolosuhteet esim. kuv. 1 osoittamassa sovel1utusmuodoss a.

Kuv. 1 esittää ulkoseinää 1, jossa on ikkuna-aukko 2, johon ikkunankarmi 3 on kiinnitetty. Siihen on järjestetty ikku-nankehys 4, jossa on yksi kahdesta tavanomaisesta ruudusta kokoonpantu eristysruutu 5. Tätä ennen on kaksi muutta i k k u-nankehystä 6, 7, joista kehys 6 kannattaa eristysruuduksi 8 yhdistettyjä ruutuja niin, että ruutuun 5 muodostuu ilmarako 9 ja ilmarako 10 muodostuu kehykseen 7 kiinnitettyyn si-säruutuun 11.

Kehysten 4 ja 6 ja kehysten 6 ja 7 yläosien väliin on järjestetty syvät loveukset 12 ja kehyksen 6 yläosaan heti eristysruudun 8 yläreunan yläpuolelle on järjestetty kanavat 13, jotka yhdistävät loveuksia 12.

Ikkunankehysten 4, 6 ja 7 alaosaan on järjestetty loveukset 5 74110 14, jotka laskevat vastaaviin loveuksiin 15, 16 karmin 3 alaosassa, johon karmiin 3 on järjestetty myös kammio 17, joka yhdistää loveukset 15, 16 lähes koko ikkunan leveydeltä. Kammiossa on pitkittäinen, korkeatehoinen vastavirtaläm-mönvaihdin 18, jossa on poikittaiset, kapeat kanavat, jotka yhdistävät loveukset 15, 16 ja mahdollisesti puhallinlait-teen 19, joka suuntaa suhteellisen hitaan ilmavirran ylös ilmarakoon 10 samalla kun ilmaa imetään raosta 9 lämmönvaihtimen 18 kautta. Tämä on tavanomaisella tavalla varustettu putkikierukalla 20, jonka päät on liitetty lämminvesijohtoon 21 ja paluujohtoon 22.

Lämmönvaihtimessa 18 lämmitetty ilma virtaa hitaasti ylös loveuksen 15 läpi ilmarakoon 10, mahdollisesti puhtaltimen 19 avulla, kulkee ikkunan yläosassa olevien loveuksien 12 ja kanavien 13 kautta ja virtaa tämän jälkeen alas ilmaraon 9 kautta jäähtyen jonkin verran suhteellisen kylmien ruutujen 5 takia. Kylmä ilma vedetään alas loveuksen 16 kautta, jonka jälkeen se kulkee lämmönvaihtimen 18 kautta lämmeten uudelleen.

; Kuten aikaisemmin selitettiin ja kuten lähemmin tullaan . esittämään kuvion 4 avulla, voidaan sisäruutuun 11 saada pintalämpötila, joka on lähellä haluttua huoneenlämpötilaa, esim. 20°C koko ikkunapinnalla, käyttämällä lämmönvaihtimessa veden sisäänmenolämpötilaa 2 3-27J C ja paluulämpötilaa 11 -15 9 C .

Kuviossa 2 esitetty sovellutusmuoto eroaa kuviosta 1 siinä, että kuvion 1 eristysruudun 8 tilalla käytetään yksinker-. täistä ruutua 25 ja että lämmönvaihdin on sijoitettu ikkuna- : laudan 27 kammioon 26.

Kuviossa 3 esitetty sovellutusmuoto esittää kahden uLoimman ruudun 29, 30 muodostaman kaksoisilmaraon 31, 32, joka on muodostettu samalla tavoin kuin ilmaraot 9, 10. Loveukset ja kanavat kehyksissä ja karmeissa on järjestetty ja yhdistetty 6

7411 O

lämminilmakanavaan 33 tai paluukanavaan 34 siten, että lämmin ilma nousee ylös pitkin sisintä ilmarakoa 10, laskee alas ilmaraon 9 kautta tai vastaavasti ylös pitkin ilmarakoa 31 ja alas raon 32 kautta. Tässä tulee itse asiassa lämpötilaero suuremmaksi kuin 12JC, jota on aiemmissa sovellu-tusmuodoissa käytetty.

Kuviossa 4 nähdään 1ämpöti1ajakauma ulkoruudusta 5 sisäruu-tuun 11 ja molemmissa ilmaraoissa 9 ja 10 ikkunan koko korkeudelta. U1ko1ämpöti1a oletetaan -20°C ja sisälämpötila +20°C. Ilman lämpötila, sen virratessa sisään ilmarakoon 10 on 23°C ja ulos ilmaraosta 9 vain 11°C. Huolimatta näin matalasta lämpötilasta, joka virtaa sisään ilmarakoon 10, on sisäruudun lämpötila alaosassa 21,2° C ja yläosassa 19,7 Λ C eli käytännöllisesti katsoen sama kuin huoneenlämpötila.

Tämän kaltaista ikkunaa käytettäessä ei esiinny minkäänlaista n.k. ky 1mäsäteilyä ja ikkunaa ei voida pitää kylmänä pintana. Jos pintalämpötilaa nostetaan 1JC, voidaan ikkunaa pitää jopa lämpinä pintana, ja jos tällaista ikkunaa käytetään matalaenergiatalossa, saattavat muut lämmönlähteet tulla enemmän tai vähemmän tarpeettomiksi.

Kesäaikana voidaan voimakkaan auringonsäteilyn ansiosta veden lämpötilaa hieman laskea, jolloin keksinnön mukainen ikkuna voi toimia jäähdytyslaitteena.

Kondensaation estämiseksi on ilmaraot tavalliseen tapaan järjestetty tuuletettaviksi ulkoilman avulla kapean kanavan kautta.

Puhaltimen ja lämmönvaihtimen ei itse asiassa tarvitse sijaita aivan toistensa vieressä, vaan jos niin halutaan, voidaan puhallin esimerkiksi asentaa ikkunankarmin yläosaan.

i

Claims (2)

7 74110 PATENTTIVAATIMUKS ET

1. Ikkunalaite sisimmän ikkunaruudun (11) saattamiseksi mukavuuden kannalta sopivaan pintalämpötilaan, joka ikkunaruutu yhdessä toisen ikkunaruudun (5) kanssa on järjestetty rajoittamaan olennaisesti suljettu tila, jossa ilma virtaa sisäänmenosta (15) ulostuloon (16) tilaan järjestetyn väli-ikkunaruudun (8) ympäri ja johon ikkunalaitteeseen kuuluu laite (18), joka lämmittää ilmaa ennen sen virtaamista sisimmän ikkunaruudun ja väli-ikkunaruudun väliseen ilmarakoon (10), tunnettu siitä, että ilma on säädetty lämpötilaan, joka enimmillään poikkeaa muutaman asteen huoneilman lämpötilasta ikkunan sisäpuolella, jonka lisäksi on järjestetty ilman liikkumisen aikaansaava laite (19) kontrolloimaan ilmavirran suuruutta, niin että säädetyn ilman lämpötila sen poistuessa sisimmän ikkunaruudun (11) ja väli-ikkunaruudun (8) välisestä ilmaraosta (10) on olennaisesti sama kuin huoneilman lämpötila ikkunan sisäpuolella.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ikkunalaite, t u n - ; n e t t u siitä, että koko väli-ikkunaruutu (8) käsittää lämpöruudun.