FI90903B - Ilmavirtauksen ohjain kattoikkunoita varten - Google Patents

Description

90903

ILMAVIRTAUKSEN OHJAIN KATTOIKKUNOITA VARTEN

Keksinnön kohteena on kattoikkunoiden ilmavirtauksen ohjain, jossa ikkunan alareunaan kiinnitetty levy muodostaa kanavan joka kokoaa ja ohjaa ilmavirtauksia haluttuun kattoikkunan 5 kohtaan.

Kattoikkunoiden rakenteet koostuvat useimmiten muotoilluista metallirakenteista, joihin on kiinnitetty yksi tai useampi muovi- tai lasilevy . Metallirakenteet johtavat tunnetusti hyvin lämpöä. Niiden lämmöneristys on usein yli kaksikymmentä kertaa 10 alhaisempi kuin hyvin eristetyn seinän. Yhdysvaltalaisessa patentissa nro 4 484 048 on kuvattu alumiiniprofiilista rakennettavaa kattoikkunajärjestelmää.

Kattoikkunoissa tavallisesti käytettävien lasien tai useampi-lasisten elementtien lämmöneristys ei ole myöskään riittävä, 15 vaikkakin useampilasisten elementtien lämmöneristys on parempi kuin ikkunan metallisten karmirakenteiden. Lasiosan lämmöneristystä on mahdollista lisätä käyttämällä selektiivisiä laseja, joissa on pitkäaaltoista lämpösäteilyä heijastava pinnoite. Pinnoitteen rakennetta on laajemmin ja yksityiskohtaisemmin 20 kuvattu yhdysvaltalaisessa patentissa nro 4 462 883.

Kun ulkoilman lämpötila laskee, metallirakenteiden läpi siirtyvät lämpövirrat kasvavat. Lämpövirtauksen määrä on suoraan riippuvainen uiko- ja sisäilman lämpötilaerosta. Metallirakenteiden leveydellä ei ole suurtakaan vaikutusta lämpövirtauksien 25 määrään. Useampilasisissa tai -muovisissa elementeissä levyjen lukumäärän ja levyjen välisten läpinäkyvien lämpöä eristävien ilma- tai kaasuvälien lisääminen vähentävät niiden kautta siirtyviä lämpövirtauksia.

Kattoikkunoiden ongelmaksi koetaan lämmönvirtaukset sisältä 30 ulos metallisten ikkunarakenteiden läpi. Ongelma ei ole niin suuri useampikertaisten lasi- tai muovielementtien lä- 2 pinäkyvissä osissa kuin metallirakenteisissa ikkunan karmi- ja puiterakenteissa. Lasien tai muovielementtien väliin sijoitetut metalliset välikehikot, jotka sijoitetaan levyjen reunaan sopivan välitilan leveyden muodostamiseksi, toimivat kuten 5 metalliset karmi- ja puiterakenteet. Ongelman poistamiseksi on kehitetty lasien tai muovien väliin sijoitettuja metallisia kehikolta korvaavia ratkaisuja, jotka ovat tunnettuja esimerkiksi yhdysvaltalaisista patenteista nro 4 788 382 ja 4 873 803.

10 Joskus lämpövirtauksien määrät ovat niin suuria, että kattoikkunoiden metallista valmistettujen karmi- ja puiterakenteiden pintalämpötilat laskevat huomattavasti alhaisemmiksi kuin huoneilman lämpötilat. Pintalämpötilat voivat olla niin alhaisia, että lämpötilat saavuttavat kastepistelämpötilan, jolloin ilman 15 sisältämä vesihöyry tiivistyy metallirakenteisten karmi- ja puiterakenteiden sisäpinnoille tai rakenteiden sisälle.

Kun ulkoilman lämpötila on nolla tai siitä alhaisempi, voi seurauksena olla metallirakenteen pinnalle tai rakenteiden sisään tiivistyneen vesihöyryn jäätyminen. Luonnollisesti vesi-20 höyryn tiivistyminen ja jäätyminen on esteettisesti epäsuota-vaa. Tämän lisäksi tiivistyneen vesihöyryn valumat likaavat ja vaurioittavat metallirakenteita ympäröiviä pintoja. Kattoikkunoiden metallirakenteiden pinnoille tai rakenteiden sisälle tiivistynyt vesihöyry, joka on jäätynyt, koetaan erityisen 25 suureksi ongelmaksi. Jäätynyt vesi on joustamatonta ja kovaa.

Kun lisäksi jään tilavuus on suurempi kuin veden, jossa jäätyminen on tapahtunut, rikkoo jään muodostama paine kattoikkunoiden karmi- ja puite- sekä niitä ympäröivien tai sisältämien rakenneosien rakenteita.

30 Lisäksi lämpövirtojen siirtyessä sisältä ulos kattoikkunoiden hyvin lämpöä johtavien rakenneosien läpi, kattoikkunoiden huonelämpötilaa alhaisemmat pintalämpötilat jäähdyttävät rakenteiden läheisyydessä olevia ilmamassoja. Ilmamassojen tiheys muuttuu ja ne tulevat ympäröiviä ilmamassoja raskaammiksi, jonka 35 seurauksena jäähtyneet ilmamassat alkavat virrata alaspäin ja jäähdyttävät huoneilman lämpötilaa.

90903 3

Alaspäin virtaavat kylmät ilmavirtaukset luovat niiden keskuudessa työskenteleviin tai oleskeleviin ihmisiin epäviihtyvyyden tunteen, joka heikentää työ- ja oleskeluviihtyvyyttä. Viihtyvyyden lisäämiseksi syntyneissä olosuhteissa tarvitaan lämmi-5 tysenergian käyttöä kasvattavaa lisälämmitystä.

Kattoikkunoiden yhteydessä esiintyvien haittojen poistamiseksi on kehitetty monia menetelmiä. Eräänä yleisesti käytössä olevana ratkaisuna käytetään lisälämmöneristystä, joka on valmistettu hyvin lämpöä eristävästä materiaalista. Lisälämmöneristys 10 sijoitetaan metallirakenteiden väliin erottamaan hyvin lämpöä johtavat rakenteet toisistaan. Ikkunarakenteiden lisäläm-möneristyksen periaate on tunnettu kanadalaisesta patentista nro 1 257 142.

Lisälämmöneristys lisää luonnollisesti ikkunarakenteen leveyttä 15 ja raaka-aine- sekä työkustannuksia. Aina lisälämmöneristystä ei voida käyttää riittävän leveinä rakenteina tarvittavan lämmöneristyksen saavuttamiseksi heikentämättä ikkunarakenteilta vaadittavaa lujuutta.

Varsinkin alumiinisissa profiilijärjestelmissä, tiivistyneen 20 vesihöyryn poisjohtamiseksi, on ollut välttämätöntä sijoittaa kattoikkunan karmirakenteisiin erillisiä kondenssi- ja vuoto-vesikanavia. Kanavat on suunniteltu niin, että kattoikkunoiden vaakaprofiilit ohjaavat rakenteisiin tiivistyneen vesihöyryn muodostamat vesivirrat pystyprofiileihin tehtyihin kanaviin ja 25 edelleen ulkotilaan.

Ennen kuin kanavajärjestelmät toimivat moitteettomasti tulee profiileihin järjestää kaato vesivirtojen ohjaamiseksi oikeaan suuntaan, kaikki liitoskohdat tulee tiivistää huolellisesti ja asennustyöltä vaaditaan suurempaa tarkkuutta, kuin muussa ta-30 pauksessa rakenteilta vaaditaan. Kondessivesien poisjohtamisek si tarkoitetut kanavointijärjestelmät ovat kalliita toteuttaa ja vaativat asennuksen jälkeisiä vuosittaisia tarkastuksia ja huoltotoimenpiteitä.

4

Kun halutaan välttyä kattoikkunoiden metallirakenteisiin, muovi- tai lasilevyn alapintoihin tiivistyneen vesihöyryn aiheuttamilta haitoilta, suunnataan metallirakenteiden ja lasilevyjen alareunan pinnoille lämminilmasuihkuja. Samalla lämminilmasuih-5 kut estävät jäähtyneiden ilmamassojen virtaukset alaspäin.

Tässä ratkaisussa tulee kattoikkunoiden ja metallirakenteiden huuhtelemiseksi asentaa kattoon ilmastointiputket, puhaltimet ja ilman lämmitykseen tarvittavat laitteet. Järjestelmä on monimutkainen, lämmitysenergiaa hukkaavaa, vaikeasti säädettä-10 vissä, kallis ja ilmaputkistot usein muodostavat näköesteitä.

Kattoikkunoissa, joissa ehdottomasti tulee välttää ilman sisältämän vesihöyryn tiivistyminen ja jäätyminen sekä jäähtyneiden ilmamassojen liikkeet, käytetään sähkölämmitteisiä laseja. Tällainen rakenne tunnetaan saksalaisesta julkaisusta Of-15 fenlegungsschrift nro 23 50 614.

Keksinnön mukaisen laitteen avulla ohjataan kattoikkunan alareunaan lämpimät ilmavirtaukset, joilla saadaan poistettua edellä esitetyt epäkohdat. Tämän toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle laitteelle on tunnusomaista se mitä on esitetty 20 patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön mukaisen laitteen tärkeimpänä etuna voidaan pitää, että kattoikkunoiden metallirakenteisiin ei tarvitse lisätä erillisiä lisälämmöneristeitä, rakenteiden pinnoille tiivistyneen veden poistamiseksi ei tarvita kondenssiveden poistouria 25 tai kanavia eikä kattoikkunan pinnoille tarvitse puhaltaa lämmitettyä ilmaa tai käyttää sähkölämmitteisiä laseja. Keksinnön mukainen laite estää jäähtyneiden ilmamassojen virtaukset, yksinkertaistaa kattoikkunoiden rakenteita, helpottaa niiden huoltoa ja estää niiden sekä niitä ympäröivien rakenteiden 30 likaantumisen ja vaurioitumisen.

Seuraavassa keksintöä selitetään yksityiskohtaisemmin oheiseen piirustukseen nro 1. viittaamalla.

Il 90903 5

Piirustus nro 1. Kattoikkunan ilmavirtauksien ohjain.

Piirustus nro 1 esittää kaaviomaisesti keksinnön kohteena olevaa kattoikkunarakennetta, jossa on virtausohjain 1. Virtausoh-jaimen pää on muotoiltu lämminilmavirtauksien keräämiseksi ja 5 suuntien ohjaamiseksi kattoikkunoiden ongelmakohtiin. Yhtenäinen ohjainlevy on erotettu kattoikkunan sekundäärispalkista 15. lämpöä hyvin eristävällä hoikilla 2., jonka pituudella säädetään levyn 1. muodostaman kanavan korkeutta ja kiinnitetään läpimenevällä ruuvilla 3. sekundääripalkkiin. Hoikin pituus 10 määritellään kattoikkunan rakenteen ja sijainnin mukaan.

Lämpimät ilmavirtaukset 4. ohjataan keksinnön mukaisen vir-tausohjaimen 1. avulla kylmille ikkunan metallirakenteen 8. ja kattoikkunan läpinäkyvien levyjen 12. sisäpinnoille, jonka seurauksena ilmavirtauksien 5. lämpötila laskee. Levyjen 12.

15 reuna-alueiden metallikehikoiden kautta siirtynyt lämpövirta vaikuttaa rakenteen 8. sisäpinnalle. Ohjain 1. ja hoikin 2 pituus on mitoitettu tapauskohtaisesti niin, että jäähtyneet ilmavirtaukset 5. siirtyvät eteenpäin lämpimämpien ilmavirtauksien 4. nosteessa.

20 Kattoikkunan läpinäkyvien levyjen 12. sisäpintojen lämpötilan ollessa alhaisempi kuin huoneilman lämpötilan jäähtyneet ilmamassat 6. virtaavat levyn suuntaisesti ja kohtaavat ylöspäin suuntautuvat ilmavirtaukset 4. ja 5. Virtauksien ohjaimen 1. materiaali on valittu niin, että se johtaa hyvin lämpöä. Kun 25 jäähtyneet ilmamassat 4. ja 5 kohtaavat sekoittuen turbulenssi-sessa virtauksessa 7. ohjaimen muotoillun yläpään kohdalla, alkavat ilmamassat kiertoliikkeen ohjaimen säteilemän lämmön vaikutuksesta.

Vaikka ulkoilman kanssa kosketuksissa oleva kattoikkuna raken-30 neosa 10. on eristetty suoranaisesta yhteydestä sisäpuoliseen metallirakenteeseen 8. niiden väliin sijoitetulla lämpöä hyvin eristävillä kerroksilla 11, rakenneosan 8. pintalämpötila on alhaisempi kuin huoneilman lämpötila, kun ulkolämpötila on pienempi kuin huonelämpötila. Kattoikkunan metallirakennetta 35 pyritään lämpöeristämään vielä lisälämmöneristeillä 14. ja 16.

6

Huoneilman sisältämän vesihöyryn siirtyminen metallirakenteiden sisäosiin estetään rakenteen 8. ja lisälämmöneristyksen 16. väliin sijoitetulla kosteudensulkumassauksella 9. Massaus on samalla ilmatiivis eikä päästä lävitseen sellaisia haitallisia 5 virtauksia, jotka rajoittaisivat tai estäisivät ohjattujen lämpimien 4. ja jäähtyneiden 5. ilmanvirtauksien kulkua suunnitellulla tavalla.

Kattoikkunarakenne kiinnitetään primääri- ja sekundääritukiin erityisellä kiinnityskappaleella 17, joka suojataan sateelta, 10 tuulelta ja lumelta suojapellillä 18.

Erityisesti on huomattava, että keksinnön mukaista ilmavirtauksien ohjainta on selitetty vain yhteen sen edulliseen toteutta-misesimerkkiin viitaten. Tällä ei kuitenkaan haluta rajoittaa keksintöä vain tätä rakenne-esimerkkiä koskevaksi vaan monet 15 muunnokset ovat mahdollisia seuraavien patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen koko laajuudessa.

il

Claims (5)

90903 7

1. Ilmavirtauksen ohjain kattoikkunoiden rakenneosien alhaisten pintalämpötilojen aiheuttamien seurauksien vähentämiseksi, tunnettu siitä, että kattoikkunan alareunaan on kiinnitetty 5 yhtenäinen muista rakenteista irrotettu ohjainlevy (1), joka muodostaa virtauskanavan, jonka reunat on muotoiltu ilmavirtauksien ohjaamiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1. mukainen virtauksen ohjain, tunnettu siitä, että ohjainlevyn (1) ala- ja yläreunat on muo- 10 toiltu.

3. Patenttivaatimuksen 1. ja 2. mukainen virtauksen ohjain, tunnettu siitä, että ohjainlevy on kiinnitetty lämpöä hyvin eristävällä hoikilla (2) tukirakenteisiin (15).

4. Patenttivaatimuksien 1. 2. tai 3. mukainen virtauksen oh-15 jäin, tunnettu siitä, että hoikin (2) pituus on määritelty kattoikkunan rakenneosien mittasuhteiden mukaan.

5. Patenttivaatimuksien 1. 2. 3. tai 4. mukainen virtauksen ohjain, tunnettu siitä, että ohjainlevy on valmistettu hyvin lämpöä johtavasta materiaalista. 8