NO157386B

NO157386B - DEVICE BY A WINDOW.

Info

Publication number: NO157386B
Application number: NO83833967A
Authority: NO
Inventors: Ove Bertil Platell
Original assignee: Future Energy Ab
Priority date: 1982-03-08
Filing date: 1983-10-31
Publication date: 1987-11-30
Also published as: NO833967L; NO157386C

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning ved The present invention relates to a device by

et vindu, idet anordningen tjener til å gi den innerste rute en av behagelighetshensyn passende overflatetemperatur, idet nevnte rute og en ytterligere rute er innrettet til å avgrense et hovedsakelig lukket hulrom. a window, the device serving to give the innermost window a surface temperature suitable for comfort, said window and a further window being arranged to delimit an essentially closed cavity.

Komfortkriteriet for et oppvarmet rom utgjøres av den såkalte retningsgivende operative temperatur. Verdien av denne er bestemt av strålingsklimaet og lufttemperaturen ved en flerhet av referansepunkter i rommet. Strålingsmiljøet blir negativt påvirket av romflater som er kalde på grunn av transmisjonstap, spesielt vinduer, fordi disse får en overflatetemperatur som er lavere enn rommets ønskede temperatur. Ved å anordne et eller flere hermetisk lukkede mellomrom, dvs. en eller to såkalte isolerglassruter, har man kunnet heve temperaturen på den indre rute i forhold til vanlige koblede toglassvinduer. Temperaturen på den indre rute blir imidlertid forholdsvis lav og kjølende, selv om der utføres slike passive forholdsregler. The comfort criterion for a heated room is made up of the so-called indicative operating temperature. The value of this is determined by the radiation climate and the air temperature at a plurality of reference points in the room. The radiation environment is negatively affected by room surfaces that are cold due to transmission loss, especially windows, because these get a surface temperature that is lower than the room's desired temperature. By arranging one or more hermetically sealed spaces, i.e. one or two so-called insulating glass panes, it has been possible to raise the temperature on the inner pane compared to ordinary linked double-glazed windows. However, the temperature on the inner pane becomes relatively low and cooling, even if such passive precautions are taken.

Man oppnår et bedre resultat dersom mellomrommet mellom A better result is obtained if the space between

de to innerste ruter blir gjennomstrømmet av oppvarmet luft, fortrinnsvis tilluft eller fraluft. På grunn av varmetapene utover må der benyttes en høy lufthastighet for at ikke temperaturen hos den strømmende luft og dermed hos den innerste rute skal synke under værelsestemperaturen på utløpssiden. Varmetapene og vanskelighetene med å fremskaffe tilstrekkelige strømningshastigheter ved det begrensede mellomrom som står til disposisjon i forbindelse med et vindu som dessuten skal kunne åpnes og ha koblede rammer for å muliggjøre rengjøring av de ruter som forbistrømmes av luft, har medført at løsninger av dette slag ikke er helt.realistiske. heated air flows through the two innermost panes, preferably supply air or extract air. Because of the heat losses to the outside, a high air velocity must be used so that the temperature of the flowing air and thus of the innermost route does not fall below the room temperature on the outlet side. The heat losses and the difficulties in obtaining sufficient flow rates due to the limited space available in connection with a window which must also be openable and have connected frames to enable the cleaning of the panes through which air flows, have meant that solutions of this kind are not are completely.realistic.

En løsning på det problem som vedrører vanskeligheten A solution to the problem relating to the difficulty

med å holde innerrutens temperatur på tilstrekkelig høyt nivå, er imidlertid meget ettertraktet, ettersom utførte prøver har vist at romtemperaturen kan senkes et par grader med bibehold av komfortfølelse dersom vinduets kuldestråling with keeping the temperature of the inner pane at a sufficiently high level is, however, very desirable, as tests have shown that the room temperature can be lowered by a couple of degrees while maintaining a sense of comfort if the window's cold radiation

kan elimineres helt ved å gjøre innerrutens temperatur lik romtemperaturen eller noe høyere. I det sistnevnte tilfelle har den kuldestrålende innerrute gått over til å bli en varmeav-giver. I den forbindelse kan andre varmekilder i rommet reduseres eller sløyfes helt. can be completely eliminated by making the temperature of the inner pane equal to the room temperature or slightly higher. In the latter case, the cold-radiating inner window has become a heat emitter. In this connection, other heat sources in the room can be reduced or omitted entirely.

En slik løsning har man oppnådd ifølge den foreliggende oppfinnelse, idet en anordning av den' innledningsvis angitte art omfatter de kjennetegn som er angitt i de vedføyde patent-krav. Temperaturforløpet for: sirkulas.jonsluften rundt mellomruten, overflatetemperaturen: hos innerruten og det totale transmisjonstap er bestemt av en flerhet av parametre. Blant disse skal der nevnes vinduets opprinnelige K-verdi, dobbelt-spaltens interne strålingsegenskaper, varmeovergangsmotstanden, luftomsetningen og innløpstemperaturén på luften. Ved at man leder luften (helt eller delvis) etter at den har passert den innerste luftspalte, gjennom den,luftspalte som ligger nærmest den innerste spalte, opprettholdes der en høyere temperatur på den rute som ligger mellom de to spalter, enn hva tilfellet er om luften skulle ledes bare gjennom den innerste spalte (enkeltspaltetilfellet). Det medfører at luften når den passerer den innerste spalte, ikke blir avkjølet like kraftig som ved enkeltspaltetilfellét. Dermed kan luftstrømmen reduseres, eventuelt innløpstemperaturén senkes, og likevel kan temperaturen på den innerste rute holdes på samme nivå Such a solution has been achieved according to the present invention, in that a device of the type indicated at the outset includes the characteristics specified in the appended patent claims. The temperature course of: the circulation air around the intermediate pane, the surface temperature: of the inner pane and the total transmission loss is determined by a plurality of parameters. Among these, mention must be made of the window's original K-value, the internal radiation properties of the double slit, the heat transfer resistance, the air circulation and the inlet temperature of the air. By directing the air (in whole or in part) after it has passed the innermost air gap, through the air gap that is closest to the innermost gap, a higher temperature is maintained on the route between the two gaps, than is the case if the air was to be directed only through the innermost slot (the single slot case). This means that when the air passes the innermost gap, it is not cooled as strongly as in the case of a single gap. In this way, the air flow can be reduced, possibly the inlet temperature can be lowered, and yet the temperature on the innermost route can be kept at the same level

som ved enkeltspaltetilfellet. as in the single-slot case.

Ved en utetemperatur på f.eks. -20°C og en ønsket værelses-temperatur på f.eks. 20°C,]behøver lufttemperaturen ved innløpet til det hovedsakelig lukkede mellomrom være bare ca. 23°C At an outside temperature of e.g. -20°C and a desired room temperature of e.g. 20°C,] the air temperature at the inlet to the essentially closed space needs to be only approx. 23°C

og kan deretter synke til i det nærmeste 20°C etter passeringen av mellomrutens innside. Etter å ha passert mellomrutens utside, dvs. ved mellomrommets utløp, har lufttemperaturen sunket til ca. 11°C. For pånytt å oppvarme luften til 23°C, f.eks. and can then drop to the nearest 20°C after passing the inside of the intermediate pane. After passing the outside of the intermediate pane, i.e. at the outlet of the intermediate space, the air temperature has dropped to approx. 11°C. To reheat the air to 23°C, e.g.

med varmt vann i en effektiv varmeveksler, kreves der en vanntemperatur inn til varmeveksleren på i idealtilfellet bare f.eks. 23,5°C, idet vanntemperaturen ut fra varmeveksleren i idealtilfellet blir f.eks. 11,5°C, dvs. returvann-temperaturen ligger langt under værelsestemperaturen på tross av at hele with hot water in an efficient heat exchanger, a water temperature entering the heat exchanger of ideally only e.g. 23.5°C, with the water temperature from the heat exchanger in the ideal case being e.g. 11.5°C, i.e. the return water temperature is far below room temperature despite the fact that

innerruten er bragt til en temperatur som ikke underskrider værelsestemperaturen på 20°C. the inner pane is brought to a temperature that does not fall below the room temperature of 20°C.

Det vil lett sees at dette innebærer uanede muligheter It will be easy to see that this entails unimaginable possibilities

for utnyttelse av lavverdig energi, f.eks. lavtemperatur-spillvarme, solvarme, varme fra akkumulatorer osv. En solfanger som kan arbeide med en tilløps- eller avløpstemperatur hos den sirkulerende varmebærer med bare 11-15°C resp. 23-27°C, for the utilization of low-grade energy, e.g. low-temperature waste heat, solar heat, heat from accumulators, etc. A solar collector that can work with an inlet or outlet temperature of the circulating heat carrier of only 11-15°C resp. 23-27°C,

får jo en vesentlig høyere virkningsgrad enn hva som normalt er vanlig. gets a significantly higher degree of efficiency than is normally the case.

Dersom anordningen ifølge oppfinnelsen blir utnyttet If the device according to the invention is used

i forbindelse med et hus med lav K-verdi i veggene og eventuelt en varmeveksler for husets inn/ut-luft, torde det i mange tilfeller ikke være nødvendig med noen ytterligere varmeavgivende anordning for husets oppvarming utover det nevnte tilnærmet 23-27/1 1 -15°C-vannsystem. Med en temperaturforskjell mellom inn- og utgående sirkulasjonsvann på ca. 12°C kan der benyttes like stor vannstrøm som vanligvis benyttes i praksis i eksisterende hus. Ved ombygging av slike hus kan anordningen ifølge oppfinnelsen således tisluttes direkte til rørledningene 1 det eksisterende varmesystem med eller uten eksisterende radiatorer. in connection with a house with a low K-value in the walls and possibly a heat exchanger for the house's in/out air, in many cases no additional heat-emitting device for the house's heating beyond the aforementioned approximately 23-27/1 1 -15°C water system. With a temperature difference between incoming and outgoing circulating water of approx. At 12°C, the same amount of water flow as is usually used in practice in existing houses can be used. When remodeling such houses, the device according to the invention can thus be connected directly to the pipelines 1 the existing heating system with or without existing radiators.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli nærmere beskrevet under henvisning til den vedføyde tegning som skjematisk viser forskjellige utførelseseksesmpler på anordningen ifølge oppfinnelsen . Fig. 1 er et tverrsnitt gjennom et vindu med en varmeveksler innebygget i vinduskarmen. Fig. 2 er et tverrsnitt gjennom et vindu med en varmeveksler og en vifte innebygget i en vinduspost. Fig. 3 er et tverrsnitt gjennom et vindu som er forsynt med to hovedsakelig lukkede mellomrom, og som er tilsluttet en varmluftledning og en returledning som er forbundet med en varmesentral. Fig. 4 er et diagram som viser temperaturforholdene ved f.eks. den utførelsesform som er vist på fig. 1. The invention will be described in more detail in the following with reference to the attached drawing which schematically shows various examples of the device according to the invention. Fig. 1 is a cross-section through a window with a heat exchanger built into the window frame. Fig. 2 is a cross-section through a window with a heat exchanger and a fan built into a window frame. Fig. 3 is a cross-section through a window which is provided with two essentially closed spaces, and which is connected to a hot air line and a return line which is connected to a central heating unit. Fig. 4 is a diagram showing the temperature conditions at e.g. the embodiment shown in fig. 1.

På fig. 1 er der vist en yttervegg 1 med en vindusåpning In fig. 1 shows an outer wall 1 with a window opening

2 hvori der er anordnet en vinduskarm 3. I denne er der anordnet en vindusramme 4 med et vanlig isolerglass 5 sammensatt av to glassruter. Innenfor er der anordnet to ytterligere vindus-rammer 6, 7, idet rammen 6 bærer et av,to ruter sammensatt isolerglass 8, slik at der til isolerglasset 5 dannes en spalte 9, samtidig som der dannes en'spalte 10 til en innerrute 11 anordnet i rammen 7. 2 in which a window frame 3 is arranged. In this, a window frame 4 is arranged with an ordinary insulating glass 5 composed of two panes of glass. Two further window frames 6, 7 are arranged inside, with the frame 6 carrying an insulating glass 8 composed of two panes, so that a gap 9 is formed for the insulating glass 5, while at the same time a gap 10 is formed for an inner pane 11 arranged in frame 7.

Mellom de øvrige deler av vindusrammene 4 og 6 og rammene Between the other parts of the window frames 4 and 6 and the frames

6 og 17 er der anordnet dype slisser 12, og i den øvre del av rammen 6 like ovenfor den øvre kant av isolerglasset 8 6 and 17 there are arranged deep slits 12, and in the upper part of the frame 6 just above the upper edge of the insulating glass 8

er der anordnet kanaler 13 som forbinder slissene 12. there are arranged channels 13 which connect the slits 12.

Mellom de nedre deler av vindusrammene 4, 6 og 7 er der anordnet gjennomgående slisser 14 som munner ut i motsvarende slisser 15, 16 i den nedre del av karmen 3 hvor der dessuten er anordnet et kammer 17 som forbinder slissene 15, 16 langs så å si hele vinduets bredde. I kammeret er der anordnet en langstrakt, høyeffektiv motstrømsvarmeveksler 18 med tverr-gående, fine kanaler som forbinder slissene 15, 16 og eventuelt en vifteanordning 19 som retter en forholdsvis langsom luftstrøm opp i spalten 10 under sugning av luft fra spalten 9 via varmeveksleren 18. Denne er på vanlig måte forsynt med en rørslynge 20 hvis ender er forbundet med en varmtvannstilførselsledning Between the lower parts of the window frames 4, 6 and 7 there are arranged through slits 14 which open into corresponding slits 15, 16 in the lower part of the frame 3 where there is also arranged a chamber 17 which connects the slits 15, 16 along so that say the full width of the window. In the chamber there is arranged an elongated, highly efficient counter-flow heat exchanger 18 with transverse, fine channels connecting the slits 15, 16 and possibly a fan device 19 which directs a relatively slow airflow up into the slot 10 while sucking air from the slot 9 via the heat exchanger 18. This is normally provided with a pipe loop 20 whose ends are connected to a hot water supply line

21 resp. returledning 22. i 21 or return line 22. i

Den luft som er oppvarmet av varmeveksleren 18, strømmer langsomt opp gjennom slissen 15 og inn i spalten 10, eventuelt under påvirkning av viften 19, passerer slissene 12 og kanalene 13 i den øvre del av vinduet og strømmer deretter ned gjennom spalten 9 under en viss avkjøling fra de forholdsvis kalde ruter i isolerglasset 5. Den kalde luft blir ført ned gjennom slissen 16 og passerer gjennom varmeveksleren 18 under fornyet oppvarming. The air heated by the heat exchanger 18 slowly flows up through the slot 15 and into the slot 10, possibly under the influence of the fan 19, passes the slots 12 and the channels 13 in the upper part of the window and then flows down through the slot 9 under a certain cooling from the relatively cold windows in the insulating glass 5. The cold air is led down through the slot 16 and passes through the heat exchanger 18 under renewed heating.

Som tidligere beskrevet og slik det vil bli vist tydeligere i forbindelse med fig. 4, kan innerruten 11 meddeles en overflatetemperatur som tilnærmelsesvis svarer til en ønsket værel-sestemperatur på f.eks. 20°C over hele flaten ved anvendelse av en vanntemperatur på 23-27°C i tilførselsledningen og så As previously described and as will be shown more clearly in connection with fig. 4, the inner pane 11 can be given a surface temperature which corresponds approximately to a desired room temperature of e.g. 20°C over the entire surface using a water temperature of 23-27°C in the supply line and then

lav som 11-15°C i returledningen. as low as 11-15°C in the return line.

Den på fig. 2 viste utførelsesform skiller seg fra den The one in fig. 2 shown embodiment differs from it

på fig. 1 ved at der benyttes en enkelt rute 25 istedenfor isolerglasset 8 på fig. 1, og at varmeveksleren 18 er trukket ut og blitt plassert i et kammer 26 i en vinduspost 27. on fig. 1 in that a single pane 25 is used instead of the insulating glass 8 in fig. 1, and that the heat exchanger 18 has been pulled out and placed in a chamber 26 in a window frame 27.

Den på fig. 3 viste utførelsesform oppviser en ytterligere dobbeltspalte 31, 32 som er dannet av to ytterligere ruter 29, 30, idet dobbeltspalten er utformet på samme måte som spaltene 9, 10. I rammer og karm er slisser og kanaler slik anordnet og tilsluttet en varmluftskanal 33 resp. en returkanal 34, at varm luft vil stige opp gjennom den innerste spalte 10 ned gjennom spalten 9 resp. gjennom spalten 31 og ned gjennom den ytterste spalte 32. Her blir selvsagt temperaturforskjellen enda større enn de ca. 12°C som er antatt ved de tidligere utførelsesformer. The one in fig. The embodiment shown in 3 shows a further double slit 31, 32 which is formed by two further panes 29, 30, the double slit being designed in the same way as the slits 9, 10. In frames and frames, slits and ducts are thus arranged and connected to a hot air duct 33 resp. . a return channel 34, that warm air will rise up through the innermost slot 10 down through the slot 9 resp. through the gap 31 and down through the outermost gap 32. Here, of course, the temperature difference is even greater than the approx. 12°C which is assumed in the previous embodiments.

Fig. 4 viser temperaturfordelingen fra ytterruten 5 til innerruten 11, og i de to luftspalter 9 og 10 langs hele høyden av vinduet. Utetemperaturen antas å være -20°C og innetemperaturen +20°C. Luftens temperatur ved innstrømningen i spalten 10 er 23°C, og ved utstrømningen fra spalten 9 bare 11°C. Fig. 4 shows the temperature distribution from the outer pane 5 to the inner pane 11, and in the two air gaps 9 and 10 along the entire height of the window. The outside temperature is assumed to be -20°C and the inside temperature +20°C. The temperature of the air at the inflow into slot 10 is 23°C, and at the outflow from slot 9 only 11°C.

Tross denne lave temperatur på den innstrømmende luft, blir innerrutens overflatetemperatur nedentil 21,2°C og oventil 19,7°C, dvs. i praksis lik innetemperaturen. Despite this low temperature of the inflowing air, the surface temperature of the inner pane is 21.2°C at the bottom and 19.7°C at the top, i.e. in practice equal to the inner temperature.

Med et vindu av dette slag oppstår der intet såkalt kulde-ras, og vinduet oppfattes ikke som en kald flate. Ved en hevning av flatetemperaturen på ca. 1°C kan vinduet t.o.m. oppfattes som en varm flate, og dersom slike vinduer anordnes i et lavenergihus, kan ytterligere varmeavgivende anordninger bli mer eller mindre overflødige. With a window of this type, there is no so-called cold collapse, and the window is not perceived as a cold surface. In the event of an increase in the surface temperature of approx. 1°C, the window can is perceived as a warm surface, and if such windows are arranged in a low-energy house, additional heat-emitting devices may become more or less redundant.

Ved kraftig solbestråling sommerstid kan selvsagt vanntemperaturen senkes noe, idet vindusanordningen ifølge oppfinnelsen alternativt kan anvendes for kjøling. In case of strong solar radiation in summer, the water temperature can of course be lowered somewhat, as the window device according to the invention can alternatively be used for cooling.

For å forhindre dannelsen av kondens utfører man spaltene på vanlig måte ventilert til ytterluften gjennom fine kanaler. In order to prevent the formation of condensation, the gaps are normally ventilated to the outside air through fine ducts.

Viften og varmeveksleren behøver selvsagt ikke være plassert inntil hverandre, idet viften som et eventuelt eksempel kan være innebygget i den øvre del av vinduskarmen. The fan and the heat exchanger do not of course need to be located next to each other, as the fan can be built into the upper part of the window frame as a possible example.

Claims

1. Device at a window which serves to give the innermost pane (11) a surface temperature suitable with regard to comfort, said pane (11) and a further pane (5) being arranged in such a way that they delimit an essentially closed space, characterized by a device (19) which serves to move the air in the space in a flow movement from an inlet (15) to an outlet (16) around an intermediate window (8) arranged in the space, and by a device (18) for heating the air before this is fed into the gap (10) between the innermost pane (11) and the middle pane (8) to a temperature of at most a few degrees above the temperature of the room air on the inside of the window, and: furthermore, that the device (19) is designed to control the flow rate so that the tempered air at the discharge from the gap (10) between the innermost pane (11) and the intermediate pane (8) has a temperature essentially equal to the temperature of the room air on the inside of the window.

2. Device as stated in claim 1, characterized in that the inlet (15) and the outlet (16) extend across the entire width of the window.

3. Device as stated in claim 1 or 2, characterized in that the body (19) is a fan that operates over the entire width of the window.

4. Device as stated in one of claims 1-3, characterized in that the device (18) is a heat exchanger of the counter-flow type which is built into a window frame (27) which is connected to the window frame (3).

5. Device as set forth in one of claims 1-4, characterized in that the intermediate pane (8) consists of an insulating pane.

6. Device as stated in one of claims 1-5, characterized by a further, external space with two slits (31,32) which is separated by a further intermediate window (29) which is circulated by the air flow from the first slits (9 ,10).