SE530207C2 - Envägsventil och fönster med medel för värmeåtervinning - Google Patents

Description

530 20? för värmeledning till utsidan från moderna hus är fönstren. Värme leds genom fönstren på två sätt, nämligen medelst strålning och ledning genom glaset i fönstren. Ett effektivt sätt att reducera, eller snarare återvinna, värme som letts genom fönstren beskrivs i SE- A-502l43. SE-A-502143 beskriver ett fönster där den inkommande uteluften färdas i ett utrymme definierat av inre och yttre glasytor i fönstret, före den kommer in i byggnaden genom ett inlopp. Värme som leds från byggnaden genom de inre glasytorna kommer då användas för att värma den inkommande luften; sålunda kommer den inkommande luften erhålla en temperaturökning. Såsom kan inses är detta ett effektivt sätt att använda värme som annars skulle gå förlorad till utsidan.

Det är emellertid ett problem som fortfarande behöver lösas med ovan nämnda fönstertyp; den fungerar utan anmärkning när luftflödet är såsom är avsett, nämligen inåt, dvs från utsidan av byggnaden till insidan av byggnaden. Om luftflödet reverseras kommer varm fuktig innerluft in i utrymmet som definieras av de relativt kalla inre och yttre glasytorna. Såsom väl känt av fackmän inom området kommer vann fuktig luft som träffar en kall yta leda till att fukt bildas på den kalla ytan; såsom är uppenbart reducerar fukt som bildas på en glasyta synligheten genom fönstret avsevärt. Reverserat flöde kan exempelvis äga rum i luftintag positionerade på läsidan av en byggnad, i fall flödet in genom inlopp placerade på lovartsidan överskrider flödet som sugs ut från byggnaden med medelst det mekaniska ventilationssystemet. I Ett sätt att reducera problemet med kondensuppbyggnad skulle kunna vara att anordna en envägsventil i fönster; en sådan envägsventil skulle tillåta lufi att komma in i byggnaden, men hindra luft från att lämna byggnaden genom inloppsventilerna, och således effektivt undvika kondensuppbyggnad. Ett krav är emellertid att envägsventilen skall öppna vid ett lågt differentialtryck; armars är det troligt att luft kommer in i byggnaden på andra sätt, exempelvis genom otäta fönsterrarnar eller liknande.

Finska bruksmönstret F I-U-20030l46 beskriver en envägsventil, där ventilenheten vilar på en flat yta försedd med öppningar för att tillåta inkommande luft att passera ventilen genom att lyfta ventilenheten. Patentet nämner emellertid inte möj- ligheten att använda ventilen för att hindra kondensuppbyggnad i ett fönster försedd med funktionen för återvinning av överledd värme; vidare krävs ett avsevärt differen- tialtryck för att lyfta ventilenheten från den platta ytan.

Målet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en envägsventil som passar för fönster med funktionen att återvinna överledd värme genom att tvinga inkommande luft att färdas mellan en yttre glasyta och en inre glasyta. Envägsventilen enligt föreliggande uppfinning kräver ett mycket lågt differentialtryck för att öppna. 10 15 20 25 30 35 530 20? Sammanfattning av uppfinningen Föreliggande uppfinning löser ovanstående och andra problem genom att tillhandahålla en envägsluftventil där en ventilyta är anordnad med en vinkel på 30 till 80 grader relativt horisontalplanet.

I en föredragen utföringsform av uppfinningen innefattar envägsventilen ett långsträckt hus tillverkat av en strängpressad aluminiumprofil.

I en föredragen utföringsforrn är en ventilenhet som öppnar och stänger ventilen tillverkad av ett lättviktsmateiral, exempelvis expanderad polystyren.

För att begränsa den maximala öppningsarean hos ventilen skulle justerbara stopporgan för att förhindra rörelse hos ventilenheten kunna anordnas.

Slutligen är en föredragen användning av envägsluftventilen att undvika backflöde hos luft genom ett fönster konstruerat för återvinning av överledd värme.

Kortfattad beskrivning av ritningama Nedan kommer uppfinningen beskrivas med hänvisning till de bifogade ritningarna, varvid: Fi g l är en sprängd perspektivvy av en envägsluftventil enligt föreliggande uppfinning, Fig 2a och 2b är genomskämingsvyer som visar envägsluftventilen enligt föreliggande uppfinning i öppna respektive stängda positioner, Fig 3 är en perspektivvy som visar en baksida av en långsträckt profil innefattad i envägsluftventilen enligt föreliggande uppfinning och F ig 4 är en schematisk vy som visar en fönsterkonstruktion där envägsluftventilen enligt föreliggande uppfinning skulle kunna användas.

Beskrivning av utföringsformer Såsom nämnts i avsnittet ”känd teknik” är det nödvändigt för en envägsventil som passar för exempelvis fönster med en värmeåterföringsfiinktion att öppna vid väldigt låga positiva differentialtryck och omedelbart stänga vid ett negativt differen- tialtryck. Nedan kommer några exemplifierande utföringsformer som uppfyller kravet på öppning vid låga differentialtryck att förklaras. På ritningarna kommer identiska 15 20 25 30 530 20? hånvisningsbeteckningar användas för att indikera identiska komponenter. Dessutom kommer termen ”positivt differentialtryck” användas för att beskriva en situation där ett tryck inuti en byggnad är lägre än trycket på utsidan av byggnaden. l Fig 1 visas en envägsluftventil 1 enligt föreliggande uppfinning.

Envägsluftventilen l innefattar en ventilkropp 100, en ventilenhet 200 samt två, företrädesvis identiska, ändstycken 300. Nedan kommer konstruktionen och funktionen hos ventilkroppen 100, ventilenheten 200 och ändstyckena 300 att förklaras.

Ventilkroppen 100 innefattar en långsträckt profil 110, vilken företrädesvis är strängpressad. Profilen 110 innefattar en bottensektion 120, en mellanliggande sektion l20b, en frontsektion 130, en lutad ventilsektion 140 och en toppsektion 150. Änden hos bottensektionen 120 som vetter bort från frontsektionen 130 är företrädesvis anpassad för att ge en tät passning till ett vertikalt uppriktat parti hos en fönsterram eller liknande, så att ventilkroppen kommer att löpa i en horisontell riktning; detsamma är fallet för änden hos den lutade ventilsektionen 140 som vetter bort från frontsektionen 130. Det vertikalt uppriktade partiet hos fönsterramen skall kopplas till uteluften.

Såsom visas i Fig 2a och 2b är bottensektionen 120, den lutade ventilsektionen 140 och frontsektionen 130 sammanfogade genom den mellanliggande sektionen l20b.

I den visade utföringsforrnen möts den mellanliggande sektionen l20b och den lutade ventilsektionen 140 med en rät vinkel, dvs vinkeln mellan den lutade sektionen l20b och den lutade ventilsektionen 140 är ungefär 90 grader. I andra utföringsformer skulle vinkeln emellertid kunna vara både spetsigare och trubbigare.

I den visade utföringsformen har den lutade ventilsektionen 140 en lutning på ungefär 60 grader jämfört med planet på bottensektionen 120, dvs horisontalplanet; detta innebär att lutningen hos den mellanliggande sektionen l20b är ungefär 30 grader jämfört med bottcnsektionens 120 plan.

Såsom visas i Fig 3 innefattar den lutade ventilsektionen 140 öppningar 140', varvid öppningarna sammankopplar utrymmet som definieras av den lutade ventil- sektionen 140, bottensektionen 120 och fönsterramen till vilken ventilen 1 enligt uppfinningen skall fästas, till utrymmet som definieras av frontsektionen 130, den lutade ventilsektionen 140 och toppsektionen 150. Toppsektionen 150 innefattar ventilationsöppriingar 160, vilka är inbördes uppdelade medelst sig lateralt sträckande broar 170; ventilöppningarna 160 kopplar samman utrymmet som definieras av frontsektionen 130, den lutade ventilsektionen 140 och toppsektionen 150 med innandömet hos en byggnad där fönstret är monterat. 10 15 20 25 30 35 530 207 Dessutom innefattar envägsluftventilen 1 enligt en utföringsforrn av föreliggande uppfinning rörelsestoppare 1l0”, vars funktion kommer att beskrivas senare.

Ventilenheten 200 är ett långsträckt stycke av lättviktsmaterial, exempelvis expanderar polystyrenskum (EPS), polyuretanskum eller vilket expanderat eller skummat plastmaterial som helst. F öreträdesvis har lättviktsmaterialet en densitet på ungefär 50-200 kg/m3. Ventilenhetens 200 höjd skall vara sådan att den täcker öppningarna 140” när en ände 210 hos ventilenheten vilar på den lutade sektionen 120b, och dess längd skall vara sådan att en enda ventilenhet täcker alla öppningar 140”. Det är emellertid också möjligt att dela upp ventilenheten till mindre ventilenhetskom- ponenter, där varje komponent täcker minst en öppning 140”. Tjockleken hos ventilenheten 200 skall vara tillräcklig för att ge tillräcklig styrka; i en utföringsforrn av uppfinningen är en tillräcklig tjocklek ungefär 3-5 mm.

Företrädesvis är änden 210 utformad med en spetsig vinkel, eftersom ett minimalt öppningsmotstånd då uppnås.

De två ändstyckena 300 är ett företrädesvis tätande snäppkopplade på ändarna hos den längsträckta profilen 1 10. Såsom visas i Fig 1 innefattar ändstyckena vart och ett tästhål 310; medelst fästhålen 310, ändstyckena och beroende på kopplingen till den långsträckta profilen 1 10 kan slutligen den långsträckta profilen som innefattas i envägsluftventilen l enligt föreliggande uppfinning fástar vid exempelvis en fönster- eller dörrram.

Ventilens 1 enligt föreliggande uppfinning funktion är, såsom nämnts, att tillåta ett luftflöde i en riktning och blockera luftflöde i den andra riktningen. r Enligt uppfinningen åstadkommes detta genom det faktum att ett positivt differentialtryck (vilket är nödvändigt för att åstadkomma ett luftflöde) kommer att lyfta ventilenheten 200 från den lutade ventilsektionen 140 (den position där ventilenheten tätande är i ingrepp med den lutande ventilsektionen 140 visas i Fig 2a). När ventil- enheten 200 har lyft från den lutade ventilsektionen 140, kommer den att fortsätta lyftas till dess den kommer i ingrepp med rörelsestoppama 1 l0', förutsatt att det positiva differentialtrycket är tillräckligt stort. Denna ventilenhets position visas i Fig 2b.

Rörelsestopparna 110 kan vara justerbara för att tillåta inställning av den maximala öppningsarean. Om rörelsestopparna 110 sträcker sig långt fram mot den lutade ventilsektionen 140 kommer den maximala öppningsarean hos envägsluftventilen 1 begränsas; om rörelsestopparna sträcker sig mindre långt fram mot den lutade ventilsektionen 140 kommer den maximala öppningsarean bli större. 10 15 20 25 30 35 530 207 Såsom nämnts är det mellanliggande partiet 120b anordnat med en rät vinkel jämfört med den lutade ventilsektionen 140. Detta innebär att det mellanliggande partiet lutar mot den lutade ventilsektionen. Denna lutning förhindrar att änden 210 hos ventilenheten 200 släpper från den lutade ventilsektionen 140.

Såsom kan förstås kommer, om ett luítflöde i den tillåtna riktningen, dvs riktningen som uppkommer genom ett positivt differentialtryck, skulle upphöra eller reverseras, ventilenheten 200 falla tillbaka till den stängda positionen, såsom visas i Fig 2a. I denna position kommer ventilenheten blockera luftflöde i båda riktningama.

Såsom nämnts i avsnittet ”känd teknik” är detta mycket fördelaktigt, särskilt för fönster försedda med en yttre glasyta, där inloppsventilationsluft dras från ett utrymme definier- at av en yttre glasyta och en inre glasyta; om luftflödet i sådana fönster skulle reverseras skulle allvarliga problem med kondens på ”insidan” av den yttre glasytan uppkomma.

Här kan det vara värt att nämna några ord om lutningen hos den lutade ventil- sektionen 140. Lutningen är viktig för att åstadkomma ett öppningsdifferentialtryck som är så lågt som möjligt; som är känt av fackmän inom området krävs en mindre kraft för att lyfta en komponent som redan är delvis lyft, dvs lutad mot en lutande yta, än om samma komponent ligger platt. I den visade utföringsfornien är vinkeln mellan den lutade ventilsektionen 140 och horisontalplanet ungefär 60 grader; denna lutning innebär att kraften som krävs för att lyfta ventilenhetema från den lutade ventilsektionen 140 är hälften av kraften som skulle krävas om ventilenheten låg på en platt yta.

Uppenbarligen skulle den lyftkraft som krävs kunna reduceras än mer om lutningen var ännu brantare; en brantare lutning ger emellertid ett lägre tätningstryck mellan den lutade ventilsektionen 140 och ventilenheten 200. Tester har visat att en lutning på ungefär 60 grader är en bra kompromiss mellan tätningstryck och lätthet avseende lyftning av ventilenheten. I den beskrivna utföringsforrnen av uppfinningen är det positiva differentialtryck som krävs för att lyfta ventilenheten 200 från den lutade ventilsektionen 140, och alltså öppna ventilen 1 för inkommande luft, ungefär 2 Pa, dvs 2 N/mz.

Ett schematiskt exempel av ett fönster 10 anpassat för återvinning av värme som letts genom den inre glasytan visas i Fig 4. Luft som skall komma in i innandömet 15 hos en byggnad tvingas passera genom ett utrymme 20 definierat av en inre glasyta 30 (som företrädesvis innefattar en isolerad glasenhet) och en yttre glasyta 40. Pilar A visar luftflödet hos luft som skall komma in i innandömet 15 av byggnaden.

Envägsluftventilen l enligt föreliggande uppfinning år anordnad på en ram 50 som bär upp de inre och yttre glasytorna 30 och 40. Genom dessa arrangemang kan en 10 15 20 25 530 20? temperaturökning på ungefär 5-lO°C hos den inkommande luften uppnås, jämfört med en luftinloppsventil som tar upp luft direkt från utsidan, dvs utan att tillåta den inkommande luften att passera utrymmet 20 mellan de yttre och inre glasytorna 30 och 40. Temperaturökningen reducerar inte bara byggnadens energikonsumtion, utan ger också en ökad boendekomfort, eftersom kalldrag nära fönster kommer att reduceras avsevärt.

Såsom kan förstås erhålls den största fördelen med envägsluftventilen l enligt föreliggande uppfinning i kombination med ett fönster konstruerat i enlighet med utföringsformen i F ig 4, men det finns ingenting som exkluderar användning av envägsluftventilen 1 i fönster eller dörrar med ”direkt” inlopp av utomhusluft; sådan användning undviker att byggnader blir ”superventilerade” vid utomhusförhållanden med mycket vind beroende på det faktum att luft lämnar byggnaden genom inlopp utan envägsfurilction på läsidan och kommer in i byggnaden genom inloppsventiler på lovartsidan.

Ytterligare en fördel med envägsventilen enligt föreliggande uppfinning är att den riktar inkommande luft uppåt; genom att rikta luften uppåt kommer den inkommande luften mer troligt blandas med inomhusluft, vilket undviker kallras.

Såsom kan förstås kan ventilen enligt föreliggande uppfinning varieras avsevärt utan att falla utanför uppfinningens räckvidd såsom den definieras i de bifogade patentkraven.

Claims (8)

10 15 20 25 30 35 530 207 PATENTKRAV

1. Envägsluftventil (1), innefattande ett långsträckt hus (1 10) och en ventilenhet (200) anordnad att öppna vid ett positivt differentialtryck och stänga vid ett negativt eller inget differentialtryck, varvid det långsträckta huset (110) innefattar en ventilsektion (140) försedd med öppningar (140) och är anordnad att samarbeta med ventilenheten (200) så att ventilenheten (200) är i tätande ingrepp med ventilsektionen (140) vid inget eller negativt differentialtryck och släpper från ventilsektionen (140) vid positiva differentialtryck, kännetecknad av att ventilsektionen (140) är anordnad med en vinkel på 30 till 80 grader relativt horisontalplanet.

2. Envägsluftventil (1) enligt patentkravet 1, varvid det långsträckta huset (110) en strängpressad aluminiurnprofil.

3. Envägsluftventil (1) enligt patentkrav l eller 2, varvid ventilenheten (200) är tillverkad av lättviktsmaterial, exempelvis expanderad polystyren.

4. Envägsluftventil (1) enligt något av föregående patentkrav, vidare innefattande justerbara stopporgan (1 lO”) för att begränsa rörelse hos ventilenheten (zoo).

5. Envägsluftventil (1) enligt något av föregående patentkrav, varvid ventilsektionen (140) har en lutning på 50-70, företrädesvis 60, grader järntört med horisontalplanet.

6. Värmeåterfóringstönster (10) innefattande en inre glasyta (3 0) och en yttre glasyta (40) upphängda i en ram (5 O), varvid nämnda inre och yttre glasytor mellan sig definierar ett utrymme (20), varvid utrymmet (20) på en sida är kopplad till ett innandöme (15) hos en byggnad och på andra sidan till uteluften, kännetecknad av envägsluftventilen ( 1) enligt något av föregående krav, varvid denna är anordnad att tillåta ett luftflöde från utrymmet (20) till innandömet (15) hos byggnaden och blockera luftflöde i den andra riktningen.

7. Värmeåterföringstönstret (10) enligt patentkravet 6, varvid nämnda inre glasyta är en isolerad glasenhet. 530 20?

8. Användning av envägsluftventil (1) enligt något av patentkraven 1-5 för att undvika backflöde av luft genom ett fönster (10) anordnat för återvinning av överledd värme.