WO1997009504A1

WO1997009504A1 - Wärmegedämmtes verbundprofil

Info

Publication number: WO1997009504A1
Application number: PCT/DE1996/001652
Authority: WO
Inventors: Harald Schulz
Original assignee: Norsk Hydro A.S
Priority date: 1995-09-05
Filing date: 1996-09-05
Publication date: 1997-03-13
Also published as: EP0848781A1; ATE186967T1; DE59603733D1; NO309782B1; EP0848781B1; PL325156A1; EP0927808B1; NO980935D0; JPH11512158A; PL181284B1; DK0927808T3; ATE232936T1; DE59610159D1; EP0927808A3; CZ65998A3; CA2231102A1; NO980935L; EP0927808A2

Abstract

Der Isoliersteg (6) weist zwei im wesentlichen parallele Begrenzungswände (6.1, 6.2) auf, die zwischen sich einen Hohlraum bilden. Die Begrenzungswände (6.1, 6.2) können über wenigstens einen Quersteg (10) miteinander verbunden sein. Ausgehend von einer Wanddicke s = 0,5 mm und einer Wärmeleitfähigkeit lambda = 0,35W/mK der Begrenzungswände (6.1, 6.2) wird zur Erreichung eines Wärmedurchlasswiderstandes des Isolierstegs im Bereich zwischen 0,15 m2K/W die Breite (D) des Isolierstegs auf 20 mm, im Bereich zwischen 0,25 m2K/W und 0,50 m2K/W die Breite (D) des Isolierstegs auf 30 mm, im Bereich zwischen 0,35 m2K/W und 0,65 m2K/W die Breite (D) des Isolierstegs auf 40 mm, im Bereich zwischen 0,40 m2K/W und 0,80 m2K/W die Breite (D) des Isolierstegs auf 50 mm festgelegt. Die Breite (d) des Hohlraums bzw. der Hohlkammer wird dabei kleiner oder gleich der Breite (D) des Isolierstegs und grösser oder gleich einem Drittel der Breite (D) des Isolierstegs gewählt, solange die Höhe des Hohlraums bzw. der Hohlkammer (11) kleiner oder gleich 5 mm ist. Bei einer Höhe des Hohlraums bzw. der Hohlkammer im Bereich über 5 mm bis 20 mm und wenigstens einem vorhandenen Quersteg (10) wird das Verhältnis von Höhe (h) zur Breite (d) grösser oder gleich 0,2 und kleiner oder gleich 5 gewählt. Wird die Wanddicke (s) im Bereich zwischen 0,25 mm und 1,0 mm variiert, so ist eine Abhängigkeit des Wärmedurchlasswiderstandes von der Wanddicke (s) nach der Beziehung R(s)=R(s)=R(s=0,25 mm) + (s - 0,25)/0,25 * delta R und mit einem Wertebereich für delta R zwischen 0,025 und 0,05 zu berücksichtigen. Eine Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit der Begrenzungswände (6.1, 6.2) um 10 % im Bereich zwischen 0,15 W/mK und 0,40 W/mK führt zu einer Reduzierung des Wärmedurchlasswiderstandes um 2 bis 4 %, was entsprechend bei den eingangs gewählten Ausgangsgrössen zu berücksichtigen ist.

Description

Wärmegedämmtes Verbundprofil.

Die Erfindung betrifft ein wärmegedämmtes Verbundprofil, insbesondere für Fenster, Türen, Fassaden oder dergleichen, bestehend aus äußeren und inneren Metallprofilen, die über mindestens einen mit Anschlußprofilen versehenen Isoliersteg miteinander verbunden und auf Abstand voneinander gehalten sind, wobei die Anschlußprofile in Aufnahmenuten der Metallprofile greifen und der Isoliersteg zwei im wesentlichen parallele, zwischen sich einen Hohlraum bildende Begrenzungswände aufweist, wobei zwischen den Begrenzungswänden quer zu ihnen verlaufende Querstege angeordnet sein können, wodurch der Hohlraum im Inneren des Isolierstegs in mehrere, in Längsrichtung des Isolierstegs hintereinander angeordnete Hohlkammern unterteilt wird.

Derartige wärmegedämmte Verbundprofile sind beispielsweise aus der DE 42 38 750 bekannt, wobei der Isoliersteg bzw. die Isolierstege für eine thermische Trennung der äußeren und inneren Metallprofile sorgen.

Bei der Bemessung der Isolierstege ist zu beachten, daß der Wärmetransport von dem wärmeren zum kälteren Metallprofil auf dreierlei verschiedene Art erfolgen kann, nämlich durch Wärmeleitung, durch Wärmestrahlung sowie durch Wärmemitführung (Konvektion) , wobei in der Regel alle drei Transportmechanismen nebeneinander auftreten.

Bei der Wärmeleitung wird Wärmeenergie zwischen direkt benachbarten Teilen fester Körper oder unbewegter Flüssigkeiten bzw. Gase übertragen. Das Maß der Wärmeleitung setzt sich im vorliegenden Fall zusammen aus dem Anteil an Wärme, die über die Begrenzungswände einerseits und die ruhende Luft innerhalb des Hohlraumes bzw. der Hohlkammern sowie des außen an den Isoliersteg angrenzenden Luftraums andererseits fließt. Der über den Isoliersteg fließende Wärmeanteil wird im wesentlichen durch die Dicke und die Breite der Begrenzungswände sowie die Wärmeleitfähigkeit des Materials beeinflußt. Die mechanischen Größen (Festigkeit, Dicke, Wanddicke, Breite) bestimmen jedoch gleichfalls die mechanischen Eigenschaften des statisch tragenden, einen Abstandshalter bildenden Isolierstegs. Der weiteren Verringerung der Wärmeleitung sind daher in der Regel aus statischen Gründen Grenzen gesetzt (Wanddicke, Breite) . Bei der Wärmestrahlung hingegen ist ein übertragendes Medium nicht erforderlich, so daß die Bemessung des Isolierstegs insoweit ohne Bedeutung ist, sofern nicht Abschattungen, Reflektionen oder dergleichen Beeinflussung der Strahlung durch den Isoliersteg zu berücksichtigen sind.

Bei der Wärmemitführung wird Wärmeenergie an strömende Flüssigkeiten, Gase oder Dämpfe durch Wärmeleitung oder gegebenenfalls auch Strahlung übertragen und durch die

Strömung mitgeführt. Da der Wärmeträger bei der Aufnahme der Wärmeenergie seine Dichte verkleinert und demzufolge einen Auftrieb erfährt, verursacht die Wärmeübertragung selbst eine als freie Konvektion bezeichnete Wärmeströmung.

Es hat sich nunmehr gezeigt, daß die Ausgestaltung des Isolierstegs den Anteil an Wärmemitführung nicht unwesentlich beeinflußt, so daß es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, bei Verbundprofilen der eingangs genannten Art die Gestaltung des Isolierstegs so zu verbessern, daß die Konvektion, also der Anteil an Wärmemitführung, auf einen solchen Wert begrenzt wird, daß der hierdurch bedingte Wärmeübergang von gleicher Größenordnung ist wie die reine Wärmeleitung bei ruhender Luft, und daß gleichzeitig parallel der Strahlungsaustausch (Wärmetransport durch langwellige Infrarotstrahlung) verringert wird. Hierdurch soll eine Reduzierung der Wärmeverluste um etwa 30 % gegenüber dem derzeitigen Stand der Technik erreicht werden. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß

- ausgehend von einer Wanddicke s=0,5 mm und einer Wärmeleitfähigkeit lambda = 0,35 W/mK der Begrenzungswände

- zur Erreichung eines Wärmedurchlaßwiderstandes des Isolierstegs im Bereich zwischen 0,15 m 2K/W und 0,30 m 2K/W die Breite (D) des Isolierstegs 20 mm, im

Bereich zwischen 0,25 m 2K/W und 0,50 m2K/W die Breite

(D) des Isolierstegs 30 mm, im Bereich zwischen

0,35 m²K/W und 0,65 m²K/W die Breite (D) des Isolierstegs 40 mm, im Bereich zwischen 0,40 m 2K/W und

0,80 m 2K/W di .e Brei .te (D) des Isolierstegs 50 mm beträgt, wobei die Breite (d) des Hohlraums bzw. der

Hohlkammer kleiner oder gleich der Breite (D) des

Isolierstegs und größer oder gleich einem Drittel der Breite (D) des Isolierstegs ist, solange die Höhe des Hohlraums bzw. der Hohlkammer kleiner oder gleich 5 mm ist, und wobei bei einer Höhe des Hohlraums bzw. der Hohlkammer im Bereich über 5 mm bis 20 mm und wenigstens einem vorhandenen Quersteg das Verhältnis von Höhe (h) zur Breite (d) größer oder gleich 0,2 und kleiner oder gleich 5 ist, wobei weiter die Wanddicke (s) im Bereich zwischen 0,25 mm und 1,0 mm liegt mit einer Abhängigkeit des Wärmedurchlaßwiderstandes von der Wanddicke (s) nach der Beziehung R(s)=R(s=0,25mm) + (s - 0,25) /0,25 * delta R und mit einem Wertebereich für delta R zwischen 0,025 und 0,05, und wobei eine Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit der Begrenzungswände um 10% im Bereich zwischen 0,15 W/mK und 0,40 W/mK zu einer Reduzierung des Wärmedurchlaßwiderstandes um 2 bis 4% führt. Zwischenwerte in der Beziehung zwischen dem Intervall des Wärmedurchlaßwiderstandes und der Breite (D) des Isolierstegs können dabei linear interpoliert werden. Noch günstigere Bedingungen ergeben sich, wenn bei einer Höhe des Hohlraums bzw. der Hohlkammer im Bereich über 5 mm bis 20 mm und wenigstens einem vorhandenen Quersteg das Verhältnis von Höhe (h) zur Breite (d) größer oder gleich 0,5 und kleiner oder gleich 2 ist.

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird vergleichbar auch dadurch gelöst, daß bei einer aus statischen bzw. bauphysikalischen Gründen vorgesehenen Höhe (H) und Breite (D) des Isolierstegs (6) sowie der Wandstärke (s) und der Wärmeleitfähigkeit lambda der Begrenzungswände das Seitenverhältnis Höhe (h) zu Breite (d) des Hohlraums bzw. der Hohlkammer so gewählt ist, daß der sich aus der Beziehung R=2,08*(D/100)^1,43-0,l+P*f(lambda)*f(s)*f(h/d) mit

errechnende

Wärmedurchlaßwiderstand R im Bereich eines Maximums liegt, wobei die Koeffizienten ¹⁷¹,

a₂=+0,0425-0,00174*D für D<30 bzw. a₂=+0,0292-0,0013*D für D>=30, a₃=-l,384*10~³+8,125*10~⁷*D²'²⁶⁸, a =+4,632*10~⁵-3,528*lθ^"7*D¹'⁴⁷ und die

. 1 04

Korrekturfunktionen f(lambda)=1,27-0,807*lambda ' , f(s)=l,324-0,458*s⁰'⁵ und f(h/d)=(l-0, 015*( (h/d)-2,5) ² sind.

Ergänzend oder alternativ kann das Seitenverhältnis der vertikalen Höhe (h) zur horizontalen Breite (d) des Hohlraums bzw. der Hohlkammern auch so bemessen sein, daß unter Berücksichtigung der an den äußeren und inneren Metallprofilen zu erwartenden Temperaturen das Quadrat dieses Seitenverhältnisses, multipliziert mit der Rayleigh-Zahl (Ra, ) , kleiner iεt als der Zahlenwert 72.

Die dimensionslose Rayleigh-Zahl Ra, ist das Produkt aus der Grashof-Zahl und der lediglich die Stoffeigenschaften des im eingeschlossenen Hohlraums befindlichen Fluids charakterisierenden Prandtl-Zahl, die für Luft zu Pr=0.71 angenommen werden kann. Die Größe der Grashof-Zahl ist ein Maß für die Wärme, die aufgrund von Konvektion von der warmen zur kalten Seite des Hohlraums bzw. der Hohlkammer transportiert wird. Wird nun die Geometrie des

Isolierstegs, also das Seitenverhältnis h/d des Hohlraums bzw. der Hohlkammern unter Berücksichtigung der zu erwartenden Temperaturverhältnisse so gewählt, daß das Produkt aus dem Quadrat des Seitenverhältnisses und der Rayleigh-Zahl kleiner bleibt als der Zahlenwert 72, so ist damit sichergestellt, daß innerhalb des Hohlraums bzw. der Hohlkammern die Konvektion soweit eingeschränkt ist, daß der Wärmeübergang von gleicher Größenordnung iεt wie bei reiner Wärmeleitung in ruhender Luft.

In bevorzugter Ausführungεform der Erfindung kann die Anzahl der Hohlkammern sich aus der Breite und Höhe des Isolierstegε und dem vorgegebenen Seitenverhältnis bestimmen.

Als weiter vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn die Wandεtärke jeder der beiden Begrenzungswände im Bereich zwischen 0,4 mm und 1,0 mm liegt.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Isoliersteg drei Hohlkammern aufweist und das auf die Außenkontur der Isolierleiste (Breite D und Höhe H) bezogene Geometrieverhältnis innerhalb des Intervalls

1,3*D - 0,022*D² < H < 4,14*D -0,088*D² liegt.

Alε günεtig im Rahmen der Erfindung hat eε εich weiter erwieεen, wenn die Wärmeleitfähigkeit L der

Begrenzungεwände zwiεchen 0,17 und 0,35 W/ (mK) liegt. Außerdem empfiehlt eε εich, die den Abεtand zwiεchen den Metallprofilen beεtimmende Breite der Begrenzungεwände in Abhängigkeit von der Wandεtärke so auεzuwählen, daß der εpezifiεche Wärmeεtrom q , alεo der Wärmeεtrom durch eine 1 m lange Leiεte bei delta T = 1 K, der über die Begrenzungswände fließt, kleiner bleibt als 0,02 W.

Die hierdurch erreichten Vorteile bestehen im wesentlichen darin, daß bei einer Ausbildung der Isolierεtege nach den angegebenen Merkmalen außer einer optimalen Wärmedämmung auch hinsichtlich der erzielbaren Feεtigkeit der Iεolierεtege eine günεtige Abεtimmung erreicht wird. Dieεer Bemeεεung liegt weiter die Erkenntnis zugrunde, daß die für die Isolierstege in Frage kommenden Materialien, insbesondere PVC, Polypropylen und Polyamid, in dieser Reihenfolge eine größer werdende Wärmeleitfähigkeit besitzen. Um deren mechanische Festigkeit zu vergrößern, werden häufig Zuschlagεtoffe in dieεe Materialien eingebracht, die zwar die Festigkeit, zugleich jedoch auch die Wärmeleitfähigkeit erhöhen.

Wird die Breite der Begrenzungεwände gering gewählt, εo iεt die Belaεtung für den Iεolierεteg zwar klein, zugleich erhöht εich jedoch aufgrund deε geringen Weges zwiεchen den beiden Metallprofilen die Wärmeleitung. Andererseits kann aufgrund der geringeren Belastung mit geringeren Zuεchlagεtoffen gearbeitet werden, wodurch wiederum die Wärmeleitfähigkeit zurückgeht.

Die erfindungεgemäß vorgeschlagene Parameterkombination εteckt damit den Rahmen ab, innerhalb deεsen neben einem Optimum an Wärmedämmung auch die geforderte Festigkeit des Isolierstegs erreicht wird. Selbst bei einer größeren Breite der Begrenzungswände wird die dann eintretende Verschlechterung der Wärmestromε durch die Bemeεεung der die Luft einεchließenden Hohlkammern aufgrund des erzielten Gewinns überkompensiert.

Weiter wird im Rahmen der Erfindung vorgeschlagen, daß die Wandstärke der Begrenzungεwände und/oder die Wärmeleitfähigkeit der Begrenzungεwände in dem vorgegebenen Intervall εo hinreichend klein gewählt εind, daß die Breite der Begrenzungεwände im Bereich zwiεchen 20 und 50 mm liegt.

Darüberhinauε hat eε εich im Rahmen der Erfindung alε vorteilhaft herauεgestellt, wenn der lichte Abstand der Begrenzungεwände im Bereich zwiεchen 1 und 15 mm liegt. Beεonderε günεtig iεt eε jedoch, wenn der lichte Abεtand der Begrenzungεwände im Bereich zwiεchen 5 und 10 mm liegt.

Der Querεteg bzw. die Querstege können zweckmäßigerweise rechtwinklig zu den Begrenzungεwänden auεgerichtet und fest mit diesen verbunden sein. Es ist jedoch grundsätzlich auch möglich, daß der zwischen dem Quersteg und den Begrenzungswänden gebildete Winkel im Bereich zwischen 75° und 105° liegt. Im Rahmen der Parameteroptimierung hat eε εich darüberhinauε alε vorteilhaft erwieεen, wenn die Wandεtärke der beiden Begrenzungεwände im Bereich zwiεchen 0,5 mm und 0,8 mm liegt.

Schließlich iεt eine weiter vorteilhafte Auεgeεtaltung der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Anεchlußprofile εymmetriεch (mittig) zum Iεolierεteg angeordnet εind.

Im folgenden wird die Erfindung an in der Zeichnung dargeεtellten Auεführungεbeiεpielen näher erläutert; eε zeigen

Fig. 1 einen einzelnen Iεolierεteg in εchematischer Darstellung, wie er der Ermittlung der

Bemesεungεgrundlagen dient,

Fig. 2 ein Verbundprofil in einer Schnittdarεtellung,

Fig. 3 eine weitere Auεführungεform in der Fig. 2 entεprechender Darεtellung.

In Fig. 1 iεt von dem wärmegedämmten Verbundprofil, daε inεbeεondere für Fenεter, Türen, Faεεaden oder dergleichen vorgeεehen ist, das äußere und innere Metallprofil 3, 4 angedeutet sowie der mit jeweils einem Anschlußprofil 5 an εeinen beiden Seiten versehene Iεolierεteg 6 wiedergegeben, der die beiden Metallprofile 3, 4 miteinander verbindet und auf Abεtand voneinander hält.

Der Iεolierεteg 6 weiεt zwei im weεentlichen parallele, zwiεchen εich einen Hohlraum bildende Begrenzungswände 6.1,6.2 auf, wobei zwischen den Begrenzungswänden 6.1,6.2 quer zu ihnen verlaufende Querεtege 10 angeordnet εind, wodurch der Hohlraum im Inneren deε Iεolierεtegε 6 in mehrere, in Längεrichtung des Isolierεtegε 6 hintereinander angeordnete Hohlkammern unterteilt wird.

Der Wärmetranεport läßt εich bei Berückεichtigung der eingangs angesprochenen Transportmechaniεmen durch geeignete Verfahren berechnen. Wird daε Seitenverhältniε der vertikalen Höhe (h) zur horizontalen Breite (b) deε Hohlraumε bzw. der Hohlkammern variiert, εo zeigt εich hierbei, daß der Anteil deε Wärmeübergangε vom wärmeren zum kälteren Metallprofil, der auf Konvektion in den Hohlkammern 11 zurückgeht, durch paεsende Wahl des Seitenverhältnisεeε εo verringert werden kann, daß εein Anteil gegenüber der Wärmeleitung und der Wärmeεtrahlung unbedeutend wird.

Trägt man den Wärmedurchlaßwiderεtand für unterschiedliche Breiten deε Iεolierstegε 6 über der Höhe deε Iεolierstegε auf, so ergibt εich ein Bereich, in dem der Wärmedurchlaßwiderεtand ein Maximum besitzt. Dies zeigt, daß bei Berücksichtigung der an den äußeren und inneren Metallprofilen 3, 4 zu erwartenden Temperaturen und geeigneter Wahl des Seitenverhältnisεeε der Hohlkammern eine Verbesserung der Wärmedämmung erreicht werden kann.

Auch bei einer Auftragung der Abhängigkeit deε Wärmedurchlaßwiderstandes von der Höhe des Isolierεtegε für unterschiedliche Wanddicken zeigt εich bei einem beεtimmten Wertebereich ein Maximum. Die Variation der Wanddicke führt zwar wegen der εich ändernden Wärmeleitung erwartungεgemäß zu einer Änderung deε Gesamtwärmewiderεtandeε; der Einfluß deε Konvektionsanteilε iεt jedoch auch hier erkennbar.

Dieε läßt sich zur Bemeεεung deε Iεolierεtegε in folgender Weiεe auεnutzen:

Auεgehend von einer Wanddicke ε=0,5 mm und einer Wärmeleitfähigkeit lambda = 0,35 W/mK der Begrenzungswände 6.1,6.2 wird zur Erreichung eineε Wärmedurchlaßwiderεtandeε deε Isolierstegε im Bereich

2 2 zwiεchen 0,15 m K/W und 0,30 m K/W die Breite (D) des Isolierεtegε auf 20 mm, im Bereich zwiεchen 0,25 m 2K/W und 0,50 m 2K/W die Breite (D) des Iεolierεtegε auf 30 mm, im Bereich zwiεchen 0,35 m 2K/W und 0,65 m2K/W die Breite (D) deε Iεolierεtegs auf 40 mm, im Bereich zwischen 0,40 m²K/W und 0,80 m²K/W die Breite (D) des Isolierεtegε auf 50 mm feεtgelegt. Die Breite (d) deε Hohlraumε bzw. der Hohlkammer wird dabei kleiner oder gleich der Breite (D) deε Iεolierεtegε und größer oder gleich einem Drittel der Breite (D) deε Iεolierεtegε gewählt, εolange die Höhe des Hohlraums bzw. der Hohlkammer 11 kleiner oder gleich 5 mm iεt. Bei einer Höhe des Hohlraums bzw. der Hohlkammer im Bereich über 5 mm biε 20 mm und wenigεtenε einem vorhandenen Querεteg 10 wird daε Verhältniε von Höhe (h) zur Breite (d) größer oder gleich 0,2 und kleiner oder gleich 5 gewählt. Wird die Wanddicke (ε) im Bereich zwiεchen 0,25 mm und 1,0 mm variiert, so ist eine Abhängigkeit des Wärmedurchlaßwiderεtandeε von der Wanddicke (ε) nach der Beziehung R(ε)=R(ε=0,25mm) + (ε - 0,25) /0,25 * delta R und mit einem Wertebereich für delta R zwiεchen 0,025 und 0,05 zu berückεichtigen. Eine Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit der Begrenzungεwände (6.1,6.2) um 10% im Bereich zwiεchen 0,15 W/mK und 0,40 W/mK führt zu einer Reduzierung des Wärmedurchlaßwiderεtandeε um 2 biε 4%, was entsprechend bei den eingangε gewählten Auεgangsgrößen zu berückεichtigen iεt.

Bei der Festlegung der Gestalt des Isolierεtegε kann dan weiter so vorgegangen werden, daß die Anzahl der Hohlkammern 11 sich aus der Breite und Höhe des Isolierstegs und dem vorgegebenen Seitenverhältnis beεtimmt.

Weiεt der Iεolierεteg drei Hohlkammern 11 auf, so läßt sich daε Seitenverhältniε vereinfacht abεchätzen: Daε auf die Außenkontur der Isolierleiste (Breite D und Höhe H) bezogene Geometrieverhältnis soll dann innerhalb des Intervalls 1,3*D - 0,022*D² < H < 4,14*D -0,088*D² liegen. Für eine andere Zahl von Hohlkammern 11 können entsprechende Intervallangaben erstellt werden.

Bei den in den Fig. 2 und 3 dargestellten

Auεführungsbeispielen kommt das Verbundprofil bei einem Fenster zum Einsatz, von welchem jedoch nur der untere Flügelprofil- und Blendrahmenprofilquerschnitt dargestellt sind.

Sowohl das Blendrahmenprofil 1 als auch das Flügelprofil 2 sind als wärmegedämmtes Verbundprofil ausgebildet und bestehen ebenfalls aus äußeren 3 und inneren 4 Metallprofilen, die über jeweilε zwei mit Anεchlußprofilen 5 verεehene Iεolierεtege 6 miteinander verbunden und auf Abstand voneinander gehalten sind. Die im wesentlichen schwalbenεchwanzförmig auεgebildeten Anεchlußprofile 5 greifen dabei formschlüεsig in Aufnahmenuten der Metallprofile 3, 4.

Die Glasεcheibe 7 selbst ist über Verglasungεdichtungen 8 mittels einer Glasleiste 9 am Flügelprofil 2 gehalten.

Die Isolierεtege 6 weiεen wiederum zwei im weεentlichen parallele Begrenzungεwände 6.1, 6.2 auf, die zwiεchen εich einen Hohlraum bilden. Die Begrenzungεwände 6.1, 6.2 εind dabei über mehrere Querεtege 10 miteinander verbunden, wobei die Zahl der Querεtege 10 von den εchon erläuterten Randbedingen abhängig iεt.

In den in den Fig. 2 und 3 dargestellten Auεführungsbeiεpielen iεt der Querεteg 10 rechtwinklig zu den Begrenzungεwänden 6.1, 6.2 auεgerichtet und feεt mit diesen verbunden. Es besteht jedoch die Möglichkeit, diese Querstege 10 auch unter einem Winkel zwischen 75° und 105°, ggf. sogar unter einem noch größeren Winkel zu den Begrenzungswänden 6.1, 6.2 auszurichten, soweit hierdurch keine allzu nennenswerte Verschlechterung der Wärmedämmung auftritt.

Die Wandstärke der Begrenzungswände 6.1, 6.2 kann im Bereich zwischen 0,4 mm und 1 mm liegen, wobei die Wandstärken der beiden Begrenzungswände 6.1, 6.2 untereinander gleich sind. Als besonderε vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Wandstärke der

Begrenzungεwände 6.1, 6.2 im Bereich zwiεchen 0,5 mm und 0,8 mm liegt.

Bei der Materialauεwahl für die Begrenzungεwände 6.1, 6.2 iεt darauf zu achten, daß die Wärmeleitfähigkeit L zwiεchen 0,17 und 0,35 W/(mK) liegt. Dabei iεt zu berückεichtigen, daß die Beigabe von Zuschlagstoffen in das Material zwar die Festigkeit erhöht, zugleich aber auch die Wärmeleitfähigkeit vergrößert, so daß hier ein Kompromiß innerhalb des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Intervalls sowie der Wandstärke der Begrenzungswände 6.1, 6.2 gefunden werden muß, der es jedoch zuläßt, daß bei entsprechender Breite und Wanddicke der

Begrenzungswände 6.1, 6.2 der spezifiεche Wärmeεtrom q , alεo der Wärmeεtrom durch eine 1 m lange Leiεte bei delta T = 1 K, der über die Begrenzungεwände 6.1, 6.2 fließt, kleiner bleibt alε 0,02 Watt. Da eine zu große Breite der Begrenzungswände 6.1, 6.2 zu einer vergrößerten Belastung führt, ist die Wandstärke der Begrenzungswände 6.1, 6.2 und/oder ihre Wärmeleitfähigkeit in dem vorgegebenen Intervall so hinreichend klein zu wählen, daß die Breite der Begrenzungswände 6.1, 6.2 im Bereich zwischen 20 und 50 mm liegt.

In dem Ausführungεbeiεpiel nach Fig. 2 εind die Anschlußprofile 5 εymmetriεch, alεo mittig zum

Iεoliersteg 6 angeordnet. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Anschlußprofile 5 asymmetriεch am Isoliersteg 6 anzuordnen, insbesondere dann, wenn Isolierstege 6 mit vergleichsweise weit voneinander beabstandeten Begrenzungswänden 6.1, 6.2 Anwendung finden. Ein solches Beispiel ist in Fig. 3 dargestellt, in der beide Iεolierεtege 6 im Blendrahmenprofil 1 und der obere Iεolierεteg 6 im Flügelprofil 2 in der eben beεchriebenen Weise ausgebildet sind. Dabei besteht auch die Möglichkeit, den Abstand der Begrenzungswände 6.2 der Isolierstege 6 im Blendrahmenprofil 1 von den Begrenzungswänden 6.1 noch weiter zu vergrößern.

Claims

Patentanεprüche:

1. Wärmegedämmteε Verbundprofil, inεbeεondere für Fenster, Türen, Fasεaden oder dergleichen, beεtehend aus äußeren und inneren Metallprofilen (3, 4), die über mindeεtenε einen mit Anεchlußprofilen (5) versehenen Iεoliersteg (6) miteinander verbunden und auf Abstand voneinander gehalten sind, wobei die Anschlußprofile (5) in Aufnahmenuten der

Metallprofile (3, 4) greifen und der Isoliersteg (6) zwei im wesentlichen parallele, zwischen sich einen Hohlraum bildende Begrenzungswände (6.1,6.2) aufweist, wobei zwischen den Begrenzungswänden (6.1,6.2) quer zu ihnen verlaufende Querstege (10) angeordnet sein können, wodurch der Hohlraum im Inneren deε Iεolierεtegε (6) in mehrere, in Längεrichtung deε Iεolierεtegε (6) hintereinander angeordnete Hohlkammern (11) unterteilt wird, dadurch gekennzeichnet, daß - ausgehend von einer Wanddicke ε=0,5 mm und einer Wärmeleitfähigkeit lambda = 0,35 W/mK der Begrenzungεwände (6.1,6.2) - zur Erreichung eines Wärmedurchlaßwiderstandeε des Isolierεtegs im

Bereich zwiεchen 0,15 m 2K/W und 0,30 m2K/W die Breite (D) deε Iεolierstegs 20 mm, im Bereich zwiεchen

0,25 m²K/W und 0,50 m²K/W die Breite (D) deε Isolierstegs 30 mm, im Bereich zwischen 0,35 m 2K/W und 0,65 m 2K/W die Breite (D) deε Iεolierεtegε 40 mm, im Bereich zwiεchen 0,40 m 2K/W und 0,80 m2K/W die Breite (D) deε Iεolierεtegε 50 mm beträgt, wobei die Breite (d) deε Hohlraumε bzw. der Hohlkammer kleiner oder gleich der Breite (D) des Iεolierεtegε und größer oder gleich einem Drittel der Breite (D) des Isolierstegε ist, solange die Höhe des Hohlraumε bzw. der Hohlkammer (11) kleiner oder gleich 5 mm ist, und wobei bei einer Höhe des Hohlraums bzw. der Hohlkammer im Bereich über 5 mm bis 20 mm und wenigstens einem vorhandenen Quersteg (10) das

Verhältnis von Höhe (h) zur Breite (d) größer oder gleich 0,2 und kleiner oder gleich 5 ist, wobei weiter die Wanddicke (s) im Bereich zwischen 0,25 mm und 1,0 mm liegt mit einer Abhängigkeit des Wärmedurchlaßwiderstandeε von der Wanddicke (ε) nach der Beziehung

R(s)=R(s=0,25mm) + (s - 0,25) /0,25 * delta R und mit einem Wertebereich für delta R zwiεchen 0,025 und 0,05, und wobei eine Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit der Begrenzungεwände (6.1,6.2) um 10% im Bereich zwiεchen 0,15 W/mK und 0,40 W/mK zu einer Reduzierung deε Wärmedurchlaßwiderεtandeε um 2 biε 4% führt.

2. Wärmegedämmteε Verbundprofil nach Anεpruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Höhe deε Hohlraums bzw. der Hohlkammer (11) im Bereich über 5 mm biε 20 mm und wenigstens einem vorhandenen Quersteg (10) daε Verhältniε von Höhe (h) zur Breite (d) größer oder gleich 0,5 und kleiner oder gleich 2 ist.

3. Wärmegedämmtes Verbundprofil, insbeεondere für Fenster, Türen, Fasεaden oder dergleichen, beεtehend aus äußeren und inneren Metallprofilen (3, 4), die über mindestens einen mit Anschlußprofilen (5) versehenen Isolierεteg (6) miteinander verbunden und auf Abεtand voneinander gehalten εind, wobei die Anschlußprofile (5) in Aufnahmenuten der Metallprofile (3, 4) greifen und der Isolierεteg (6) zwei im wesentlichen parallele, zwiεchen sich einen Hohlraum bildende Begrenzungεwände (6.1,6.2) aufweiεt, wobei zwischen den Begrenzungswänden (6.1,6.2) quer zu ihnen verlaufende Querstege (10) angeordnet εein können, wodurch der Hohlraum im Inneren deε

Iεolierεtegε (6) in mehrere, in Längεrichtung deε Isolierεtegε (6) hintereinander angeordnete Hohlkammern (11) unterteilt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer aus εtatiεchen bzw. bauphysikalischen Gründen vorgesehenen Höhe (H) und Breite (D) des Isolierεtegε (6) sowie der Wandstärke (s) und der Wärmeleitfähigkeit lambda der Begrenzungswände (6.1,6.2) das Seitenverhältnis Höhe (h) zu Breite (d) des Hohlraums bzw. der Hohlkammer (11) so gewählt iεt, daß der εich auε der

Beziehung

R=2,08*(D/100) ^{l r 43}-0,1+P*f(lambda) *f(ε) *f(h/d) mit

P=a_Q+a₁*H+a₂*H²+a₃*H³+a₄*H⁴ errechnende Wärmedurchlaßwiderεtand R im Bereich eineε Maximumε liegt, wobei die Koeffizienten

a₂=+0,0425-0,00174*D für D<30 bzw. a₂=+0,0292-0,0013*D für D>=30, a₃=-l,384*10~³+8,125*10~⁷*D²'²⁶⁸, a₄=+4,632*10~⁵-3,528*10^"'7*D¹'⁴⁷ und die

Korrekturfunktionen f(lambda)=1,27-0,807*lambda¹'⁰⁴, f(ε)=l,324-0,458*ε⁰'⁵ und f(h/d)=(1-0, 015* ((h/d) -2,5)² sind.

Wärmegedämmtes Verbundprofil nach einem der Anεprüche 1 biε 3, dadurch gekennzeichnet, daß daε Seitenverhältniε der vertikalen Höhe (h) zur horizontalen Breite (b) des Hohlraums bzw. der Hohlkammern (11) so bemesεen ist, daß unter Berücksichtigung der an den äußeren und inneren Metallprofilen (3,

4) zu erwartenden Temperaturen das Quadrat bzw. Produkt dieses Seitenverhältnisses, multipliziert mit der Rayleigh-Zahl (Ra_h) , kleiner ist als der Zahlenwert 72.

5. Wärmegedämmtes Verbundprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Hohlkammern (11) sich auε der Breite und Höhe deε Isolierstegε und dem vorgegebenen Seitenverhältniε der Hohlkammern bestimmt.

6. Wärmegedämmtes Verbundprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke jeder der beiden Begrenzungswände (6.1, 6.2) im Bereich zwischen 0,4 mm und 1,0 mm liegt.

7. Wärmegedämmtes Verbundprofil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Iεolierεteg drei Hohlkammern aufweist und das auf die Außenkontur der Isolierleiεte (Breite D und Höhe H) bezogene Geometrieverhältniε innerhalb deε Intervalls 1,3*D - 0,022*D² < H < 4,14*D -0,088*D² liegt.

8. Wärmegedämmtes Verbundprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeleitfähigkeit L der Begrenzungswände (6.1, 6.2) zwischen 0,17 und 0,35 W/(mK) liegt.

9. Wärmegedämmteε Verbundprofil nach einem der Anεprüche 1 biε 8, dadurch gekennzeichnet, daß die den Abεtand zwiεchen den Metallprofilen (3, 4) beεtimmende Breite der Begrenzungεwände (6.1, 6.2) in Abhängigkeit von der Wandstärke so ausgewählt ist, daß der spezifiεche Wärmeεtrom q_Q, alεo der Wärmeεtrom durch eine 1 m lange Leiεte bei delta T = 1 K, der über die Begrenzungεwände (6.1, 6.2) fließt, kleiner bleibt alε 0,02 W.

10. Wärmegedämmteε Verbundprofil nach einem der Anεprüche 1 biε 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke der Begrenzungεwände (6.1, 6.2) und/oder die Wärmeleitfähigkeit der Begrenzungεwände (6.1, 6.2) in dem vorgegebenen Intervall εo hinreichend klein gewählt εind, daß die Breite der

Begrenzungεwände (6.1, 6.2) im Bereich zwiεchen 20 und 50 mm liegt.

11. Wärmegedämmteε Verbundprofil nach einem der Anεprüche 1 biε 10, dadurch gekennzeichnet, daß der lichte Abstand der Begrenzungswände (6.1, 6.2) im Bereich zwischen 1 und 15 mm liegt.

12. Wärmegedämmtes Verbundprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der lichte Abstand der Begrenzungswände (6.1, 6.2) im Bereich zwischen 5 und 10 mm liegt.

13. Wärmegedämmtes Verbundprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Querεteg (10) rechtwinklig zu den Begrenzungεwänden (6.1, 6.2) auεgerichtet und feεt mit diesen verbunden ist.

14. Wärmegedämmtes Verbundprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen dem Querεteg (10) und den Begrenzungswänden (6.1, 6.2) gebildete Winkel im Bereich zwiεchen 75° und 105° liegt.

15. Wärmegedämmteε Verbundprofil nach einem der Anεprüche 1 biε 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandεtärke der beiden Begrenzungεwände (6.1, 6.2) im Bereich zwiεchen 0,5 mm und 0,8 mm liegt.

16. Wärmegedämmteε Verbundprofil nach einem der Anεprüche 1 biε 15, dadurch gekennzeichnet, daß die

Anschlußprofile (5) symmetriεch (mittig) zum Isoliersteg (6) angeordnet sind.