DE2149589A1

DE2149589A1 - Elektrisch geheiztes,vielfach verglastes Fenster

Info

Publication number: DE2149589A1
Application number: DE19712149589
Authority: DE
Inventors: Stewart John L
Original assignee: PPG Industries Inc
Current assignee: PPG Industries Inc
Priority date: 1970-10-08
Filing date: 1971-10-05
Publication date: 1972-04-20
Also published as: NL7113580A; GB1364712A; IT939959B; US3710074A; BE773654A; NL147307B; CA964707A; NO129198B; FR2111108A5

Description

Vielfach verglaste Fenstereinheiten sind zur Redzierung des Wärmeverlustes aus Gebäuden durch die Fenster aufgrund von Konduktion und Konvention benutzt worden. Dies wurde unter Ausnutzung der Tatsache erreicht, daß trockenes, im wesentlichen statisches Gas, gewöhnlich Luft, das weder mit der inneren Atmosphäre noch mit der äußeren Atmosphäre in Verbindung steht, als isolierende Wärmeübertragungsbarriere wirkt aufgrund der geringeren V/ärmeleitfähigkeit gegenüber der angenehmen feuchten Luft und aufgrund der Eliminierung starker Konvektionsströme innerhalb eines trockenen, eingeschlossenen Zwischenraumes zwischen parallel verglasten Fensterscheiben.

Obwohl die prinzipielle Barriere gegen die Konvektions- und Konduktionshitzeübertragung das trockene Gas zwischen den Scheiben einer vielfach verglasten Einheit ist, behindern die Scheiben selbst auch die KonduktionshitzeÜbertragung,

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Daher bildet sich ein Wärmegradient von der äußeren Oberfläche der inneren Scheibe, welches die Scheibe ist, die ins Innere des Gebäudes, in dem die Einheit installiert ist, weist, zur Oberflache der inneren Scheibe, die dem eingeschlossenen Raum zugewendet ist. Da Wärme von der Innenluft zur inneren Scheibe übertragen wird, entstehen natürliche Konvektionsluftströme neben der Scheibe, die sich als Luftzug bemerkbar machen.

Die innere Scheibe kann durch konvektive Erwärmung auf eine Temperatur oberhalb jener der Innenluft gebracht werden, jedoch können die Kosten ein Erheizen solcher Scheiben aufgrund eines übermäßigen Wärmeverlustes von der Innenscheibe nach außen solche Fenstereinheiten verbieten. Es ist erwünscht, einen engen Kontakt zwischen der Hitzequelle und der Innenscheibe zu haben. Dies kann erreicht werden durch Anbringen einer elektrisch leitenden Beschichtung, wie z.B. Zinnoxyd, an die dem eingeschlossenen Raum zugewandte Oberfläche der Innenscheibe und Vorsehen elektrischer Kontakte, wie z.B. Stromzuführungsschienen, an der Oberfläche, so daß ein elektrisches Potential über der Oberfläche angelegt werden kann, das in dem Beschichtungsfilm Hitze erzeugt und diese auf die Innenscheibe ableitet. Solche Anordnungen sind in Gefrierschautruhen in der Vergangenheit benutzt worden, um eine Kondensationsbildung zu verhindern.

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Bei jenen Anwendungen ist ein Hitzeverlust an die Umgebung nicht besonders kritisch, da die gesamten Gefriereinheiten normalerweise innerhalb der Gebäude stehen und sich kein Hitzeverlust nach außen ergibt.

Dagegen würde ein Hitzeverlust von der Innenscheibe und ihre Beschichtung zu der und durch die äußere Scheibe bei als Gebäudefenster montierten Einheiten in einem hohen Hitzeverlust und demzufolge Kosten resultieren. Die Verwendung von Einheiten mit einem elektrisch leitenden Film auf einer Scheibe und klarem transparenten Material für andere Scheiben als Gebäudefenster stellt ein Problem dar, das bei Kühlschranktüren nicht vorhanden ist, die normalerweise unter Bedingungen gleichmäßiger oder gesteuerter Beleuchtung beobachtet werden. Fenster werden natürlich unter verschiedensten Beleuchtungsbedingungen beobachtet, und elektrisch leitende Beschichtungen sind für das Auge nicht unter allen Beleuchtungsbedingungen angenehm. Während nützliche elektrisch leitende Beschichtungen transparent sind,ist ein deutliches Schillern häufig zu beobachten, wenn die Einheiten von einem inneren Standpunkt bei nachlassender äußerer Beleuchtung betrachtet werden.

Gemäß dieser Erfindung ist es nun gefunden worden, daß die Licht- und Hitzeübertragungseigenschaften von vielfach verglasten Fenstern durch Zusatz von energieabsorbierenden und reflektierenden Medien zu solchen Einheiten varriert

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werden können; durch diese Veränderungen können der Wärmewiderstand und das Aussehen elektrisch beheizter, vielfach verglaster Fenster verbessert werden, um Luftströmungen zu eliminieren bei gleichzeitiger Beibehaltung ausgezeichneter visueller Eigenschaften und der Sicherstellung geringer Heizkosten.

Die vielfach verglasten Fenstereinheiten dieser Erfindung fc setzen sich aus einer Vielzahl Licht übertragender Scheiben zusammen, die parallel zueinander montiert sind und durch Abstandshalter aus festem oder nachgiebigem Material voneinander im Abstand gehalten werden. Abdichtungsmaterial, wie z.B. Kitt oder klebend beschichtetes, wasserfestes Blattmaterial, ist um die Scheibenkanten gebogen, so daß ein hermetisch abgedichteter eingeschlossener Raum zwischen den Scheiben gebildet wird. Ein Halterahmen ist um den Umfang der Scheiben montiert. Eine transparente, elektrisch leitende Beschichtung ist auf der dem eingeschlossenen Raum zugewandten Oberfläche einer der Scheiben vorhanden, vorzugsweise auf der Scheibe, die zur Innenseite eines Gebäudes weist. Einrichtungen zum Anschluß einer Stromversorgungsquelle, wie z.B. Stromleitungsschienen, sind in Kontakt mit der elektrisch leitenden Beschichtung angebracht. Eine transparente Licht und Hitze reflektierende Beschichtung liegt auf der dem eingeschlossenen Raum zugewandten Oberfläche einer der Scheiben. Diese Beschichtung ist vorzugsweise relativ zur elektrisch leitenden

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Beschichtung zur Außenseite des Gebäudes gerichtet, und sie kann auf der gleichen Scheibe wie die elektrisch leitende Beschichtung über dieser angeordnet sein, ist jedoch vorzugsweise auf einer zweiten Scheibe, von der, die die elektrisch leitende Beschichtung trägt aufgebracht.

Typischerweise sind die lichtübertragenden Scheiben dieser Erfindung aus Glas. Klares Glas oder hitzeabsorbierendes Glas, wie es in der 'federal specification" DD-G-45A definiert wird zur Übertragung von weniger als 50% der gesamten Sonnenenergie bei 6,4 mm (1/4 inch) Dicke, können benutzt werden. Da typisches hitzeabsorbierendes Glas in verschiedenen Farben erhältlich ist, grün, blau-grün, grau und bronze zum Beispiel, kann es mit Vorteil für die äußeren Scheiben verwendet werden, um sie mit dem Gebäudeäußeren auf ein ansprechendes Aussehen abzustimmen. Kommerziell erhältliches hitzeabsorbierendes Glas, wie es z.B. unter den Namen SOLEX, SOLARGRAY und SOLARBRONZE verkauft wird, kann benutzt werden. Die Herstellung farbigen hitzeabsorbierenden Glases ist den US-Patentschriften No. 2 938 808 und No. 3 296 004 für graues und bronzenes Glas entsprechend zu entnehmen.

Die transparenten, elektrisch leitenden Beschichtungen, die typischerweise verwendet werden können, sind Metalle oder Metalloxyde; Zinnoxyd, metallisches Kupfer und Nickel

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eignen sich besonders gut· Elektrisch leitende Beschichtungen können auf die Oberfläche einer transparenten Scheibe mittels jeder der bekannten Beschichtungstechniken aufgebracht werden. Vakuumablagerung, Spritzen, Dampfablagerung, Sprühen und Elektroablagerung sind die typischen anwendbaren Techniken. Zinnoxyd kann z.B. auf eine Substratoberfläche als Schicht aufgebracht werden, mittels der in dem US-Patent No. 2 566 346 gelehrten Methode. Die Verwendung solcher Filme als Wärmequelle geht aus dem US-Patent No. 2 648 753 hervor. Verwendbare Zinnoxyd-Beschichtungen habeneine Dicke von ca. 200 · 10"⁹m- 350 · 10~⁹m (200 mmu bis 350 mmu) und Widerstände von etwa 100 - 300 ~ /Quadrat.

Reflektierende Beschichtungen müssen so ausgewählt werden, daß sie eine ausreichende Lichtdurchlässigkeit besitzen, um eine merkliche Verdunklung während des Tageslichtes in dem Gebäude zu verhindern; und diese Beschichtungen müssen eine ausreichende Reflexionsfähigkeit für Energie im Infrarotbereich aufweisen, um einen wesentlichen Teil der Energie, die vom dem elektrisch leitenden Film ausgeht, wenn dieser auf Arbeitstemperaturen erhitzt ist, zu reflektieren. Besondere Beschichtungen, die sich als nützlich erwiesen haben, sind metallisches Kupfer, Nickel, Gold, Titandioxyd und andere Beschichtungen niedrigen Ausstrahlungsvermögens. Das Ausstrahlungsvermögen ist definiert als das Verhältnis von ausgesendeter Strahlenenergie pro Flächeneinheit und Zeit des interessierenden Materials zu dem entsprechenden Wert eines schwarzen Körpers. Das Ausstrahlungsvermögen

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ist numerisch, gleich der Absorption bezogen auf einen schwarzen Körper und kann daher für einen Fj]ro auf einem transparenten Substrat als (1,0 Durchlässigkeit-Reflexionsgrad) geschätzt werden. Filme mit einem Gesamt« ausstrahlungsvermögen von weniger als 0_r9 und einem absoluten Gesamtreflexionsgrad größer als 0,5 sowie mit einem Infrarot-Ausstrahlungsvermögen unter 0,6 und einem absoluten Infrarot-Reflexionsgrad über 0,7 werden bevorzugt. '

Lichtdurchlässige und Wärme reflektierende Beschichtungen können auf den Substraten mittels ähnlicher Techniken angebracht werden, wie für das Aufbringen der transparenten, elektrisch leitenden Beschichtungen, da die Beschichtungsmaterialen ähnlich und oft identisch sind. Zum Beispiel kann metallisches Kupfer gemäß des in der US-Patentschrift No. 3 457 138 angegebenen Verfahrens auf eine Glasscheibenoberfläche aufgebracht werden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendurtgsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der beiliegenden Darstellung von Ausführungsbeispielen sowie aus der folgenden Beschreibung.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer typischen mehrfach

verglasten Fensterscheibe, aus der die Relation des elektrisch leitenden Films und eines

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reflektierenden Films auf der äußeren Scheibe zu erkennen sind,

Fig. 2 einen Aufriß eines typischen Gebäudewandteiles, ■ in dem eine vielfach verglaste Fenstereinheit montiert ist,

Fig, 3, teilweise geschnittene Ansichten, die ver-4 und 5

schieden© Anordnungen der beiden Filme in deia mehrfach verglasten Fenster der Fig. 2 zeigen. Jede dieser Ausführungen kann aus besonderen Vorteilen unter spezifischen Umständen verwendet werden.

Fig. 6 eine Darstellung des Spektralverhaltens ausgewählter Materialien, die bei dieser Erfindung Verwendung finden.

In seiner bevorzugten Ausführung weist diese Erfindung zwei Glasscheiben auf, von denen eine eine Zinnoxydbeschichtung hat und ins Innere eines Gebäudes weisend montiert ist, wobei die Beschichtung auf der Oberfläche, die nach außen weist, aufgebracht ist, und eine, mit einer metallischen Kupferbeschichtung, die zur äußeren Seite des Gebäudes montiert ist, wobei die Beschichtung auf der zur Innenseite weisenden Oberfläche aufgebracht ist. Die Scheiben sind voneinander im Abstand gehalten, um ihre Kanten versiegelt und von einem peripheren Rahmen so gehalten, daß ein

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hermetisch abgedichteter eingeschlossener Raum zwischen

/en den Scheiben gebildet wird, wobei die Beschichtung diesem

Raum zugewandt sind.

Fig. 1 zeigt eine Glasfenstereinheit mit einer inneren Glasscheibe 9 und einer äußeren Glasscheibe 11, die parallel zueinander angeordnet sind. Ein Metallabstandshalter 15, dessen hohles Innere mit einem Trockenmittel 23 gefüllt ist und der eine integrale Verschlußnaht aufweist, die mit Öffnungen oder Kanälen 33 versehen ist, durch die Luft und Feuchtigkeit passieren können, trennt die beiden Glasscheiben 9 und 11 und erstreckt sich um ihre Ränder und schließt dabei den Zwischenraum 31 zwischen den Scheiben ein. Ein Feuchtigkeit widerstehender Kitt 17 verbindet die Glas» scheiben9, 11 mit dem Abstandshalter 15, wodurch eine eingeschlossene Kammer 31 hergestellt wird, die dadurch hermetisch abgedichtet ist. Eine Feuchtigkeitsbarriere, wie z.B. ein Plastik-Blattmaterial, 21 ist mittels Feuchtigkeit widerstehendem Kitt 19 um die Peripherie der Kombination verbunden, und ein fester Kanal 13 ist um die Einheit angeordnet und erzeugt eine Druckkraft auf die Einheit und gibt ihr Stabilität. Eine transparente, elektrisch leitende Beschichtung, wie z.B. Zinnoxyd, 25 ist auf der dem eingeschlossenen Raum zugewandten Oberfläche der Innenglasscheibe 9 vorhanden und Stromschienen 2/ (nur eine ist gezeigt) sind mit der elektrisch leitenden Beschichtung verbunden. Ein transparenter, Wärme refleictierender Film 29, wie z.B. Kupfer, ist mit der dem eingeschlossenen Raum zugewandten Oberfläche der Außenglasscheibe 11 verbunden.

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Andere Ausführungen mit einer strukturellen Anordnung, ähnlich der bereits beschriebenen,können mit Stromschienen hergestellt werden, die mittels eines nachgiebigen organischen Abstandshalters, der den Metal!abstandshalter der bevorzugten Ausführungsform ersetzt, unter Druck gegen den elektrisch leitenden Film gehalten werdein. Bei solchen Einheiten sind die Stromschienen nicht mit dem Glas verbunden und sind durch den nachgiebigen Abstandshalter sichtgeschützt. Das Verstecken der Stromschienen in dieser Art gemeinsam mit der Verwendung eines lichtabsorbierenden Abstandshalters resultiert in Einheiten, die bessere ästhetische Qualitäten aufweisen. Die aus Blattmaterial bestehende Feuchtigkeitsbarriere kann auch entfallen, und die Feuchtigkeitsbarriere kann von Kitt gebildet werden, der in Verbindung mit dem Rahmen ausgefüllt wird.

Wie Fig. 3 zu entnehmen ist, können Einheiten mit zwei transparenten Scheiben, von denen jede eine Filmbeschichtung aufweist, verändert werden, so daß verschiedene Konstruktionsmaterialien benutzt werden. Die Innenscheiben9, obwohl im allgemeinen klares Glas, können ebenfalls aus gefärbtem Glas bestehen. Die elektrisch leitenden Filme 25, die auf der dem

eingeschlossenen Raum zugekehrten Oberfläche der Innenscheibe 9 aufgebracht sind, bestehen im allgemeinen aus Zinnoxyd, können jedoch auch aus Kupfer, Gold, Silber oder anderem allgemein leitenden Material die sich für eine transparente Beschichtung eignen, bestehen. Die Außenscheiben 11 können aus gefärbtein oder klarem Glas bestehen. Die transparenten

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Scheiben können aus dauerhaftem organischem Material, wie z.B. Polycarbonaten, anstelle von Glas hergestellt sein. Transparente Licht und Hitze reflektierende Filme 29, die auf der dem eingeschlossenen Raum zugekehrten Oberfläche der Scheibe 11 als Schicht aufgebracht sind, werden typischerweise Metall- oder Metalloxydinaterialien sein. Zusätzlich zu Kupfer können andere Metalle, . wie z.B. Gold, Silber, Chrom, Platin, Palladium, Nickel und Metalle der 4. Periode des Periodensystems der Elemente, benutzt werden, um geeignete Beschichtungen zu schaffen. So lange die angewendeten Beschichtungen eine kontrollierte Dicke haben, um eine Lichtdur ehlässigke it und Hitzereflexion entsprechend der offenbarten Ausstrahlungsvermögens·- und Reflexionsgradvoraussetzungen zuzulassen, kann jede der Gruppen verwendet werden.

Reflektierende Filme können auch in Kontakt mit der elektrisch leitenden Beschichtung auf der dem eingeschlossenen Raum zugewandten Oberfläche der inneren Glasscheibe angebracht werden. Eine Anordnung zum Aufbringen eines reflektierenden Films auf die Oberfläche mit der elektrisch leitenden Beschichtung ist in Fig. 4 dargestellt. Ein organischer Film 39 mit einer dünnen, metallischen Ablage 37 auf einer Oberfläche ist in Kontakt mit dem elektrisch leitenden Film 25 angeordnet und mit einem Klebemittel verbunden, so daß die dünne, metallische Ablagerung 37, die stark reflektierend ist, zwischen dem elektrisch leitenden Material 25 und dem organischen Film angeordnet ist. Da der organische Filmlein elektrischer Leiter

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ist, ist der elektrisch leitende Film vollständig in einer isolierenden Umhüllung eingebettet, und die Sicherheit der Einheit ist für den Fall eines unbeabsichtigten Bruches so lange vergrößert, so lange die gebrochenen Glaspartikel durch den Klebstoff an den Film gehalten werden. Polyesterfilme mit metallischem Aluminium beschichtet und klebend haben sich als nützlich erwiesen und können leicht mit der leitenden Beschichtung auf dem Glas verbunden werden.

Eine weitere Ausgestaltung dieser Erfindung benutzt eine dritte transparente Scheibe, die parallel zu den ersten beiden angeordnet ist, wie es der Teilschnitt, in Fig. 5. zeigt. Eine Innenscheibe 9 mit einer elektrisch leitenden Beschichtung und eine Außenscheibe 11 mit einer transparenten, Wärme reflektierenden Beschichtung 29 sind wie oben mit bezug auf Fig. 3 beschrieben verbunden. Eine dritte transparente Scheibe 41 ist parallel zu den beiden ersten angeordnet und gegen das Äußere des Gebäudes gerichtet. Diese zusätzliche Scheibe wird normalerweise aus gefärbtem Glas bestehen oder eine Farbbeschichtung tragen, um sich dem Gebäudeäußerenanzupassen*

Der transparente Licht und Wärme reflektierende Film, der in Verbindung mit jedem elektrisch leitenden Film benutzt wird, wird nach seinen Spektraleigenschaften (spectral response characteristics) ausgesucht werden. Wie aus Fig. 6 zu erkennen, schirmt die Durchlässigkeit eines Kupferfilmes auf klarem Glas und einer Zinnoxydbeschichtung auf klarem Glas wirksam die Sonnenenergie sowohl im ultravioletten als auch

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im infraroten Bereich ab. Die Kupferbeschichtung reflektiert wirkungsvoll die Energie im infraroten Bereich, die von dem erhitzten elektrisch leitenden Film ausgesendet wird.

Die vielfach verglasten Fensterscheiben entsprechend den beiliegenden Zeichnungen und der Beschreibung sind unter realistischen Umweltbedingungen getestet worden. Die folgenden Beispiele illustrieren jene Tests.

Beispiell

Eine Einheit aus zwei Scheiben aus klarem Glas 0,6 m · 1,2 m (2 feet · 4 feet) mit einem Kupferfilm auf der dem eingeschlossenen Raum zugekehrten Oberfläche der. äußeren Scheibe und keiner elektrisch leitenden Beschichtung auf irgendeiner Oberfläche ist in der Wand einer Box montiert, die mit einer thermostatisch steuerbaren Heizeinrichtung versehen ist, um innerhalb der Box eine Durchschnittslufttemperatur von ungefähr 26,7°C (80⁰F.) aufrecht zu erhalten. Eine zweite Einheit, ähnlich der ersten, jedoch mit einer elektrisch leitenden Zinnoxydbeschichtung auf der dem eingeschlossenen Raum zugekehrten Oberfläche der inneren Scheibe, ist in der Wand einer ähnlichen Box montiert. Die Zinnoxydbeschichtung hat einen spezifischen Widerstand von ungefähr 150 Ohm pro Fläche (150 ohms per square) und ist etwa 270 .10"" m(270mm) dick. Die Einheit ist mit Stromschienen versehen, die mit einer thermostatisch kontrollierten elektrischen Quelle verbunden

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sind, um die Innenseitenglastemperatur auf der Innenseitenatmosphärentemperatur von 26,7°C (80⁰F,) zu halten. Beide Einheiten werden etwa 280 Stunden im Freien Winterbedingungen ausgesetzt. Die experimentellen Ergebnisse sind in Tabelle I zusammengestellt und können folgendermaßen zusammengefasst werden: Die durchschnittliche Außenglastemperatur ist für beide Einheiten gleich, die durchschnittliche umfassende (overall) Außentemperatur ist ungefähr 0,56⁰C (33°F.), so daß die Testperiode ungefähr 323 Grad-Tage (degree days) dauert (das entspricht einer achtmonatigen Heizsaison auf der Basis der durchschnittlichen Bedingungen von Great Falls, Minnesota); die innere Glasoberflächentemperatur der Einheit mit einer elektrisch leitenden Beschichtung liegt bei 24,4°C (76°F.), was lediglich 2,2°C (4°F.) unter der Innenraumluft-Kontrolltemperatur liegt, und die Widerstandsheizung verbraucht eine Leistung von etwa 2,6 Kilowatt pro Betriebsstunde, wobei sie etwa 10% der gesamten ausgesetzten Zeit in Betrieb war. Zum Vergleich: Die durchschnittliche Innenglasoberflächentemperatur der Einheit ohne elektrisch leitende Beschichtung lag ganze 7,2°C (13°F.) unter der gewünschten Innenraumlufttemperatur.

Die Heizungsbetriebszeit hängt von der thermostatischen Steuerung zur Betätigung der Heizung ab. Bei einer konventioneller-Hysteresis (dead band), die Temperaturveränderungen von ungefähr + 2,8°C (5°F.) zulässt, arbeitet die Heizung nicht kontinuierlich, sondern wird bei der Minimaltemperatur einge-

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schaltet und bei der Maximaltemperatur ausgeschaltet.

Ein Grad-Tag (degree day) ist gemäß dem einschlägigen Ingenieur- und Architektenstandard definiert als das Produkt der Stunden, während der die. Außentemperatur unterhalb 15,6⁰C (6O⁰F.) liegt und der Differenz der Temperatur von 15,6⁰C (6O⁰F.) geteilt durch 24. Mit Ohm pro Quadrat (ohms per square) bezeichnete Widerstände werden gemessen als der. Y/iderstand diagonal über eine Quadratfläche über eine Beschichtung von gleichmäßiger Dicke. Solche Y/iderstände sind vergleichbar nur für Filme gleicher Dicke und werden mit der Dicke angegeben, die mittels konventioneller optischer Interferenz-Techniken bestimmt wird.

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Tabelle I

Test-Daten_für_vielfach^verglaste_Einheiten_in^Umwelt-Testboxen

Test
Periode

Stvnden

Außen-Glastemgeratur

Kupfer-Zinn-Oxyd / Kupfer klares Glas 1") 2) 3) 1) W 3)

1
I

Kupfer-Zinn-Oxyd / Kupfer klares Glas

1)

2) 3) 1)

3T

Durchschnitts-Außenlufttemperatur & Bereich °C Λ.)

Hei- verzungsbrauchbete el« triebs-LeMg.

I?"* ^KWH

5,56
(42.0)

6,4

4,05 3,06

6,11 j 3,94 1,67

(39.3)(37.5)(43.0) (39.1)

2,56-0,278 6,95

(43.5) (36.6)_s(31.5) (44.5)

j 19,2 j 7,9 i 1,95
|(66.5)j(46.2)p5.5)

1 ;

6.95i 3,83! 0,56
(44.5)<38.9)i33.0)

(35.0)

25,0 I 23,3 (77.0)(74.0)

2,72 -0,278/25,6 24,18 22,2

20,88! 19,71
(69.5) (67.7)

(36.9)

(31.5)

;78.0) (75.5)

20,0
(68.0)

7,78
(46.0)

ä 0,56 (45.4)(33.0)

3,78
(38.8)

21,1
70.0)

19,62
(67.4)

13,3 1,61

(56.O)J (34.9)

26,38 23,35· 21,1 (79.5)(74.1)(70.0)

0 (32.0) 23,58
(74.5)

26,3a 23,95 21,98 (79.5)1(75.1X71.5)

21,7
(71.0)

18,58)
(65.5)j

(32.
(37!

0,
(32,

—2
(2s!

3,
(37.

28

5) bis. 78 0)

11 2)

22

0)bisi 06 5)

1^325

1,950 .515

21,21 19,4 I
70.2M67.0) {

19,45
67.9)

19,18
(66.5)

5,88 (42.6)

-1,39 (28.5)bis

12,8 (55)

1,01 (33.8)

-1,39 (28.5)bis j

5,28 (41,5)

2.700 ,714

4.736 l_f255

24	7,22	2,89	ro]	ι	284	-0,278	-2,50	8,05	8,27	-3,33	(23.0)	-4,39	-8,33	26,1	'■	24, OJJ 21,98	(71.5)	!	24,68	22,2	20,17	18,65	■	j	0,22	1.961	.519
	(45.0X37^2)	24 toi 6,4		Je samt	(27.5)	(46.5)	(46.9)	(26.0)			(23.9)1(17.0)	(79.0)	:	(75.2)		_i(81.0)(76;5)	(72.0)	(68.3)1(6515)		!	(32.4)
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	+7,78	29,18	25,0 1 23,08	-8,72	3.400	.890
	(46.0)	(84.5)	(77.0)\|(73.5)	(16.3)
!			-10,6
			(13.O)Ws
			-5,28
j -3,9 \|-7,78		[ ! 27,2	(21.5)
*\ ών» JL / : \ JL O · W/**			0,61
j			(33.1)	20.382	5.381

i
Durchschnitt:
/ 3,46
/ (38.24)

* Aufsummierte Zeit, in der während des Tests die elektrisch leitende Beschichtung mit der Leistungsversorgung verbunden war.

1) Hoch

2) Durchschnitt

3) Tief

mm JtCt^ ·"

Beispiele II-IV

Das Beispiel I zeigt lediglich die Vorteile der Verwendung einer elektrisch geheizten Innenglasscheibe zur Steuerung der Innenglastemperaturen, um Kondensation und Luftströme zu verhindern. Die folgenden Beispiele, die in der Tabelle II zusammengefasst sind, demonstrieren den Wert dieser Erfindung zur Verhinderung übermäßiger Wärmeverluste von elektrisch geheizten Einheiten.

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Tabelle II
Eigenschaften der elektrisch geheizten, vielfach verglasten Fensterausführung

ieispiel

Außenscheibe *2
Verglasungs-S material

O CC OO

Sommer *3 Winter *4

Ivärmeübertragungskoeffizient

Kcal/(h

T ⁰

C)

(U-Btu/hi>. sq. ft. F.

klares Glas

blau-grün Glas

Neutral graues
Glas

Neutral bronzenes
Glas

beschichtet
klar *5

beschichtet
blau-grün

beschichtet
grau

beschichtet
bronze

Kupfer-beschich-ΐ tet klar
Kupfer besch.,
ί blau-grün

0,2896 / (.5971)

0,2896 0,2896 0,2896

0,2794 0,2898 0,2898 0,2898

0,2453 0,2453

/ (.5971) / (.5971) / (.5971)

/ (.5761) / (.5977) / (.5977) / (.5977)

/ (.5058) / (.5058) Abscnirmungs-
koeffizient
*6

'Wärmeubertra'gungskoeffizient₉
kcal/(h . vT ⁰C)
(U-Btu/hr.sq.ft, F.)

Leistungsdichte₉ Watt/nT (Watts/sq.ft.)

-Kupfer besch., |

grau j 0,2453 / (.5058) ]

Kupfer besch., | 0,2453 / (.5058) jj

bronze ϊ f

.5134

.5134
.5134
.5134

.5495
.4372

.4372
.2054
.2054

.2054
.2054

0,2321 / (.4785)

.4372 I 0,2321 / (.4785)

0,2321 / (.4785)

0,2028 / (.4181)

0,2028 ./ (.4181)

0,2028 / (.4181)

-206,210 (-19.272)

-205,210 (-19.272)

-206,210 (-19.272)

-206,210 (-3.9.272)

-163,689 (15.298)

-163,689 (-15.298)

-163,689 (4.5.298)

-163,689 (-45.293)

Visuelles Aussehen Flimmern

unangenehm für das Auge

unangenehm für das ^

weniger ut:." angenehr

weniger unangenehm

weniger ur.-angenehrü

weniger unangenehm

keine FlimmererscheiKg·.

keine Flimmer er sehe ing,

keine Flimmererscheing;

keine Flimmererscheing.

*) Erklärung zur Tabelle II

* 1. Innenscheibe jeder Einheit beschichtet mit elektrisch

leitendem Zinn-Oxyd-Film auf der eingeschlossenen Oberfläche.

* 2. Äußere Scheiben verglast mit Beschichtungsmaterialien

auf der eingeschlossenen Oberfläche.

* 3. Sommerbedingungen: Außenluft, 36,7°C (98°F*);

Innenluft 23,9°C (75°F.); und Glas,

2 Sonnenin- 675 kcal/(h m )

tensität, (249.6 Btu/hr.sq.ft.)

* 4. Winterbedingungen: Außenluft, - 20⁰C (-4⁰F.);

Innenluft 23,9°C (75°F.); und Glas,

Sonnenin- 0
tensität,

* 5. Licht und Hitze reflektierende Beschichtung, jede

. von einer Gruppe von Feuerbeschichtungen, enthaltend Kobald und jedes andere Metall der 4. Periode des Periodensystems der Elemente.

* 6. Abschirmungskoeffizient, definiert als das Verhältnis

von Sonnenhitzeverstärkung durch eine vielfach verglaste Fensterscheibeneinheit zu jener durch eine einzelne Scheibe doppelter Stärke aus klarem Blattglas gleicher Fläche,

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Die Einheit nach Beispiel I, die eine geheizte Fensterscheibeneinheit darstellt, die ähnlich geheizten doppelt

verglasten Kühlschrankfenstern ist, ist die erste Einheit <

/der

dieser Tabelle. Wie aus tabellarischen Anordnung ersichtlich, ist die visuelle Erscheinung solcher Einheit schwach und das durchschnittliche Leistungserfordernis zur Aufreehterhaltung der Innentemperatur an der Innenseite der Scheibenoberfläche ist höher als das für andere Beispiele. Die Beispiele der Gruppe II sind für Einheiten, die gefärbte Gläser für die Außenscheibe benützen, ohne durchsichtige Licht und Hitze reflektierende Filme. Diese Einheiten haben Heizleistungserfordernisse in der gleichen Größenordnung wie für die Einheit nach Beispiel I, haben jedoch leicht verbesserte visuelle Eigenschaften. Die Beispiele der Gruppe III sind für Einheiten die klares und gefärbtes Glas für die Außenscheiben verwenden, mit einer pyrolitischen Beschichtung, die Kobald auf der dem eingeschlossenen Raum zugewandten Oberfläche enthält. Diese Einheiten haben verbesserte Wärmeübertragungs- und Abschirmungseigenschaften für externe Sonnenenergie, erfordern jedoch ebensoviel Heizleistung wie die Einheit nach Beispiel I. Diese Einheiten haben verbesserte visuelle Eigenschaften.

Die Beispiele der Gruppe IV, die die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung einschließen, verwenden eine Kupferbeschichtung auf der dem eingeschlossenen Raum zugekehrten Oberfläche der äußeren Scheibe und haben wesentlich verbesserte

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Hitzeübertragungs- und Abschirmungseigenschaften für die externe Sonnenenergie. Diese Einheiten haben wesentlich weniger Hitzeübertragung nach außen bei Winterbedingungen als die Einheit nach Beispiel I, und die erforderliche Leistung, um die Innenscheibe auf Raumtemperatur zu halten ist um etwa 25% reduziert. Diese Einheiten haben ein besseres visuelles Erscheinen, da das häufige Flimmern des Zinnoxydfilms wirkungsvoll abgedeckt ist.

Aus den Beispielen II bis IV ist es ersichtlich, daß die Kombination einer Innenscheibe mit einer elektrisch leitenden Beschichtung und einer Außenscheibe mit einer Glasbasis, entweder klar oder hitzeabsorbierend, auf der eine transparente Licht oder Hitze reflektierende Beschichtung angebracht ist, eine vielfach verglaste Fensterscheibeneinheit schafft mit besseren Hitzeisolierungs- und visuellen Eigenschaften.

Einheiten mit Nickel- oder Titandioxydbeschichtungen auf der eingeschlossenen Oberfläche der Außenscheibe liegen zwischen den Beispielen III und IV. Einheiten mit Goldoder Chrombeschichtungen auf der eingeschlossenen Oberfläche der Außenscheibe erzielen die gleichen Eigenschaften wie jene des Beispiels IV.

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Claims

Patentansprüche

/IJ Vielfach verglaste Fensterscheibeneinheit, gekennzeichnet durch eine Vielzahl transparenter Scheiben, die parallel zueinander angeordnet sind, am Rand zwischen den Scheiben angeordnete und diese voneinander im Abstand haltende Abstandseinrichtungen und Dichtmittel um die Scheibenkanten, die einen hermetisch abgedichteten eingeschlossenen Raum zwischen den Scheiben bilden, eine transparente elektrisch leitende Beschichtung auf der dem eingeschlossenen Raum zugekehrten Oberfläche wenigstens einer der Scheiben und elektrische Versorgungsmittel verbunden mit der Oberfläche im eingeschlossenen Raum und in elektrischem Kontakt mit der elektrisch leitenden Beschichtung, und eine transparente Licht und Hitze reflektierende Beschichtung auf der dem eingeschlossenen Raum zugewandten Oberfläche wenigstens einer der Scheiben.
2. Vielfach verglaste Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Glasscheiben vorhanden sind und die elektrisch leitende Beschichtung sich auf der dem eingeschlossenen Raum zugekehrten Oberfläche der ersten Scheibe und die transparente Licht und Hitze reflektierende Beschichtung sich auf der dem eingeschlossenen Raum zugewandten Oberfläche der zweiten Scheibe befindet.

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3. Vielfach verglaste Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Beschichtung ein transparenter Metalloxydfilm ist.
4. Vielfach verglaste Einheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der transparente Metalloxydfilm ein Zinnoxydfilm ist.
5. Vielfach verglaste Einheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Scheibe aus hitzeabsorbierendem Glas besteht.
6. Vielfach verglaste Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die transparente Licht und Hitze reflektierende Beschichtung ein Ausstrahlungsvermögen von weniger als 0,9 insgesamt und weniger als 0,6 für Wellenlängen zwischen 800 · 10"⁹mund 2250 ·.· 10""⁹m (800 mmu und 2250 mmu) hat.
7. Vielfach verglaste Einheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die transparente Licht und Hitze reflektierende Beschichtung aus der Gruppe von Platin, Palladium, Kupfer, Chrom, Nickel, Gold, Aluminium, Titan und Silber ausgewählt ist.
8. Vielfach verglaste Einheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die transparente Licht und Hitze reflektierende Beschichtung Kupfer ist.

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9. Vielfach verglaste Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Scheiben vorhanden sind und die elektrisch leitende Beschichtung auf der dem eingeschlossenen Raum zugewandten Oberfläche der ersten Schicht ist und die transparente Licht und Hitze reflektierende Beschichtung auf der gleichen ersten Scheibe über der elektrisch leitenden Beschichtung angeordnet ist, so daß die elektrisch leitende Beschichtung zwischen der Glasoberfläche und der transparenten Lieht und Hitze reflektierenden Beschichtung angeordnet ist.
10. Vielfach verglaste Einheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Beschichtung aus einem organischen Film über der transparenten Licht und Hitze reflektierenden Beschichtung angeordnet ist.
11. Vielfach verglaste Einheit nach Anspruch 10,, dadurch gekennzeichnet, daß die transparente Licht und Hitze reflektierende Beschichtung eine metallische Aluminiumbeschichtung ist und daß der organische Film aus Pofyester besteht.

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