WO1993016337A1

WO1993016337A1 - Kompakt-energie-sparfenster

Info

Publication number: WO1993016337A1
Application number: PCT/CH1993/000027
Authority: WO
Inventors: Emil Grüniger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-02-06
Filing date: 1993-02-01
Publication date: 1993-08-19
Anticipated expiration: 1994-08-06

Abstract

Kompakt-Energiesparfenster mit Einrichtung zur Energierückgewinnung der durch Strahlung abgehenden bzw. einfallenden Energie (Wärme/Kälte) unter Ausnutzung des Prinzips der Wärmepumpe bzw. der Kältemaschine wobei mindestens eine der Hohlkammern als Energietauscherfläche für den Kondensator und/oder mindestens eine der Hohlkammern als Energietauscherfläche für den Verdampfer wirkt.

Description

Kompa t-Energie-Sparfenster

Das konventionelle Fenster besteht aus einem festen Rahmen und Fensterflügel welcher fest ist oder sich öffnen lässt, aus Holz, Kunststoff, oder Metall, Metallrahmen auch in thermisch getrennter Ausführung. In diesem Rahmen ist eine Einfach oder Mehrfachscheibe eingebaut, diese einzelnen Scheiben können aus den unterschiedlichsten Glasarten hergestellt sein (z.B. Verbundglas, Sicherheitsglas, Isolierglas, Vakum-Verbundglas etc.). Allgemein ist heute ein Isolierglaselement bestehend aus 2 Scheiben mit einem Luftzwischenraum von ca. 6 bis 30 mm üblich, jedoch sind auch für Sonderzwecke andere Scheibenelemente z.B. mit 3 und mehr einzelnen Scheiben gebräuchlich, neuere Entwicklungen weisen auf ein Vakum- Verbundglas hin. Zur Reflektion der auf die Scheibe einfallende Wärmestrahlung können diese Scheiben nach verschiedenen Verfahren behandelt werden, z.B. durch Aufdampfen eines hauchdünnen Metallfilms, Einfärbung, Aufbringung einer Reflektionsfolie etc. Alle diese Verfahren und Behandlungen bringen im Ergebnis eine mehr oder minder_^ grosse Verringerung des Wärmedurchgangs, jedoch ist eine bedeutende Unterschreitung des K- Wertes unter (ca.) 1 ,0 nicht oder nur sehr schwer möglich. Zum Vergleich:

Normale Fenster, dichtschliessend, mit normalem Floatglas haben einen K-Wert von ca. 10. Normale Fenster, dichtschliessend, mit einem 2-Scheiben-lsolierglas und 12 mm Luft¬ zwischenraum haben einen K-Wert von ca. 3,0. Normale, sehr dicht schliessende Fenster mit einer Metallbedampfung auf der einen Scheibe und zusätzlicher Gasfüllung des Luft¬ zwischenraumes erreichen einen K-Wert von bis zu 1 ,5.

Moderne Wohn- und Bürogebäude haben eine Fensterfläche von ca. 20%. Die Wände werden allgemein sehr gut isoliert, z.T. bis zu einem K-Wert welcher bei ca. 0,3 Watt/m liegt. Einen K-Wert der Fenster/Scheiben ähnlich dem K-Wert der Aussenwände ist mit bisherigen techn. Möglichkeiten schwer zu erreichen. Das grosse "Wärmeloch" im Haus ist das Fenster. Entwicklung eines Fensters mit bedeutend geringerem Wärmedurchgang, Rückgewinnung der Energie und erneuter Zuführung in die beheizten Räume.

Die durch das Fenster von innen (warm) nach aussen (kalt) strahlende Wärme ist verloren. Ziel dieser Entwicklung ist, die durch das Fenster gehende Wärme zurück zu gewinnen und wieder den beheizten Räumen zuzuführen. Somit wird ein bedeutender Beitrag zur Energie¬ einsparung geleistet. Ca. 80% der Heizenergie eines Wohnhauses gehen über die Fenster verloren.

Der heutige Lebensstandard wurde durch die Nutzbarmachung von billigen, fossilen Eneergieträgern erreicht. Da die Energie überaus billig war, wurde über Energieeinsparung nur wenig und auch nur durch Zwang (Energiesteuer - Verteuerung der Energie - Energie¬ einsparungsgesetz) nachgedacht, die alten Gewohnheiten wurden jedoch beibehalten und die Energie wurde sinnlos verprasst. Im Zuge der stetigen Verteuerung der Energie erfolgte ein Umdenken im Energieverbrauch. Einhergehend mit dem Energieverbrauch erfolgte eine Zerstörung der Umwelt durch riesigen Tageabbau, durch Schadstoffausstoss, durch Öltan- kerkatastrophen, durch radioaktive Umweltbelastung etc. Durch den zunehmenden Wärme- eiπtrag und durch den Ausstoss von Schadstoffen in die Erdatmosphäre erfolgt eine Kiima- veränderung und ein zunehmendes Gesundheitsrisiko. Unter Berücksichtigung dieser Faktoren und Erbauung des heutigen Lebensstandards kann eine Zielsetzung nur heissen: Energieeinsparung, Energierückgewinnung, Reduzierung der Anschlussleistungen - Substution der fossilen Energieträger. Konstruktionsmerkmale:

Das Kompakt-Energiesparfenster ist im Aufbau einem konventionellen Fenster sehr ähnlich, es besteht aus einem festen Rahmen und einem festen oder losem Flügel. Der Rahmen und der Flügel sind durch geeignete Massnahmen (Dichtungen) sehr gut dichtschliessend. Vor dieses Fenster wird ein Rahmenelement mit Scheibenelement gesetzt (Vorsatzelement) und dicht mit einander verbunden. Auch kann der 1. und 2. Rahmen aus einem Teil gefertigt sein.

Prinzip des Kompakt-Energiesparfensters:

Die durch das Fenster strahlende Wärme gelangt in den Luftzwischenraum zwischen Fenster und Vorsatzelement. Von hier aus wird die so erwärmte Luft mittels Ventilator über einen Verdampfer geführt, abgekühlt und erneut im Kreislauf in den Zwischenraum geführt. Das Temperatumiveau wird mittels einer Wärmepumpe auf ein höheres Niveau gebracht und die Wärme über einen Kondensator an die Raumluft abgegeben. Zur Vermeidung der Verschmutzung der Scheiben ist der Luftzwischenraum zwischen dem Fenster und dem Vor¬ satzelement hermetisch dicht, zusätzlich können entsprechende Luftfilter eingebaut werden. (Dieses Prinzip wirkt auch in umgekehrter Weise bei einem Kühlhaus). Ist im Sommer keine Wärmeeinstrahlung in den Raum erwünscht, wird nach dem gleichen Prinzip die Wärme in dem Luftzwischenraum abgefangen und durch Umschaltung einer Luftklappe an die Aussen- luft abgegeben.

Berechnungen und Versuche haben ergeben, dass mit dem Kompakt-Energiesparfenster die durch das Fenster flüchtig gehende Wärme "eingefangen" werden kann und so der Raum¬ wärme wieder zugeführt werden kann. Mit diesem Energiesparfenster können K-Werte bis nahe K-Wert "0" erreicht werden. Bezugszeichen zu Figur 1

1 = Rahmen 2 = Scheibe (isolierscheibe)

3 = Vorsatzelement (Isolierscheibe) 4 = Luftleitung

5 = Kleinstkältemaschine.Kleinstwärmepumpe.mit Verdampfer.Kondensator.Kompressor Ventilator und Expansionsventil 6 = Wärmestrom

ERSATZBL

Claims

ANSPRÜCHE:

1.) Kompaktfensterelement mit Einrichtung zur Rückgewinnung der durch das Fenster abge¬ henden Energie (Wärme/Kälte) sowie zur Abweisung der durch das Fenster einfallenden Energie (Wärme/Kälte) unter Ausnutzung einer oder mehrere Verfahrensschritte, auch in Kombination von zwei oder mehreren Kühl-/Heizverfahren, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Fensterelement aus einer Kompakteinheit besteht, mit einer oder mehreren Hohl- kammem bzw. Luftzwischenräumen, von denen mindestens eine mit Luft oder luftähnlichem Stoff (Gas) beaufschlagt werden kann und deren Luftinhalt kontinuierlich oder periodisch einem Kondensator zugeführt werden kann oder/oder von denen mindestens ein Luft¬ zwischenraum mit Luft oder luftähnlichem Stoff (Gas) beaufschlagt werden kann und dessen Luftinhalt kontinuierlich oder periodisch einem Verdampfer zugeführt werden kann. Mittels einer oder mehreren Luftpumpen oder Ventilatoren wird die erwärmte bzw. abgekühlte Luft einer Wärmepumpe bzw. einer Kältemaschine zugeführt, der Energieinhalt aus dieser durch Strahlung erwärmten/gekühlten Luft wird zurückgewonnen und je nach Kühl- oder Heizzweck der erwärmten bzw. der gekühlten Raumluft zugeführt oder an die Aussenluft (Atmosphäre) abgegeben.

2.) Kompaktfensterelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass dieses Fenster¬ element aus Glas, glasähnlichem Material oder aus Kunststoff besteht; mit getrennten Luft¬ wegen zur Beaufschlagung eines Kondensators und eines Verdampfers. Der Lufttransport erfolgt mittels einem oder mehreren Ventilatoren.

3.) Kompaktfensterelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass dieses Fenster¬ element zur Energierückgewinnung der durch das Fenster mittels Strahlung abgehenden Energie mit einer Wärmepumpe ausgerüstet ist, deren Mechanismus in den umgekehrten Sinn (Kältemaschine) umgestellt werden kann, dass bei unerwünschtem Einfall von Wärme (durch das Fenster) (in ein Bauwerk) diese Wärme abgefangen und abgeführt werden kann, bzw. zu anderen Zwecken genutzt werden kann.

4.) Kompaktfensterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einen oder alle Luftzwischenräume Jalousien, Rolladen, Sicherheitsgitter, Gardinen o.a. eingebaut werden können.

5.) Kompaktfensterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Fenster¬ element als vollhermetisches oder als teilhermetische Kompakteinheit werksmässig gefertigt und geliefert werden kann, wobei die Wärmepumpe/Kältemaschine bzw. die Ventilatoren, Regler, Fühler etc. sowohl im Fensterrahmen, oberhalb, unterhalb, seitlich, als auch extern installiert werden können.

6.) Kompaktfenstereinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass dieses Fenster¬ element als Kemdämmelement: a) eine Einfach- oder Mehrfach-Isolierglasscheibe aus Glas, glasähnlichem Werkstoff oder aus Kunststoff aufweist, oder aus b) einer Kompakt-Verbundisolierglasscheibe besteht.

Dieses Kemdämmelement kann farblich neutral oder zur technischen oder optischen Ver¬ besserung metallisch bedampft, mechanisch bearbeitet oder farblich im Werkstoff oder auf der Oberfläche behandelt werden. Die Vorsatzschalen bestehen aus Glas, glasähnlichem Werkstoff oder Kunststoff und können zur technischen oder optischen Verbesserung metal¬ lisch bedampft, mechanisch bearbeitet oder farblich im Werkstoff oder auf der Oberfläche behandelt werden. Die Vorsatzschalen sind homogen, unter Einhaltung eines Luftzwischen¬ raumes, fest mit dem Kemdämmelement verbunden oder mit besonderen Vorrichtungen und/oder Hilfmitteln trennbar mit dem Kemdämmelement verbunden wobei die Luftzwischen¬ räume hermetisch von einander getrennt sein können und je nach Einsatzzweck mit Luft oder Gas gefüllt sind.