DE10157843A1

DE10157843A1 - Transparente Wand- und Dachelemente mit veränderbarem Schutz gegen Wärmestrahlung

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Publication number: DE10157843A1
Application number: DE10157843A
Authority: DE
Original assignee: PASSIVE HOUSE E K DR NORBERT G
Current assignee: PASSIVE HOUSE E K DR NORBERT G
Priority date: 2001-11-24
Filing date: 2001-11-24
Publication date: 2003-06-05

Abstract

Zielsetzung DOLLAR A Es ist eine Gebäudeverglasung zu schaffen, mit der die durchtretende Strahlungswärme an heißen Sommertagen oder in kalten Winternächten verringert werden kann, ohne bewegliche sich verschleißende Teile zu verwenden, die bei Jalousien oder Rollläden üblich sind. Weiterhin soll abgefangene Sonnenstrahlung für die Warmwasserbereitung nutzbar gemacht werden. DOLLAR A Lösung DOLLAR A Die vorgeschlagene Verglasung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie aus mehreren transparenten Scheiben (1, 2) aufgebaut ist, zwischen denen in eine Mittelschicht (3) eine Flüssigkeit hineingepumpt werden kann, wenn eine Behinderung der Wärmestrahlung gewünscht wird. Diese Flüssigkeit kann eingefärbt sein oder Schwebstoffe enthalten, so dass eine weniger transparente Schicht gebildet wird, welche die Wärmestrahlung behindert. Eine strahlungsabsorbierende Flüssigkeit kann an Sonnentagen zur Erwärmung von Leitungswasser genutzt werden. Hierfür zirkuliert die Flüssigkeit durch einen Rücklauf (5) und durch einen Vorlauf (4), s. Fig. 1. DOLLAR A Anwendungsgebiet DOLLAR A Die beschriebenen Wand- und Dachelemente sind allgemein im Bauwesen nutzbar und haben besondere Bedeutung bei der Energieeinsparung in Wohnungen und in Eigenheimen.

Description

Im Zuge der erforderlichen Reduzierung von Kohlendioxidemissionen hat die Nutzung der Sonnenstrahlung als Energiequelle für das Heizen von Häusern und zur Wassererwärmung eine wesentliche Bedeutung.
Glasflächen sind in der Bautechnik als Elemente anerkannt, die auch im Winter Wärmeenergie infolge der Sonneneinstrahlung in Gebäude eintragen. Dieser Einsparung von Heizungsenergie stehen Energieverluste entgegen, die insbesondere nachts durch Wärmestrahlung aus dem Gebäude herausgetragen werden. Die heute üblichen Jalousien und Rollläden, mit denen die Sonneneinstrahlung oder die Wärmeabstrahlung verringert werden kann, haben folgende Nachteile:

- Außen können sie durch Stürme beschädigt werden.
- Innen sind sie Staubfänger und umständlich zu reinigen.
- Außen sind sie Schmutzfänger, was sie nach einigen Jahren unansehnlich macht.
- Die Mechanik unterliegt einem Verschleiß.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben genannten Nachteile zu vermeiden, welche Jalousien, Rollläden und sonstigen Einrichtungen haben, welche die Verringerung von Sonneneinstrahlung durch Gebäudeverglasungen sowie die Verringerung von Wärmeabstrahlung durch Glasflächen aus Gebäuden heraus bewirken. Hierfür wird eine strahlungshemmende Blende in die Verglasung integriert, die keine mechanischen Verschleißteile hat, sondern einer Flüssigkeitsschicht mit geeigneten Eigenschaften besteht die, bei Bedarf in die Hohlschicht gepumpt oder durch Gasdruck wieder heraus gedrückt wird.
Die Flüssigkeitsschicht wird zwischen transparenten Scheiben (1, 2) in eine abgeschlossene Mittelschicht (3) eingefüllt. Diese Flüssigkeit kann eingefärbt sein oder Schwebstoffe enthalten, so dass eine weniger transparente Schicht gebildet wird, welche die Wärmestrahlung behindert. Eine strahlungsabsorbierende Flüssigkeit kann an Sonnentagen zur Erwärmung von Leitungswasser genutzt werden, d. h. die Elemente können als Solarkollektoren genutzt werden. Hierfür zirkuliert die Flüssigkeit durch einen Rücklauf (5) und durch einen Vorlauf (4), s. Fig. 1.
Diese Flüssigkeitsschicht liegt vorzugsweise zwischen zwei Isolierglasscheiben, welche die Wärmeleitung behindern. Die Isolierglasscheiben in Fig. 1 bestehen aus einer äußeren Glasscheibe (8) einer Gasschicht (6) und einer weiteren Glasscheibe (1) bzw. auf der anderen Seite entsprechend aus den entsprechenden Elementen (9), (1) und (2).
Weiterhin sind Solarkollektoren für die Wassererwärmung bekannt. Diese werden in der Regel als dunkle Elemente auf Hausdächern angebracht, und stellen, wenn nicht auch das Dach eine dunkle Eindeckung hat, eine abweichende Gestaltung dar. Der Erhalt einer beliebigen Grundfarbe Daches, als gestalterisches Element des Bauherrn, ist mit Solarkollektoren nach dem der Technik nur möglich, wenn diese aufwendig in der Lackierung angepasst werden.
Solarkollektoren können nach dem Stand der Technik nicht gleichzeitig die Funktion von Dachfenstern übernehmen.
Zusätzlich wird von der gleichen Erfindung die Aufgabe gelöst Solarkollektoren zu ermöglichen, die eine steuerbare Transparenz aufweisen, so dass diese gleichzeitig als Dachfenster genutzt werden können oder den Farbton des Daches durchscheinen lassen, zusätzlich kann die Flüssigkeit im Kollektor entsprechend der Dachfarbe eingefärbt werden.
Die wechselbare Flüssigkeit bietet weiterhin die Möglichkeit, den Farbton gesamter Wand- und Dachflächen, die aus den erfindungsgemäßen Elementen bestehen, ohne großen Aufwand zu ändern. Hierfür ist lediglich die alte Flüssigkeit durch die neue Flüssigkeit mit dem gewünschten Farbton zu ersetzen.
Entsprechend dem gewünschten Maß an Reflektion bzw. Strahlungsdurchlässigkeit können in die Flüssigkeit weiterhin reflektierende Schwebstoffe eingebracht und wieder ausgefiltert werden.
Der schichtweise Aufbau der erfindungsgemäßen Elemente aus einem einheitlichen Werkstoff läst eine kostengünstigere Herstellung im Vergleich zu herkömmlichen Sonnenkollektoren erwarten.
Für die Herstellung der Transparenz des Elementes wird entweder die Flüssigkeit abgelassen, die Schwebstoffe ausgefiltert, oder die Flüssigkeit durch sonstige physikalische oder chemische Beeinflussung in der Transparenz verändert. Weiterhin ist auch ein Flüssigkeitsaustausch denkbar, bei dem eine transparente und eine nicht transparente Flüssigkeit verwendet werden, die sich nicht mischen und die sich in der Dichte unterscheiden, d. h. von einander getrennt werden können.
Zusammengefasst können durch die oben beschriebenen Flüssigkeiten die Transparenz, die Absorption oder die Reflektion von Wärmestrahlung und Lichtstrahlung des erfindungsgemäßen Elementes gezielt verändert werden, ohne dass dabei mechanische Teile am Element zu bewegen sind, d. h. mechanischer Verschleiß ist an den Elementen ausgeschlossen.
Ein Ausführungsbeispiel ist in Fig. 2 in der dargestellt. Das dargestellte, transparente Element besteht aus den vier Sicherheitsverbundglasscheiben (11), (12), (15) u. (16), die durch Randstreifen aus Glas (17), (18) u. (19) auf Abstand gehalten werden. Die Randstreifen sind mittels Silikonkleber umlaufend dicht mit den Glasscheiben verklebt, so dass die drei abgeschlossene Hohlschichten (13), (10) u. (14) zwischen den vier Glasscheiben entstehen.
Die äußeren beiden Hohlschichten (13) u. (14) dienen der Isolierung gegen Wärmeleitung und können zusätzlich mit einer isolierenden Gasfüllung wie z. B. Krypton gefüllt sein, was bei Isolierglas Stand der Technik ist.
Die mittlere Hohlschicht (10) ist gemäß dem Patentanspruch 1 mit einer Flüssigkeit befüllbar bzw. die Flüssigkeit kann durch den Hohlraum strömen. Hierfür ist der Randstreifen (18) oben und unten unterbrochen und zwei einseitig abgeflachte Rohre (20) u. (21) sind an diesen Stellen eingeklebt. Die verwendeten Rohe, mit einem Durchmesser von 12 mm und 1 mm Wandstärke, werden einseitig soweit abgeflacht, dass Sie in die 6 mm dicke Holschicht (18) hineingesteckt und durch Einkleben abgedichtet werden können. Die Dicke der Hohlschicht ergibt sich aufgrund der Dicke der Randsteifen von 5 mm zuzüglich der Dicke der zwei - Klebschichten. Im abgeflachten Rohr bleibt ein 3 mm dicker Querschnitt, durch den die Flüssigkeit ein bzw. ausgeleitet werden kann.
Das Anschlussstück (20) ist am tiefsten Punkt und das Anschlussstück (21) am höchsten Punkt der Hohlschicht angebracht, dadurch wird sowohl ein vollständiges Entleeren als auch ein vollständiges Entlüften des Hohlraumes begünstigt. Bei der möglichen Nutzung als Sonnenkollektor dient das Anschlussstück (21) als Vorlaufanschluss und das Anschlussstück (20) als Rücklaufanschluss.
Das in Fig. 2 dargestellte Element ist 0,83 m breit und 1,22 m hoch und besteht aus vier jeweils 10 mm dicken Verbundglasscheiben und den 0,04 m breiten Randsteifen, die jeweils 5 mm dick sind.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine frostsichere Kühlerflüssigkeit in die mittlere Hohlschicht (10) eingeleitet, die vom Hersteller der Flüssigkeit bereits bläulich eingefärbt ist. Das transparente Glaselement weist nach der Befüllung eine leichte bläuliche Färbung auf. Das Element bleibt transparent und hat eine ausreichende Lichtdurchlässigkeit, um als lichtdurchlässiges Dachfenster genutzt werden zu können. Die in der Flüssigkeitsschicht trotzdem absorbierte Sonnenstrahlung ermöglicht eine deutliche Wärmeausbeute, die von der umlaufenden Flüssigkeit in einem Wärmetauscher für die Erwärmung von Leitungswasser genutzt wird.
Werden größere Abblendeffekte gewünscht kann die Flüssigkeit z. B. mit Wasserlöslicher Tinte stärker eingefärbt werden.
Zum Einstellen der gewünschten Eigenschaft der Elemente können vielfältige, unzählige Fluide in die erfindungsgemäße Hohlschicht (10) eingeleitet werden.

Claims

1. Transparente Wand- und Dachelemente für Gebäude, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei transparenten Scheiben (1, 2) eine geschlossene Hohlschicht (3) vorhanden ist, die durch einen oder mehrere Anschlüsse (4, 5), die mit Flüssigkeiten oder Gasen gefüllt und wieder entleert werden kann, wodurch die physikalischen Eigenschaften der Elemente, wie die Farbe, die Lichtdurchlässigkeit, der Widerstand gegen Wärmestrahlung, die Reflektion von Wärmestrahlung, die Absorption von Wärmestrahlung, die Schalldämmung und die Eigenfrequenz der Elemente durch die Unterschiedlichkeit der Gase oder Flüssigkeiten in weiten Bandbreiten gezielt beeinflusst werden können.

2. Elemente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die transparenten Scheiben vor und hinter dem zu befüllenden Hohlraum jeweils aus mehrschichtig aufgebauten Scheiben bestehen, die jeweils eine oder mehrere isolierende Gasschichten (6, 7) beinhalten.

3. Elemente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Flüssigkeit durch einen Anschluss (20) in das Element hinein und aus einen zweiten Anschluss (21) heraus geleitet wird, die eingefärbt ist und die Sonnenstrahlung absorbiert, so dass mit der erwärmten Flüssigkeit in einem Wärmetauscher Wasser, insbesondere Leitungswasser, erwärmt werden kann.

4. Elemente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das die Anschlüsse (22, 23) in Bohrungen im Glas befestigt und abgedichtet sind, s. Fig. 3.

5. Elemente nach Anspruch 1 mit der Abweichung, dass eine nicht transparente Scheibe eingesetzt wird, die als Absorptionsfläche dient.

6. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Flüssigkeit in das Element hereingepumpt wird, die reflektierende Schwebestoffe enthält, welche reflektierende Eigenschaften aufweisen, so dass die Flüssigkeitsschicht als Sonnenblende wirkt.

7. Elemente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwebstoffe je nach gewünschter Abblendwirkung ausgefiltert oder eingemischt werden.

8. Elemente nach Anspruch 6, wobei ein Ausfällen von magnetischen Schwebstoffen mittels Magnet vorgenommen wird.

9. Elemente nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Farbgestaltung mit farbiger Flüssigkeit gefüllt werden, wobei eine farbliche Umgestaltung gesamter Fassaden oder Dachflächen, die mit den Elementen gebildet worden sind, lediglich den Austausch der Flüssigkeit erfordert.