DE19521494A1

DE19521494A1 - Vorrichtung zur regelbaren Einstellung der Strahlungsmission transparenter Medien

Info

Publication number: DE19521494A1
Application number: DE1995121494
Authority: DE
Inventors: Uwe Dipl Ing Schoenfeld; Holger Dr Ing Goedeke; Juergen Werner
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1995-06-13
Filing date: 1995-06-13
Publication date: 1996-12-19
Also published as: WO1996042032A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur regelbaren Einstellung der Strahlungstransmission transparenter Medien, insbesondere von Glasscheiben.

Die zunehmende Beliebtheit transparenter Bauteile bei Bauherren und Planern wirft zahlreiche Schattierungs- und Sichtschutzprobleme auf, die von den existierenden Systemen nur unvollständig gelöst werden. Bedarf be steht vor allem an preiswerten, wartungsfreien, d. h. ohne mechanischen Verstellmechanismus funktionierenden Systemen, die den planerischen Spielraum erweitern können, ohne die Baukosten der Verglasung wesentlich zu erhöhen.

So sind außenliegende, regelbare Verschattungen, wie beispielsweise Jalousien, textile Rollos oder Plissee vorhänge bekannt, die eine durchaus hohe Verschattungs wirkung sowohl für direkte als auch indirekte Sonnen strahlung bewirken. Sie sind jedoch mit einem hohen technischen und finanziellen Aufwand verbunden, zumal Witterungseinflüsse wie Wind, Temperaturschwankungen und Niederschläge bei der Regelung und ihrer konstruk tiven Auslegung berücksichtigt werden müssen.

Regelbare Verschattungssysteme, die im transparenten Bereich liegen, wie beispielsweise Folienrollos im Scheibenzwischenraum oder elektrochrome Verglasungen, sind zwar witterungsunempfindlich, doch sind sie eben falls mit sehr hohen technischen und finanziellen Auf wand verbunden. So besitzen Folienrollos eine konstruk tiv aufwendige Mechanik, die im Falle einer Störung nur unzureichend zugänglich ist. Die Verschattungwirkung elektrochromer Systeme, die durch Anlegen eines elektrischen Feldes die Transmission verändern, ist hinsichtlich der Transmissionsreduzierung ver gleichsweise gering. Auch sind diese in der Entwicklung befindlichen Systeme mit hohem Fertigungsaufwand ver bunden.

Die derzeit einzigen kommerziell erhältlichen elektro chromen Systeme basieren auf LCD-Technik und erfordern einen sehr hohen Kostenaufwand. Überdies können diese Produkte nur als regelbarer Sichtschutz im Innenraum verwendet werden, zumal sie durch überhöhte Erwärmung irreversible Schäden erleiden können.

Auf der anderen Seite sind thermotrope Materialien bekannt, die durch Wärmeeinwirkung ihre optischen Transmissionsverhältnisse zu ändern vermögen. So sind eine Reihe derartiger thermotroper Materialien aus folgenden Druckschriften bekannt: DE 35 22 078; Boy et al, "Self regulating temperature-dependent solar screens, TALD - a temperature controlled variable transparent glass. The Journal of CIB (1988), Vol. 4, page 227-230; Munding et al., "Strahlungsdurchgang von Gläsern mit thermotropem Sonnenschutz", IBP-Mitteilung 17 (1990), Nr. 194; DE 42 06 317; Eck, "Reversibel entmischende Polymerblends mit temperaturabhängiger Lichttransmission", Dissertation Universität Freiburg, Juli 1993; DE 34 36 476 A1; DE-PS 44 33 090.1 (TOP).

Aus der Reihe bekannter thermotroper Materialien , die in den vorgenannten Druckschriften beschrieben sind, wird insbesondere auf die thermooptischen variablen Polymerwerkstoffe (TOP) hingewiesen, die sich insbeson dere dadurch auszeichnen, daß derartige Schichten bei Außentemperaturen von z. B. weniger als 20°C mehr Licht durchlassen und bei Erwärmung über 35°C sich eintrüben und infolgedessen einen größeren Teil des Lichtes re flektieren.

Neben den erwähnten thermooptischen variablen Polymer werkstoffen sind in den vorgenannten Druckschriften auch wäßrige Gele, sogenannte TALD-Gele sowie sogenannte Polymerblends genannt. Allen thermotropen Systemen haftet jedoch der Nachteil an, daß sie in Abhängigkeit des äußeren Temperaturfeldes selbstregeln de Systeme sind, die nur bei Erreichen individuell, kritischer Temperaturen ihr Transparentverhalten ändern. So können beispielsweise thermotrope Sonnen schutzsysteme im Winter nicht schattiert werden, da bei niedrigen Außentemperaturen keine Eintrübung erfolgt. Vielfach werden Sonnenschutzsysteme auch als temporärer Sichtschutz z. B. in Wintergärten verwendet, was mit selbstschattierenden thermotropen Systemen jedenfalls nicht möglich ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur individuellen Regelung der Strahlungs transmissionsverhältnisse transparenter Medien derart anzugeben, so daß bei möglichst geringem technischen und finanziellen Aufwand das Transmissionsverhalten beispielsweise von großflächigen Glasscheiben indivi duell eingestellt werden kann. Die zu ergreifenden Maßnahmen sollten dabei möglichst keine mechanischen Konstruktionen erfordern, so daß äußere, witterungsbe dingte Einflüsse auf das System weitgehend keine Rolle spielen. Der für die Regelung des Transmissionsverhal tens derartiger Systeme erforderliche Energieeintrag sollte ebenso möglichst gering gehalten werden.

Die Lösung der, der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ist im Patentanspruch 1 dargestellt. Vorteilhafte Aus führungsformen sind den daran anschließenden Unteran sprüchen zu entnehmen.

Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zur regelbaren Einstellung der Strahlungstransmission transparenter Medien, insbesondere Glasscheiben, derart weitergebil det, daß das transparente Medium auf vorgebbare Tempe raturen temperierbar ist und ein thermotropes Material aufweist.

Erfindungsgemäß ist erkannt worden, daß durch Applikation dünner thermotroper Schichten auf tempe rierbare, transparenter Medien bzw. Substrate die Mög lichkeit geschaffen wird, in Ergänzung zur Selbstrege lung durch das Temperieren der transparenten Medien die Transmission des Systems manuell beliebig zu regeln. Der Benutzer kann auf diese Weise individuell quasi per Knopfdruck, ähnlich bei elektrochromen Systemen, die Strahlungstransmission des thermotropen Systems beein flussen. Da die Schalttemperatur der Beschichtung so vorgewählt werden kann, daß sie nur geringfügig höher als die Raumtemperatur ist, werden bei dünnen Substra ten mit einer Dicke von etwa 0,2 mm, mit einer minima len Wärmespeicherkapazität, Heizleistungen von ca. 50W/m² benötigt, d. h. bei einer 10m² großen Glasfläche kostet der Betrieb etwa 0,12 DM/h.

Zur Temperierung der transparenten Medien eignen sich in vorteilhafter Weise elektrisch beheizbare transparente Kunststoffolien aus Polyimid, Polyester oder Polyamid, wie sie z. B. in Fotokopierern eingesetzt werden. So ist es auch möglich durch diese Kombination u. a. selbstklebende, flexible Systeme zu schaffen. Glasscheiben mit integrierten Heizleitern, die z. B. von der KFZ-Industrie für die heizbare Front- oder Heckscheibe verwendet werden, können ebenfalls als temperierbare Träger dienen. Ferner kann in vorte ilhafter Weise das transparente Medium mit einem transparenten Hohlkammersystem, z. B. Polykarbonat- Stegplatten, durchsetzt sein, das mit Hilfe einer transparenten Wärmeflüssigkeit, z. B. demineralisiertes Wasser durchflossen und somit temperiert werden kann.

Ferner ist auch der Einsatz sogenannter transparenter technischer Gewebe, beispielsweise Textilien auf Glas faserbasis denkbar, in die ein dünnes temperierbares Metallgewirk aus Kupfer- oder Nickellegierungen einge arbeitet ist.

Als thermotrope Schichten sind preiswerte Systeme zu bevorzugen, wie es beispielsweise bei der Verwendung der vorgenannten thermooptischen variablen Polymerwerk stoffe der Fall ist, da sie über einfache lacktechni sche Applikationsverfahren z. B. Rakeln, Spritzen oder Fluten auf die temperierbaren Substrate aufgebracht werden können.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Kombination lassen sich regelbare thermotrope Systeme schaffen, die über die Variation der Schalttemperatur zum einen regelbar und zum anderen automatisch regelnd ausgeführt werden können, ohne eine aufwendige Steuerung zu benötigen.

Folgende Anwendungsmöglichkeiten sind in diesem Zusam menhang denkbar:

- Regelbare automatische Schattierung von transparen ten oder transluzenten Bauteilen, z. B. Wintergärten, Fassaden, Überdachungen;
- regelbarer Sicht- und Blendschutz für transparente Innen- und Außenwände, z. B. verglaste Konferenzräume;
- regelbare Schattierung von Kfz-Glasdächern, die auch beim abgestellten Fahrzeug einer Überhitzung des Innen raumes entgegenwirken, ohne die Batterie zu entladen;
- nachträglich applizierbare, regelbare Sichtschutz-, Blendschutz- und Schattierungselemente;
- Gewebe variabler Transparenz oder Farbgebung sowie
- schaltbare, dünne Anzeigesysteme mit einer Bauteil dicke von weniger als 500 µm.

Claims

1. Vorrichtung zur regelbaren Einstellung der Strah lungstransmission transparenter Medien, insbesondere Glasscheiben, dadurch gekennzeichnet, daß das transparente Medium auf vorgebbare Temperaturen temperierbar ist und ein ther motropes Material aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das thermotrope Material als Schicht auf der Oberfläche des transparenten Me diums aufgebracht ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das thermotrope Material ein thermooptischer variabler Polymerwerkstoff ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das thermotrope Material aus wäßrigen Gelen oder Polymerblends besteht.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das transparente Material durch elektrisch beheizbare, transparente Kunststoff folien beheizbar sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffolien Polyi mid, Polyester oder Polyamid aufweisen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem transparenten Medium elektrisch beheizbare Heizelemente vorgesehen sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das transparente Medium mit einem Hohlkammersystem durchsetzt ist, durch das ein trans parenter, flüssiger oder gasförmiger Wärmeträger gelei tet wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeflüssigkeit de mineralisiertes Wasser oder Warmluft ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das transparente Medium Glasfasergewebe mit einem eingearbeiteten, temperier baren Metallgewirke aufweist.