DE2654272A1

DE2654272A1 - Verfahren und vorrichtung zur waermeisolierung

Info

Publication number: DE2654272A1
Application number: DE19762654272
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Ramu International
Current assignee: Ramu International
Priority date: 1975-12-02
Filing date: 1976-11-30
Publication date: 1977-06-08
Also published as: ES453842A1; IT1072119B; FR2333910A1; FI763463A; DK540176A; NO764094L; BE848959A; AU2005776A; AU503094B2; ES460453A1; CH614482A5; SE7613471L; GB1577129A; JPS5276764A; NL7613370A; BR7608037A

Description

UAMU IfJTLK¹NATlUfJAL

75 Pheasant Drive, New Canaan,

Connecticut, 06840

Verfahren und Vorrichtung zur Wärmeisolierung

Bei der gebräuchlichen Konstruktion von Wohnhäusern, Bürohäusern, Schulen und ähnlichen Gebäuden verwendet man Wände mit einem Zwischenraum zwischen den inneren und äußeren Wandflächen. Es wurde gefunden, daß dieser Todraum beträchtliche Isoliereigenschaften besitzt, und zwar im Hinblick auf die Erzielung annehmbarer Aufenthalt sbedingungen in kalten Regionen sowie im Hinblick auf eine wirtschaftliche Beheizung. Fenster baut man im wesentlichen in der gleichen Weise auf, und zwar mit Doppelscheiben und einem isolierenden Todraum dazwischen.

Allerdings treten bei einer solchen Konstruktion dennoch Wärmeverluste auf, wenn die Konstruktion einem Temperaturgradienten unterliegt, etwa beim Beheizen eines Hauses in kalter Witterung. Der Wärmeverlust ergibt sich aus den drei bekannten Mechanismen, nämlich aus der Konvektion, aus der Wärmeleitung und aus der Wärmestrahlung. Der bedeutendste dieser drei Faktoren ist die Konvektion, wobei Luft zirkuliert und Wärme von einer warmen Fläche aufnimmt sowie Wärme an eine kalte Fläche abgibt. Diesen.Wärmeverlust aufgrund der Konvektion hat man üblicherweise beträchtlich reduziert durch Verwendung von leichtgewichtigen Isoliermaterialien, die man in den Luftraum zwischen den inneren und äußeren Wandflächen einbringt.

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ORIGINAL INSPECTED

Bei diesen Isoliermaterialien handelt es sich beispielsweise um Faserkissen oder Matten aus einer Vielzahl von Fasern. Zwar verhindert dieses Isolationssystem im weiten Umfange Konvektionsströmungen der Luft und vermeidet dabei in hohem Maße die Konvektion als Wärme -Verlustmechanismus, jedoch erhöht sich der Wärmeverlust durch Wärmeleitung.

Für Fenster scheidet die Verwendung derartiger Isoliermaterialien aus. Es wurde jedoch gefunden, daß man zu einem Minimum an Konvektion gelangt, wenn man die beiden Scheiben dichtfgenug nebeneinandersetzt. Viele Jahre lang hat man derartige wärmeisolierte Glasfenster verwendet, bei denen zwei Scheiben an ihren Kanten gegeneinander abgedichtet sind, und zwar innerhalb eines geeigneten Rahmens, in welchem sie dicht nebeneinander liegen. Ihr Zwischenabstand reicht aus, den erforderlichen Todraum zu bilden. Allerdings ist dieses System nicht perfekt, und es treten Wärmeverluste durch solche Fenster auf. Bei dem modernen Trent zu immer größeren Fensterflächen sind die durch die Fenster auftretenden Wärmeverluste an die erste Stelle der bei einem Gebäude auftretenden Wärmeverluste getreten. Der Gesamt-Wärmeverlust von Gebäuden aufgrund der Fenster sowie der Wärmeverlust pro Flächeneinheit von Fenstern übersteigt bei weitem die Wärmeverluste durch andere Teile der Wände, sofern letztere richtig konstruiert sind.

Die Erfindung richtet sich auf eine spezielle Konstruktion für Wände und Fenster, bei denen zwei im wesentljc hen parallele Platten vertikal zwischen einer Zone erster Temperatur und einer Zone zweiter Temperatur angeordnet sind. Die Platten stehen im Abstand zueinander, um einen Zwischenraum zu schaffen. Im Falle von Fenstern handelt es sich bei den Platten um Glasscheiben, während die Platten im Falle von Wänden aus einer Vielzahl möglicher Baumaterialien bestehen können, beispielsweise aus Gipstafeln, aus Holz oder synthetischen Platten und dgl. für die innere Platte und aus einer Verkleidung, einer Verblendung, aus Ziegeln o. dgl.für die äußere Platte. Die' innere Platte besitzt mindestens eine öffnung nahe ihrem Oberteil und mindestens eine zusätzliche öffnung nahe ihrem Unterteil. Die äußere Platte besitzt mindestens eine öffnung lediglich nahe ihrem oberen Ende, sofern die Erfindung ausschließlich auf die Beheizung des Gebäudes angewendet wird. Ein Ablenkelement ist innerhalb des Zwischenraumes nahe der oberen öffnung der äußeren Platte angeordnet, um ,die kälte r^fPβ ^{die in oen} Zwischenraum ein-

tritt, nach unten abzulenken. Das Ablenkelement verhindert jegliche Mischung zwischen der kalten und der warmen Luft im oberen Abschnitt des Zwischenraumes.

Die kalte AuSenluft tritt in den Zwischenraum durch die öffnung nahe dem oberen Bereich der äußeren Platte ein und strömt an der Innenfläche dieser Platte nach unten. Warmluft im Deckenbereich innerhalb des Gebäudes tritt durch die obere öffnung der inneren Platte ein und bewegt sich entlang der Innenfläche der inneren Platte nach unten, und zwar unter der Wirkung der nach unten strömenden Kaltluft. Es ergibt sich keine wesentliche Mischung zwischen der Kaltluft und der Warmluft während deren nach unten gerichteten Bewegungen, sondern es handelt sich vielmehr um eine laminare Strömung, die die Warmluft und die Kaltluft im wesentlichen gesondert hält. Am Boden treten sowohl die Warmluft, als auch die Kaltluft aus dem Zwischenraum in das Innere des Gebäudes ein, und zwar durch die untere öffnung der inneren Platte.

Die nach unten gerichtete Strömung der Warmluft entlang der Innenfläche der inneren Platte dient dazu, die innere Platte durch die in der Warmluft enthaltene Wärme warm zu halten. In ähnlicher Weise hält der nach unten gerichtete Kaltluftstrom entlang der Innenseite der äußeren Platte letztere auf niedrigerer Temperatur, und zwar derart, daß die Warmluft ihre Wärme nicht an die äußere Platte und demnach an die kalte äußere Umgebung abgeben kann. Da abgesehen davon die Warmluft nicht mit der kälteren äußeren Platte in Berührung tritt, ergibt sich keine Kondensation auf der Innenseite der äußeren Platte, wie es der Fall wäre, wenn an Stelle der erfindungsgemäßen laminaren Strömung eine Konvektionsstromung hervorgerufen würde. Ferner ergibt sich eine Brennstoffersparnis, da die erhitzte Luft in Deckennähe dazu verwendet' wird, die Innenfläche der inneren Platte zu erwärmen. Auch erzielt man eine gleichmäßigere Temperatur zwischen Boden und Decke.

V/eitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung. Die Zeichnung zeigt in:

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Fig, 1 einen etwas schematisierten Querschnitt entlang der Linie I-I in Fig. 2;

Fig. 2 eine ebenfalls schematisierte vertikale Seitenansicht eines Fensters nach der Erfindung, und zwar gesehen von der Innenseite des Gebäudes aus, wobei einige Teile aufgebrochen sind;

Fig. 3 einen Querschnitt ähnlich dem nach Fig. 1, jedoch durch eine Rahmenwand nach der Erfindung;

jb'ig. 4 eine ansicht ähnlich der nach Fig. 2, jedoch unter Abwandlung der Erfindung für einen Anwendungs, bei dem das Innere des Gebäudes gekühlt wird.

Nach Fig. 2 ist ein Doppelscheibenfenster 10 vorgesehen, das ein oberes Rahmenelement 12 und ein unteres Rähmenelement 14 sowie seitliche Rahmenelemente 16 und 18 aufweist. Innerhalb der Rahmenelemente 12 bis 18 sind Glasscheiben 20 und 22 im Abstand zueinander angeordnet. Ein elastisches Dichtelement 24 innerhalb jedes der Rahmenelemente 16 und 18 umgibt die Seitenkanten der Glasscheibe:: 20 und dichtet letztere gegen die vertikalen Rahmenelemente 16 und 18 ab. Innerhalb des unteren Rahmenelements 14 und des oberen Rahmenelements 12 ist kein vergleichbares Dichtelement vorhanden. Um jedoch die Glasscheibe 20 innerhalb des Rahmenelementes 14 zu halten und Relativbewegungen zwischen diesen beiden Bauteilen zu verhindern, können kleine Abstands- oder Halteelemente 26 zwischen der Unterkante der Glasscheibe 20 und dem Rahmenelement 14 im Abstand zueinander vorgesehen sein. Davon kann man ähnliche Halteelemente 28 an der Oberkante der Glasscheibe 20 innerhalb des oberen Rahmenelements 12 verwenden.

Innerhalb der seitlichen Rahmenelemente 16 und 18 sowie innerhalb des unteren Rahmenelements 14 befindet sich ein Dichtelement 30, welches die Seitenkanten und die Unterkante der Glasscheibe 22 umgreift. Die Glasscheibe 22 ist innerhalb des oberen Rahmenelements 12 nicht abgedichtet. Allerdings können beabstandete Halteelemente ähnlich den Halteelementen 26 und 28 für die Oberkante der Glasscheibe 22 Verwendung finden, sofern dies gewünscht wird. Zwischen der Glasscheibe 20 und der Glasscheibe 22 befindet sich ein Ablenkelement

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32, das in irgendeiner geeigneten Weise vom oberen Rahmenelement getragen wird. Bestehen beispielsweise die Rahmenelemente aus extrodiertem Aluminium, so kann das Ablenkelement 32 einstückig mit dem oberen Rahmenelement 12 extrodiert werden. Auch kann man jedes beliebige geeignete Material, wie etwa eine Platte aus Kunststoff oder Glas, an einem Flansch 31 befestigen, der einstückig mit dem oberen Rahmenelement 12 extrodiert ist. Ferner kommen "beliebige andere Befestigungsmöglichkeiten in Frage.

Wie es sich am besten aus Fig. 1 ergibt, bildet die Konstraktion eine öffnung 36 zwischen dem oberen Rahmenelement 12 und der Oberkante der Glasscheibe 20. In ähnlicher Weise wird durch die beschriebene Konstruktion eine öffnung 38 zwischen dem unteren Rahmenelement 14 und der unteren Kante der Glasscheibe 20 ausgebildet. Wenn keine Halteelemente 28 vorhanden sind, so erstreckt sich die öffnung 36 ohne Unterbrechung entlang der Oberkante der Glasscheibe 20 (von links nach rechts gemäß Fig. 2). Verwendet man die Abstands- und Halteelemente 28, so sind diese sehr klein im Vergleich zur Länge der Oberkante der Glasscheibe 20. Sie unterteilen die öffnung 36 in eine Mehrzahl von Öffnungen. In ähnlicher Weise sind die unteren Abstands- und Halteelemente 26, sofern man sie einsetzt, sehr klein und teilen die untere öffnung 38 in eine Mehrzahl von öffnungen auf. Es sei darauf hingewiesen, daß dann, wenn das Dichtelement 24 in den seitlichen Rahmenelementen 16 und 18 mit ausreichender Reibkraft am Inneren der Rahmenelemente 16 und 18 sowie an den Seitenkanten der Glasscheibe 20 angreift, die Abstands- und Halteelemente 26 und 28 überflüssig sind.

Wie erwähnt, schafft die Konstruktion ferner eine öffnung 4o, die sich entlang der Oberkante der Glasscheibe 22 erstreckt.

Die Arbeitsweise der Anordnung ist folgendermaßen. Gemäß Fig. 1 strömt die übermäßig erhitzte Warmluft im Inneren der Anordnung nahe dem Deckenbereich 34 durch die öffnung 36, umströmt die obere Kante der Glasscheibe 20 und tritt in den Zwischenraum 42 ein. Die kältere Luft außerhalb der Anordnung passiert die öffnung 4o, umströmt die Oberkante der Glasscheibe 22 und wandert zwischen dem Ablenkelement 32 und'der Glasscheibe 22 nach unten. Fig. 1 zeigt

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den Kaltluftstrora in strichpunktierten Pfeilen und den Warmluftstrom in voll ausgezogenen Pfeilen. Die Pfeile gemäß Fig. 1 lassen erkennen, daß ein anfänglicher Kontakt zwischen der Warmluft aus dem Inneren des Gebäudes und der Kaltluft aus der Gebäudeumgebung im oberen Bereich durch das Ablenkelement j>2 verhindert wird. Die Kaltluft mischt sich nicht in einem wesentlichen Ausmaß mit der Warmluft, treibt letztere jedoch ausreichend stark an, so daß die Warmluft in laminarer Strömung nach unten fließt, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Am Boden des Zwischenraumes 42 treten beide Luftströmungen durch die Öffnung JS entlang der Unterkante der Glasscheibe 20 in den Wohnraum ein. Lediglich dann, wenn die beiden Luftströme in die Öffnung >3 gelangen, diese durchfließen und in den Raum eintreten, wird eine vresentliche Durchmischung der beiden Luftströme eingeleitet.

Für die nach unten gerichtete Strömung der Kaltluft innerhalb des Zwischenraumes 22 gilt, daß es immer die Kaltluft ist, die mit der Innenfläche der äußeren Glasscheibe 22 in Berührung steht und auf diese Weise eine Berührung zwischen der Warmluftströmung und der äußeren Glasscheibe 22 verhindert. Da also keine Berührung zwischen dem Warmluftstrom und der äußeren Glasscheibe 22 auftritt, ergibt sich kein Wärmeverlust gegenüber der Glasscheibe 22 und somit gegenüber der äußeren Umgebung. Auch wird eine Kondensation an der Innenfläche der Glasscheibe 22 verhindert. Für die nach unten gerichtete Warmluftströmung innerhalb des Zwischenraumes 42 gilt, daß es immer die Warmluft ist, die mit der Innenfläche der inneren Glasscheibe 20 in Berührung steht. Die Wärme der warmen Luft erwärmt also die innere Glasscheibe 20 und trägt dazu bei, eine wesentlich ausgeglichenere Temperatur zwischen dem Boden und der Decke aufrechtzuerhalten, und zwar sowohl bezogen auf das Innere des Raumes, als auch bezogen auf die Glasscheibe 20 selbst. Da keine Konvektionsstromungen innerhalb des Zwischenraumes 22 zirkulieren, wird ein Wärmeverlust aufgrund einer Konvektion im wesentlichen eliminiert. Hinzu kommt, daß die Laminarströnung auch den Wärmeverlust durch Wärmeleitung im wesentlichen eliminiert. Die Konstruktion nach der Erfindung ergibt also eine wesentlich verbesserte Isolierung gegenüber bisher gebräuchlichen Konstruktionen.

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AO

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch eine übliche Rähmenwand, und zwar liegt dieser Querschnitt zwischen zwei vertikalen Streben. Wie dargestellt, besitzt die Wand ein Kopfelement 112 und eine Platte 114, wobei sich eine Strebe 11S vertikal zwischen der Platte 114 und dem Kopfelement 112 erstreckt. Im Inneren des Gebäudes ist auf der Innenfläche des aus den Elementen 112, 114 und 113 bestehenden Rahmens ein Paneel 120 befestigt, bei dem es sich um eine gebräuchliche Holzplatte, um eine Gipstafei oder um eine Fachwerkwand handeln kann. öffnungen 135 und 13S erstrecken sich jeweils entlang der Oberkante und der Unterkante des Paneels 120. Vorzugsweise verlaufen diese öffnungen I36 und 13S über der vollen Abstand zwischen benachbarten Streben oder sogar über die volle Breite eines mehrere Streben überdeckenden Paneels. Kan kann jeweils geeignete Decken- und Bodenzierleisten 116 und 124 vorsehen, um die öffnungen und 138 aus ästhetischen Gründen abzudecken.

Auf der Außenfläche des aus den Elementen 112, 114 und HS bestehenden Rahmens sitzt ein Paneel 122. Letzteres besteht nach der Zeichnung aus lediglich einer einzigen Schicht. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß dieses Paneel in Übereinstimmung mit gebräuchlichen Konstruktionen aus einer Vielzahl von Schichten bestehen kann. Beispielsweise kommt eine tragende Schicht, überdeckt von Teerpappe, Kunststoff-Plattenmaterial o. dgl. mit einer abschließenden Sichtblende in Frage. Wie auch immer das Paneel 122 aufgebaut sein mag, es weist entlang seiner Oberkante eine öffnung 14O auf. Die öffnung 140 kann gegen Sicht abgedeckt sein, und man kann dafür sorgen, daß Regen, Schnee und dgl. nicht in die öffnung 14O eintritt. Hierzu dient eine geeignete Zierleiste 126, die lediglich schematisch angedeutet ist. Innerhalb des Zwischenraums 142 zwischen den Paneelen ist ein Ablenkelement 132 aus geeignetem beliebigem Material vorgesehen, beispielsweise aus Holz, Sperrholz, Plattenmaterial, Kunststoff und dgl.. Zur Befestigung und zum Halten des Ablenkelementes dient entweder das Kopfelement 112, oder die Strebe 118, oder aber beide gemeinsam. Auf Querverstrebungen, feuerdemir.ende Elemente o. dgl. muß man zwischen den \-ertikalen Streben verzichten, weil derartige Einbauten die laminare Strömung der Luft stören wurden. Es sei noch darauf hingevrie.^en, daß die Wandkonstruktion gemäß Fig. 3 in gleicher Weise funktioniert wie das Fenster nach Fi£. 1, dessen Arbeitsweise eben beschrieben wurde. Abgesehen von

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den öffnungen die je nach den Gegebenheiten vorgesehen sind, sollten die Pannele ausreichend luftdicht sein, um andere Luftströmungen zu verhindern, die sonst eine unerwünschte Konvektion herverrufen könnten.

Fig. 4 zeigt eine Konstruktion ähnlich der nach Fig. 3, wobei gleiche Teile gleiche Bezugsziffern unter Anhängung eines Strichs als Index tragen. Diese Konstruktion ist dann anwendbar, wenn das Innere eines Gebäudes gekühlt wird, während die Umgebung wärmer als das Innere des Gebäudes ist. Bei der Konstruktion nach Fig. 4 ist die öffnung 14O* im äußeren Paneel 122^f im unteren Bereich des Zwischenraums 142* angeordnet, und nicht im oberen Bereich, wie es bei der Konstruktion nach Fig. 3 der Fall war. Außerdem liegt das Ablenkelement 132* am Boden des Zwischenraums, während die abschirmende Kappe oder Zierleiste 12β^! im wesentlichen in der gleichen Art oberhalb der öffnung 14O' sitzt, wie es im Verhältnis der Zierleiste 126 bezüglich der öffnung 14O gemäß Fig. 3 der Fall war.

Die durchgezogenen Pfeile in Fig. 4 bezeichnen die Strömung der warmen Außenluft durch die öffnung 14ο¹ in den Zwischenraum 142' und sodann aufwärts entlang der Innenfläche des Paneels 122¹. Während dieser Bewegung nimmt die Warmluft die kältere Luft mit, welche aus dem Inneren des Gebäudes in den Zwischenraum 142¹ durch die untere öffnung 138* eintritt. Die Kaltluft wandert entlang der Innenfläche des inneren Paneels 12O¹ aufwärts und tritt durch die öffnung 136* aus. Auch die von außen kommende Warmluft strömt durch die öffnung I36'. Diese Strömung stellt im wesentlichen die Umkehr dessen dar, was im Zusammenhang mit den Figuren 1 und 3 beschrie- ■ ben wurde, indem nämlich die kalte Innenluft, die sich im unteren Bereich des Raums am Boden ansammelt, während ihrer Aufwärtsbewegung entlang des Paneels 120^! zu dessen Kühlung dient. Die laminare Bewegung der beiden Luftströmungen hindert den kalten Luftstrom daran, die relativ warme Wand des Paneels 122¹ zu berühren. Die Luft nimmt also von diesem Paneel keine Wärme auf, und zwar weder durch Konvektion, noch durch V/arme leitung.

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Es sei darauf hingewiesen, daß Fenster in ähnlicher Weise konstruiert werden können, wobei die äußere öffnung am Boden liegt, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, und nicht im oberen Bereich gem. Fig. 1, und wobei ferner auch das Ablenkelement am Boden angeordnet wird.

Außerdem kann man die äußeren Platten 22, 122 und 122* nach Wunsch sowohl mit oberen und unteren öffnungen ausrüsten, wob.ei dafür gesorgt wird, daß entweder die obere öffnung, oder die untere öffnung geschlossen wird, und zwar in Abhängigkeit davon, ob das Innere des Gebäudes geheizt oder gekühlt wird. Ferner sieht man zwei Ablenkelemente, wie etxtfa die Ablenkelemente 32, 132 und 132*, vor, von denen eines oben (wie die Ablenkelemente 32 und 132) und das andere unten (wie das Ablenkelement 132¹) angeordnet wird. Bei einer solchen Konstruktion ist es vorteilhaft, daß man irgendeinen Mechanismus vorsieht, der die Ablenkelemente in eine Stellung bewegt, in der sie die Laminarströmung innerhalb des Zwischenraumes nicht stören können. Wenn also das Gebäude beheizt und die obere öffnung eingesetzt wird, so bewegt man das zugehörige Ablenkelement in die Stellung nach den Figuren 1 und 3* während die untere Öffnung verschlossen und das zugehörige Ablenkelement aus dem Wege geschafft wird. Beispielsweise schwenkt man dieses Ablenkelement gegen die zugehörige Halterung. Wird das Gebäude gekühlt, so ordnet man das untere Ablenkelement in Übereinstimmung mit Fig. 4 an, wobei die untere Öffnung geöffnet und die obere öffnung verschlossen wird. Das obere Ablenkelement wird außerdem verschwenkt oder in irgendeiner anderen Weise aus dem Wege geräumt.

Bei Fensterkonstruktionen nach der Erfindung montiert man entweder die innere, oder die äußere Glasscheibe 20 bzw. 22 oder gar beide Glasscheiben derart, daß man sie bewegen oder abnehmen kann, um zum Abwaschen und Putzen zugang zu den nach innen gewandten Flächen zu erlangen.

Es liegt ferner im Rahmen der Erfindung, die öffnung bzw. die öffnungen durch die äußere Platte mit Sieben oder Filtern zu versehen, um Insekten oder Schmutz ein Eindringen von außerhalb des Gebäudes in den Zwischenraum zu verhindern. Auch kann man eine oder beide Innenflächen der Paneele mit einer Beschichtung, wie etwa einer Kunst-

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stoffplatte oder Aluminiumfolie, versehen, sofern die Erfindung auf eine Rahmenwand gem. Fig. 3 oder k angewendet wird. Sine solche Beschichtung dient dazu, Reibungsverluste entlang den Paneelen zu vermeiden, welche andernfalls die Luftbewegung verzögern könnten. Derartige Maßnahnen sind selbstverständlich dann nicht erforderlich, wenn es sich um die Glasscheiben des erfindungsgemäßen Fensters handelte

Die Größe der öffnungen und der Abstand zwischen den inneren und äußeren Paneelen sind in weitem Rahmen variabel, und zwar zum Teil in Abhängigkeit davon, ob man Filter und. Siebe verwendet und welche Porösität letztere besitzen» Unter allen Ur:ständen sollten die öffnungen und der Zwischenraum zwischen den Paneelen so dimensioniert · sein, daß keine Konvektionsströrne erzeugt werden können. Aus den gleichen Gründen muß man Hindernisse in den Zwischenraum vermeiden.

Beisniel 1

Zwei Räume eines Hauses wurden für Vergleichsversuche eingesetzt. Beide Räume besaßen gleiche Außenwand- und Fensterflächen. Es handelte sich um eine Konstruktion von Betonwänden auf einer Betonplatte. Der Kontrollraum besaß eine gebräuchliche Rahmenkonstruktion innerhalb der Eetonwände, wobei Gipsplatten auf dem Rahmen im Inneren des Raums befestigt waren. Zwischen der Gipsplatte und der Betonwand befanden sich in gebräuchlicher Weise etwa 10 cm einer Glasfaserisolierung. Der Testraum besaß ebenfalls eine Gipsplattenauskleidung, jedoch war diese unter Verwendung vertikaler Futterholzstreifen direkt auf der Betonwand befestigt. Die Futterholzstreifen besaßen eine Dicke von etwa 2 cm (5A Inch), so daß also die Innenfläche der Gipsplatten mit der Betonwand einen Abstand von etwa 2 cm einhielt. Schlitze von etwa 1,5 nun (1/16 Inch) Breite wurden am oberen und am unteren Ende der Gipsverkleidung offengelassen, so daß also eine Kommunikation zwischen dem Raum und dem Zwischenraum sowohl oben, als auch unten möglich war. Außer· dem wurde ein Schlitz von etwa 1,5 mm (1/1 β Inch) Breite oberhalb der Betonwand vorgesehen. Dieser Schlitz gestattete eine Kommunikation zwischen dem Zwischenraum (Gipsverkleidung-Betonwand) und einem unbeheizten, darüberliegenden Dachraum. Ein Ablenkelement

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mit einer Breite von etwa 20 cm (8 Inch), gemessen in Vertikalrichtungj, wurde oben im Zwischenraum zwischen der Betonwand und der Gipsverkleidung angeordnet, um die Luft aus dem Zimmer von der Luft aus dem Dachraum zu trennen.

Beide Zimmer wurden während einer Zeitspanne von drei Jahren betrieben, wobei man sowohl die Innen-, als auch die Außentemperaturen kontinuierlich überwachte v.nd aufzeichnete. Gleiches galt für den elektrischen Energiebedarf sura Heizen der beiden Räume. Die Ergebnisse wurden ermittelt durch einen Vergleich des tatsächlichen Wärmeverlustes jedes Raums mit dem voraussichtlichen Wärmeverlust, wie er empirischen Standardtahellen entspricht. Die Berechnungen für den Kontrollraurr« wurden entsprechend der tatsächlichen Konstruktion des Raumes angestellt. Die tatsächlichen und vorausberechneten Werte für den Kontrollraum unterschieden sich jeweils weniger als 5 /2 voneinander.

Die Berechnungen für den Testrauin wurden auf zwei unterschiedlichen Grundlagen angestellt. Der Wärmeverlust wurde für den Testraum berechnet, ausgehend von seiner tatsächlichen Konstruktion (unisoliert in der gebräuchlichen Weise). Wenn man diese vorausberechneten Werte mit dem tatsächlich gemessenen Wärmeverlust dieses Raumes verglich, und zwar unter der Voraussetzung geschlossener Schlitze, so ergab es sich, daß die tatsächlichen und die vorausberechneten WärmeVerluste sehr dicht beieinander lagen.

Für die Vorauszeichnung wurde ferner angenommen, daß der Testraum in gleicher V/eise wie der Kontrollraum isoliert wäre. Der tatsächliche Wärmeverlust, der im Testraum gemessen wurde, und zwar mit allen drei Schlitzen offen und in Betrieb, ergab bei einem Vergleich mit diesen vorausberechneten Werten, daß im wesentlichen 45 % weniger Wärmeverlust tatsächlich im Testraum gemessen wurde, als es dem vorausberechneten Wämeverlust (bezogen auf den isolierten Raum) entsprach. Diese Kessungen und Vorausberechnungen wurden routinemäßig während der dreijährigen Periode durchgeführt und ergaben die gleichen Resultate.

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Außerdem wurde entdeckt, daS das System recht gut ohne die Ablenkplatte im oberen Bereich des Zwischenraums funktionierte, und zwar bis zu einer Ternperaturdifferenz zwischen der Innenseite und der Außenseite von 12° C. Sine Verwendung der Ablenkplatte ergab eine wirksame Betriebsweise über deir, gesamten, experimentell erfaßten Temperaturbereich.

Beispiel 2

Es wurde ein Doppelfenster in Übereinstimrnung irdt Fig. 1 hergestellt, indem man zwei Glasscheiben in einem Standardrahmen aus extrudierten Aluminium befestigte. Die Luftschlitze wurden dadurch ersielt, daß man das Packungs- cder Dochtmaterial an der Oberkante und der Unterkante der inneren Glasscheibe sowie an der Oberkante der äußeren Glasscheibe fortließ. Dies ergab dort, wo das Dichtmaterial fehlte, Schlitze von etwa 1,5 mm (1/16 Inch). Sodann wurden Termoelemente installiert, und zwar sowohl in der Luft innen wie außen, als auch auf beiden Flächen beider Glasscheiben.

Für experimentelle Zwecke wurden die Schlitze sodann zeitweilig abgedichtet, und es wurde die Temperaturdifferenz über jeder der Glasscheiben gemessen. Wurde einzig und allein der Außenschlitz abgedichtet, so blieben die Temperaturgradienten über jede der Glasscheiben etwa die gleichen, wie einer Abdichtung auch der inneren Schlitze, jedoch entwickelte sich Kondensat an der Außenscheibe und zwar als Resultat einer Berührung mit der warmen, feuchten Innenluft. Dampfspuren zeigten eine nach unten gerichtete Strömung zwischen den beiden Glasscheiben an.

Wenn sämtliche Schlitze einschließlich des Außenschlitzes geöffnet waren, bewegte sich die Luft in einer äußerst gleichmäßigen laminaren Strömung nach unten. Es entwickelte sich kein Kondensat, und die Temperaturgradienten über jede der Glasscheiben waren vermindert, Der Temperaturgradient über der äußeren Glasscheibe wurde· praktisch auf Null reduziert.

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Zusammenfassend schafft die Erfindung eine Isolieranordnung zum Herstellen einer Isolierung zwischen einer Zone erster Temperatur und einer Zone zweiter Temperatur, wobei diese Anordnung zwei vertikal angeordnete, im wesentlichen ebene Elemente aufweist, die im Abstand zueinander liegen. Das erste Element sitzt zwischen der Zone erster Temperatur und dem zwischen den Elementen vorhandenen Zwischenraum, während sich das zweite Element zwischen der Zone zweiter Temperatur und dem Zwischenraum befindet. Das erste Element bildet mindestens zwei übereinanderliegende öffnungen, die eine Verbindung zwischen der Zone erster Temperatur und dem Zwischenraum herstellen. Das zweite Element bildet eine öffnung, die eine Verbindung zwischen der Zone zweiter Temperatur und dem Zwischenraum herstellt. Luft, die in den Zwischenraum zwischen den Elementen aus den Zonen erster und zweiter Temperatur eintritt bleibt im wesentlichen unvermischt und wandert vielmehr in einer laminaren Strömung in die Zone erster Temperatur, und zwar durch eine der öffnungen im ersten Element hindurch.

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ft .

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Claims

Patentansprüche

M Λ Isolieranordnung zum Abisolieren einer Zone erster Temperatur gegen eine Zone zweiter Temperatur,
gekennzeichnet durch

ein Paar von zwischen den Zonen erster und zweiter Temperatur angeordneten Elementen (20, 22; 120, 122; 120¹, 122¹), die zur Bildung eines Zwischenraumes (42; 142; 142') im Abstand zueinander angeordnet sind, wobei das erste Element (20; 120; 120*) an der Zone erster Temperatur und das zweite Element (22; 122; 122¹) an der Zone zweiter Temperatur liegt; durch eine Einrichtung (3β; 136; I36¹) zur Erzeugung einer Strömung aus der Zone erster Temperatur in den Zwischenraum; durch eine Einrichtung (40; 14O; 14o') zur Erzeugung einer Strömung aus der Zone zweiter Temperatur in den Zwischenraum, und zwar im wesentlichen gleichzeitig mit der ersten Strömung, wobei die Konstruktion des Zwischenraumes eine Berührung der Strömungen zuläßt; und durch eine Einrichtung (38; 138; 138^f) zum Einleiten beider Strömungen nach Durchgang durch den Zwischenraum in die Zone erster Temperatur, so daß die Strömungen in Berührung miteinander, jedoch ohne wesentliche gegenseitige Mischung, durch den Zwischenraum hindurchgehen.

2. Anordnung nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch

Kittel (z.B. 32; 132; 132*)> die die Pluidströme aus den Zonen erster und zweiter Temperatur in den Zwischenraum an einer wesentlichen Mischung innerhalb des Zwischenraums hindern.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2,
gekennzeich durch

eine Einrichtung (z.B. 32; 132; 132^f) zum mindestens anfänglichen

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Führen des Fluidstroms aus der Zone zweiter Temperatur entlang derjenigen Fläche des zweiten Elements, die dem ersten Element zugewandt ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente gegenüber der Horizontalen geneigt liegen.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente in im wesentlichen vertikalen Ebenen liegen,

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente im wesentlichen parallel zueinander liegen.

7· Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Erzeugung der Fluidströraungen Öffnungen umfassen.

8. Anordnung nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen zwischen der Zone erster Temperatur und dem Zwischenraum im Abstand zueinander liegen.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente zur Horizontalen geneigt sind und daß eine der Öffnungen, die eine Verbindung zwischen der Zone erster Temperatur und dem Zwischenraum herstellt, oberhalb der anderen eine Verbindung zwischen der Zone erster Temperatur und dem Zwischenraum herstellen· den Öffnung liegt.

10.Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Verbindung zwischen der Zone zweiter Temperatur und dem Zwischenraum herstellende Öffnung oberhalb der unteren der beiden anderen Öffnungen angeordnet ist.

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11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 "bis 10, dadurch gekennzeichnet,

daß die Elemente Glasscheiben sind.

12. Verfahren zum Abisolieren einer Zone erster Temperatur gegen eine Zone zweiter Temperatur,

dadurch gekennzeichnet,

daß ein definierter Zwischenraum zwischen den Zonen hergestellt wird; daß eine Fluids tröraung aus der Zone erster Temperatur in den definierten Zwischenraum eingeleitet wird; daß eine Fluidströmung aus der Zone zweiter" Temperatur in den definierten Zwischenraum eingeleitet wird; daß die beiden Strömungen im wesentlichengleichzeitig in Kontakt miteinander in laminarer Bewegung durch den definierten Zwischenraum derart hindurchgeführt werden, daß die Strömungen den größten Teil des definierten Zwischenraums ohne-wesentliche Strömungsmischung und ohne Er-■ zeugung wesentlicher Konvektionsströmungen innerhalb des definierten Zwischenraumes durchwandern; und daß beide Strömungen nach Durchgang durch den definierten Zwischenraum in die Zone erster Temperatur geleitet werden.

1J. Verfahren nach'Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Zone erster Temperatur wärmer als die Zone zweiter Temperatur ist und daß die Einführung der Fluidströmungen in den definierten Zwischenraum nahe dem oberen Ende des Zwischenraums stattfindet.

14. Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Zone erster Temperatur kälter als die Zone zweiter Temperatur ist und daß die Einleitung der Fluidströmungen am unteren Ende des Zwischenraumes stattfindet.

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