DE2838193A1 - Wand- und fensterkonstruktion hoher schall- und waermedaemmung - Google Patents

Wand- und fensterkonstruktion hoher schall- und waermedaemmung

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DE2838193A1 DE19782838193 DE2838193A DE2838193A1 DE 2838193 A1 DE2838193 A1 DE 2838193A1 DE 19782838193 DE19782838193 DE 19782838193 DE 2838193 A DE2838193 A DE 2838193A DE 2838193 A1 DE2838193 A1 DE 2838193A1
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Description

WESSERSCHMITT-BÖLKOW-BLüHM - ί ~ Ottobrunn, 22.August 1978
GESELLSCHAFT BTGI - Kre/Schö.
MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG j
MÜNCHEN · ·$' 8390
Wand- und Fensterkonstruktion hoher Schall- und Wärmedämmung.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Wand- und Fensterkonstruktion mit hoher Schall- und Wärmedämmung.
Zur Schall- und Wärmedämmung von Wand- und Fensterflächen sind im Stand der Technik zahlreiche Möglichkeiten aufgeführt. Für Wandelemente wird beispielsweise das Anbringen zusätzlicher mehrlagiger Baustoffe wie Bitumenmatten, Glasfasermatten und anschließenden Dämmplatten am häufigsten vorgeschlagen.
In Bezug auf die Wärme- und Schallisolation sind bei Bauten die Fenster als die eigentlichen Schwachstellen anzusehen. Der ,Wärmeverlust wird zum überwiegenden Teil durch die geringe Wärmedämmung der Fenster verursacht. Die zusätzlich angeordneten Mauerisolierungen an den Anlagestellen von Fensterstock und Wand sind relativ wirkungslos. Eine Schalldämmung und ein Niedrighalten des Lärmpegels sind durch Fensterflächen nur sehr begrenzt und minimal gegeben.
Mit sogenannten Mehrscheibenfenstern wurde versucht, die Schall- und Wärmedämmung zu verbessern. Bei sogenannten Schallschutzfenstern ist eine große Bautiefe erforderlich und die Flächengewichte sind so groß, daß diese Fenster nicht zum öffnen ausgeführt wer-= den müssen. Der Aufwand zum Erlangen von schal!dämmenden und wärmeisolierten Flächen führte bisher zu einem äußerst hohen Aufwand an Material und Raum.
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6390 - K - 22.08.1978
BT01 - Kre/Schö. . f.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile weitgehendst zu beseitigen und eine Wand- und Fensterkonstruktion zu schaffen, die mit nur geringfügiger Erhöhung des Baugewichtes und der Bautiefe eine wesentlich höhere Schall- und Wärmedämmung aufweist.
Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen vorgeschlagenen Maßnahmen gelöst. Die Erfindung ist an Ausführungsbeispielen beschrieben, erläutert und gezeichnet. Es zeigen:
Fig. 1a einen Querschnitt durch ein Fenster oder Wandstück entlang der Linie A-A gemäß Fig. 1b;
Fig. 1b eine Draufsicht gemäß der Ausführungsform nach Fig. 1a;
Fig. 2a eine Draufsicht auf ein Fenster oder Wandstück mit rechteckigen Taschenvolumina;
Fig. 2b eine Draufsicht gemäß Fig. 2a mit streifenförmigen Tas chenvolumina;
Fig. 2c eine Draufsicht gemäß Fig. 2a mit miteinander verbundenen Taschenvolumina;
Fig. 3 einen Querschnitt durch ein mit der Erfindung ausgestattetes Zweischeibenfenster;
Fig. 4 einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Doppelfensters;
Fig. 5 einen Querschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel eines Doppelfensters mit Isolierscheibe;
Fig. 6 einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 mit versetzt angeordneten Taschenvolumina.
Eine Kombination von Schall- und Wärmeisolation wird durch die Erfindung mittels der Vakuum - bzw. Unterdrucktaschen - die nachstehend als "Taschenvolumina" bezeichnet werden - erreicht. Hierbei sind die Taschenwandungen als sogenannte "Beul- oder Knickflächen" ausgebildet. Diese Flächen sind dabei so dimensioniert, daß sie die infolge der Druckdifferenz von Umgebungsdruck und Kammervakuum hervorgerufene Belastung im Bereich einer sehr ge-
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BT01 - Kre/Schö.
ringen Federkonstante liegen, wobei solche Elemente wirkungsmäßig mit Tellerfedern zu vergleichen sind. Die Eigenschaften solcher Federn besitzen auch Wölbungen in Flächen. Hierbei betragen die Wölbungshöhen vornehmlich das 0,5- bis 3-fache der Flächendicke, woraus sich der gewünschte Belastungszustand mit geringer Federkonstante ergibt. Generell kann gesagt werden, daß die Form der Wölbung relativ unerheblich für den zu erreichenden , Zweck ist. Kugel- und auch Kegelform haben qualitativ eine ähnliche Federcharakteristik, ebenso alle Formen mit monotonem Wölbungsverlauf. Auch rotationsunsymmetrische Formen zeigen die gewünschten Federeigenschaften.
Durch die evakuierten Taschenvolumina wird eine direkte Wärmeleitung vermieden. Die längeren Leitwege mit relativ geringem Querschnitt über die Taschenwandungen ergeben einen sehr viel größeren Wärmewiderstand. Die Federsteifigkeit und die Abmaße der Taschen-Volumina bilden zusammen ein Resonanzsystem, das bei Resonazfrequenz einen Impedanzeinbruch erfährt und ,somit eine erhöhte Schal!dämmung ergibt. Um diese Schalldämmung zu optimieren, ist es zweckmäßig, die Dicke der gewölbten Taschenwandungen weitgehend zu minimieren. Um hierbei noch genügend Berührungsschutz zu erhalten, werden beispielsweise die Wandungen der Tascheivo- . lumina an den Innenseiten von Doppelfenstern angebracht. Weitere Ausführungsbeispiele werden nachstehend in der Einzelbeschreibung ausgeführt.
Bei Fenstern mit hoher Schalldämmung bestimmen oft Undichtheiten im Fensterrahmen die erreichbare Isolation bzw. Dämmung. Der Schalldurchgang kann, nach einer Überlegung der Erfindung, durch Handfugen dadurch wesentlich vermindert werden, wenn diese Fugen mit dem Zwischenraum der Doppelfenster eine Verbindung haben. Durch die dort angebrachten Wandungen geringer Impedanz ergibt sich eine erhöhte Dämmung über die Fugenundichtigkeiten.
Die Grundform eines schall- und wärmegedämmten Wand- oder Fensterelementes nach der Erfindung ist in den Fig. 1a und 1b gezeigt. Hier ist ein Doppelfenster üblicher Art mit im Abstand voneinan-
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ΒΤ01 - Kre/Schö
der stehenden Glasscheiben 1 gezeigt, zwischen denen dünnwandige und im unbelasteten Zustand gewölbte Glasscheiben 3 angeordnet sind. In dem in Fig. 1b gezeigten Ausführungsbeispiel haben diese Glasscheiben 3 einen kreisförmigen Grundriß. Das sich bildende Taschenvolumen 2 ist evakuiert.
Wölbung und Spannweite der Glasscheiben 3 sind so auf die Druckbelastung abgestimmt/ daß sich eine geringe Federsteifigkeit ergibt. Abhängig vom Elastizitätsmodul des Materials der Scheiben 3 betragen die Wölbungen - wie bereits erwähnt - das 0/5- bis 3-fache und der Durchmesser das 10- bis 300-fache der Scheibendicke. An den Abstützungsste.llen befinden sich Auflagestreifen 4 als sogenannte Distanzgeber, da sich infolge der ünterdruckbelastung die gewölbten Glasscheiben 3 durchbiegen und im Bereich der gewünschten niedrigen Federkonstante fast plan sind. Als Distanzgeber kann nun eine Klebeschicht zwischen den Glasscheiben 1 und 3 dienen, oder die Glasscheibe 3 kann an den Auflagestellen 4 eine Verdickung oder Kröpfung aufweisen. Auch die Anordnung von Zwischenstücken bestimmter Stärke ist möglich.
Die Schalldämmung der vorgenannten Konstruktion erklärt sich direkt aus der geringen Federsteifigkeit, d.h. der hohen Kompressibilität der Taschenvolumina 2. Dadurch wird die Dickenresonanz herabgesetzt und die einzelnen Glasscheiben 3 wirken als Resonatoren, die im Bereich ihrer Resonanzfrequenzen einen Impedanzeinbruch aufweisen. Bekanntlich hängt ja die Schalldämmung von der Größe der Impedanzunterschiede ab. Soweit die vorteilhaften Maßnahmen für die Schalldämmung.
Für die gleichzeitige Wärmeisolierung hat die erfindungsgemäße Konstruktion die wesentliche Verringerung der Durchgangsflächen vorgesehen. Infolge der evakuierten Taschenvolumina 2 verbleiben für den Wärmedurchgang lediglich die Auflageflachen 4. In dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1a und 1b sind runde Taschenvolumina gezeigt, die voneinander getrennt angeordnet sind. Derselbe Effekt läßt sich jedoch auch mit drei-, vier- oder sechseckigen Grundrißformen erzielen. Hierzu gibt die Fig. 2a ein
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Beispiel über die viereckige Anordnung der Taschenvolumina 12. Dagegen stellt die Fig. 2b eine Ausführungsform mit streifenförmigen Taschenvolumina 12' dar. Hier liegen die nur einachsig gewölbten Glasflächen 13' auf streifenförmigen Auflagern 14'. Das Beispiel nach Fig. 2c zeigt eine Ausführungsform mit einer zweiachsig gewölbten Glasfläche 13'', die auf einzelnen Punkten 1411 aufliegt, wobei hier ein allseitiger vakuumdichter Abschluß der Seitenkanten vorgesehen ist.
Ein spezielleres Ausführungsbeispiel zeigt die Fig. 3. Hier herrscht im Innenraum zwischen den beiden Außenfensterscheiben 21 ein Vakuum. Zwischen diesen Scheiben 21 ist eine im unbelasteten Zustand gewölbte Glasfläche 23 angeordnet. Sie liegt über Auflager 24, die gleichzeitig die Abstandsstücke bilden, an den Außengläsern an. Bei evakuiertem Zwischenraum 22 ist die Glasfläche 23 als Beulfläche belastet und weist bei entsprechender Dimensionirung eine geringe Federsteifigkeit auf. Dadurch wird wieder die verbesserte Schalldämmung erreicht, während sich die verbesserte Wärmedämmung durch die verringerten Durchgangsflächen ergibt.
Die Figur 4 zeigt nun ein Ausführungsbeispiel eines Doppelfensters üblicher Art, bei dem die erfindungsgemäßen Maßnahmen rachträglich ausgeführt worden sind. Zwischen den Außenscheiben 31 befinden sich gewölbte Glasscheiben 33, die an den Auflagestellen 34 zusammentreffen. Hierdurch wird innerhalb des Doppelfensters eine weitere Baueinheit 30 geschaffen, die dazwischen liegt. Das von den einzelnen Wölbungspaaren gebildete Volumen 32 ist evakuiert. Die Glasscheiben 33 können hierbei die in den Fig. und 2 dargestellten Formen aufweisen. Die Schall- und Wärmedämmung ist analog zu den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 1 und 2.
Weitere Ausführungsformen mit Isoliereinlagen 40, 50 in Doppelfenster üblicher Bauart zeigen die Fig. 5 und 6. Auf einer Drittscheibe 45 bzw. 55 sind gewölbte Scheiben 43 bzw. 53 aufgesetzt. An den Auflageflächen befinden sich Distanzstücke 44 bzw. 54. Die sich bildenden Taschenvolumina 42 bzw. 52 sind
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evakuiert. Der Unterschied zwischen den Ausführungsbeispielen 5 und 6 besteht darin, daß bei letzterem die Auflageflächen 54 der gegenüberliegenden Scheiben 53 versetzt angeordnet sind. Dadurch ergibt sich ein verlängerter Wärmeleitungsweg mit entsprechend größerer Isolierwirkung.
Die vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung befaßten sich mit Fenstern und demgemäß mit lichtdurchlässigem Material. Genau derselbe Effekt kann jedoch auch mit nichtdurchsichtigen Materialien für Wände etc. erzielt werden. Hier wird jedoch zur Erhöhung der Wärmeisolierung die Verspiegelung der Innenseiten der Taschenvolumina empföhlen um die Wärmeleitung durch Strahlung zu verhindern. Als Material für die sogenannten Beulflächen kann Blech, GFK- und KFK-Verbundwerkstoffe, Kunststoffe, Keramik etc. verwendet werden, wobei die Anwendung von Türen über Vorsatzschalen bis zu Leichtbauwänden und Karosserien reicht.
Um nun die Dämpfung der mitschwingenden gewölbten Zusatz- bzw. Beulflächen 3, 13 usw. zu beeinflussen, stehen mehrere Möglichkeiten zur Verfügung. Einmal ist durch die Wahl des Flächenmaterials selbst ein natürlicher materialspezifischer Verlustfaktor gegeben. Weiterhin ist es möglich, durch dämpfende Klebstoffe an den Auflagestellen 4, 14 usw. die Dämpfung zu beeinflussen und schließlich vermag beispielsweise ein Flüssigkeitstropfen in den Taschenvolumina 2, 12, 22 usw., der sowohl die Beulflächen 3, 13 usw., als auch die Gegenflächen 1, 11, 21 usw. berührt, eine erhöhte Dämpfung zu erzeugen.
Um den Wärmewiderstand zu erhöhen, sind die Distanzstücke an den Auflagestellen 4, 14 usw. aus einem Material mit schlechter Wärmeleitfähigkeit. Zweckmäßigerweise werden die Auflagestellen auch weitgehendst schmal ausgeführt.
Durch gesteuerte Variation der einzelnen Glasflächen 3, 13, 23 usw. bzw. durch die Herstellungstoleranzen in Bezug auf deren Abmessungen und Wölbung ist es möglich, deren Eigenfrequenzen
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so zu beeinflussen, daß sie über den gesamten interessierenden Frequenzbereich gestreut sind. Somit wird eine Wand- und Fensterkonstruktion erhalten, deren Schall- und Wärmeisolierung mittels relativ einfachen Maßnahmen ganz erheblich verbessert xvorden ist«
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Claims (9)

  1. Patentansprüche
    M Λ Wand- und Fensterkonstruktion hoher Schall- und Wärmedämmung, dadurch gekennzeichnet, daß im Hohlraum von zwei parallel zueinanderliegenden Flächen (1, 21, 31, 41, 51) mittels im unbelasteten Zustand gewölbten Zusatzflächen (3? 13, 23, 33, 43, 53) evakuierte Taschenvolumina (2, 12, 22> 32, 42, 52) gebildet werden.
  2. 2. Wand- und Fensterkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die parallelen Flächen (1, 21, 31, 41, 51) und die Zusatzflächen (3, 13, 23, 33-, 43, 53) aus Glas, Holz, Blech, Verbundwerkstoff oder Kunststoff be= stehen.
  3. 3. Wand- und Fensterkonstruktion nach den Ansprüchen 1 und 2„ dadurch gekennzeichnet* daß die gewölbten Zusatzflächen (3, 13, 23, 33, 43, 53) kreisförmigen vier-,-sechs- oder dreieckförmigen Grundriß aufweiseno
  4. 4. Wand- und Fensterkonstruktion nach, den Ansprüchen -1 und 2, dadurch gekennzeichne tff da© die Taschenvolumina (121) streifenförmige Fora aufweisen und am Rand (14e) vakuumfest abgeschlossen sind. '."#-.
    030010/OS
    2838183
    - 2 - 22o August 1978
  5. 5. Wand·= und Fensterkonstruktion nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzfläche (1311) zweiachsig so gewölbt ist, daß die einzelnen Taschenvolumina (12"') untereinander verbunden sind und nur an einzelnen Punkten (14 ° *) aufliegen»
  6. 6ο Wand- und Fensterkonstruktion nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Zusatzflächen (3, 13., 23, 33, 43, 53) in Wölbung und Abmessung unterschiedlich sind.
  7. 7. Wand- und Fensterkonstruktion nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagestellen (4, 14, 14", 14iD, 24, 34, 44, 54) an den parallelen Flächen (1, 21, 31, 41, 51) mit Distanzstücken (4, 14, 14', 14'', 24) bestehend aus Zwischenplättehen, Klebeschicht, Materialverdickung oder Kropfformung der Zusatzflächenkanten/ versehen sind«
  8. 8. Wand- und Fensterkonstruktion nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die gewölbten Zusatzflächen in Form evakuierter Taschenvolumina miteinander zu einer Einheit (30, 40, 50) verbunden sind, die berührungslos zwischen den parallelen Flächen (31, 41, 51) angeordnet ist.
  9. 9. Wand- und Fensterkonstruktion nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß durch Wahl des Werkstoffes der gewölbten Zusatzflächen, des Klebstoffes an den Auflagestellen (4, 14, usw.) und/oder durch einen in den evakuierten Taschenvolumina (2, 12, usw.} eingebrachten Flüssigkeitstropfen die Dämpfungseigenschaft frei wähl- bzw= einstellbar ist»
    10O Wand- und Fensterkonstruktion nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis B0 dadurea g@keans©ichaetff daß Distanzstücke (4, 14, 14° hsw»} an den Auflagestellea aus Material mit schlechtem Wärmeleitung bestehenο
DE2838193A 1978-09-01 1978-09-01 Wand- und Fensterkonstruktion mit hoher Schall- und Wärmedämmung Expired DE2838193C2 (de)

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