DE3716563C2 - Verbundfenster - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verbundfenster nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1, 2 oder 3.

Bei der DE-OS 34 30 824, durch die ein gattungsgemäßes Verbundfenster bekannt ist, und der CH 494 337 sind lediglich Verbundfenster als Sonnenschutzelemente bekannt, mit der verwendeten Flüssigkeit wird aber keine Klimatisierung erreicht, weil es bei diesen Verbundfenstern nicht vorgesehen ist, die Flüssigkeit einem oder mehreren Wärmetauschern von Klimageräten zuzuführen.

Insbesondere ist es aus diesen Druckschriften nicht bekannt, auch bei nur teilweise gefülltem Hohlraum die Flüssigkeit umzupumpen, um den energiesparenden Antrieb eines Klimageräts zu gewährleisten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Umpumpen der Flüssigkeit auch bei nur teilweise gefülltem Hohlraum zu ermöglichen, um den energiesparenden Antrieb eines Klimageräts zu ermöglichen.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe dient die in den Ansprüchen 1 bis 3 wiedergegebene technische Lehre.

Es wird vorgeschlagen, in einem Verbundfenster, welches üblicherweise aus mindestens zwei Scheiben besteht, die nach außen abgedichtet sind, durch Rohranschlüsse in den dazwischen liegenden Hohlräumen eine Flüssigkeit zu- bzw. abzuleiten. Dabei ist es unerheblich, ob die Fenster aus Glas oder transparentem Kunststoff bestehen. Ebenso ist es unerheblich, ob außer einem Hohlraum, der mit der Flüssigkeit gefüllt werden soll, weitere Hohlräume, z. B. zur Schalldämmung, vorgesehen sind.

Bei einem derartigen Verbundfenster ist ein Anschluß unten und ein Anschluß oben angeordnet und es besteht eine Außenverbindung zwischen den Anschlüssen, die eine Zirkulation der Flüssigkeit gestattet.

Normalerweise tritt bereits durch die Sonneneinstrahlung und die damit verbundene Erwärmung der Flüssigkeit im Fenster eine thermische Strömung ein, die noch dadurch verbessert wird, daß in der Außenverbindung eine Pumpe angeordnet ist.

Ebenso ist eine bessere Ausgestaltung des Erfindungsgedankens möglich, durch die Anordnung eines Ausdehnungsgefäßes, um einen unzulässigen Anstieg des Druckes in dem System zu vermeiden. Zum Ausgleich des Volumens wird die Füllung des Systems mit einer ausreichenden Menge eines neutralen Gases, z. B. Stickstoff, vorgesehen.

Erfindungsgemäß ist ein Wärmetauscher vorgesehen, der eine zusätzliche Nutzung der vom Fenster aufgenommenen Sonnenenergie gestattet. Das kann beispielsweise ein Wärmepumpensystem sein.

Besonders vorteilhaft ist die Koppelung eines solchen Wärmetauschers mit einem Absorptionskühlsystem, welches die vom Fenster absorbierte Wärme in Kälte umsetzt und z. B. zur Klimatisierung der hinter dem Fenster gelegenen Räume herangezogen werden kann.

Eine weitere Verbesserung des Verbundfensters besteht darin, zur Füllung der Hohlräume eine Flüssigkeit mit temperaturveränderlicher Transparenz zu benutzen, wodurch eine Anpassung der Lichtabsorption an die Sonnenstrahlung möglich ist.

Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, daß man die Hohlräume zwischen den Glasscheiben nicht bis zur vollständigen Füllung des Hohlraumes füllt, sondern daß man beliebige Füllstände vorsieht. Hierzu wird vorgeschlagen, daß mindestens ein weiterer Anschluß im unteren Bereich des Hohlraumes vorhanden ist. Dies gestattet ein Umpumpen der Flüssigkeit auch bei teilweiser Füllung sowie die Ableitung von absorbierter Wärme; diese Wärme wird über Wärmetauscher genutzt.

Eine zusätzliche Verbesserung wird durch eine erfindungsgemäße Anordnung in Verbundfenstern mit drei oder mehr Scheiben erreicht, indem man zwei oder mehrere Hohlräume mit Flüssigkeit ganz oder teilweise füllt. Dies kann aus einem gemeinsamen Vorratsbehälter oder sogar aus getrennten Vorratsbehältern mit Flüssigkeiten unterschiedlicher Transparenz oder Farbe erfolgen.

Mit Steuerventilen wird über Verbindungsleitungen auf Füllen oder Umpumpen oder Entleerung gestellt.

Mit der variablen Einstellung der Füllhöhe, die in Abhängigkeit von den Lichtverhältnissen vor oder hinter dem Verbundfenster oder in Abhängigkeit von der Außentemperatur gesteuert werden kann, ergibt sich eine Art von Rollo-Effekt, weil man durch besondere Farbzusätze in der Flüssigkeit, die gegebenenfalls temperatur- und lichtabhängig nachdosierbar sind, einen beliebig steuerbaren Verdunkelungseffekt erzielen kann.

Als Material für die Flüssigkeit gibt es hierbei ein weiteres Anwendungsspektrum. Es kommen hierbei sämtliche Flüssigkeiten in Betracht, die einen Gefrierpunkt aufweisen, der unterhalb von 0°C liegt, wie z. B. Alkohol-Wassergemische oder Kohlenwasserstoff-Gemische und dergleichen. Es wird bevorzugt, wenn der Flüssigkeit ein Detergentium beigefügt wird, um nach dem Abpumpen der Flüssigkeit eine Schlierenbildung im jetzt von Flüssigkeit befreiten Hohlraum zu vermeiden. Die in die Flüssigkeit einzubringenden Farbzusätze können in der Flüssigkeit suspendiert oder gelöst sein. Es können auch kolloide Farbzusätze verwendet werden.

Die verwendeten Farbzusätze sollten möglichst UV- beständig sein.

Versuche haben gezeigt, daß bei herkömmlichen Glasscheiben, die beispielsweise eine Stärke von 3-4 mm haben, eine Befüllung des Hohlraumes mit einer Flüssigkeit dazu führt, daß sich die Glasscheiben konvex auseinanderbiegen. Um eine unerwünschte mechanische Belastung der Glasscheiben und der am Außenumfang angeordneten Dichtung zu vermeiden, ist es in einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung vorgesehen, daß etwa im Bereich der größten Durchbiegung (das ist etwa die Mitte der Fensterfläche) Querstege angeordnet sind, welche den Hohlraum durchgreifen und die jeweils fest mit der jeweiligen Scheibe verbunden sind.

Neben der mechanischen Überbrückung der Hohlräume durch entsprechende Querstege kann jedoch auch eine kleinere Fensterteilung vorgesehen werden, um kleinere, voneinander getrennte, mit Flüssigkeit gefüllte Hohlräume zu erreichen.

Um derartige flüssigkeitsgefüllte Verbundfenster vor mechanischer Gewalteinwirkung zu schützen, kann es ferner vorgesehen sein, die außenliegende Scheibe dicker als die innenliegende Scheibe auszubilden, um bei einem Bruch des Verbundfensters zu vermeiden, daß der flüssigkeitsgefüllte Hohlraum in Richtung zur Außenseite (z. B. eines Gebäudes) geöffnet wird.

Ebenso kann es vorgesehen sein, daß die äußere Scheibe als Drahtglas ausgebildet ist und eine entsprechende Bewehrung trägt, oder auch, daß die äußere Scheibe oder auch beide Scheiben aus einem Sicherheitsverbundglas ausgebildet sind.

Statt einer mechanischen Entlastung der Hohlräume durch entsprechende die Hohlräume überbrückende Querstege kann es auch vorgesehen sein, die Hohlräume selbst zu evakuieren, weil dadurch der durch die Füllung des Hohlraumes mit Flüssigkeit entstehende Druck nicht mehr auf die Scheiben selbst einwirken kann.

Hierbei kann entweder ein konstanter Unterdruck im Hohlraum erzeugt werden, oder auch der Unterdruck so geregelt werden, daß beispielsweise immer eine bestimmte Füllhöhe im Hohlraum eingehalten wird. Diese Füllhöhe kann auch licht- oder temperaturabhängig geregelt werden.

Ebenso ist es vorgesehen, daß das Verbundfenster unter bestimmten Betriebsbewegungen (z. B. bei Kälte) automatisch entleert wird oder auch bei Kälte beheizt wird.

Mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen technischen Lehre wird also ein neuer Weg beschritten, der dem Sinnspruch "Vor der Sonne schützen und Wärme nützen" einen neuen Qualitätsinhalt verleiht.

Es wird eine Lichtstrahlung durch das Fenster hindurchgelassen, aber schädliche UV-Strahlen und IR-Strahlen werden aufgefangen und die in der Flüssigkeit in den Hohlräumen absorbierte Wärme wird fortgeleitet.

Hierbei gibt es dann verschiedene Möglichkeiten. Zunächst kann die Wärme ungenutzt fortgeleitet werden; es ist aber auch möglich, die Wärme selbst für ein Wärmekollektorsystem auszunützen und beispielsweise eine Wärmepumpe hiermit zu beheizen. Ebenso kann der Austreiber eines Absorptions-Kühlsystems beheizt werden, wodurch mit dieser Wärme die innenliegenden Räume gekühlt werden.

Es ergibt sich damit dann sogar ein Selbstregelungseffekt, denn bei einem regnerischen Tag wird der Austreiber des Absorptions-Kühlsystems nicht so stark beheizt wie bei einem warmen, sonnigen Tag, so daß auch der Kühleffekt in den den Verbundfenstern zugeordneten Räumen entsprechend geringer ist.

Damit ist es möglich, neben dem Effekt des Sonnenrollos auch eine Klimatisierung von Räumen bei jedem beliebigen Füllstand der Hohlräume zu erreichen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von mehreren Ausführungswege darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 schematisiert die Stellung des Umschaltventils in einer zweiten Betriebsstellung im Vergleich zu Fig. 1,

Fig. 3 schematisiert die Stellung des Umschaltventils in einer dritten Betriebsstellung,

Fig. 4 schematisiert eine weitere Ausführungsform eines Verbundfensters mit zwei voneinander getrennten Hohlräumen in einem ersten Befüllungszustand,

Fig. 5 das Verbundfenster nach Fig. 2 in einem zweiten Füllzustand,

Fig. 6 eine vergrößerte Schnittansicht durch ein Verbundfenster mit einem Quersteg,

Fig. 7 schematisiert eine Ansteuerung mit zwei Pumpen.

Fig. 1 zeigt eine schematische Ausführungsskizze eines Verbundfensters mit einem weiteren, unteren Anschluß 14 neben dem ersten unteren Anschluß 2.

Der Anschluß 14 führt in diesem Beispiel über eine Leitung zu einem Steuerventil 13, welches als Dreiwegeventil ausgebildet ist und auf der einen Seite über die Verbindung 15 zur Pumpe 9 führt und über den dritten Anschluß 21 mit dem Vorratsbehälter 10 verbunden ist.

In der in Fig. 1 gezeigten Stellung des Steuerventils 13 kann die Pumpe 9 die Flüssigkeit 4 aus dem Vorratsbehälter 10 in den Hohlraum 26 des Fensters pumpen und diesen ganz oder teilweise füllen.

In der in Fig. 2 gezeigten Stellung des Steuerventils 13 ist der Anschluß 14 über die Verbindung 15 mit der Pumpe 9 und dem Anschluß 2 verbunden, so daß die Pumpe 9 die im Hohlraum 26 befindliche Flüssigkeit 4 umpumpen kann. Ein Wärmetauscher 7 kann dabei die Flüssigkeit 4 kühlen, beheizen oder einer anderen Nutzung zuführen.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit zwei Hohlräumen 26, 30, deren oberen Anschlüsse 3 miteinander verbunden sind und über die Außenverbindung 5 zum Vorratsbehälter 10 führen, der den Flüssigkeitsvorrat für beide Hohlräume 26, 30 enthält.

Gefüllt werden diese Hohlräume 26, 30 mittels der Pumpe 9 und die unteren Anschlüsse 2, wobei im linken Kreis ein Absperrventil 20 zusätzlich angeordnet ist. Bei geöffnetem Absperrventil 20 werden sich die beiden Niveaus 16, 17 in gleicher Höhe einstellen. In der gezeigten Darstellung ist im linken Hohlraum das Niveau 17 niedriger als das Niveau 16 im rechten Hohlraum, da während des Füllens das Absperrventil 20 bereits bei Erreichen des Niveaus 17 geschlossen wurde. Bei dieser Gelegenheit sei erwähnt, daß selbstverständlich in bekannter Weise das gesamte System abgedichtet ist und über der Flüssigkeit statt Luft Argon oder andere Gase gefüllt sind.

Schematisch sind auch in Fig. 4 Umwälzpumpen 22 mit den Anschlüssen 14 angedeutet, die in der in Fig. 1 beschriebenen Art mit Wärmetauscher 7 betrieben werden.

Fig. 5 zeigt das gleiche Verbundfenster schematisch mit zwei getrennten Vorratsbehältern 10, so daß die beiden Hohlräume unabhängig voneinande mit Flüssigkeit 4 gefüllt werden können. Es kann sich dabei um die gleiche Art Flüssigkeit handeln oder um verschiedenartige Flüssigkeiten, unterschiedlicher Farbe oder Transparenz. Es ist offensichtlich, daß diese Ausführung die größte Flexibilität bietet, da auch die Füllhöhe des Niveaus 16 und 17 mit den resultierenden Niveaus 18, 19 in den Vorratsbehältern 10 beliebig eingestellt werden kann. Auch alle anderen Varianten sind voll anwendbar, um eine Kühlung oder Beheizung oder eine Nutzung der Sonnenenergie auch bei nur teilweise gefüllten Hohlräumen 26, 30 zu erreichen. Die dargestellten Umwälzpumpen 22 mit Wärmetauschern 7 sind nur schematisch in der Fig. 5 eingetragen, um dies anzuzeigen.

Die Fig. 6 zeigt schematisiert den Schnitt durch einen Hohlraum 26 mit zwei einander gegenüberliegenden Scheiben 24, 25, die sich in der Art von konvexen Bogenlinien 27 durchwölben würden, wenn der Hohlraum 26 mit der Flüssigkeit 4 gefüllt wird, ohne daß eine mechanische Entlastung des Hohlraumes 26 vorhanden ist.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ist gezeigt, daß eine derartige mechanische Entlastung durch ein oder mehrere Querstege 28 erfolgen kann, wobei jeweils der Quersteg 28 etwa im Bereich der zu erwartenden maximalen Durchbiegung angeordnet ist. Der Quersteg 28 ist jeweils mit seinen Stirnseiten über Verbindungsstellen 29 fest mit den Innenseiten der jeweiligen Scheibe 24, 25 verbunden, so daß die beiden Scheiben 24, 25 gegen Durchbiegung in Form der Bogenlinie 27 geschützt sind.

Statt der mechanischen Entlastung der Hohlräume 26 durch entsprechende Querstege, Verbindungsgitter und dergleichen, können auch die Hohlräume 26, 30 (vergleiche Fig. 4 und Fig. 5) evakuiert werden, wodurch dann der hydrostatische Flüssigkeitsdruck der Flüssigkeit 4 im Hohlraum 26, 30 aufgehoben ist. Das heißt, das beispielsweise in den Fig. 4 oder 5 gezeigte Anschlußsystem wäre dann in sich geschlossen und evakuiert, wobei nach wie vor die Füllstände gemäß den eingezeichneten Niveaus 16, 17 beliebig regelbar sind.

Eine derartige Regelung kann z. B. licht- oder temperaturabhängig, d. h. in Abhängigkeit vom Außenlicht oder von der Außentemperatur, erfolgen.

Gemäß Fig. 7 erfolgt eine Ansteuerung des Hohlraums 26 mit der Flüssigkeit 4 über zwei Pumpen, wobei die eine Pumpe 9 im Anschluß 2 und die andere Pumpe 31 im Anschluß 14 angeordnet ist.

Damit besteht der Vorteil einer einfachen elektronischen Ansteuerung. Ebenso bedarf es keiner mechanischen Betätigungselemente, wie Ventile und dergleichen. Es genügen dann zwei kleinere Pumpen mit geringerer Leistung, die geringeres Geräusch entwickeln und bessere Einbaumöglichkeiten bieten. Durch Einblasen von Luft in die Flüssigkeit ergibt sich ein Milchglaseffekt.

Claims (12)

1. Verbundfenster für den Sonnenschutz, bestehend aus mindestens zwei Scheiben (24, 25) aus Glas oder Kunststoff mit mindestens einem abgedichteten Hohlraum (26, 30) zwischen den einzelnen Scheiben (24, 25), wobei zumindest einer der Hohlräume (26, 30) Anschlüsse für den Zulauf bzw. den Ablauf einer die Licht- und Wärmedurchlässigkeit beeinflussenden Flüssigkeit (4) besitzt und hierbei ein Anschluß (2) unten und der andere Anschluß (3) oben angeordnet ist und eine Außenverbindung (5) mit einer Pumpe (9) und einem Vorratsbehälter (10) für die Flüssigkeit (4) zwischen den Anschlüssen (2, 3) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein weiterer Anschluß (14) im unteren Bereich des Hohlraumes (26, 30) vorhanden ist und daß die dem Hohlraum (26, 30) zugeordnete Flüssigkeit (4) auch bei teilweise gefülltem Hohlraum (26) mittels der Pumpe (9) und einer Leitung über einen Wärmetauscher (7) umpumpbar ist, wobei die Leitung mit dem weiteren Anschluß (14) im unteren Bereich des Hohlraumes (26) und mit einem Dreiwegeventil (13) verbunden ist, das zwischen der Pumpe (9) und dem Vorratsbehälter (10) in der Außenverbindung (5) angeordnet ist.

2. Verbundfenster für den Sonnenschutz, bestehend aus mindestens zwei Scheiben (24, 25) aus Glas oder Kunststoff mit mindestens einem abgedichteten Hohlraum (26, 30) zwischen den einzelnen Scheiben (24, 25), wobei zumindest einer der Hohlräume (26, 30) Anschlüsse für den Zulauf bzw. den Ablauf einer die Licht- und Wärmedurchlässigkeit beeinflussenden Flüssigkeit (4) besitzt und hierbei ein Anschluß (2) unten und der andere Anschluß (3) oben angeordnet ist und eine Außenverbindung (5) mit einer Pumpe (9) und einem Vorratsbehälter (10) für die Flüssigkeit (4) zwischen den Anschlüssen (2, 3) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein weiterer Anschluß (14) im unteren Bereich des Hohlraumes (26, 30) vorhanden ist und daß die dem Hohlraum (26, 30) zugeordnete Flüssigkeit (4) auch bei teilweise gefülltem Hohlraum (26, 30) mittels einer weiteren Pumpe (22) und einer Leitung über einen Wärmetauscher (7) umpumpbar ist, wobei diese Pumpe (22) mit dem weiteren Anschluß (14) im unteren Bereich des Hohlraums (26, 30) über die Leitung verbunden ist.

3. Verbundfenster für den Sonnenschutz, bestehend aus mindestens zwei Scheiben (24, 25) aus Glas oder Kunststoff mit mindestens einem abgedichteten Hohlraum (26) zwischen den einzelnen Scheiben (24, 25), wobei zumindest einer der Hohlräume (26) Anschlüsse für den Zulauf bzw. den Ablauf einer die Licht- und Wärmedurchlässigkeit beeinflussenden Flüssigkeit (4) besitzt und hierbei ein Anschluß (2) unten und der andere Anschluß (3) oben angeordnet ist und eine Außenverbindung (5) mit einem Vorratsbehälter (10) die Flüssigkeit (4) zwischen den Anschlüssen (2, 3) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein weiterer Anschluß (14) im unteren Bereich des Hohlraumes (26) vorhanden ist und daß die dem Hohlraum (26) zugeordnete Flüssigkeit (4) auch bei teilweise gefülltem Hohlraum (26) mittels zwei Pumpen (9, 31) und einer mit der Außenverbindung (5) verbundenen Leitung über einen Wärmetauscher (7) umpumpbar ist, wobei die eine Pumpe (9) mit dem einen unteren Anschluß (2) und die andere Pumpe (31) mit dem weiteren Anschluß (14) im unteren Bereich des Hohlraums (26) über die Leitung verbunden ist.

4. Verbundfenster nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher (7) einem Wärmepumpensystem und/oder einem Absorptionskühlsystem zugeordnet ist.

5. Verbundfenster nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Füllung der Hohlräume (26, 30) eine Flüssigkeit (4) mit temperaturveränderlicher Transparenz benützt wird.

6. Verbundfenster nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung einer konvexen Verformung der zueinander im Abstand parallel angeordneten Scheiben (24, 25) ein oder mehrere den Hohlraum (26, 30) durchgreifende und jeweils fest mit der jeweiligen Innenfläche der Scheiben (24, 25) verbundene Querstege (28) vorgesehen sind.

7. Verbundfenster nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit (4) beheizbar ist.

8. Verbundfenster nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in die Flüssigkeit (4) temperatur- und/oder lichtabhängige Farbzusätze einführbar sind.

9. Verbundfenster nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume (26, 30) und die zugeordnete Außenverbindung (5) evakuiert sind und daß das Vakuum regelbar ist.

10. Verbundfenster nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein gemeinsamer Vorratsbehälter (10) zur Aufnahme der Flüssigkeit (4) für mehrere Hohlräume (26, 30) vorhanden ist.

11. Verbundfenster nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der Außenverbindung (5) ein Ausdehnungsgefäß angeordnet ist.

12. Verbundfenster nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in die Flüssigkeit (4) Luftblasen einführbar sind.