FI75649B - Vaermeisoleringsfoenster. - Google Patents

Description

7564 9 Läiranöneristysikkuna

Keksintö kohdistuu lämmöneristysikkunaan, jonka k-arvo reunavyöhykkeen vaikutuksesta vapaalla alueella on 2 5 korkeintaan 0,8 W/m K ja jonka ulkoruutujen välissä on vä-likekehykset ja ympärillä puite.

Viime vuosina on onnistuttu, esimerkiksi päällystämällä lasipinta selektiivisesti heijastavalla kerroksella ja/tai täyttämällä ruutujen välinen tila huonosti lämpöä 10 johtavalla kaasulla, esim. argonilla, oleellisesti pienentämään lämmönsiirtolukuja, ts. pinta-k-arvoa, lämmöneris-tysikkunoissa reunavyöhykkeen vaikutuksesta vapaalla alueella. Tätä parannusta lasipuolella vastassa ovat kuitenkin käytännössä muuttumattomat rakenteet ruudun reunan 15 liittämisessä ja ikkunan puitteissa.

Edelleen on pinta-k-arvon pienenemisen seurauksena : lämpötilaeron suureneminen uiko- ja sisäruudun välillä.

Tämä saa aikaan, että lämpöä korkeamman lämpötilaputouk-sen vuoksi enemmän johtuu lasin reunaliitoksen ja ikkuna-20 kehysten kautta, jolloin naapurilasipinnat sisä- ja ulkopuolella poikittaisjohtumisen vuoksi lasissa toimivat läm-mönvaihtopintoina.

Yksityiskohtaiset tutkimukset lasin, lasin reunalii-toksesta ja puitteista ovat siten osoittaneet, että reuna-25 vyöhykkeen vaikutus parannettujen pinta-k-arvojen yhteydestä on merkitykseltään, ratkaiseva kokonaisjärjestelmän läm-pövastuksen kannalta, sillä suhteellisen huono k-arvo reunalla vaikuttaa mainitun poikittaisjohtumisen kautta reunalta lasipintoihin suurehkolla alueella. Esimerkiksi tä-30 hänastisissa lämmöneristysikkunoissa yleinen metallinen välikehysprofiili aikaansaa perifeerisen kylmän vyöhykkeen sisäruudun reunalla jopa 8 cm leveydelle saakka.

Optimaalisen kokonais-k-arvon saamiseksi täytyy siksi kokonaisjärjestelmä kehys-lasinreunaliitos-lasipinta 35 määrittää toisiinsa nähden siten, että kaikkialla vallitsee pääasiassa sama k-arvo tai lämmönvastus. Keksinnön tehtävänä on täyttää tämä vaatimus. Nykyisin käytettävissä 2 75649 olevilla materiaaleilla voidaan tämä tehtävä suorittaa järkevästi ja taloudellisesti vain kokonaisella toimenpiteiden sarjalla; keksintö muodostuukin seuraavien sinänsä tunnettujen tunnusmerkkien yhdistelmästä: 5 a) ulkoruutujen välimatka on ainakin 50 mm; b) ulkoruutujen väliin ja etäisyyden päähän niistä on sijoitettu ainakin yksi läpinäkyvä väliseinä; c) ainakin yksi sisätilan ruutu- tai väliseinäpin-noista on varustettu selektiivisesti heijastavalla pääl- 10 lysteellä; d) välikekehys tai -kehykset ovat ei-metallista materiaalia ja muotoiltu ilman läpäiseviksi; e) puite mudostuu kahdesta erillisestä metallisesta puiteosasta, jotka on liitetty yhteen vähintäin yhdellä 15 lämpöä eristävällä, pitkin kehää kiertävällä listalla suljetuksi taivutusjäykäksi yksiköksi; f) metallisten puiteosien välimatka, ts. niiden pienin ruutuihin nähden kohtisuora etäisyys (a) toisistaan on ainakin 0,8 kertaa ruutujen välimatka (d).

20 g) listan lämpölaajeneminen on ainakin lähimain sa ma kuin puiteosilla; h) ulkoruutujen välinen ilmatila on yhdistetty kui-vausaineella täytetyn kuivauskammion kautta ulkoilmaan·;

Tunnetusti saadaan materiaalikerroksen lämmönvastus 25 R kaavasta d/λ , kun d on kerrospaksuus lämmön virtaus-suunnassa ja λ materiaalin lämmönjohtoluku. Yhtälö lämmön läpikulkuluvun k, jota edellä on nimitetty "k-arvoksi", ja lämmönvastuksen R välillä on: 30 R = -i---Ϊ---— k ai aa 2

jolloin sisäiseksi lämmönsiirtoluvuksi a. pannaan 8 W/m K

1 2 ja ulkoiseksi lämmönsiirtoluvuksi a 23 W/m K.

a

Moderneilla, tänään kaupan olevilla suljettua ra- 35 kennetta olevilla lämmöneristysikkunoilla, ts. joissa ääri-ruutujen välissä on sisätila, joka on niin hyvin kuin mahdollista tiivistetty ulospäin ja täytetty huonosti lämpöä 3 75649 johtavalla kaasulla, esim. argonilla, ja joissa ainakin yksi seinä tai ruudun pinta on varustettu selektiivisesti heijastavalla kerroksella, saavutetaan ääriruutujen etäi- 2 syyden ollessa 12-24 mm lämpövastukset 0,45-0,7 m K/W, 2 5 jotka vastaavat pinta-k-arvoja 1,6-1,1 W/m K.

Jos yllä mainituille lämmöneristysikkunoille asetettu vaatimus on täytetty lämpövastuksien yhtälön mukaisesti reuna-alueen ja "häiritsemättömän" ikkunapinnan välillä, täytyisi välikehykset lasiruutujen reunalla olla 10 materiaalia, jonka lämmönjohtoluvut λ ovat 0,025-0,035 2 W/m K. Sellaiset λ-arvot ovat kuitenkin nykyisin saavutettavissa vain hyvin keveillä vaahtomuoveilla, esim. poly-styrolilla tai polyuretaanilla, tai pumpulimaisilla täyteaineilla. Näiltä aineilta puuttuvat kuitenkin suljettua 15 rakennetta olevien lämmöneristysikkunoiden lasinreunalii-: tokselle välttämättömät ominaisuudet, nimittäin vesihöyry jä kaasutiiviys, mekaaninen kantavuus ja kestävyys vedon ; ja normaalin ympäristön vaikutuksia vastaan.

Välikehyksiksi, joiden täytyy minimivaatimuksina ol-20 la lämpöä eristäviä ja mekaanisesti kantavia, ovat osoittautuneet hyviksi keinoainehartsivaahdot tai ohutseinäiset profiilit, esimerkiksi polyvinylikloridista, polyuretaanista tai polyetyleenistä, sekä huokoiset mineraalimateriaa-lit, kuten esim. mineraalikuitulevyt, joilla on korotetut 25 paloturvallisuusvaatimukset, joiden lämmönjohtoluvut λ, : vast, niiden leveydelle jaetut lämmönjohtoluvut profiileil la, joilla on ilmalla tai vaahtoinateriaalilla täytetyt vä- 2 litilat, ovat vähintäin 0,05 W/m K. Tästä johtuen täytyy ikkunoilla, joiden pinta-k-arvo on yhtäsuuri tai pienempi 2 30 kuin 0,8 W/m K ja joiden lämpövastukset lasi- ja reuna-alueella on tasoitettu, olla välikehysten kerrosvahvuus läm-mönvirtausuunnassa tai ääriruutujen välinen etäisyys vähintäin 50 mm.

Kerrosvahvuuden tai ääriruutujen etäisyyden suure-35 nemisen seurauksena on kuitenkin ensiksikin otettava huo- 4 75649 mioon konvektiovirtausten esiintyminen ruutujen välisessä tilassa, ja toiseksi ei ikkunoita, joissa ruutuetäisyydet ovat suurempia kuin n. 30 mm, voida enää toteuttaa suljettuna järjestelmänä, vaan ne tarvitsevat paineen tasaamisen 5 ympäristön kanssa. Konvektiovirtaukset voidaan helposti vaimentaa lasisilla tai jännitettyä keinoainefoliota olevilla lisäväliseinillä. Nämä väliseinät voivat tällöin edullisesti olla yhdeltä tai molemmilta puolilta varustettuja tarpeellisilla lämpösäteilyä heijastavilla päällys-10 teillä, jotka ovat metallia, kuten hopeaa, kultaa tai kuparia, tai puolijohtavia metallioksideja, esim. tinalla varustettua indiumoksiidia. Luonnollisesti jää kuten tähänkin saakka mahdolliseksi varustaa ulkoruutujen sisäänpäin olevat pinnat tarpeen vaatiessa tällaisilla päällysteillä. 15 Jos ikkunat täytyy suhteellisen suurten ääriruutu- etäisyyksien vuoksi muodostaa avoimiksi järjestelmiksi, niin on kaasutäyte yleensä ilmaa. Avoimien järjestelmien yhteydessä on kuitenkin huolehdittava siitä, että ikkunan "hengittäessä" mahdollisimman vähän pölyä, sekä muita va-20 hingoittavia aineita, kuten esim. rikkidioksidia, rikkivetyä, typpioksidia, otsonia, ammoniakkia, kloorivetyä tai muita ja/tai ennenkaikkea mahdollisimman vähän vesihöyryä pääsee ruutujen väliseen sisätilaan. Edelleen on käytännöstä tunnettua, että ennen kaikkea vesihöyry ei tunkeudu vain 25 avoimeen järjestelmään, vaan diffusoituu myös sinetöinti-ja tiivistemassojen läpi. Siksi on edelleen tarpeen tuoda ääriruutujen välinen sisätila ulkoilman yhteyteen kuivaus-ainetta sisältävän kuivauskammion kautta ja täten muodostaa välikehys ilmaa ja vesihöyryä läpäiseväksi.

30 Kuivausaine, joka samalla edullisesti voi olla muo dostettu pöly- ja vahinkoainesuotimeksi, on esimerkiksi si-likageeliä ja/tai molekulaarisihtejä (zeoliittejä), mahdollisesti aktiivihiilen lisäyksellä. Jos ääriruutujen sisätilassa on päällysteet, voidaan nämä esimerkiksi suojata 35 korroosiolta paremmin, jos kuivausaineeseen on sekoitettu 5 75649 mukaan päällysteen korroosiolle alttiita komponentteja hienojakoisessa muodossa, esim. suolaliuoksessa saostet-tua, kolloidaalista hopeaa tai kuparia.

Selostettu, suhteellisen monimutkainen uuden ikku-5 nan rakenne vaatii stabiilin, säänkestävän puitteen, jonka täytyy olla taivutusjäykkä; sillä kokemuksesta on tunnettua, että ääriruutujen taipuma tuulikuormitusten johdosta saa olla vain 1/300 lineaarisesta mitasta vastaavassa suunnassa, jottei ruutujen särkymisvaara kohoa liian pallo jon. Siksi on vaadittava, että puite muodostuu erillisistä metallisista sivupuiteosista patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkin e) mukaisesti, jolloin jäykkyysvaatimus vaatii työntölujaa liitosta kehysosien ja listan välillä. Liitoksen kestävyydellä tulee täten taatuksi, että listan lämpö-15 laajennus on ainakin lähimain yhtä suuri kuin metallisilla kehysosilla. Kehysosien ja liitoslistan tai -listojen liitos tapahtuu tällöin edullisesti liimaamalla, esimerkiksi epoksihartsi-liimalla.

Jos metallisten puitesivujen välillä tulee välttää 20 "lämpösilta", niin täytyy niiden välisen eristystien täyttää annettu vähimmäisvaatimus.

Puitteen muotoilu suljetuksi yksiköksi on tarpeen, jotta kosteuden sisään diffusoituminen mahdollisimman suuresti estyy, vaikka ääriruutujen välinen sisätila muodos-25 taa ulkoilmaan avoimen järjestelmän. Tätä varten voi lii-tinlista muodostaa lisäksi höyry-sulun, jolloin tämä höy-• rysulku voi olla esimerkiksi metallifolio, jonka paksuus on korkeintaan 0,1 mm, ja lista muodostaa mekaanisen kannattimen tälle metallifoliolle. Kuivauskammion kuivausai-30 neen kuormitusta voidaan vähentää ja siten sen kestoaikaa nostaa, jos kuivauskammion eteen ulkoilman suunnassa on sijoitettu esikammio? ainakin toinen molemmista kammioista on tällöin rakenteellisesti edullista integroida vähintäin yhteen pystysuoraan puiteosien pystyjuoksuun. Etukammion 35 tarkoitus on yhtäällä pitää ikkunan "hengityksen" yhtey- 6 75649 dessä esiintyvä kuivausaineen kuormitus niin pienenä kuin mahdollista, mutta toisaalta myös tehdä diffuusiovastus jatkuvalle vesihöyrydiffuusiolle mahdollisimman suureksi. Tällöin on osoittautunut edulliseksi, jos esikammiolla on vä-5 hintäin yksi puskuritila, joka ainakin ulkoilman suunnassa on suljettu ahdaspoikkipintaisilla diffuusiota vaimentavilla aukoilla; puskuritilasta voidaan tällöin puhua silloin, 2 ]os esikammion tilavuus ruutu- tai ikkunapinnan m kohti 3 on ainakin 100 cm . Puskutilalla on tarkoituksena vaihte-10 levien tuulikuormitusten seurauksena syntyvien suhteellisen korkeataajuisten ikkunan värähtelyjen yhteydessä pitää ulospuristetun kostean ilman häviöt mahdollisimman pieninä. Tämän vuoksi ovat myös diffuusiota ehkäisevät aukot edullisia, koska ne muodostavat korotetun vastuksen "ulos-15 hengitettäessä".

Seuraavassa selostetaan keksintöä erään toteutus-esimerkin avulla piirustuksen yhteydessä.

Ainoa kuva on kaaviollinen leikkaus uuden ikkunan esimerkin reuna-alueesta.

20 Ikkunalla on ääriruutuina kaksi lasi- tai keinoai- nelevyä 1 ja 2, jotka pidetään välikehyksillä 3, esim. kova PVC:tä etäisyydellä d toisistaan. Tämä etäisyys on esimerkiksi 60 mm, sillä voi kuitenkin olla myös muu mielivaltainen arvo välillä 50 ja n. 200 mm. Kuten on selostet-25 tu, täytyy sisätila 4 ääriruutujen 1 ja 2 välillä olla kon-vektiovirtausten vaimentamiseksi jaettu väliseinillä 5.

Nämä voivat olla esim. kahteen suuntaan jännitettyjä kei-noainefolioita, paksuudeltaan 20-100^um tai lasi- tai kei-noainelevyjä, jotka ovat yhdeltä tai molemmilta puolin 30 päällystetyt IR-heijastavilla päällysteillä 11, esimerkiksi hopealla, kullalla tai kuparilla. Ääriruutujen 1 ja 2 ja välikehysten 3 välissä ovat joustavat tiivistekappaleet 22, jotka ovat kaupasta saatavaa vaahtomateriaalia ja parantavat ruutujen 1 ja 2 lepäämistä välikehyksillä 3.

35 Pituussuunnassa jaeltujen reikiensä 8 avulla jokai seen ääriruutujen 1 ja 2 ja väliruutujen 5 muodostamaan osatilaan mahdollistaa materiaaliltaan itse asiassa ilmaa 75649 7 läpäisevä välikehys 3 kaasun vaihdon suljetun puitteen 9 ulospäin rajoittaman reuna-alueen 10 kanssa.

Puitteen muodostavat sisällä ja ulkona metalliset kehysosat 6, 7a ja 7b, esimerkiksi alumiinia tai messin-5 kiä. Kahden ei-metallisen yhdyslistan 11 ja 12 avulla on puiteosat 6 ja 7b' liitetty yhteen eproxydhartsiliimalla työntöä kestäväksi taivutusjäykäksi yksiköksi. Höyrysulku-na on ulommassa liitinlistassa 12 höyryä läpäisemätön me-tallifolio 13, esimerkiksi CrNi-terästä, nikkeliä tai ti-10 taania; folio 13 on liimattu listalle 12. Sen paksuus on vain muutamia sadasosa mm, niin että sen kautta ei synny mitään lämpösiltaa kehysosien 6 ja 7b välillä. Kuten piirustuksesta voidaan huomata, ovat kehysosien 6 ja 7b profiilit niin muotoiltuja, että niiden välissä oleva eristys-15 tie a on yhtä suuri kuin ääriruutujen 1 ja 2 välinen etäisyys d. Lisämahdollisuus höyrytiiviiksi liitokseksi kehys-osien 6 ja 7b välillä on siinä, että liitoslistat 11 ja 12 . itse toteutetaan tiiviistä materiaalista, esimerkiksi la sista ja niiden kosketuskohdat kehysosien 6 ja 7 kanssa 20 sinetöidään.

Mekaanisena suojana metallifoliolle 13 toimii samoin esim. PVC:tä oleva muotokappale 14, joka samalla avattavan ikkunan kanssa muodostaa esittämättömään kiinteään ulkopuitteen sisään kääntyvän etureunan. Muotokappale 14 25 on samoin sovitettu puiteosiin 6 ja 7b, esim. liittimillä; - sen ontto tila on täytetty lämpöä eristävällä materiaalil- : la 15, esim. lasivillalla tai vaahtomuovilla.

Molemmat liitinlistat 11 ja 12 ja puiteosat 6 ja 7b rajoittavat onton tilan, joka osittain on täytetty eristys-30 materiaalilla 15 ja osittain toimii kuivauskammiona 16 kui-vausaineineen 17. Porausaukot 18, jotka on jaettu kuivaus-kammion 16 osakorkeudelle liitinlistassa 11, aikaansaavat "virtaus"-yhteyden sisätilan 4 ja kuivauskammion 16 välillä, tämä ulottuu edullisesti ikkunan pystysuoran pituuden 35 yli. Sen kanssa samansuuntaisena on olemassa puiteosassa 6 ilmalla täytetty esikammio 19 puskuritilana, jolla yh- 8 75649 täältä on eräällä tasokorkeudella porausreikä 20 kuivaus-kammioon ja toisaalta eräällä toisella, ensimmäisestä mahdollisimman kaukana olevalla tasokorkeudella on esittämätön ahdas sisäänmenoaukko ulkoilmaan. Diffuusiovastuksen 5 lisäämiseksi on sisäänmenoaukkojen halkaisija mieluimmin vain 1-2 mm. Redundanssisyistä (tukkeutumisvaara) sijoitetaan kuitenkin 2 tai useampia sisäänmenoaukkoja.

Liitinlistat 11 ja 12 ovat huonosti lämpöä johtavaa keinoainetta, esim. polyamidia, tai varsinkin lasikuitu-10 vahvisteista polyesteriä. Niiden materiaali on valittu sen näkökohdan mukana, että sen terminen laajennuskerroin on niin tarkoin kuin mahdollista yhtäläinen puiteosien 6, 7a ja 7b laajennuskertoimen kanssa, jotka yleensä ovat alumiinia tai messinkiä.

15 Kuten jo on mainittu, on rakennuksen sisään päin oleva puiteosa toteutettu kaksiosaisena, jolloin sen alaosien 7a ja 7b välinen erotus, jotka ovat irroitettavasti liitetty toisiinsa, tapahtuu niin, että on olemassa yhden tai useampien ruutujen 1, 2 tai 5 vaihtomahdollisuus, il-20 man että puitteen 9 tiivistysjäykkä kiinteä yksikkö, joka on muodostettu puiteosista 6 ja 7b ja liitinlistoista 11 ja 12, täytyy rikkoa. Ikkunan korjaus, esimerkiksi lasin rikkoutuessa, yksinkertaistuu täten ratkaisevasti.

Ääriruutujen 1 ja 2 tukeminen sekä väliruutujen 5 25 kantavien välikehysten 3 tukeminen tapahtuu puitteessa 9 tavalliseen tapaan nämä elementit keskittävillä liitin-osilla 21, jotka on sijoitettu lasitusteollisuudessa tavallisiin kohtiin ja ovat lämpöä eristävää materiaalia, esimerkiksi PVC:tä tai kovapuuta.

30 Tiivistämisestä puitteen 9 ja ääriruutujen 1 ja 2 välillä huolehtivat esim. vähintäin hyvin pitkälle höyry-tiivistä butyylikumia olevat tiivistyselementit 23, jotka ovat kestoplastisella liimaliitoksella 24, esimerkiksi po-lyisobutyliä, liitetyt kehysosiin 6 ja 7b ja ääriruutuihin 35 1 ja 2. Ulospäin on näiden tiivistyselementtien 23 eteen 9 75649 sijoitettu jatkuvasti joustava tiiviste 25, joka tavallisesti on polysulfiidi- tai silikonipohjäinen. Tiivisteellä 23 ja 25 suojataan sisätila 4 niin paljon kuin mahdollista vesihöyryn sisääntunkeutumista vastaan, millä noste-5 taan kuivausaineen 17 kestoikää. Sen vaihtamiseksi on tarkoituksenmukaista, jos mieluummin pystysuorassa olevalla kuivauskammiolla Ib on alhaalla irroitettavasti suljettava tyhjennysaukko ja ylhäällä samoin irroitettavasti suljettu täyttöaukko kuivausainetta 17 varten, mitä ei ole 10 täydellisesti esitetty.

Claims (9)

75649

1. Lämmöneristysikkuna, jonka k-arvo reunavyöhykkeen vaikutuksesta vapaalla alueella on korkeintaan 0,8 2

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ikkuna, tunnettu siitä, että metallisten puiteosien (6, 7a, 7b) liitinlista (12) muodostaa höyrysulun.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen ikkuna, t u n - 35. e t t u siitä, että höyrysulku on metallifolio (13), 11 75649 jonka paksuus on korkeintaan 0,1 mm.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen ikkuna, tunnettu siitä, että liitinlista (12) muodostaa mekaanisen kannattimen metallifoliolle (13).

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ikkuna, tun nettu siitä, että kuivauskammio (16) on samalla muodostettu vahingollisia aineita absorboivaksi pölysuotimek-si.

5 W/m K ja jonka ulkoruutujen (1, 2) välissä on välikekehyk-set (3) ja ympärillä puite (9), tunnettu seuraa-vien sinänsä tunnettujen tunnusmerkkien yhdistelmästä: a) ulkoruutujen (1, 2) välimatka (d) on ainakin 50 mm; 10 b) ulkoruutujen (1, 2) väliin ja etäisyyden päähän niistä on sijoitettu ainakin yksi läpinäkyvä väliseinä (5) ; c) ainakin yksi sisätilan (4) ruutu- tai väliseinä-pinnoista on varustettu selektiivisesti heijastavalla päällysteellä (11) ; 15 d) välikekehys tai -kehykset (3) ovat ei-metallis- ta materiaalia ja muotoiltu ilman läpäiseviksi; e) puite (9) muodostuu kahdesta erillisestä metallisesta puiteosasta (6, 7a, 7b), jotka on liitetty yhteen vähintäin yhdellä lämpöä eristävällä, pitkin kehää kiertä- 20 väliä listalla (11, 12) suljetuksi taivutusjäykäksi yksiköksi; f) metallisten puiteosien (6, 7a, 7b) välimatka, ts. niiden pienin ruutuihin (1, 2) nähden kohtisuora etäisyys (a) toisistaan on ainakin 0,8 kertaa ruutujen väli- 25 matka (d) ; g) listan (11, 12) lämpölaajeneminen on ainakin lähimain sama kuin puiteosilla (6, 7a, 7b); h) ulkoruutujen (1, 2) välinen ilmatila (4) on yhdistetty kuivausaineella (17) täytetyn kuivauskammion (16) 30 kautta ulkoilmaan (A).

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ikkuna, t u n - 10. e t t u siitä, että kuivauskammion (16) eteen ulkoilman (A) puolelle on sijoitettu etukammio (19).

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen ikkuna, tunnettu siitä, että etukammiossa (19) on ainakin yksi puskuritila, joka ainakin ulkoilman (A) suunnassa on ero- 15 tettu ahdaspoikkipintaisilla diffuusiota estävillä aukoilla.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen ikkuna, tunnettu siitä, että etukammion puskuritilavuus ruutu- 3 tai ikkunapinnan neliömetriä kohden on ainakin 100 cm .

9. Patenttivaatimuksen 6 mukainen ikkuna, tun nettu siitä, että kuivaus- ja/tai etukammio (16 ja 19) on sovitettu ainakin yhteen puiteosien (6) pystyjuoksuun. 75649