NO176893B - Glassvegg som isolerer et rom fra den ytre luften - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en glassvegg ment for isolering av et rom fra omgivelsen der en plate oppvarmes elektrisk og der luft sirkuleres langs den oppvarmede plate før den fordeles i atomosfæren i rommet.

Det er kjent å forbedre ytelsen til en glassvegg som isolerer et oppvarmet rom fra omgivelsene ved å doble denne vegg ved hjelp av en transparent plate og å la luft sirkulere mellom de to plater idet luften hyppig hentes utenfra og derefter blandes med inneluften. Tallrike systemer har vært.foreslått. Deres fordel ligger i at varmetapet reduseres i forhold til det til den samme vegg uten luftsirkulasjon men med direkte innføring av uteluft.

Med de kjente vindu vil ikke desto mindre, på grunn av at en del av luften som sirkulerer langs den indre plate er hentet fra det utvendige av bygget, temperaturen til den indre plate forblir lavere enn den til de indre vegger i bygningen som utgjør rommets andre vegger. På grunn av dette er anvendelsen av rommet nær ytterveggen generelt begrenset. Det ville være interessant å kunne heve temperaturen til overflaten på denne vegg. Man har foreslått å gjøre dette ved å isolere denne, for eksempel ved å erstatte den enkle indre plate med en isolasjonsplate. Komforten forbedres på denne måte men fornyelsesluften som strømmer langs veggen oppvarmes mindre og den termiske totale balanse forbedres ikke vesentlig.

Man har tenkt på å forbedre situasjonen ved direkte å benytte de nødvendige varmevirkemidler for oppvarming av rommet for å øke overflatetemperaturen på platen som utgjør den indre flate av glassveggen som skiller rommet fra det ytre. EP-B-102987 foreslår således å oppvarme suppleringsluften før passasjen langs veggen. Systemet har gitt en viss tilfreds-stillelse men en del av energien som tilføres benyttes for unødvendig å gjenoppvarme ytterveggen.

Man har likeledes foreslått en variant av det ovenfor angitte system der det er en av platene som utgjør veggen selv som er oppvarmende. Man benytter generelt i dette tilfellet et transparent ledende sjikt bestående av et tynt metallsjikt avsatt under vakuum. Et slikt system oppviser åpenbare fordeler fordi tilførselen av varme skjer der det er nyttigst, i selve rommet, noe som tillater i glassveggen å innarbeide komplementære funksjoner, ikke bare den naturlige opplysning men videre luftfornyelse og oppvarming.

Imidlertid er energitapet ikke neglisjerbart: varmevekslingen mellom de to plater som utgjør veggen, den indre oppvarmede plate og den ytre plate ved lavere temperatur, er vesentlig, og det er derfor man i US-PS 4.641.466 foreslår at platen overfor oppvarmingsplaten er utstyrt med et sjikt som reflekterer IR-stråler for derved å sende tilbakevarme-strålingen som avgis av oppvarmingsplaten, og derved å redusere varmetapet.

Man kjenner likeledes forskjellige innretninger som tillater en anvendelse av oppvarmingsvinduer under gode drifts-betingelser, dette er for eksempel tilfelle i EP-søknad 165.287 som foreslår en temperaturregulering og FR-PS 2.180.433 som foreslår en automatisk kutting av strømtil-førselen når det er unyttig eller farlig å opprettholde den.

Disse siste glassvegger forblir, på tross av at de tilbyr interessante tekniske løsninger, kompliserte og derfor vanskelige å gjennomføre og de er også generelt kostbare.

Foreliggende oppfinnelse har til oppgave å presentere en løsning på en oppvarmende glassvegg ved hjelp av luftsirkulasjon, en løsning som er effektiv og enkel og allikevel rimelig. Man har således søkt en løsning som gir den samme komfort som de eksisterende systemer men til lavere driftsom-kostninger og meget reduserte installasjonsomkostninger.

For å oppnå dette resultat angår foreliggende oppfinnelse en glassvegg som isolerer et rom fra omgivelsene omfattende flere transparente plater der minst en på overflaten omfatter et tynt sjikt som er virksomt overfor termisk stråling og som er et sjikt med lav utstrål ingsevne idet luft sirkulerer mellom minst to transparente plater før fordeling i rommet, og der av de sistnevnte transparente plater, den plate som befinner seg lengst mot det indre av rommet hører til et elektrisk oppvarmet vindu, og denne glassvegg karakteriseres ved at det tynne sjiktet som virker ved termisk stråling, med lav utstrålingsevne, er anordnet på overflaten av den oppvarmede vindusplate på den side der luft sirkulerer.

Som oppvarmingselement i denne plate benyttes fortrinnsvis et ledende transparent sjikt. I en foretrukket variant av oppfinnelsen er det dette sjikt i seg selv som utgjør sjiktet med lav emisivitet. Oppfinnelsen tar i dette tilfellt sikte på at, hvis matespenningen er høy og sjiktet av en eller annen tilsiktet eller utilsiktet grunn er utilgjengelig, matespenningen avbrytes automstisk.

Realiseringen av en glassvegg ifølge oppfinnelsen gir vesentlige fordeler i forhold til den kjente teknikk, rent teknisk, når sjiktet med lav emisivitet rettes mot den kolde side av veggen blir den termiske stråling som avgis av oppvarmingsplaten i overveiende grad rettet mot det indre av lokalet, noe som i vesentlig grad reduserer tapet fordi den varme som avgis ved konduksjon mot det ytre i større eller mindre grad gjenvinnes takket være luftsirkulasjonen. Denne tekniske fordel fører med seg en andre som gjelder komforten, under de gitte termiske tilstandersom indre og ytre temperatur, luftmengde, tilmåtet elektrisk energi til oppvarmings-ruten, vil temperaturen i veggen på flaten rettet mot det indre av rommet være meget høyere, noe som forbedrer komforten. Ytterligere en fordel ved oppfinnelsen ligger på det økonomiske plan, det å benytte det samme sjikt som oppvarmingselement og som "strålings"-isolasjon begrenser investeringsomkostningene for veggen. I stedet for således å ha for høy temperatur på veggen som i de tidligere viste tilfeller holder man ved hjelp av en regulering den samme overflatetemperatur hvorved den elektriske energi som er nødvendig for å holde denne temperatur i vesentlig grad reduseres.

Det siste fenomen kan lett fastslås ved å benytte ligningen for termisk motstand. R er den totale termiske motstand som foreligger mellom den ytre overflate av den indre opp-varmingsplate og den ytre plate. Pr. definisjon måles varmevekslingen mellom de to plater ved strømmen F:

der Tj og Tg henholdsvis er den indre og ytre temperatur i veggene, adskilt av luftmellomrommet.

Den termiske motstand R består av to deler, den ene angår fornyelsen av luft og konduksjon-konveksjon gjennom luft-sjiktet, altså Rc, den andre er den termiske stråling Rg. Disse motstander kombineres klassisk ved ligningen:

Det termiske i solasjonssystem som kalles "pariéto-dynamisk" som består i å la suppleringsluft sirkulere (eventuelt blandet med luft hentet fa selve rommet) mellom de to plater som utgjør den ytre vegg av rommet har som virkning i vesentlig grad å øke verdien av Rc.

Vi antar at denne verdimultipliseres med 10:

Man ser således at hvis Rc og Rg er av samme størrelsesorden vil enhver modifikasjon av Rjj praktisk talt integralt gjenfinnes i den termiske motstand for hele elementet og således på den termiske strøm som oppstår fra en gitt temperaturgradient: hvis man for eksempel fordobler Rr blir resultantstrømmen praktisk talt dividert med 2: enhver virkning på avgitt stråling fra den varme flate gjenfinnes øyeblikkelig i de termiske tap. Figurene som forklares nedenfor tillater bedre å forstå hvordan oppfinnelesen realiseres og utføres: Figur 1 viser et klassisk pariéto-dynamisk isolasjonsvindu; Figur 2 er et skjema av et slikt vindu;

Figur 3 er en oppvarmingsvariant,

Figur 4 viser den energi som avgis av en ubelagt glassplate og en glassplate belagt med et sjikt med lav emisivitet; og

Figurene 5, 6 og 7 viser skjematisk oppfinnelsens gjenstand.

I figur 1 ser man et pariéto-dynamisk isolasjonsvindu: en ytre ramme 1 er koblet med en indre ramme 2. Disse rammer er på tett måte forbundet med veggen bortsett fra de ndre åpninger for ventilasjon ut og de øvre åpninger for ventilasjon inn. Et system med kontrollert mekanisk ventilasjon opprettholder den indre atmosfære i rommet under trykk ved å suge inn en ytre luftstrøm som sikrer fornyelse av luften i rommet, mengden er for eksempel et romvolum pr. time. Strømmene av uteluft er angitt med 3, luften sirkulerer ved 4 mellom luftekanalene og trenger ved 5 inn i rommet. Forskjellige systemer er allerede foreslått, for eksempel kan antallet vertikale vegger være forskjellig, likeledes strømningsretningen og andelen resirkulert luft. Hoved-prinsippet er imidlertid at frisk luft som hentes utenfra sirkulerer langs en vegg mot det indre av rommet.

Figur 2 viser systemet på enklest mulig måte, luften sirkulerer nedenfra og oppover mellom to plater, hver bestående av et enkelt sjikt.

I figur 3 viser man det samme system men der det er vist en oppvarmingsrute. På den side av veggen som vender innover har man anordnet en laminert plate bestående av to ytre glass-sjikt adskilt av et mellomliggende plastsjikt 7, for eksempel av polyvinylbutyral, PVB. Det ene av glasssj iktene 6 er på overflaten som er i kontakt med den benyttede PVB utstyrt med et transparent ledende sjikt 8 som for eksempel består av sølv, avsatt ved katodisk forstøvning og anbragt mellom to sjikt av et transparent oksyd, for eksempel tinnoksyd som beskytter sølvet og som øker lystransmisjonen. Strømmen føres på klassisk måte ved hjelp av elektroder i form av et bånd som for eksempel består av en sølvmaling. For å unngå ødeleggelse som kan forårsakes på grunn av termiske spenninger i glass i en vegg analogt det som er vist i figur 3 og de følgende figurer, er glasset fortrinnsvis et tempret glass.

Når et slikt oppvarmingsvindu benyttes ved pariéto-dynamisk isolasjon benytter man også reguleringssystemer av den type som for eksempel beskrevet i EP-søknad 165287.

Det er oppvarmingsvegger av den type som er vist i figur 3 som man ifølge oppfinnelsen utstyrer med et sjikt med lav emissivitet for å forbedre effektiviteten. Disse sjikt blir, alt efter den rolle de skal spille, rettet mot det ytre, enten på siden for suppleringsluft (symbolisert ved pilene 9 i figur 3) eller mot den annen side. I ethvert tilfelle er det nødvendig å holde dette sjikt rent. Det må ha en tilstrekkelig mekanisk motstandsevne til å kunne motstå de vanlige behandlingstrinn. Metalliske sjikt av samme type som sjiktet 8 som beskrevet ovenfor passer ikke generelt og det kan ofte være hensiktsmessig å benytte halvledende oksyd-sjikt, avsatt i varme, som for eksempel beskrevet i EP-PS 125.153. Disse sjikt har evnen til vesentlig å redusere emisjonen av termisk stråling fra glass med slike sjikt.

I figur 4 vises strålingsspekteret som avgis ved en temperatur på 20° C fra en overflate av et ikke-behandlet silica-soda-kalkglass 10 og fra en overflate 11 av det samme glass ved samme temperatur men utstyrt med et SnC^-sjikt, dopet med fluor, og i en tykkelse av 400 nm. Man ser at energien som avgis av den andre overflate er meget lavere enn den som avgis av den første.

Figur 5 viser det samme pariéto-dynamiske system som figur 3 men som ifølge oppfinnelsen er utstyrt med et sjikt som begrenser den termiske strålingsemisjon, spesielt den som vil absorberes av det kolde glass 13 som befinner seg overfor oppvarmingsvinduet 14.

I figur 6 vises en pariéto-dynamisk isolasjonsvegg utstyrt med sitt oppvarmingsvindu ifølge oppfinnelsen men i en forseglet isolert versjon.

Oppvarmingssjiktet 15 er beskyttet fra ytre kontakt da det befinner seg i det indre av et tradisjonelt forseglet isolerende vindu 16 som på vanlig måte består av et avstands-stykke 17 utstyrt med tørkemiddel 18 og limt til glassene som utgjør dobbelvinduet ved hjelp av en elastomer som for eksempel polysulfid 19. Den elektriske strøm føres via to ledende bånd av den type som er vist ved 20. Hvis det oppvarmende sjikt 15 ikke er sjiktet med lav emissivitet er det sjiktet med liten emissivitet 21 som befinner seg i det ytre av den andre plate som utgjør det isolerende vindu som spiller denne rolle, men det kan like godt befinne seg på selve den oppvarmende glassplate på siden motsatt sjiktet 15.

Figur 7 viser skjematisk en foretrukket variant ifølge oppfinnelsen. Man ser en vegg bestående av to plater mellom hvilke det sirkulerer en friskluftstrøm, representert ved pilene 22. En av platene 23 er oppvarmende og her anordnet mot det indre av rommet. Den kolde plate 24 er rettet mot det ytre. Luften suges utenfra, fortrinnsvis ved den nedre del av platen 24 men et hvilket som helst annet luftsirkulasjons-system kan benyttes der friskluft sirkulerer langs den varme plate.

Oppvarmingsplaten 23 er på siden motsatt rommet utstyrt med et sjikt 25 som er i stand til uten nedbryting å motstå vasking, Dette sjikt med lav emissivitet, spiller på samme måte som sjiktet 12 i figur 5 eller sjiktet 21 i figur 6 også rollen som oppvarmingssjikt. Man har således utstyrt med matebånd 26 for elektrisk strøm, holdt i avstand slik at man ved forbindelse med en disponibel elektrisk strømkilde kan disponere den ønskede overflateenergi maksimalt. Således foretrekker man av økonomiske grunner, i stedet for å tilpasse sjiktet til platens dimensjoner og til den dispo-nible spennning, alltid å benytte det samme sjikt og å tilpasse de elektriske parametre, spenning og/eller impuls-varighet, for å oppnå den overflateenergi som reguleringen tar sikte på som funksjon av behov, det vil si overflatetemperatur for den varme vegg og/eller temperaturen i den omgivende luft og/eller den totale elektriske energi som er nødvendig på et lite øyeblikk som funksjon av for eksempel spenninger, de tilsiktede verdier for temperaturen i rommet, den aktuelle verdi for denne temperatur, utetemperaturen, tidspunkt på dagen og så videre.

For maksimalt å kunne utvide anvendelsesområdet ønsker man å kunne benytte de høyest mulig elektriske spenninger, spesielt de til det kommunale offentlige elektrisitetsnett. Dette medfører å kunne disponere bruksbetingelser av nødvendig type i forbindelse med isolasjonsmaterialer og også i forbindelse med enhver form for berøring av sjikt med elektrisk ledende elementer og videre å ha til disposisjon tilstrekkelige sikkerhetssystemer. Således har sjiktet 25 behov for periodisk å gjennomgå et vedlikehold da luftgjennomløpet virker sterkt tilsmussende. Det er således viktig at denne veggdel, for eksempel et vindu, kan åpnes for å tillate slik rengjøring. Under disse betingelser er det viktig at, hvis spenningen vanligvis er farlig, den elektriske tilmatning automatisk kobles ut under åpning av platen. Et system analogt det som er beskrevet i FR-PS 2.180.433 kan være hensiktsmessig. Likeledes må man ved knusing av platene 23 eller 24 unngå at elektriske strøm fremdeles flyter.

Generelt er glassene tempret og man kan benytte vanlige systemer for detektering av ødeleggelse av tempret glass som for eksempel beskrevet i EP-søknad 33857. Når det gjelder glasset 24 er det ved hjelp av en elektronisk anordning av i og for seg kjent type tilstrekkelig til å verifisere at strømmen ikke er avbrutt.

Ut fra det ovenfor anførte ser man at foreliggende oppfinnelse foreslår en effektiv, energirimelig og økonomisk rimelig glassvegg. Takket være dette kan veggen produseres i store serier på rimelig måte idet man ikke benytter mer ennet enkelt sjikt som takket være et tilpasset regulerings-system kan benytte tilgjengelig spenning.

Claims (11)

1. Glassvegg som isolerer et rom fra omgivelsene, omfattende flere transparente plater (13, 14; 24, 23) der minst en på overflaten omfatter et tynt sjikt (12, 21, 25) som er virksomt overfor termisk stråling og som er et sjikt med lav utstrålingsevne idet luft sirkulerer mellom minst to transparente plater (23, 24) før fordeling i rommet, og der av de sistnevnte transparente plater (14, 23), den plate (14) som befinner seg lengst mot det indre av rommet hører til et elektrisk oppvarmet vindu, karakterisert ved at det tynne sjiktet (12, 21, 25), som virker ved termisk stråling, med lav utstrålingsevne, er anordnet på overflaten av den oppvarmede vindusplate (14, 23) på den side der luft sirkulerer.

2. Glassvegg ifølge krav 1, karakterisert ved at det oppvarmede vindu er et laminert vindu (14).

3. Glassvegg ifølge krav 1, karakterisert ved at det oppvarmede vindu er et forseglet isolerende vindu (16).

4 . Glassvegg ifølge krav 1, karakterisert ved at det oppvarmede vindu består av platen (23) som er oppvarmet elektrisk ved sirkulasjon av en elektrisk strøm i det transparent ledende sjiktet (25) som samtidig er det tynne sjikt som virker mot termisk stråling.

5 . Glassvegg ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det tynne sjikt (12, 21, 25) som virker mot termisk stråling og som er anbragt på overflaten av den oppvarmede vindusplate (14, 23) er et sjikt av et halvledende transparent metalloksyd.

6. Glassvegg ifølge krav 4 og 5, karakterisert ved at sjiktet (12, 21, 25) er beskyttet mot eksteriør-kontakter under vanlige bruksbetingelser.

7. Glassvegg ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at den utgjør en fast vegg av en bygningsfasade.

8. Glassvegg ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 6, karakterisert ved at den utgjør en åpen vegg, dør, et vindu eller lignende i en bygningsfasade.

9. Glassvegg ifølge krav 7 eller 8, karakterisert ved at den elektriske strøm automatisk brytes når det ved vanlig bruk beskyttede sjikt (12, 21, 25) blir tilgjengelig.

10. Glassvegg ifølge krav 9, karakterisert ved at strømtilmatningen brytes når veggen åpnes.

11. Glassvegg ifølge krav 9, karakterisert ved at strømtilmatningen brytes ved knusing av en av platene som utgjør veggen.