DE10217045A1

DE10217045A1 - Passivhaus-taugliches Verglasungselement

Info

Publication number: DE10217045A1
Application number: DE2002117045
Authority: DE
Inventors: Karl Haeuser; Hans Glaeser; Lothar Herlitze
Original assignee: Interpane Glasbeschichtungsgesellschaft Mbh & Co; INTERPANE GLASBESCHICHTUNGSGMB
Current assignee: Interpane Entwicklungs und Beratungs GmbH and Co KG
Priority date: 2002-04-17
Filing date: 2002-04-17
Publication date: 2003-11-13
Anticipated expiration: 2022-04-18
Also published as: DE10217045B4; WO2003087516A1; EP1495206A1

Abstract

Ein Verglasungselement (1) umfaßt eine erste Scheibe (2) und eine zweite Scheibe (3), welche durch einen ersten Zwischenraum (5) voneinander beabstandet sind, sowie eine dritte Scheibe (4), welche von der zweiten Scheibe durch einen zweiten Zwischenraum (6) beabstandet ist. Dabei ist entweder eine dem ersten Zwischenraum (5) zugewandte Fläche der ersten, inneren Scheibe (2) oder eine dem ersten Zwischenraum (5) zugewandte Fläche der zweiten, mittleren Scheibe (3) mit einer Wärmedämmschicht (7) versehen. Die dritte, äußere Scheibe (4) weist an einer dem zweiten Zwischenraum (6) abgewandten Fläche eine niedrigemittierende Schicht (8) auf. Die zweite, mittlere Scheibe (3) und die dritte, äußere Scheibe (4) weisen an den dem zweiten Zwischenraum (6) zugewandten Flächen erfindungsgemäß keine Wärmedämmschicht auf.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verglasungselement insbesondere zur Verwendung bei einem Passivhaus gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der EP 0 854 264 A1 ist ein 3-Scheiben-Verglasungselement mit niedrigem Wärmedurchlaßkoeffizienten U_G (früher k-Wert) bekannt. Dieses umfaßt drei durch Gaszwischenräume voneinander getrennte Glasscheiben. Eine innere und eine äußere Glasscheibe sind auf den Glaszwischenräumen zugewandten Seiten jeweils mit einer transparenten, wärmestrahlenreflektierenden Schicht, einer sogenannten Wärmedämmschicht, versehen. Die äußere Glasscheibe ist auf ihrer der Atmosphäre zugewandten Außenseite mit einer niedrigemittierenden Schicht, die wiederum mit einer hydrophoben Schicht abgedeckt ist. Die niedrigemittierende Schicht vermindert die Taubeschlagshäufigkeit auf der Außenfläche, da durch sie die Abstrahlung von Wärme von der Verglasungsaußenoberfläche an den Himmel und die Umgebung reduziert und somit eine Temperaturabsenkung der Außenoberfläche abgeschwächt wird. Die hydrophobe Schicht übt eine selbstreinigende Wirkung auf die darunterliegende, niedrigemittierende Schicht aus. Somit wird nicht nur dem bei 3-Scheiben-Verglasungselementen mit niedrigem U_G- Wert für Passivhäuser beklagten, häufigen Taubenschlag und damit Transparenzverlust entgegengewirkt, sondern auch in hohem Maße Schmutzablagerungen auf den Verglasungselementen vermindert.

Nachteilig an dem aus der EP 0 854 264 A1 bekannten Verglasungselement ist insbesondere, daß es infolge der niedrigemittierenden Schicht auf der Außenoberfläche bei Sonneneinstrahlung durch Absorption von Sonnenstrahlen in der Wärmedämmschicht auf der dem Gaszwischenraum zugewandten Seite zu einem Wärmestau in diesem Gaszwischenraum kommt.

Dies führt zu einer frühzeitigen Materialermüdung des Scheibenrandverbundes und damit einer verminderten Alterungsbeständigkeit der Verglasung und des Fensters. Außerdem ist die in der EP 0 854 264 A1 vorgeschlagene Lösung aufwendig und deshalb teuer in der Herstellung.

Nach den geltenden DIN-Normen dürfte Taubenschlag auf der Außenoberfläche von Verglasungen ohne niedrigemittierende Schicht auf der Außenoberfläche nicht auftreten. Daß er dennoch, insbesondere bei Verglasungselementen mit niedrigem U_G-Wert, verstärkt auftritt, ist ein Indiz dafür, daß die U_G- Wert-Bestimmung mit den geltenden DIN-Normen fehlerhaft ist; sie berücksichtigt die Wärmeabstrahlung von der Außenoberfläche an den Himmel und die Umgebung nicht richtig.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demnach, ein Verglasungselement mit den heute für Passivhäuser geforderten Kriterien zu schaffen, bei dem ein Wärmestau im äußeren Glaszwischenraum nicht auftritt und somit die Alterungsbeständigkeit des Verglasungselements und des Fensters gewährleistet ist und bei dem gleichzeitig der Taubenschlag auf der Außenseite des Verglasungselements vermindert ist.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch ein Verglasungselement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß ist an den an den zweiten, äußeren Zwischenraum angrenzenden Flächen der mittleren Scheibe und der äußeren Scheibe keine Wärmedämmschicht vorgesehen. Dies vermindert den Wärmestau in dem Verglasungselement. Gleichzeitig wird dem Taubenschlag entgegengewirkt.

Überraschend zeigt sich darüber hinaus, daß auch dieser Aufbau eines 3-Scheiben-Verglasungselements die Kriterien für Passivhausverglasungen erfüllt.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Vorteilhafterweise wird die Wirkung des erfindungsgemäßen Verglasungselements durch eine geeignete Wahl des Emissionsvermögens und des solaren Transmissionsgrads der Wärmedämmschicht und der niedrigemittierenden Schicht verbessert.

Die Scheiben des erfindungsgemäß ausgestalteten Verglasungselements können aus Weiß- oder Floatglas bestehen. Auch eine Kombination der verschiedenen Glastypen ist vorgesehen.

Weiterhin ist eine Füllung der Zwischenräume zwischen den Scheiben mit Luft oder einem Edelgas, wie z. B. Krypton oder Argon, zur Verbesserung der Wärmeisolierung von Vorteil. Dabei kann auch jeweils ein Zwischenraum mit Luft und der andere mit einem Edelgas oder einem Gasgemisch gefüllt sein.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 1 weiter veranschaulicht.
In der Zeichnung ist eine beispielhafte Ausführungsform dargestellt. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Schnitt-Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verglasungselements.
Das in Fig. 1 dargestellte, erfindungsgemäße Verglasungselement 1 ist insbesondere zur Verwendung in einem sogenannten Passivhaus geeignet. Ein Passivhaus zeichnet sich durch eine heizenergiesparende Bauweise aus, die pro Quadratmeter Wohnfläche nur einen Verbrauch von maximal 10 l/Jahr Heizöl oder 10 m²/Jahr Erdgas zuläßt. Dafür werden hochwärmegedämmte Fensterscheiben mit maximal möglichem Sonnenenergiedurchlaß benötigt, die folgende Kriterien erfüllen:

1. Behaglichkeitskriterium:

U_G ≤ 0,8 W/m²K
2. Energiekriterium:

U_eff = U_G - 1,6.g < 0

Dabei stellt U_G den Wärmedurchlaßkoeffizienten der Verglasung (früher k_G-Wert) gemäß den Euro-Normen EN DIN-673, 674 bzw. 675 und g den Gesamtenergiedurchlaßgrad der Verglasung gemäß Euro-Norm EN DIN 410 dar. Das Behaglichkeitskriterium beschreibt den Energieverlust des Verglasungselements; das Energiekriterium beschreibt dessen Energiebilanz aus Energieverlust und Energiegewinn durch Sonneneinstrahlung.
Das in Fig. 1 dargestellte, erfindungsgemäße Verglasungselement 1 besteht dabei vornehmlich aus drei Scheiben 2, 3, 4, welche aus Float- oder Weißglas bestehen können. Die Dicke der transparenten Scheiben 2, 3, 4 beträgt dabei vorzugsweise mindestens 3 mm. Die Auswahl des Materials für die Scheiben 2, 3, 4 ist dabei beliebig, beispielsweise können alle drei Scheiben 2, 3, 4 aus Weißglas oder Floatglas bestehen. Es ist jedoch auch möglich, beispielsweise eine einzelne Scheibe 3 aus Weißglas und die anderen Scheiben 2 und 4 aus Floatglas herzustellen.
Zwischen der ersten, inneren Scheibe 2 und der zweiten, mittleren Scheibe 3 ist ein erster Zwischenraum 5 und zwischen der mittleren Scheibe 3 und der dritten, äußeren Scheibe 4 ein zweiter Zwischenraum 6 ausgebildet, welche die Scheiben 2 und 3 sowie 3 und 4 voneinander beabstanden. Die Breite der Zwischenräume 5, 6 beträgt dabei vorzugsweise zwischen 12 mm und 16 mm.
Zur besseren Wärmeisolierung können die Zwischenräume 5, 6 anstelle von Luft mit einem Edelgas, wie beispielsweise Argon oder Krypton oder Mischungen dieser Edelgase gefüllt sein. Es ist dabei auch möglich, die Zwischenräume 5, 6 mit unterschiedlichen Füllungen zu versehen; beispielsweise kann der Zwischenraum 5 mit Argon und der Zwischenraum 6 mit Krypton gefüllt sein.
Auf der ersten, inneren Scheibe 2 ist eine Wärmedämmschicht 7 aufgebracht. Die Wärmedämmschicht 7 besteht dabei vorzugsweise aus einem Schichtsystem auf der Basis von Silber. Das Emissionsvermögen ε beträgt dabei höchstens 0,05; der solare Transmissionsgrad τ_e beträgt mindestens 54%.
Ein niedriges Emissionsvermögen ε der Wärmedämmschicht 7 bewirkt eine Reduzierung des U_G-Wertes des Verglasungselements 1. Der solare Transmissionsgrad τ_e ist derjenige Teil der einfallenden Sonnenstrahlung, welcher die Wärmedämmschicht durchdringt.
Der solare Transmissionsgrad τ_e ist das normierte Integral des spektralen Transmissionsgrads τ(λ) (λ = Wellenlänge). Der solare Transmissionsgrad ist gemäß Euro-Norm EN DIN 410 wie folgt definiert:
S(λ) bedeutet die spektrale Verteilung der Sonneneinstrahlung.
Auf der dritten, äußeren Scheibe 4 ist eine niedrigemittierende Schicht 8 vorzugsweise auf Basis eines elektrisch hochleitfähigen Halbleiters oder eines Edelmetallschichtsystems aufgebracht. Das Emissionsvermögen ε der niedrigemittierenden Schicht 8 beträgt dabei höchstens 0,2; der solare Transmissionsgrad τ_e beträgt mindestens 67%.
Die niedrigemittierende Schicht 8 ist vorzugsweise zusätzlich mit einer schmutzabweisenden Schicht 9 abgedeckt, welche die niedrigemittierende Schicht 8 glättet. Die schmutzabweisende Schicht 9 hat den Vorteil, daß sie einen Selbstreinigungseffekt hat und eine leichtere Reinigung der äußeren Scheibe 4 bewirkt.
Die Scheiben 2, 3, 4 sind durch nur schematisch dargestellte Abstandshalterahmen 10 voneinander beabstandet. Die Scheiben 2, 3, 4 können dabei mit den Abstandshalterahmen 10 durch nicht weiter dargestellte Klebedichtmasse miteinander verbunden sein. Der Abstandshalterahmen kann ein Trockenmittel beinhalten.
Durch die hohe Wärmedämmung eines solchen Verglasungselements 1, d. h. wegen des geringen Wärmeflusses durch ein solches Verglasungselement 1, und die hohe Abstrahlung von Wärme von der Außenoberfläche des Verglasungselements 1 an den Himmel und die Umgebung kommt es sehr häufig zu Taubenschlag auf der Außenoberfläche. Das Verglasungselement 1 ist dann nur noch transluzent, wodurch das herausragende Merkmal eines Verglasungselementes 1, nämlich die ungestörte Durchsicht, verloren geht.
Durch die niedrigemittierende Schicht 8 auf der Außenoberfläche des Verglasungselementes 1 kann sowohl die Taubeschlagshäufigkeit vermindert als auch der U_G-Wert des Verglasungselementes 1 reduziert, d. h. verbessert werden. Die angesprochenen Lösungen sind jedoch teurer. Außerdem kann es bei Sonneneinstrahlung, wie weiter oben bereits dargelegt, zu einem Wärmestau im Zwischenraum 6 zwischen den Scheiben 2 und 3 kommen, wodurch die Alterungsbeständigkeit des Verglasungselements 1 beeinträchtigt wird.
Erfindungsgemäß wird deshalb das oben beschriebene Verglasungselement 1 vorgeschlagen, welches, wie bereits erläutert, nur eine Wärmedämmschicht 7 an der dem ersten Zwischenraum 5 zugewandten, ersten, inneren Scheibe 2 oder zweiten, mittleren Scheibe 3 aufweist, jedoch keine weitere Wärmedämmschicht auf einer dem zweiten Zwischenraum 6 zugewandten Fläche der zweiten, mittleren Scheibe 3 oder der dritten, äußeren Scheibe 4. Das erfindungsgemäße Verglasungselement 1 hat dadurch den Vorteil, daß sowohl die Kriterien der Passivhaus-Tauglichkeit als auch die übrigen Vorteile einer niedrigemittierenden Schicht 8 auf der äußeren Scheibe 4 des Verglasungselements 1, nämlich die erheblich verringerte Taubeschlagshäufigkeit sowie ein von der Witterung und der Einbaulage quasi unabhängiger und im Jahresmittel im Vergleich zur Berechnung gemäß den derzeitigen DIN-Normen um 10% verringerter Wärmeverlust, erreicht werden können.
Die folgende Tabelle beschreibt Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verglasungselements 1:
Die Scheiben 2, 3, 4 bestehen vorzugsweise aus Floatglas. Lediglich im letzten Ausführungsbeispiel ist die mittlere Scheibe 3, wie durch den Stern (^*) gekennzeichnet, aus Weißglas hergestellt. Die Zwischenräume 5, 6 sind mit unterschiedlichen Gasen oder Gasmischungen gefüllt, wobei verschiedene Kombinationen aus Luft (L), Argon (Ar) und Krypton (Kr) angegeben sind.
In der zweiten Spalte der Tabelle ist der g-Wert, d. h. der Gesamtenergiedurchlaßgrad, des jeweiligen Verglasungselements 1 angegeben, der im wesentlichen durch den solaren Transmissionsgrad τ_e bestimmt wird, während die dritte und vierte Spalte der Tabelle die durch die Euro-Normen geforderten bzw. die real gemessenen U_G-Werte, d. h. die Wärmedurchlaßkoeffizienten, enthalten. Die fünfte Spalte enthält den U_G-Wert gemäß dem staatlich vorgeschriebenen Rechenwert. Dieser muß das oben angesprochene, erste Kriterium des Passivhauses (Behaglichkeitskriterium) erfüllen. Die letzte Spalte der Tabelle enthält das zweite Kriterium des Passivhauses (Energiekriterium).
Aus der Tabelle ist ersichtlich, daß bis auf das erste Beispiel alle übrigen, erfindungsgemäß ausgestalteten Verglasungselemente 1 die Passivhaus-Kriterien erfüllen.
Durch das erfindungsgemäße Verglasungselement wird daher eine Passivhaus-taugliche Fensterscheibe ermöglicht, die kostengünstig herstellbar ist und welche aufgrund des vermiedenen Wärmestaus eine hohe Altersbeständigkeit bei gleichzeitiger Verringerung der Taubeschlagshäufigkeit auf der Außenseite und sicherer Einhaltung der Energiekriterien gewährleistet.

Claims

1. Verglasungselement (1) mit einer ersten, transparenten Scheibe (2) und einer zweiten, transparenten Scheibe (3), welche durch einen ersten Zwischenraum (5) voneinander beabstandet sind, sowie einer dritten, transparenten Scheibe (4), welche von der zweiten Scheibe durch einen zweiten Zwischenraum (6) beabstandet ist,
wobei entweder eine dem ersten Zwischenraum (5) zugewandte Fläche der ersten, inneren Scheibe (2) oder eine dem ersten Zwischenraum (5) zugewandte Fläche der zweiten, mittleren Scheibe (3) mit einer Wärmedämmschicht (7) versehen ist, und
wobei die dritte, äußere Scheibe (4) an einer dem zweiten Zwischenraum (6) abgewandten Fläche eine niedrigemittierende Schicht (8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite, mittlere Scheibe (3) und die dritte, äußere Scheibe (4) an den dem zweiten Zwischenraum (6) zugewandten Flächen keine Wärmedämmschicht aufweisen.

2. Verglasungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Emissionsvermögen ε der niedrigemittierenden Schicht (8) höchstens 0,2 und der solare Transmissionsgrad (τ_e) der niedrigemittierenden Schicht (8) mindestens 67% beträgt.

3. Verglasungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die niedrigemittierende Schicht (8) aus einer elektrisch leitfähigen Halbleiterschicht besteht.

4. Verglasungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die niedrigemittierende Schicht (8) aus einem umweltbeständigen Schichtsystem auf Edelmetallbasis besteht.

5. Verglasungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmedämmschicht (7) ein Emissionsvermögen ε von höchstens 0,05 und einen solaren Transmissionsgrad (τ_e) von mindestens 54% aufweist.

6. Verglasungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmedämmschicht (7) aus einem Schichtsystem auf Silberbasis besteht.

7. Verglasungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (2, 3, 4) aus Floatglas bestehen.

8. Verglasungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Scheiben (2, 3, 4) aus Weißglas besteht.

9. Verglasungselement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der solare Transmissionsgrad (τ_e) der aus Weißglas bestehenden Scheiben (2, 3, 4) mindestens 90% beträgt.

10. Verglasungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Scheiben (2, 3, 4) mindestens 3 mm beträgt.

11. Verglasungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Zwischenräume (5, 6) zwischen den Scheiben (2, 3, 4) 12 mm bis 16 mm beträgt.

12. Verglasungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenräume (5, 6) mit Luft gefüllt sind.

13. Verglasungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer der Zwischenräume (5, 6) mit einem Edelgas oder einer Edelgasmischung gefüllt ist.

14. Verglasungselement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Edelgas Krypton oder Argon ist.

15. Verglasungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die niedrigemittierende Schicht (8) durch eine schmutzabweisende und/oder hydrophobe Deckschicht (9) abgedeckt ist.

16. Verglasungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (2, 3, 4) durch Abstandshalterahmen (10) unter Bildung der Zwischenräume (5, 6) voneinander beabstandet sind.