AT516190A2

AT516190A2 - Multifunktionales Energie-sparendes Fenster

Info

Publication number: AT516190A2
Application number: ATA50414/2014A
Authority: AT
Original assignee: Cebrat Gerfried Dipl Ing
Priority date: 2013-03-25
Filing date: 2014-06-16
Publication date: 2016-03-15
Also published as: AT516190A3; AT516190B1; AT514151A2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur energieautarken Belüftung und Wärmerückgewinnung in Fenstern. Ein Rahmen des Fensters (1) ist verbreitert und besitzt mindestens eine vorteilhafterweise durch ein Fotovoltaikpaneel (2) abgedeckte Öffnung (3) und vorteilhafterweise auch ein in der Transparenz veränderbares Glas (9). Über mindestens ein Gebläse (4) wird abwechselnd Luft in den Raum gefördert und danach aus dem Raum abgesaugt. Der an der Innenseite des Fensters angebrachte Teil der Vorrichtung besteht mindestens aus einem Gebläse (4), und einem regenerativen Wärmetauscher (5), und vorteilhafterweise mindestens einem Luftfilter oder durchströmtem Schalldämmmaterial. Der eingebaute Kontroller regelt den Betrieb der Gebläse und über die Spannung des Fotovoltaikpaneels (2) und der gemessenen Raumtemperatur auch die Transparenz des schaltbaren Glases. Die Vorrichtung ist damit in der Lage den Energiebedarf sowohl für die Heizung als auch die Kühlung zu verringern und eine Belüftung ohne Eindringen von Lärm sicher zu stellen.

Description

Multifunktionales Energie-sparendes Fenster A

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung die - in einFenster integriert - diesem multifunktionaleEnergiespareigenschaften hinzufügt.

Stand der Technik sind dezentrale Wärmerückgewinnungs¬anlagen, die durch eine Kernbohrung mit der Umgebungverbunden sind. Im Bereich Dachflächenfenster sind solarbetriebene Schliessmechanismen bekannt, die auch mit einemRegensensor ausgerüstet sind. W02011105969 (Al) zeigt eine Belüftungseinheit die einerekuperative Wärmerückgewinnung ermöglicht und über eineSolarzelle mit Strom versorgt wird. Auch KR20100101443zeigt eine Energieversorgung über Photovoltaik. CN103470158 beschreibt die Integration einerschalldämmenden Box in die Fensterlüftung.

Im Bereich schaltbare Fenster sind nachträgliche Lösungenbekannt wie US 6429961 Bl „Methods for retrofittingwindows with switchable and non-switchable windowenhancements", wobei die Details der schaltbaren Schichtin US 2011/0287196 AI „Electro-Optical Switchable Window"festgehalten wurden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrundeEnergiemanagement- und Lüftungsfunktionalität in einFenster zu integrieren wobei: 1) die Energie für den Betrieb teilweise solar erzeugtwird (PV-Paneel und ggf. in das Glas integriertetransparente PV) 2) die Belüftung eine regenerative Wärmerückgewinnungerlaubt 3) ein Kurzschluss der Luftströme vermieden wird 4) der Schallschutz aufrecht bleibt

Multifunktionales Energie-sparendes Fenster A 5) ein Eindringen von Schlagregen vermieden wird 6) die in den Raum eingestrahlte solare Wärme bei Bedarfreduziert werden kann

Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass einPhotovoltaikpaneel die Öffnung im Fensterrahmen abdecktund auf der dem Raum zugewandten Seite sich eineWärmerückgewinnungseinheit befindet die mit nur einerÖffnung arbeitet und daher zyklisch betrieben wird. Dasmindestens eine Gebläse wird je nach Druckverlust alsTangential oder Axialgebläse ausgeführt. Bei einem Gebläsewird die Förderrichtung im Betrieb umgekehrt. Zusammen miteiner zweiten gleichartig arbeitenden Vorrichtung imverbundenen Gebäudebereich oder Zimmer ist eineQuerlüftung und optionaler Einbindung einesSolarkollektors möglich. Die Steuerung derLüftungsrichtung erfolgt über einen Kontroller, der jenach Wärmebilanz zwischen den Betriebsmodi bei der Lüftungumschaltet und ebenso ein in der Transparenz schaltbaresGlas schaltet. Dieses ist vorteilsweise an der Innenseiteder äußersten Scheibe befestigt um vor Witterung geschütztzu sein. Eine Integration in mehrscheibigevorteilhafterweise mit Edelgasen gefüllte Gläser istsinnvoll. Bei Kombination mit einer photoaktiven Schichtauf der dem Raum abgewandten Seite erhöht ein aufReflexion umgeschaltetes Glas den Ertrag.

Die Vorrichtung ist in der Lage über dieWärmerückgewinnung Energie für die Gebäudebeheizungeinzusparen. Weiters wird über das mindestens einePhotovoltaikelement Strom für den Betrieb des Lüfterserzeugt. Als weiterer Nutzen der Vorrichtung kann dieakustische Entkopplung vom Umgebungslärm gesehen werden,da Filter und Wärmetauscher Luftschall dämpfen.

Multifunktionales Energie-sparendes Fenster A

Die Erfindung wird anhand zweier Ausführungsbeispielegemäß den axionometrischen Zeichnungen näher erläutert.Fig. 1 zeigt das Fenster von der Außenansicht mit offenenSeitenflächen der Tragkonstruktion für das Solarpaneel 2,wodurch die beispielhaft runde Öffnung 3 im Fensterrahmen1 sichtbar wird, durch die hindurch die Luft geführt wird.Dabei ist es für die Ansprüche unerheblich ob die Öffnungund der Wärmetauscher im horizontalen oder vertikalen Teildes Fensterrahmens integriert werden. Bei größerenOberlichten z.B. im Altbau kann der senkrechte Teil desRahmens verbreitert und genutzt werden, wobei bei einerWest oder Ostorientierung der Fenster der südliche Teildes Rahmens anbietet, wenn dieser durch ei Mauerverschattet wird und somit der Verlust für den solarenGewinn klein gehalten werden kann. Fig. 2 zeigt denInnenteil der Vorrichtung mit entfernter Abdeckung derLuftführung, wobei die dem Beschlag zugewandte SeitesKastens abgeschrägt ist um ein weites Öffnen des Fensterszu erleichtern. Ein Schieber 6 ermöglicht ein vollkommenesVerschließen bei Abwesenheit. Über mindestens ein Gebläse4 werden die Wärmeaustauscher 5 intermittierend undabwechselnd was die Durchströmungsrichtung betrifftdurchströmt. Die Wärmetauscher 5, sind bei mittigerAnordnung des Luftfilters und der Öffnung nach außenrechts und links von diesem angeordnet. Zur Öffnung desFensterflügels 1 ist die Vorrichtung an der Seite derBeschläge (Drehachse) abgeschrägt. Der Schieber 6 kannauch durch ein Umlenkgitter ersetzt werden.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsvariante bei der dieLuftströmung über die Unterseite des ausgestelltenPhotovoltaikpanels durch ein schalldämmendes Lochblech 7erfolgt, das bei entsprechender Lochung auch einEindringen von Insekten verhindert.

Multifunktionales Energie-sparendes Fenster A

Fig. 4 zeigt einen gekrümmten Luftfilter 8, der mitFaltenfilter (Z-Typ), aber auch als Filtervlies realisiertwerden kann.

Fig. 5 zeigt die Systemarchitektur mit einerFernsteuerbarkeit über eine drahtlose Verbindung. Es istmöglich die Einheit über eine Fernbedienung direkt, aberauch über ein mobiles Endgerät wie Mobiltelefon, oderTablet via Router zu steuern. Die optionalen Komponentensind strichliert eingezeichnet, drahtlose Verbindungengepunktet. Sensoren können sowohl drahtgebunden als auchdrahtlos angeschlossen werden, wenn ein drahtlosesEnergie-sparendes Nachbereichs-Übertragungsverfahrenunterstützt wird. Fig. 6 zeigt die Reflexion über dieschaltbare Schicht 11, wodurch die photoaktive Schicht 10zwei Mal durchstrahlt wird. Der Witterungsschutz erfolgtdurch die Außenscheibe 9.

Claims

Multifunktionales Energie-sparendes Fenster A Ansprüche 1. Multifunktionales Energie-sparendes Fenster, dadurchgekennzeichnet, dass a. die Luft über mindestens eine Öffnungvorzugsweise unter einem Photovoltaikpaneel (2)durch eine Öffnung im ebendort verbreitertenRahmen (1) des Fensters tritt und b. die Luft in wechselnder Richtung durch einenregenerativen Wärmetauscher längs dem Rahmen (1)geführt wird.
2 . Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass der Glasaufbau vorteilhafterweise bei derAußenscheibe eine veränderbare Transparenz aufweist.
3 . Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet dass der Glasaufbau vorteilhafterweise bei derAußenscheibe eine photoaktive Schicht umfasst, dievorteilhafterweise auf der Rückseite eine Schicht mitveränderbarer Transparenz besitzt die so beschaffenist dass sich eine zumindest teilweise Reflexion unddamit zweimalige Nutzung der photoaktiven Schichtbewirkt wird.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurchgekennzeichnet, dass die Luft an der Außenseite derVorrichtung durch ein vorzugsweise horizontalangeordnetes Lochgitter (7) tritt, das zwischenPhotovoltaikpaneel (2) und Fensterrahmen (1)angebracht ist wobei die Öffnung (6)vorteilhafterweise verschließbar ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurchgekennzeichnet, dass diese für einen größerenÖffnungswinkel des Fensterflügels einen abgeschrägtenKanal mit schräg angeordneter Luftöffnung (6)besitzt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurchgekennzeichnet, dass die über das mindestens eine Multifunktionales Energie-sparendes Fenster A eingebaute Photovoltaikpaneel gewonnene Energie inder Vorrichtung gespeichert wird.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurchgekennzeichnet, dass die Betriebsart der Gebläse übereine drahtlose Verbindung von außen gesteuert wird.
8. Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung nach einem derAnsprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass dieGebläsedrehzahl und Zyklendauer abhängig von der überTemperatursensoren und Gebläsedrehzahl bestimmtenWärmebilanz und dem automatisch erkanntem Ziel desBetriebes aus Kühlen und Wärmerückgewinnungautomatisch gewählt wird.
9. Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung nach einem derAnsprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass derBetrieb der Gebläse über eine Messung derBeleuchtungsstärke gesteuert wird und dabei dieVorrichtung während der Nacht automatisch mitabgesenkter Drehzahl lärmreduziert betrieben wird.
10. Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung nach einemder Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dassüber Temperaturmessungen festgestelltemWärmeüberschuss im Raum, die Transparenz des Glasesautomatisch reduziert wird.