專利名稱：窗戶和窗框的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新穎的窗戶結(jié)構(gòu)，另外還涉及一種改善建筑物或者住宅房間內(nèi)空氣的技術(shù)。
近十年來(lái)，能量和環(huán)境條件的通常短缺已經(jīng)使個(gè)人或者人群下榻或者工作的建筑物更加隔熱，以免在例如依賴于所討論的建筑物或者房屋的冷季、秋季、冬季和春季期間，能量損耗以及熱量從加熱建筑物傳遞到外界環(huán)境。
然而，建筑物增加隔熱導(dǎo)致某些健康問(wèn)題，尤其是缺乏從環(huán)境或者從外部引入新鮮空氣的問(wèn)題，由于除提供通風(fēng)系統(tǒng)之外的大多數(shù)建筑物或者住宅，只允許所述建筑物或者住宅房間的空氣通過(guò)開(kāi)啟一或多扇窗戶并從外面引入新鮮的冷空氣而與新鮮空氣交換，在這種情況下，浪費(fèi)了被允許排放到環(huán)境的熱空氣的能量。
已經(jīng)進(jìn)行了某些嘗試來(lái)提供通風(fēng)窗戶結(jié)構(gòu)，例如從US5,475,957、US4,572,282和WO 92/14023中得知的結(jié)構(gòu)。參考以上出版物，以上美國(guó)專利在本說(shuō)明書(shū)中引入?yún)⒄铡?br> 本發(fā)明的目的是提供簡(jiǎn)單和可靠的窗戶結(jié)構(gòu)，該窗戶結(jié)構(gòu)允許建筑物房間通風(fēng)，在建筑物中，設(shè)置窗戶把房間與外界環(huán)境分開(kāi)，在這種情況下，允許被引入房間的空氣預(yù)熱，以節(jié)約能源，而不是允許冷的新鮮空氣隨意地引入所討論的房間內(nèi)。
本發(fā)明的特征為，通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明的新穎技術(shù)的空氣預(yù)熱，與其中來(lái)自房間的空氣只排出而由引入房間的新鮮未受熱的空氣替代的情況相比，可使來(lái)自外部新鮮空氣替代的空氣能量節(jié)約50-60％。
本發(fā)明的特定特征為，允許預(yù)熱空氣被引入建筑物特別是建筑物房間的新穎技術(shù)可通過(guò)這樣的窗戶結(jié)構(gòu)來(lái)建立，其中與具有同樣外觀的傳統(tǒng)窗戶相比，從建筑學(xué)觀點(diǎn)上看，沒(méi)有破壞所討論的建筑物或者住宅的外觀，并可由高隔熱拉擠成型元件制造，允許窗戶和窗框的制造具有與用于相同建筑物或者住宅的傳統(tǒng)窗戶相同的總尺寸，并由例如木材、塑料、金屬或者其組合的傳統(tǒng)材料制成。
以上目的和以上優(yōu)點(diǎn)與許多其他目的、優(yōu)點(diǎn)和特征一起從以下本發(fā)明的詳細(xì)描述中顯而易見(jiàn)，并根據(jù)本發(fā)明的第一方面如果以下窗戶獲得該窗戶包括環(huán)形窗框和一或多個(gè)安裝到所述窗框上的窗戶元件，所述窗框包括在所述框架底部與外部連通的第一空氣入口孔腔和第一空氣出口孔腔，所述第一空氣出口孔腔與內(nèi)部連通并進(jìn)一步通過(guò)基本上穿過(guò)所述空心框架整個(gè)長(zhǎng)度延伸的一或多個(gè)空氣通道與所述第一空氣入口孔腔連通。
如在以下根據(jù)本發(fā)明的窗戶第一實(shí)施例的技術(shù)描述中討論那樣，設(shè)置空心框架，在其中空心框架，一個(gè)或者更多空氣通道從底部空氣入口孔腔穿過(guò)空氣出口孔腔延伸設(shè)置，其中該空氣出口孔腔優(yōu)選的是設(shè)置在窗框頂部上，用于穿過(guò)該一個(gè)或更多空氣通道來(lái)抽取空氣，在該空氣通道中，空氣通過(guò)來(lái)自墻壁或者房間內(nèi)部的熱量被預(yù)熱。優(yōu)選的是，該空心框架由高強(qiáng)度和高絕熱聚合物材料特別是拉擠聚合物材料制造，使該框架以淺結(jié)構(gòu)而不是龐大結(jié)構(gòu)制造，從而允許整個(gè)窗戶根據(jù)現(xiàn)有的建筑學(xué)要求制造，并不破壞其中安裝該窗戶的建筑物的建筑外觀。
傳統(tǒng)上，大多數(shù)建筑物的窗戶具有矩形或者正方形結(jié)構(gòu)，而根據(jù)本發(fā)明的窗戶的目前優(yōu)選實(shí)施例，該窗框具有總體的矩形或者正方形結(jié)構(gòu)，并包括底部框架部件、兩個(gè)相對(duì)側(cè)框架部件和頂部框架部件。應(yīng)該理解的是，安裝在窗框上的窗戶元件可以是本領(lǐng)域已經(jīng)公知的任何形式，例如固定在窗框上單個(gè)窗戶元件、可升高或者可降低、可傾斜或者旋轉(zhuǎn)安裝的窗戶元件，可選擇的是多個(gè)窗戶元件，例如傳統(tǒng)地用于通常在丹麥作為“Dannebrog”窗戶(名字取自于丹麥紅白旗Danneborg)已知的窗戶中的四個(gè)或者六個(gè)窗戶元件或者任何其他結(jié)構(gòu)。還可理解的是，窗格可以是單層玻璃、多層或者上釉窗格，同時(shí)窗框可由一種材料制成，優(yōu)選的是由拉擠型材制成，而窗戶元件可具有由與窗框相同的材料或者由不同的材料及材料組合制成，例如木材、金屬、塑料包括隔熱材料的金屬，其中隔熱材料例如為礦棉或者玻璃棉或者聚合物材料或者其組合。在這方面，還可理解的是，術(shù)語(yǔ)“窗框”將被理解為窗戶的外部支撐結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)將直接地或者通過(guò)支撐元件固定到所討論的住宅或者建筑物墻壁上。同樣地，術(shù)語(yǔ)“窗戶元件”將被理解為限定包括透明元件的元件的術(shù)語(yǔ)，其中該透明元件由玻璃或者多層玻璃制成，并包含在環(huán)形殼體或者窗扉內(nèi)。
為了使包含在根據(jù)本發(fā)明窗戶的空心窗框內(nèi)的空氣通道起到煙道作用，允許空氣隨意地從入口孔腔到出口孔腔運(yùn)動(dòng)，并在這種情況下被預(yù)熱，優(yōu)選的是，第一空氣入口孔腔設(shè)置在底部框架部件上，而至少一個(gè)空氣通道沿著底部框架部件、側(cè)部框架部件和頂部框架部件延伸。
根據(jù)氣候條件，特別是在外部和內(nèi)部之間溫度差，以及空氣濕度，此外可能的話所討論建筑物的整體結(jié)構(gòu)，從建筑物墻壁或者從建筑物內(nèi)部到包含在根據(jù)本發(fā)明的窗戶空心窗框內(nèi)的預(yù)熱空氣通道的熱傳輸，可限于來(lái)自周圍墻壁或者可選擇地來(lái)自所討論的房間的熱傳遞。因此，根據(jù)本發(fā)明窗戶的兩個(gè)選擇實(shí)施例，該空心框架在它的朝向內(nèi)部表面上被隔熱，用于建立從周圍墻壁到該一個(gè)或者更多空氣通道的熱傳遞，可選擇的是，該空心框架在它的朝向周圍墻壁的外表面上被隔熱。
為了引導(dǎo)和控制通過(guò)該一個(gè)或者更多空氣通道的空氣流動(dòng)，該空氣通道可以特定幾何形狀配置，在這里，該空心框架可從空氣入口孔腔到空氣出口孔腔具有基本上恒定的橫截面，或者可具有降低的橫截面，或者可選擇的是增加的橫截面，用于使通過(guò)空氣通道的空氣減速或者加速。此外，限定空氣通道的空心框架的表面可設(shè)有改善熱傳遞的特定涂層，或者正如以上討論的那樣，該涂層作為絕熱層或者作為空氣流動(dòng)加速或者空氣流動(dòng)減速表面涂層。
作為本發(fā)明特征，包括至少一個(gè)空氣通道的該空心框架可分離為構(gòu)成一組并行空氣通道或者連續(xù)空氣通道的多個(gè)空氣通道，因此，根據(jù)本發(fā)明窗戶的又一個(gè)實(shí)施例，該空心窗框包括把該空心框架分為兩個(gè)分離通道的內(nèi)部分隔壁。由分隔壁限定的分離通道可構(gòu)成雙通道，其中一個(gè)為第一通道的延續(xù)，從而提供占有空心窗框內(nèi)限定內(nèi)部空間的單個(gè)空氣流動(dòng)通道長(zhǎng)度兩倍的空氣流動(dòng)通道。為了改善在輸入到房間的空氣和允許從房間排出空氣之間的熱傳遞，根據(jù)本發(fā)明的窗戶，有利的是，可設(shè)置成通過(guò)分隔壁界定的第一通道建立從第一進(jìn)氣口到第一空氣出口的連通，并還包括與內(nèi)部連通的第二空氣入口孔腔和與外部連通的第二空氣出口孔腔，所述空心窗框的第二通道建立從第二空氣入口孔腔到第二空氣出口之間的連通。
為了保證來(lái)自要從所討論房間排放的空氣傳遞的熱用于對(duì)要被引入房間的空氣進(jìn)行預(yù)熱，優(yōu)選的是，第一通道最靠近外部設(shè)置，而優(yōu)選的是，第二通道設(shè)置在最靠近內(nèi)部的第一通道后面。
通過(guò)第二通道的氣流可這樣建立，即根據(jù)第二空氣入口孔腔和第二空氣出口孔腔的實(shí)際位置，并與通過(guò)第一通道氣流相比，并行以及在相同方向，可選擇和優(yōu)選的是，在相反方向。
為了使位于房間內(nèi)的人關(guān)閉提供的預(yù)熱空氣入口，其中根據(jù)本發(fā)明的窗戶允許預(yù)熱空氣進(jìn)入到該房間，例如，外部溫度達(dá)到非常低水平，優(yōu)選的是，根據(jù)本發(fā)明窗戶的入口/出口孔腔設(shè)置有使窗戶密封的關(guān)閉裝置。
以上目的和以上優(yōu)點(diǎn)與許多其他目的、優(yōu)點(diǎn)和特征一起從以下本發(fā)明的詳細(xì)描述中將顯而易見(jiàn)，并根據(jù)本發(fā)明第二方面通過(guò)一種窗戶或者用于窗戶的環(huán)形窗框來(lái)獲得，所述窗戶包括一或多個(gè)安裝到所述窗框上或者將被安裝到所述窗框上的窗戶元件，所述窗框包括與外部連通的第一空氣入口孔腔和第一空氣出口孔腔，所述第一空氣出口孔腔與內(nèi)部連通并進(jìn)一步通過(guò)基本上穿過(guò)所述空心框架整個(gè)長(zhǎng)度延伸的一或多個(gè)空氣通道與所述第一空氣入口孔腔連通。
以上目的和以上優(yōu)點(diǎn)與許多其他目的、優(yōu)點(diǎn)和特征一起從以下本發(fā)明的詳細(xì)描述中將顯而易見(jiàn)，并根據(jù)本發(fā)明第三方面通過(guò)一種改善建筑物或者住宅房間空氣的方法來(lái)獲得，通過(guò)設(shè)置根據(jù)第一方面的窗戶，允許來(lái)自外部的新鮮預(yù)熱空氣被引入房間內(nèi)，把該窗戶安裝在所述建筑物或者住宅內(nèi)，并允許來(lái)自外部的空氣穿過(guò)所述第一空氣進(jìn)入通道進(jìn)入，并通過(guò)貫穿基本上所述空心框架整個(gè)長(zhǎng)度延伸的所述一或多個(gè)空氣通道被傳送，在這種情況下，空氣被預(yù)熱并允許預(yù)熱空氣穿過(guò)所述空氣出口孔腔引入房間。
下面參考附圖來(lái)進(jìn)一步描述本發(fā)明，其中在附圖中

圖1為根據(jù)本發(fā)明窗戶的第一和目前優(yōu)選實(shí)施例的透視示意圖，其中包括根據(jù)本發(fā)明的框架。
圖2為也在圖1中示出的根據(jù)本發(fā)明窗戶的第一實(shí)施例的垂直剖視圖。
圖3為與根據(jù)本發(fā)明窗戶的第一實(shí)施例的圖1視圖類似的透視示意以及局部剖視圖，其中示出了穿過(guò)窗戶框架的氣流方向。
圖4a為根據(jù)本發(fā)明框架可選擇實(shí)施例的透視示意圖，其中示出了穿過(guò)框架空氣的不同流動(dòng)方向。
圖4b為在圖4a中所示窗框的細(xì)節(jié)，其中示出了穿過(guò)窗框氣流的相對(duì)方向。
圖4c為在圖4a中所示窗框的垂直剖視圖，其中示出了穿過(guò)窗框的流動(dòng)方向。
圖5a為根據(jù)本發(fā)明窗框的第三實(shí)施例的與圖4a類似的透視示意圖，其中示出了穿過(guò)窗框空氣的流動(dòng)方向。
圖5b為與圖4c類似的垂直剖視圖，其中示出了穿過(guò)圖5a中所示窗框的氣流方向。
圖6a為根據(jù)本發(fā)明窗框的第四實(shí)施例的與圖4a類似的透視示意圖，其中示出了穿過(guò)窗框空氣的流動(dòng)方向。
圖6b為與圖4c類似的垂直剖視圖，其中示出了穿過(guò)圖6a中所示窗框的氣流方向。
圖7為當(dāng)安裝在承重墻上包括根據(jù)本發(fā)明窗戶的窗戶結(jié)構(gòu)的水平剖視圖。
圖8為更詳細(xì)示出了穿過(guò)根據(jù)本發(fā)明窗框第一和目前優(yōu)選實(shí)施例的氣流的透視示意圖，其中也在圖1、2和3示出了該實(shí)施例，以及圖9為示出了在氣流的傳遞區(qū)域和溫度效率之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的圖象同時(shí)還包括對(duì)應(yīng)文字。
在圖1中，示出了根據(jù)本發(fā)明窗戶的第一和目前優(yōu)選實(shí)施例，全部用附圖標(biāo)記10表示。該窗戶10是一般的設(shè)計(jì)，在丹麥老建筑物中特別常見(jiàn)，通常被稱為“Dannebrog”窗戶(以丹麥紅白旗命名)。該窗戶10包括環(huán)形空心框架12，該框架12由兩個(gè)平行和垂直框架部件14、水平頂部框架16和相對(duì)的水平底部框架部件18組成。該框架12的單獨(dú)框架部件整體地聯(lián)接一起，并提供內(nèi)部空心空間，穿過(guò)設(shè)置在水平框架部件18中心的底部孔腔20，從外部可進(jìn)入到該空間內(nèi)。
該窗戶10還包括豎桿22和水平桿24，提供了“Dannebrog”的總體幾何結(jié)構(gòu)。在框架12和交叉垂直與水平桿22和24之間，設(shè)置四個(gè)開(kāi)口，在每個(gè)開(kāi)口中，總共安裝有四個(gè)單獨(dú)的窗戶元件，優(yōu)選的是樞軸地安裝在單獨(dú)的鉸鏈上，用于允許窗戶啟閉。在附圖中沒(méi)有示出可隱蔽在框架后面的鉸鏈。在圖1中，單個(gè)窗戶，左手下部窗戶用附圖標(biāo)記26表示，并包括窗扇28和玻璃窗30。
在圖2中，以垂直剖視圖示出了窗戶10。圖2示出了頂部和底部框架部件16和18分別由空心結(jié)構(gòu)元件構(gòu)成，其中在該結(jié)構(gòu)元件中設(shè)置了空心內(nèi)部空間。在頂部框架部件16中，設(shè)置的空心內(nèi)部空間用附圖標(biāo)記17表示。同樣地，底部框架部件18設(shè)有內(nèi)部空間19。
在圖3中，在窗戶26切去一部分情況下示出了框架12。圖3更詳細(xì)示出了限定在空心框架12內(nèi)的內(nèi)部通道，其中底部框架部件18的孔腔20與限定在框架部件18內(nèi)的內(nèi)部空間19連通，并還與限定在垂直側(cè)框架部件14內(nèi)的內(nèi)部空間15連通，從該內(nèi)部空間15還連通空心頂部框架部件16，在該頂部框架部件16上設(shè)有孔腔32，通過(guò)該孔腔32，在箭頭34所示底部進(jìn)入到空心框架12的空氣被允許從外部進(jìn)入到框架12，此外通過(guò)當(dāng)與墻壁和框架接觸時(shí)使空氣加熱，穿過(guò)垂直空心側(cè)部框架部件14輸送，穿過(guò)頂部孔腔32進(jìn)入到安裝窗戶的房間。下面為在圖1-3中所示窗戶的第一和目前優(yōu)選實(shí)施例的性能和特征的更詳細(xì)技術(shù)分析。
例如通過(guò)把附加通道設(shè)置在空心框架12內(nèi)，通過(guò)把隔熱覆蓋物設(shè)置在空心框架內(nèi)或者通過(guò)引入例如由金屬板或者散熱器狀元件等無(wú)源加熱器或者有源加熱器的傳熱元件，從朝向環(huán)境的底部進(jìn)入孔腔到進(jìn)入孔腔的技術(shù)可以許多方式修改，其中在穿過(guò)空心窗框中通道的空氣加熱后新鮮外界空氣被允許引入到安裝窗戶的住宅或者建筑物內(nèi)部。
在選擇實(shí)施例的以下描述中，與以上參考圖1-3描述的部件或元件相同的部件或元件以表示在圖1-3中所討論的元件或部件的附圖標(biāo)記標(biāo)明。與如上所述的元件或者部件具有相同功能但與上述元件或部件在幾何結(jié)構(gòu)上不同、包含在以下選擇實(shí)施例以及如下所述的部件或元件用與先前描述的元件或部件相同的附圖標(biāo)記表示，然而，增加了一些標(biāo)記，以辨別各部件在幾何空間上的不同。
在圖4a、5a和6a中，示出了窗框12的三個(gè)選擇性變型。在圖4a中，雙通道設(shè)置在框架12內(nèi)，穿過(guò)由箭頭34所示的孔腔20進(jìn)入空心框架12的空氣可穿過(guò)由分隔壁36使其與內(nèi)部通道隔開(kāi)的外部通道，其中在圖4b中更詳細(xì)示出了分隔壁36，使進(jìn)入的空氣穿過(guò)第一或者外部通道15a(同樣參見(jiàn)圖4c)，在該空氣穿過(guò)孔腔32′進(jìn)入建筑物或者住宅內(nèi)部前，穿過(guò)內(nèi)部通道15b下降，其中孔腔32′設(shè)置在底部框架部件18內(nèi)，與以上描述的第一和目前優(yōu)選實(shí)施例不同，在該第一和目前優(yōu)選實(shí)施例中，允許預(yù)熱空氣穿過(guò)孔腔32進(jìn)入的該孔腔32設(shè)置在頂部框架部件16中。
在圖5a中，框架12″包括與如上參考圖4a-4c所述相同的分隔壁36，然而，如上所述的分隔壁36把單個(gè)通道分成兩個(gè)部分，該分隔壁36設(shè)置兩個(gè)分離通道，一個(gè)通道作為從進(jìn)入孔腔20孔腔32的進(jìn)入通道，該通道用附圖標(biāo)記15a表示，并起到與如上參考圖3所述的進(jìn)入通道15相同的作用。
構(gòu)成出口通道的又一個(gè)通道設(shè)置在進(jìn)入通道后面，該出口通道被分成兩個(gè)部分，這兩個(gè)部分形成與在頂部框架部件18中兩個(gè)孔腔38連通，并穿過(guò)通道15b與在底部框架部件16中兩個(gè)底部出口孔腔40連通，其中通道15b設(shè)置在進(jìn)入通道15a后面。通道15b構(gòu)成預(yù)熱通道，其中從住宅或者建筑物內(nèi)部被引導(dǎo)的出口空氣用于使進(jìn)入空氣預(yù)熱。在孔腔38中，優(yōu)選的是，可設(shè)置閉合件，用于假如形成過(guò)?？諝馀欧帕鲿r(shí)使用戶切斷出口空氣，同樣地在圖3、4a和5a中，閉合件可設(shè)置在空氣入口孔腔20內(nèi)，或者可選擇地設(shè)置在孔腔32內(nèi)。
在圖5b中，所示圖5a的雙通道15a和15b更詳細(xì)示出了從住宅或者建筑物內(nèi)部到外部以及相反的兩個(gè)空氣流的相反方向。
在圖6a中，示出了窗框的第四實(shí)施例12″，將圖51所示的窗框12″使穿過(guò)空氣進(jìn)入通道15b流動(dòng)方向顛倒，就能得到圖中的12″。在圖6a中，單個(gè)孔腔38′作為空氣出口通道15b入口設(shè)置，從在該底部框架部件18的入口，穿過(guò)該空氣出口通道15b建立與在頂部框架部件16上兩個(gè)出口40′的連通。在圖6b中，示出了穿過(guò)通道15a和15b空氣流動(dòng)的方向。
在圖7中，根據(jù)本發(fā)明窗戶目前優(yōu)選實(shí)施例實(shí)施的窗戶10裝在磚墻上。在圖7中，框架12通過(guò)橫跨的間壁36′被分成兩個(gè)部分，其中該間壁36′主要用作加強(qiáng)框架12內(nèi)壁。在通道15中，設(shè)置隔熱覆蓋物13，該隔熱覆蓋物13敷在框架12的朝外板上，并用來(lái)改善空心框架12的朝外板的絕熱性能。
可以理解的是，窗戶10可從所謂的“Dannebrog”型修改為任何傳統(tǒng)的單個(gè)玻璃窗格或者多部分玻璃窗結(jié)構(gòu)，此外，還可實(shí)現(xiàn)的是，包括窗扉的單獨(dú)的窗戶可根據(jù)任何建筑學(xué)或者功能規(guī)范來(lái)制造。
包括窗框12的窗戶10可由任何適當(dāng)材料制造，例如木材、塑料、與例如木材、礦棉或者玻璃棉塑料等等隔熱材料結(jié)合的金屬。尤其是可使用包括PVC、PE、PP、ABS或者任何其他的抗UV或者UV抵抗力改善的聚合物材料，包括纖維強(qiáng)化或者非纖維強(qiáng)化材料。如果選擇例如乙烯基酯、石炭酸和環(huán)氧樹(shù)脂的聚合物材料，則擠壓以及尤其是拉擠成型過(guò)程是合適的，用于把框架12作為組合成型元件提供，優(yōu)選的是由呈現(xiàn)高強(qiáng)度、低重量和高熱阻率的有益特性的拉擠元件制造。
在圖8中，更詳細(xì)地示出了穿過(guò)根據(jù)本發(fā)明的窗戶窗框流動(dòng)的空氣。
在附錄1中，在包括示出了空氣流動(dòng)傳遞面積和溫度效率之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的圖象以及包括相應(yīng)文字的報(bào)告中，詳細(xì)討論了在穿過(guò)空心窗框提供控制氣流的技術(shù)中固有的優(yōu)點(diǎn)。
盡管以上描述包括了一個(gè)目前優(yōu)選實(shí)施例和各種改型和備選方案的詳細(xì)討論，可以理解的是，本發(fā)明不想限制到以上論述的實(shí)施例中，許多改型對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的，因此這種改型被認(rèn)為是限定在附加權(quán)利要求書(shū)中的本發(fā)明的一部分。
附錄1窗戶的特性-它允許光進(jìn)入-它使得能看到用戶。
-它把熱量保持在室內(nèi)。兩個(gè)或更多層透明材料(玻璃)把氣體(大氣或者氬氣)保持靜止，借此它在很大程度上抵制通過(guò)對(duì)流的熱傳遞。在對(duì)著空腔的單層玻璃上的某些涂層降低通過(guò)輻射的熱傳遞。玻璃本身對(duì)于短波電磁輻射(包括可見(jiàn)光)比長(zhǎng)波電磁輻射(包括在室內(nèi)以及環(huán)境的熱輻射)具有較大的透光度。
-窗格緊固在窗扉上-該窗戶可被正常地打開(kāi)-該窗戶設(shè)有救生孔腔-通風(fēng)對(duì)于用戶具有某些可能性，但同樣需要主動(dòng)操作，以獲得優(yōu)質(zhì)空氣，而不使太多的熱量從房間流失，并使來(lái)自新鮮空氣的氣流最小化。
-它降低來(lái)自交通的噪音。
空氣通過(guò)在窗框底部外側(cè)的槽中進(jìn)入，通向窗框側(cè)部，并通過(guò)窗框頂部?jī)?nèi)側(cè)孔腔進(jìn)入，從而實(shí)現(xiàn)-室外空氣自然預(yù)熱50-60％，從而為用戶減少了氣流；-在通風(fēng)和通過(guò)窗戶的總熱損失方面降低；-在沒(méi)有噪音情況下通風(fēng)；-無(wú)灰塵關(guān)于發(fā)明的熱學(xué)方面，窗戶的結(jié)構(gòu)基于以下三個(gè)特征1.在一扇窗戶中通過(guò)窗框的氣流為30m3/h，相當(dāng)于一個(gè)人的新鮮空氣需要量。
2.窗框的內(nèi)表面溫度可調(diào)節(jié)成絲狀菌和凝露的條件在一年的95％中都不存在。
3.當(dāng)在窗框中空氣靜止時(shí)，窗戶總傳熱系數(shù)應(yīng)該達(dá)到在建筑物條例中節(jié)約新能源條款推薦的一般要求。因此，該傳熱系數(shù)不超過(guò)1.5W/m2K。
窗戶和窗框考慮到聲學(xué)環(huán)境設(shè)計(jì)。
窗戶結(jié)構(gòu)基于的三個(gè)熱技術(shù)要求如下1.在一扇窗戶中通過(guò)窗框的氣流為30m3/h，相當(dāng)于一個(gè)人的新鮮空氣需要量。
2.窗框的內(nèi)表面溫度不變得很低以致于絲狀菌和凝露出現(xiàn)。
3.當(dāng)在窗框中空氣靜止時(shí)，窗戶總傳熱系數(shù)應(yīng)該達(dá)到在建筑物條例中節(jié)約新能源條款推薦的一般要求。因此，該傳熱系數(shù)不超過(guò)1.5W/m2K。
此外，當(dāng)安裝窗戶時(shí)，可以在限定窗戶孔的磚墻中建立熱橋截樁/冷導(dǎo)體障礙物。
氣流假定大多數(shù)住宅每一住戶包括至少某個(gè)尺寸的一扇窗戶，1-2m2在窗框區(qū)域或者周圍4-6m。
為了獲得優(yōu)質(zhì)空氣而必需的室外空氣供應(yīng)相當(dāng)于25-30m3/h的每一住戶。
為了使窗框壓力損失最小化，以使窗戶在不利條件下工作，通過(guò)窗框空氣的速度限于0.5m/s，導(dǎo)致窗框單個(gè)型材的橫截面為333×25mm。
絲狀菌和凝露為了去除絲狀菌和凝露，可使用具有氯的布。另一個(gè)可能是消除絲狀菌和凝露的形成條件。
凝露的存在對(duì)于絲狀菌形成不是必要的，高空氣濕度的存在是足夠的。根據(jù)以下假定
·“普通家用”·在在整體住宅中120m3/h氣流，計(jì)算相當(dāng)簡(jiǎn)單在95％供暖季節(jié)期間，如果絲狀菌形成條件消除，則在窗框最冷部位，窗戶的結(jié)構(gòu)應(yīng)該相當(dāng)于內(nèi)表面溫度，不低于14.2℃，當(dāng)室內(nèi)溫度為20℃，而室外溫度為0℃。當(dāng)室外溫度較高時(shí)，由于在住宅與之通風(fēng)的室外空氣中濕度更高，則最低室內(nèi)表面溫度一定相應(yīng)地較高。反之當(dāng)室外溫度較低時(shí)也是如此。
為了用一般術(shù)語(yǔ)描述以上可解釋為“無(wú)量綱的室內(nèi)表面溫度”的因子，使用rfSj，該因子可如下定義rfSj＝(T室內(nèi)-T室外)/(T室內(nèi)-T室外)如果在95％供暖季節(jié)期間消除絲狀菌形成條件，所述因子rfSj一定大于0.71。
在窗戶中，對(duì)于rfSj要求，在窗框內(nèi)在其中冷空氣進(jìn)入的底部必須很好隔熱，同時(shí)在其中空氣變得稍微暖和的頂部隔熱稍差。
窗戶的傳熱系數(shù)對(duì)應(yīng)于在建筑物條例中節(jié)約新能源條款推薦的一般要求，來(lái)規(guī)定窗戶傳熱系數(shù)的目標(biāo)最大值1.5W/m2K，抵抗具有對(duì)應(yīng)于20mm普通隔熱材料的環(huán)境，使窗框隔熱是必要的。當(dāng)通風(fēng)進(jìn)行時(shí)，這還導(dǎo)致通過(guò)窗戶框架進(jìn)一步流出氣流熱損失最小化。
窗格良好的中心傳熱系數(shù)和窗框隔熱通過(guò)至少30mm重疊而熱連接起來(lái)，其中在兩側(cè)在擋風(fēng)條重疊終止。在窗格邊緣，隔熱TPS距離區(qū)段用于把窗格保持一起。
窗框的幾何形狀使其明顯地能進(jìn)一步提高傳熱系數(shù)，正如如果選擇三層窗格，可通過(guò)利用較薄、可能不含鐵的玻璃以便重量保持相同，則窗框的傳熱系數(shù)也可顯著地提高，太陽(yáng)能透過(guò)率提高，以及色彩降低。
嵌入的熱橋/冷導(dǎo)體當(dāng)窗戶的孔平打開(kāi)時(shí)，可圍繞磚墻孔周邊切開(kāi)槽。所述槽可用于把熱橋截樁/冷導(dǎo)體障礙物安裝在磚墻上，借此圍繞良好隔熱的窗框的熱流降低。為了獲得優(yōu)質(zhì)空氣，住宅必須在洗手間以及在廚房設(shè)有抽風(fēng)機(jī)或者普通出口。穿過(guò)窗框的氣流通過(guò)來(lái)自抽風(fēng)機(jī)或者出口的壓力差而移動(dòng)。
壓力損失和調(diào)節(jié)普通出口自然地取決于風(fēng)和天氣，但是在大多數(shù)情況下，將出現(xiàn)足夠的送進(jìn)壓力。當(dāng)天氣無(wú)風(fēng)時(shí)，當(dāng)室外和室內(nèi)溫度近乎相同時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)(如同始終)的是送進(jìn)壓力也很低。然而，在這些情況下，不需要對(duì)通風(fēng)風(fēng)流預(yù)熱，而用戶可僅僅打開(kāi)窗戶，正如他們通常做的那樣。
節(jié)能排氣當(dāng)通風(fēng)在建筑物規(guī)程中被描述為“特定能量消耗”時(shí)的能量消耗，SEL。在新節(jié)能條款中推薦為排氣要求為它們不超過(guò)1000J/m3。
然而，可通過(guò)熱再循環(huán)來(lái)產(chǎn)生平衡的機(jī)械通風(fēng)(并因此高壓力損失)，其中SEL小于1500J/m3。因此指望的，被期望輸出更小壓力的抽風(fēng)機(jī)可以SEL遠(yuǎn)低于1000J/m3要求而產(chǎn)生。
窗框的預(yù)熱在普通窗戶的實(shí)心窗框中，流入框架(從暖的室內(nèi)環(huán)境)熱空氣的量與流出該框架(到更冷的環(huán)境)熱空氣的量相同。
這在具有不流動(dòng)空氣的空心框架中也是如此。
然而，在根據(jù)本發(fā)明的窗戶中，冷的、新鮮的室外空氣穿過(guò)空心框架被引入，從而降低了在空腔和冷環(huán)境之間的溫度差，并相應(yīng)地降低那邊的熱損失。另一方面，從暖室內(nèi)環(huán)境直接地到框架內(nèi)表面的熱損失增加。然而，熱損失的主要部分用于提高冷的新鮮空氣的溫度。
溫度效率的有益大小，即空氣相對(duì)于室內(nèi)和室外溫度被預(yù)熱的量。所述溫度效率則稱為效率，縮寫(xiě)為“e”，如下計(jì)算e＝(T室內(nèi)-T室外)/(T室內(nèi)-T室外)以上計(jì)算式表明效率將是100％，有可能把氣流加熱到與室內(nèi)空氣溫度相同的溫度。當(dāng)把空氣從0℃加熱到10℃時(shí)，當(dāng)室外溫度為0℃，而室內(nèi)溫度為20℃時(shí)，e＝50％。
經(jīng)驗(yàn)與理論測(cè)量的結(jié)果比估計(jì)值更樂(lè)觀，應(yīng)用相同幾何形狀、空氣量等等，測(cè)量結(jié)果顯示提高了效率，這表明空氣經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單預(yù)熱后的效果超過(guò)預(yù)期。
關(guān)于效率的最重要的一個(gè)參數(shù)是在熱透射區(qū)域和穿過(guò)空腔的按體積的氣流(在室內(nèi)空氣和空腔即框架內(nèi)部之間)之間的關(guān)系熱透射區(qū)域較大而按體積的氣流較小，則效率越大。
因此，效率還通過(guò)在圖9中特別的因子示出，其中該圖把測(cè)量結(jié)果與估計(jì)值對(duì)比。
在估計(jì)值中，每一按體積計(jì)算的氣流比在試驗(yàn)中的估計(jì)的大，并且計(jì)算的估計(jì)值效率也是最高的。
然而，簡(jiǎn)單的線性推斷法(在本領(lǐng)域內(nèi)被認(rèn)為是合理的)表明，如果可獲得測(cè)試的對(duì)應(yīng)區(qū)域，則能夠被高效率的測(cè)量。
基于以上所述計(jì)算和試驗(yàn)，一定以為可實(shí)現(xiàn)具有50-60％溫度效率的室外空氣預(yù)熱。
在不包括任何日光作用下，已經(jīng)達(dá)到上述結(jié)果。大規(guī)模的入射太陽(yáng)輻射當(dāng)然將有助于空氣的更進(jìn)一步預(yù)熱。
窗框的最佳化窗戶的開(kāi)發(fā)還沒(méi)有終止。結(jié)構(gòu)將更進(jìn)一步優(yōu)化，包括·從氣流到框架外側(cè)熱傳遞的最小化理論和試驗(yàn)證明在空腔表面上輕微粗糙降低在表面和氣流之間的摩擦。這樣，在表面和氣流之間的“接觸”變得較少凸起，而熱傳遞降低。在測(cè)量結(jié)果的附圖示出了結(jié)果。
·在磚墻中熱橋截樁/冷導(dǎo)體障礙物將被最優(yōu)化在降低效果前槽的深度和需要的量。
·用于氣流的熱橋/冷導(dǎo)體固定閉合裝置的開(kāi)發(fā)。
·恒定體積氣流調(diào)節(jié)器的開(kāi)發(fā)。
·為了在未來(lái)新居中使用，窗戶將被更進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，導(dǎo)致傳熱系數(shù)減半。目標(biāo)為0.8W/m2/k。
在另一方面，從框架內(nèi)到氣流熱傳遞最大化不是重要的，因?yàn)樾枰芽蚣軆?nèi)部隔熱，以在朝向房間的表面上保持足夠高的表面溫度。
權(quán)利要求
1.一種窗戶，包括環(huán)形窗框和一或多個(gè)安裝到所述窗框上的窗戶元件，所述窗框包括在所述框架底部與外部連通的第一空氣入口孔腔和第一空氣出口孔腔，所述第一空氣出口孔腔與內(nèi)部連通并進(jìn)一步通過(guò)基本上穿過(guò)所述空心框架整個(gè)長(zhǎng)度延伸的一或多個(gè)空氣通道與所述第一空氣入口孔腔連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的窗戶，所述窗框具有整體矩形或者正方形結(jié)構(gòu)，并包括底部框架部件、兩個(gè)相對(duì)側(cè)部框架部件和頂部框架部件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的窗戶，所述第一空氣入口孔腔設(shè)置在所述底部框架部件上，所述第一空氣出口孔腔設(shè)置在所述頂部框架部件上，所述至少一個(gè)空氣通道沿著所述底部框架部件、所述側(cè)部框架部件和第一頂部框架部件延伸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任何一項(xiàng)權(quán)利要求的窗戶，所述空心框架在它的朝向內(nèi)部表面上具有分隔，用于建立從周圍墻壁到所述一或多個(gè)空氣通道的熱傳遞。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任何一項(xiàng)權(quán)利要求的窗戶，所述空心框架在它的朝向周圍墻壁的外表面上被隔熱。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任何一項(xiàng)權(quán)利要求的窗戶，所述空心框架從所述第一空氣入口孔腔到所述第一空氣出口孔腔具有基本上恒定的橫截面，并從所述第一空氣入口孔腔到所述第一空氣出口孔腔具有降低的橫截面或者從所述第一空氣入口孔腔到所述空氣第一排出孔腔具有增加的橫截面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任何一項(xiàng)權(quán)利要求的窗戶，所述空心框架包括把所述空心框架分成兩個(gè)分離通道的內(nèi)部分隔壁。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的窗戶，第一通道由所述分隔壁限定，建立了從所述第一空氣入口到所述第一空氣出口的連通，而所述空心框架還包括與內(nèi)部連通的第二空氣入口孔腔和與外部連通的第二空氣出口孔腔，所述空心窗框的第二通道建立了從所述第二空氣入口孔腔到所述第二空氣出口的連通。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的窗戶，所述第一通道最靠近外部設(shè)置，而所述第二通道在最靠近內(nèi)部的所述第一通道后面設(shè)置。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或者9任何一項(xiàng)權(quán)利要求的窗戶，所述第二通道以與所述第一通道相同方向建立了空氣流動(dòng)，或者可選擇以及優(yōu)選的是，所述第二通道建立了在與所述第一通道相反的氣流。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10任何一項(xiàng)權(quán)利要求的窗戶，所述空氣進(jìn)入和/或空氣出口孔腔具有關(guān)閉所述孔腔的閉合裝置。
12.一種窗戶或者用于窗戶的環(huán)形窗框，所述窗戶包括一或多個(gè)安裝到所述窗框上或者將被安裝到所述窗框上的窗戶元件，所述窗框包括與外部連通的第一空氣入口孔腔和第一空氣出口孔腔，所述第一空氣出口孔腔與內(nèi)部連通并進(jìn)一步通過(guò)基本上穿過(guò)所述空心框架整個(gè)長(zhǎng)度延伸的一或多個(gè)空氣通道與所述第一空氣入口孔腔連通。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的窗戶，還包括根據(jù)權(quán)利要求2-9任何一項(xiàng)權(quán)利要求的窗戶的任何特征。
14.一種改善建筑物或者住宅房間空氣的方法，通過(guò)設(shè)置根據(jù)權(quán)利要求1-11任何一項(xiàng)權(quán)利要求的窗戶，允許來(lái)自外部的新鮮預(yù)熱空氣被引入房間內(nèi)，把該窗戶安裝在所述建筑物或者住宅內(nèi)，并允許來(lái)自外部的空氣穿過(guò)所述第一空氣進(jìn)入通道進(jìn)入，并通過(guò)貫穿基本上所述空心框架整個(gè)長(zhǎng)度延伸的所述一或多個(gè)空氣通道被傳送，在這種情況下，空氣被預(yù)熱并允許預(yù)熱空氣穿過(guò)所述空氣出口孔腔引入房間。
全文摘要
一種窗戶包括環(huán)形窗框和安裝在該窗框上的一或多個(gè)窗戶元件。該窗框包括在框架底部與外部連通的第一空氣入口孔腔和第一空氣出口孔腔，其中該第一空氣出口孔腔與內(nèi)部連通并進(jìn)一步通過(guò)基本上穿過(guò)空心框架整個(gè)長(zhǎng)度延伸的一或多個(gè)空氣通道與該第一空氣入口孔腔連通。
文檔編號(hào)F24F7/02GK101052778SQ200580030467
公開(kāi)日2007年10月10日 申請(qǐng)日期2005年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月15日
發(fā)明者漢瑞克·索寧 申請(qǐng)人:纖維線公司