WÄRMEGEDÄMMTES VERBUNDPROFIL

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein wärmegedämmtes Verbundprofil, insbesondere für Fenster, Türen, Fassaden oder dergleichen, bestehend aus äußeren und inneren Metallprofilen, die über mindestens einen mit Anschlußprofilen versehenen Isoliersteg miteinander verbunden und auf Abstand voneinander gehalten sind, wobei die Anschlußprofile in Aufnahmenuten der Metallprofile greifen und der Isoliersteg zwei im wesentlichen parallele, zwischen sich einen Hohlraum bildende Begrenzungswände aufweist, wobei zwischen den Begrenzungswänden quer zu ihnen verlaufende Querstege angeordnet sein können, wodurch der Hohlraum im Inneren des Isolierstegs in mehrere, in Richtung zwischen den Metallprofilen hintereinander angeordnete Hohlkammern unterteilt wird.

[0002] Derartige wärmegedämmte Verbundprofile sind beispielsweise aus der DE 42 38 750 bekannt, wobei der Isoliersteg bzw. die Isolierstege für eine thermische Trennung der äußeren und inneren Metallprofile sorgen.

[0003] Bei der Bemessung der Isolierstege ist zu beachten, daß der Wärmetransport von dem wärmeren zum kälteren Metallprofil auf dreierlei verschiedene Art erfolgen kann, nämlich durch Wärmeleitung, durch Wärmestrahlung sowie durch Wärmemitführung (Konvektion), wobei in der Regel alle drei Transportmechanismen nebeneinander auftreten.

[0004] Bei der Wärmeleitung wird Wärmeenergie zwischen direkt benachbarten Teilen fester Körper oder unbewegter Flüssigkeiten bzw. Gase übertragen. Das Maß der Wärmeleitung setzt sich im vorliegenden Fall zusammen aus dem Anteil an Wärme, die über die Begrenzungswände einerseits und die ruhende Luft innerhalb des Hohlraumes bzw. der Hohlkammern sowie des außen an den Isoliersteg angrenzenden Luftraums andererseits fließt. Der über den Isoliersteg fließende Wärmeanteil wird im wesentlichen durch die Dicke und die Breite der Begrenzungswände sowie die Wärmeleitfähigkeit des Materials beeinflußt. Die mechanischen Größen (Festigkeit, Dicke, Wanddicke, Breite) bestimmen jedoch gleichfalls die mechanischen Eigenschaften des statisch tragenden, einen Abstandshalter bildenden Isolierstegs. Der weiteren Verringerung der Wärmeleitung sind daher in der Regel aus statischen Gründen Grenzen gesetzt (Wanddicke, Breite). Bei der Wärmestrahlung hingegen ist ein übertragendes Medium nicht erforderlich, so daß die Bemessung des Isolierstegs insoweit ohne Bedeutung ist, sofern nicht Abschattungen, Reflektionen oder dergleichen Beeinflussung der Strahlung durch den Isoliersteg zu berücksichtigen sind.

[0005] Bei der Wärmemitführung wird Wärmeenergie an strömende Flüssigkeiten, Gase oder Dämpfe durch Wärmeleitung oder gegebenenfalls auch Strahlung übertragen und durch die Strömung mitgeführt. Da der Wärmeträger bei der Aufnahme der Wärmeenergie seine Dichte verkleinert und demzufolge einen Auftrieb erfährt, verursacht die Wärmeübertragung selbst eine als freie Konvektion bezeichnete Wärme strömung.

[0006] Es hat sich nunmehr gezeigt, daß die Ausgestaltung des Isolierstegs den Anteil an Wärmemitführung nicht unwesentlich beeinflußt, so daß es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, bei Verbundprofilen der eingangs genannten Art die Gestaltung des Isolierstegs so zu verbessern, daß die Konvektion, also der Anteil an Wärmemitführung, auf einen solchen Wert begrenzt wird, daß der hierdurch bedingte Wärmeübergang von gleicher Größenordnung ist wie die reine Wärmeleitung bei ruhender Luft, und daß gleichzeitig parallel der Strahlungsaustausch (Wärmetransport durch langwellige Infrarotstrahlung) verringert wird. Hierdurch soll eine Reduzierung der Wärmeverluste um etwa 30 % gegenüber dem derzeitigen Stand der Technik erreicht werden.

[0007] Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß - ausgehend von einer Wanddicke s=0,5 mm und einer Wärmeleitfähigkeit lambda = 0,35 W/mK der Begrenzungswände - zur Erreichung eines Wärmedurchlaßwiderstandes des Isolierstegs im Bereich zwischen 0,15 m²K/W und 0,30 m²K/W die in Richtung des Abstands der Metallprofile gemessene Breite (D) des Isolierstegs 20 mm, im Bereich zwischen 0,25 m²K/W und 0,50 m²K/W die Breite (D) des Isolierstegs 30 mm, im Bereich zwischen 0,35 m²K/W und 0,65 m²K/W die Breite (D) des Isolierstegs 40 mm, im Bereich zwischen 0,40 m²K/W und 0,80 m²K/W die Breite (D) des Isolierstegs 50 mm beträgt, wobei die in ebenfalls Richtung des Abstands der Metallprofile gemessene Breite (d) des Hohlraums bzw. der Hohlkammer kleiner oder gleich der Breite (D) des Isolierstegs und größer oder gleich einem Drittel der Breite (D) des Isolierstegs ist, solange die Höhe des Hohlraums bzw. der Hohlkammer kleiner oder gleich 5 mm ist, und wobei bei einer Höhe des Hohlraums bzw. der Hohlkammer im Bereich über 5 mm bis 20 mm und wenigstens einem vorhandenen Quersteg das Verhältnis von Höhe (h) zur Breite (d) der Hohlkammer größer oder gleich 0,2 und kleiner oder gleich 5 ist, wobei weiter die Wanddicke (s) im Bereich zwischen 0,25 mm und 1,0 mm liegt mit einer Abhängigkeit des Wärmedurchlaßwiderstandes von der Wanddicke (s) nach der Beziehung R(s)=R(s=0,25mm) + (s - 0,25)/0,25 * delta R und mit einem Wertebereich für delta R zwischen 0,025 und 0,05, und wobei eine Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit der Begrenzungswände um 10% im Bereich zwischen 0,15 W/mK und 0,40 W/mK zu einer Reduzierung des Wärmedurchlaßwiderstandes um 2 bis 4% führt.

[0008] Zwischenwerte in der Beziehung zwischen dem Intervall des Wärmedurchlaßwiderstandes und der Breite (D) des Isolierstegs können dabei linear interpoliert werden.

[0009] Noch günstigere Bedingungen ergeben sich, wenn bei einer Höhe des Hohlraums bzw. der Hohlkammer im Bereich über 5 mm bis 20 mm und wenigstens einem vorhandenen Quersteg das Verhältnis von Höhe (h) zur Breite (d) größer oder gleich 0,5 und kleiner oder gleich 2 ist.

[0010] Das Seitenverhältnis der vertikalen Höhe (h) zur horizontalen Breite (d) des Hohlraums bzw. der Hohlkammern kann dabei insbesondere so bemessen sein, daß unter Berücksichtigung der an den äußeren und inneren Metallprofilen zu erwartenden Temperaturen das Quadrat dieses Seitenverhältnisses, multipliziert mit der Rayleigh-Zahl (Ra_h), kleiner ist als der Zahlenwert 72.

[0011] Die dimensionslose Rayleigh-Zahl Ra_h ist das Produkt aus der Grashof-Zahl und der lediglich die Stoffeigenschaften des im eingeschlossenen Hohlraums befindlichen Fluids charakterisierenden Prandtl-Zahl, die für Luft zu Pr=0.71 angenommen werden kann. Die Größe der Grashof-Zahl ist ein Maß für die Wärme, die aufgrund von Konvektion von der warmen zur kalten Seite des Hohlraums bzw. der Hohlkammer transportiert wird. Wird nun die Geometrie des Isolierstegs, also das Seitenverhältnis h/d des Hohlraums bzw. der Hohlkammern unter Berücksichtigung der zu erwartenden Temperaturverhältnisse so gewählt, daß das Produkt aus dem Quadrat des Seitenverhältnisses und der Rayleigh-Zahl kleiner bleibt als der Zahlenwert 72, so ist damit sichergestellt, daß innerhalb des Hohlraums bzw. der Hohlkammern die Konvektion soweit eingeschränkt ist, daß der Wärmeübergang von gleicher Größenordnung ist wie bei reiner Wärmeleitung in ruhender Luft.

[0012] In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung kann die Anzahl der Hohlkammern sich aus der Breite und Höhe des Isolierstegs und dem vorgegebenen Seitenverhältnis bestimmen.

[0013] Als weiter vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn die Wandstärke jeder der beiden Begrenzungswände im Bereich zwischen 0,4 mm und 1,0 mm liegt.

[0014] Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Isoliersteg drei Hohlkammern aufweist und das auf die Außenkontur der Isolierleiste (Breite D und Höhe H) bezogene Geometrieverhältnis innerhalb des Intervalls 1,3*D - 0,022*D² < H < 4,14*D -0,088*D² liegt.

[0015] Als günstig im Rahmen der Erfindung hat es sich weiter erwiesen, wenn die Wärmeleitfähigkeit L der Begrenzungswände zwischen 0,17 und 0,35 W/(mK) liegt. Außerdem empfiehlt es sich, die den Abstand zwischen den Metallprofilen bestimmende Breite der Begrenzungswände in Abhängigkeit von der Wandstärke so auszuwählen, daß der spezifische Wärmestrom q₀, also der Wärmestrom durch eine 1 m lange Leiste bei delta T = 1 K, der über die Begrenzungswände fließt, kleiner bleibt als 0,02 W.

[0016] Die hierdurch erreichten Vorteile bestehen im wesentlichen darin, daß bei einer Ausbildung der Isolierstege nach den angegebenen Merkmalen außer einer optimalen Wärmedämmung auch hinsichtlich der erzielbaren Festigkeit der Isolierstege eine günstige Abstimmung erreicht wird. Dieser Bemessung liegt weiter die Erkenntnis zugrunde, daß die für die Isolierstege in Frage kommenden Materialien, insbesondere PVC, Polypropylen und Polyamid, in dieser Reihenfolge eine größer werdende Wärmeleitfähigkeit besitzen. Um deren mechanische Festigkeit zu vergrößern, werden häufig Zuschlagstoffe in diese Materialien eingebracht, die zwar die Festigkeit, zugleich jedoch auch die Wärmeleitfähigkeit erhöhen.

[0017] Wird die Breite der Begrenzungswände gering gewählt, so ist die Belastung für den Isoliersteg zwar klein, zugleich erhöht sich jedoch aufgrund des geringen Weges zwischen den beiden Metallprofilen die Wärmeleitung. Andererseits kann aufgrund der geringeren Belastung mit geringeren Zuschlagstoffen gearbeitet werden, wodurch wiederum die Wärmeleitfähigkeit zurückgeht.

[0018] Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Parameterkombination steckt damit den Rahmen ab, innerhalb dessen neben einem Optimum an Wärmedämmung auch die geforderte Festigkeit des Isolierstegs erreicht wird. Selbst bei einer größeren Breite der Begrenzungswände wird die dann eintretende Verschlechterung der Wärmestroms durch die Bemessung der die Luft einschließenden Hohlkammern aufgrund des erzielten Gewinns überkompensiert.

[0019] Weiter wird im Rahmen der Erfindung vorgeschlagen, daß die Wandstärke der Begrenzungswände und/oder die Wärmeleitfähigkeit der Begrenzungswände in dem vorgegebenen Intervall so hinreichend klein gewählt sind, daß die Breite der Begrenzungswände im Bereich zwischen 20 und 50 mm liegt.

[0020] Darüberhinaus hat es sich im Rahmen der Erfindung als vorteilhaft herausgestellt, wenn der lichte Abstand der Begrenzungswände im Bereich zwischen 1 und 15 mm liegt. Besonders günstig ist es jedoch, wenn der lichte Abstand der Begrenzungswände im Bereich zwischen 5 und 10 mm liegt.

[0021] Der Quersteg bzw. die Querstege können zweckmäßigerweise rechtwinklig zu den Begrenzungswänden ausgerichtet und fest mit diesen verbunden sein. Es ist jedoch grundsätzlich auch möglich, daß der zwischen dem Quersteg und den Begrenzungswänden gebildete Winkel im Bereich zwischen 75° und 105° liegt.

[0022] Im Rahmen der Parameteroptimierung hat es sich darüberhinaus als vorteilhaft erwiesen, wenn die Wandstärke der beiden Begrenzungswände im Bereich zwischen 0,5 mm und 0,8 mm liegt.

[0023] Schließlich ist eine weiter vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußprofile symmetrisch (mittig) zum Isoliersteg angeordnet sind.

[0024] Im folgenden wird die Erfindung an in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert; es zeigen

Fig. 1

einen einzelnen Isoliersteg in schematischer Darstellung, wie er der Ermittlung der Bemessungsgrundlagen dient,

Fig. 2

ein Verbundprofil in einer Schnittdarstellung,

Fig. 3

eine weitere Ausführungsform in der Fig. 2 entsprechender Darstellung.

[0025] In Fig. 1 ist von dem wärmegedämmten Verbundprofil, das insbesondere für Fenster, Türen, Fassaden oder dergleichen vorgesehen ist, das äußere und innere Metallprofil 3, 4 angedeutet sowie der mit jeweils einem Anschlußprofil 5 an seinen beiden Seiten versehene Isoliersteg 6 wiedergegeben, der die beiden Metallprofile 3, 4 miteinander verbindet und auf Abstand voneinander hält.

[0026] Der Isoliersteg 6 weist zwei im wesentlichen parallele, zwischen sich einen Hohlraum bildende Begrenzungswände 6.1,6.2 auf, wobei zwischen den Begrenzungswänden 6.1,6.2 quer zu ihnen verlaufende Querstege 10 angeordnet sind, wodurch der Hohlraum im Inneren des Isolierstegs 6 in mehrere, in Längsrichtung des Isolierstegs 6 hintereinander angeordnete Hohlkammern unterteilt wird.

[0027] Der Wärmetransport läßt sich bei Berücksichtigung der eingangs angesprochenen Transportmechanismen durch geeignete Verfahren berechnen. Wird das Seitenverhältnis der vertikalen Höhe (h) zur horizontalen Breite (d) des Hohlraums bzw. der Hohlkammern variiert, so zeigt sich hierbei, daß der Anteil des Wärmeübergangs vom wärmeren zum kälteren Metallprofil, der auf Konvektion in den Hohlkammern 11 zurückgeht, durch passende Wahl des Seitenverhältnisses so verringert werden kann, daß sein Anteil gegenüber der Wärmeleitung und der Wärmestrahlung unbedeutend wird.

[0028] Trägt man den Wärmedurchlaßwiderstand für unterschiedliche Breiten des Isolierstegs 6 über der Höhe des Isolierstegs auf, so ergibt sich ein Bereich, in dem der Wärmedurchlaßwiderstand ein Maximum besitzt. Dies zeigt, daß bei Berücksichtigung der an den äußeren und inneren Metallprofilen 3, 4 zu erwartenden Temperaturen und geeigneter Wahl des Seitenverhältnisses der Hohlkammern eine Verbesserung der Wärmedämmung erreicht werden kann. Auch bei einer Auftragung der Abhängigkeit des Wärmedurchlaßwiderstandes von der Höhe des Isolierstegs für unterschiedliche Wanddicken zeigt sich bei einem bestimmten Wertebereich ein Maximum. Die Variation der Wanddicke führt zwar wegen der sich ändernden Wärmeleitung erwartungsgemäß zu einer Änderung des Gesamtwärmewiderstandes; der Einfluß des Konvektionsanteils ist jedoch auch hier erkennbar.

[0029] Dies läßt sich zur Bemessung des Isolierstegs in folgender Weise ausnutzen:

[0030] Ausgehend von einer Wanddicke s=0,5 mm und einer Wärmeleitfähigkeit lambda = 0,35 W/mK der Begrenzungswände 6.1,6.2 wird zur Erreichung eines Wärmedurchlaßwiderstandes des Isolierstegs im Bereich zwischen 0,15 m²K/W und 0,30 m²K/W die Breite (D) des Isolierstegs auf 20 mm, im Bereich zwischen 0,25 m²K/W und 0,50 m²K/W die Breite (D) des Isolierstegs auf 30 mm, im Bereich zwischen 0,35 m²K/W und 0,65 m²K/W die Breite (D) des Isolierstegs auf 40 mm, im Bereich zwischen 0,40 m²K/W und 0,80 m²K/W die Breite (D) des Isolierstegs auf 50 mm festgelegt. Die Breite (d) des Hohlraums bzw. der Hohlkammer wird dabei kleiner oder gleich der Breite (D) des Isolierstegs und größer oder gleich einem Drittel der Breite (D) des Isolierstegs gewählt, solange die Höhe des Hohlraums bzw. der Hohlkammer 11 kleiner oder gleich 5 mm ist. Bei einer Höhe des Hohlraums bzw. der Hohlkammer im Bereich über 5 mm bis 20 mm und wenigstens einem vorhandenen Quersteg 10 wird das Verhältnis von Höhe (h) zur Breite (d) größer oder gleich 0,2 und kleiner oder gleich 5 gewählt. Wird die Wanddicke (s) im Bereich zwischen 0,25 mm und 1,0 mm variiert, so ist eine Abhängigkeit des Wärmedurchlaßwiderstandes von der Wanddicke (s) nach der Beziehung R(s)=R(s=0,25mm) + (s - 0,25)/0,25 * delta R und mit einem Wertebereich für delta R zwischen 0,025 und 0,05 zu berücksichtigen. Eine Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit der Begrenzungswände (6.1,6.2) um 10% im Bereich zwischen 0,15 W/mK und 0,40 W/mK führt zu einer Reduzierung des Wärmedurchlaßwiderstandes um 2 bis 4%, was entsprechend bei den eingangs gewählten Ausgangsgrößen zu berücksichtigen ist.

[0031] Bei der Festlegung der Gestalt des Isolierstegs kann dann weiter so vorgegangen werden, daß die Anzahl der Hohlkammern 11 sich aus der Breite und Höhe des Isolierstegs und dem vorgegebenen Seitenverhältnis bestimmt.

[0032] Weist der Isoliersteg drei Hohlkammern 11 auf, so läßt sich das Seitenverhältnis vereinfacht abschätzen: Das auf die Außenkontur der Isolierleiste (Breite D und Höhe H) bezogene Geometrieverhältnis soll dann innerhalb des Intervalls 1,3*D - 0,022*D² < H < 4,14*D -0,088*D² liegen. Für eine andere Zahl von Hohlkammern 11 können entsprechende Intervallangaben erstellt werden. Bei den in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispielen kommt das Verbundprofil bei einem Fenster zum Einsatz, von welchem jedoch nur der untere Flügelprofil- und Blendrahmenprofilquerschnitt dargestellt sind.

[0033] Sowohl das Blendrahmenprofil 1 als auch das Flügelprofil 2 sind als wärmegedämmtes Verbundprofil ausgebildet und bestehen ebenfalls aus äußeren 3 und inneren 4 Metallprofilen, die über jeweils zwei mit Anschlußprofilen 5 versehene Isolierstege 6 miteinander verbunden und auf Abstand voneinander gehalten sind. Die im wesentlichen schwalbenschwanzförmig ausgebildeten Anschlußprofile 5 greifen dabei formschlüssig in Aufnahmenuten der Metallprofile 3, 4.

[0034] Die Glasscheibe 7 selbst ist über Verglasungsdichtungen 8 mittels einer Glasleiste 9 am Flügelprofil 2 gehalten.

[0035] Die Isolierstege 6 weisen wiederum zwei im wesentlichen parallele Begrenzungswände 6.1, 6.2 auf, die zwischen sich einen Hohlraum bilden. Die Begrenzungswände 6.1, 6.2 sind dabei über mehrere Querstege 10 miteinander verbunden, wobei die Zahl der Querstege 10 von den schon erläuterten Randbedingen abhängig ist.

[0036] In den in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispielen ist der Quersteg 10 rechtwinklig zu den Begrenzungswänden 6.1, 6.2 ausgerichtet und fest mit diesen verbunden. Es besteht jedoch die Möglichkeit, diese Querstege 10 auch unter einem Winkel zwischen 75° und 105°, ggf. sogar unter einem noch größeren Winkel zu den Begrenzungswänden 6.1, 6.2 auszurichten, soweit hierdurch keine allzu nennenswerte Verschlechterung der Wärmedämmung auftritt.

[0037] Die Wandstärke der Begrenzungswände 6.1, 6.2 kann im Bereich zwischen 0,4 mm und 1 mm liegen, wobei die Wandstärken der beiden Begrenzungswände 6.1, 6.2 untereinander gleich sind. Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Wandstärke der Begrenzungswände 6.1, 6.2 im Bereich zwischen 0,5 mm und 0,8 mm liegt.

[0038] Bei der Materialauswahl für die Begrenzungswände 6.1, 6.2 ist darauf zu achten, daß die Wärmeleitfähigkeit L zwischen 0,17 und 0,35 W/(mK) liegt. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die Beigabe von Zuschlagstoffen in das Material zwar die Festigkeit erhöht, zugleich aber auch die Wärmeleitfähigkeit vergrößert, so daß hier ein Kompromiß innerhalb des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Intervalls sowie der Wandstärke der Begrenzungswände 6.1, 6.2 gefunden werden muß, der es jedoch zuläßt, daß bei entsprechender Breite und Wanddicke der Begrenzungswände 6.1, 6.2 der spezifische Wärmestrom q₀, also der Wärmestrom durch eine 1 m lange Leiste bei delta T = 1 K, der über die Begrenzungswände 6.1, 6.2 fließt, kleiner bleibt als 0,02 Watt. Da eine zu große Breite der Begrenzungswände 6.1, 6.2 zu einer vergrößerten Belastung führt, ist die Wandstärke der Begrenzungswände 6.1, 6.2 und/oder ihre Wärmeleitfähigkeit in dem vorgegebenen Intervall so hinreichend klein zu wählen, daß die Breite der Begrenzungswände 6.1, 6.2 im Bereich zwischen 20 und 50 mm liegt.

[0039] In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind die Anschlußprofile 5 symmetrisch, also mittig zum Isoliersteg 6 angeordnet. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Anschlußprofile 5 asymmetrisch am Isoliersteg 6 anzuordnen, insbesondere dann, wenn Isolierstege 6 mit vergleichsweise weit voneinander beabstandeten Begrenzungswänden 6.1, 6.2 Anwendung finden. Ein solches Beispiel ist in Fig. 3 dargestellt, in der beide Isolierstege 6 im Blendrahmenprofil 1 und der obere Isoliersteg 6 im Flügelprofil 2 in der eben beschriebenen Weise ausgebildet sind. Dabei besteht auch die Möglichkeit, den Abstand der Begrenzungswände 6.2 der Isolierstege 6 im Blendrahmenprofil 1 von den Begrenzungswänden 6.1 noch weiter zu vergrößern.

Ansprüche

1. Wärmegedämmtes Verbundprofil, insbesondere für Fenster, Türen, Fassaden oder dergleichen, bestehend aus äußeren und inneren Metallprofilen (3, 4), die über mindestens einen mit Anschlußprofilen (5) versehenen Isoliersteg (6) miteinander verbunden und auf Abstand voneinander gehalten sind, wobei die Anschlußprofile (5) in Aufnahmenuten der Metallprofile (3, 4) greifen und der Isoliersteg (6) zwei im wesentlichen parallele, zwischen sich einen Hohlraum bildende Begrenzungswände (6.1,6.2) aufweist, wobei zwischen den Begrenzungswänden (6.1,6.2) quer zu ihnen verlaufende Querstege (10) angeordnet sein können, wodurch der Hohlraum im Inneren des Isolierstegs (6) in mehrere, in Richtung zwischen den Metallprofilen (3, 4) hintereinander angeordnete Hohlkammern (11) unterteilt wird, dadurch gekennzeichnet, daß - ausgehend von einer Wanddicke s=0,5 mm und einer Wärmeleitfähigkeit lambda = 0,35 W/mK der Begrenzungswände (6.1,6.2) - zur Erreichung eines Wärmedurchlaßwiderstandes (R) des Isolierstegs im Bereich zwischen 0,15 m²K/W und 0,30 m²K/W die in Richtung des Abstands der Metallprofile (3, 4) gemessene Breite (D) des Isolierstegs 20 mm, im Bereich zwischen 0,25 m²K/W und 0,50 m²K/W die Breite (D) des Isolierstegs 30 mm, im Bereich zwischen 0,35 m²K/W und 0,65 m²K/W die Breite (D) des Isolierstegs 40 mm, im Bereich zwischen 0,40 m²K/W und 0,80 m²K/W die Breite (D) des Isolierstegs 50 mm beträgt, wobei die ebenfalls in Richtung des Abstands der Metallprofile (3, 4) gemessene Breite (d) des Hohlraums bzw. der Hohlkammer kleiner oder gleich der Breite (D) des Isolierstegs und größer oder gleich einem Drittel der Breite (D) des Isolierstegs ist, solange die Höhe (h) des Hohlraums bzw. der Hohlkammer (11) kleiner oder gleich 5 mm ist, und wobei bei einer Höhe (h) des Hohlraums bzw. der Hohlkammer im Bereich über 5 mm bis 20 mm und wenigstens einem vorhandenen Quersteg (10) das Verhältnis von Höhe (h) zur Breite (d) der Hohlkammer (11) größer oder gleich 0,2 und kleiner oder gleich 5 ist, wobei weiter die Wanddicke (s) im Bereich zwischen 0,25 mm und 1,0 mm liegt mit einer Abhängigkeit des Wärmedurchlaßwiderstandes (R) von der Wanddicke (s) nach der Beziehung R(s)=R(s=0,25mm) + (s - 0,25)/0,25 * delta R und mit einem Wertebereich für delta R zwischen 0,025 und 0,05, und wobei eine Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit der Begrenzungswände (6.1,6.2) um 10% im Bereich zwischen 0,15 W/mK und 0,40 W/mK zu einer Reduzierung des Wärmedurchlaßwiderstandes um 2 bis 4% führt.

2. Wärmegedämmtes Verbundprofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Höhe des Hohlraums bzw. der Hohlkammer (11) im Bereich über 5 mm bis 20 mm und wenigstens einem vorhandenen Quersteg (10) das Verhältnis von Höhe (h) zur Breite (d) größer oder gleich 0,5 und kleiner oder gleich 2 ist.

3. Wärmegedämmtes Verbundprofil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Seitenverhältnis der vertikalen Höhe (h) zur horizontalen Breite (b) des Hohlraums bzw. der Hohlkammern (11) so bemessen ist, daß unter Berücksichtigung der an den äußeren und inneren Metallprofilen (3, 4) zu erwartenden Temperaturen das Quadrat bzw. Produkt dieses Seitenverhältnisses, multipliziert mit der Rayleigh-Zahl (Ra_h), kleiner ist als der Zahlenwert 72.

4. Wärmegedämmtes Verbundprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Hohlkammern (11) sich aus der Breite und Höhe des Isolierstegs und dem vorgegebenen Seitenverhältnis der Hohlkammern bestimmt.

5. Wärmegedämmtes Verbundprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke jeder der beiden Begrenzungswände (6.1, 6.2) im Bereich zwischen 0,4 mm und 1,0 mm liegt.

6. Wärmegedämmtes Verbundprofil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Isoliersteg drei Hohlkammern aufweist und das auf die Außenkontur der Isolierleiste (Breite D und Höhe H) bezogene Geometrieverhältnis innerhalb des Intervalls 1,3*D - 0,022*D² < H < 4,14*D -0,088*D² liegt.

7. Wärmegedämmtes Verbundprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeleitfähigkeit L der Begrenzungswände (6.1, 6.2) zwischen 0,17 und 0,35 W/(mK) liegt.

8. Wärmegedämmtes Verbundprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die den Abstand zwischen den Metallprofilen (3, 4) bestimmende Breite der Begrenzungswände (6.1, 6.2) in Abhängigkeit von der Wandstärke so ausgewählt ist, daß der spezifische Wärmestrom q₀, also der Wärmestrom durch eine 1 m lange Leiste bei delta T = 1 K, der über die Begrenzungswände (6.1, 6.2) fließt, kleiner bleibt als 0,02 W.

9. Wärmegedämmtes Verbundprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke der Begrenzungswände (6.1, 6.2) und/oder die Wärmeleitfähigkeit der Begrenzungswände (6.1, 6.2) in dem vorgegebenen Intervall so hinreichend klein gewählt sind, daß die Breite der Begrenzungswände (6.1, 6.2) im Bereich zwischen 20 und 50 mm liegt.

10. Wärmegedämmtes Verbundprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der lichte Abstand der Begrenzungswände (6.1, 6.2) im Bereich zwischen 1 und 15 mm liegt.

11. Wärmegedämmtes Verbundprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der lichte Abstand der Begrenzungswände (6.1, 6.2) im Bereich zwischen 5 und 10 mm liegt.

12. Wärmegedämmtes Verbundprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Quersteg (10) rechtwinklig zu den Begrenzungswänden (6.1, 6.2) ausgerichtet und fest mit diesen verbunden ist.

13. Wärmegedämmtes Verbundprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen dem Quersteg (10) und den Begrenzungswänden (6.1, 6.2) gebildete Winkel im Bereich zwischen 75° und 105° liegt.

14. Wärmegedämmtes Verbundprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke der beiden Begrenzungswände (6.1, 6.2) im Bereich zwischen 0,5 mm und 0,8 mm liegt.

15. Wärmegedämmtes Verbundprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußprofile (5) symmetrisch (mittig) zum Isoliersteg (6) angeordnet sind.

Claims

1. A heat-insulated composite profile member, in articular for windows, doors, facades or the like, comprising outer and inner metal profile members (3, 4) which are connected together and held at a spacing from each other by way of at least one insulating bar (6) provided with connecting profile portions (5), wherein the connecting profile portions (5) engage into receiving grooves in the metal profile members (3, 4) and the insulating bar (6) has two substantially parallel boundary walls (6.1, 6.2) forming a cavity between them, wherein transverse bars (10) can be arranged between the boundary walls (6.1, 6.2) in a position of extending transversely with respect thereto, whereby the cavity in the interior of the insulating bar (6) is subdivided into a plurality of hollow chambers (11) which are arranged in succession in the direction between the metal profile members (3, 4), characterised in that - based on a wall thickness s = 0.5 mm and a thermal conductivity lambda = 0.35 W/mK of the boundary walls (6.1, 6.2) - to achieve a thermal resistance (R) of the insulating bar in the range between 0.15 m²K/W and 0.30m²K/W the width (D) of the insulating bar as measured in the direction of the spacing of the metal profile members (3, 4) is 20 mm, in the range between 0.25 m²K/W ana 0.50 m²K/W the width (D) of the insulating bar is 30 mm, in the range between 0.35 m²K/W and 0.65m²K/W the width (D) of the insulating bar is 40 mm, and in the range between 0.40 m²K/W and 0.80 m²K/W the width (D) of the insulating bar is 50 mm, wherein the width (d) of the cavity or the hollow chamber as also measured in the direction of the spacing of the metal profile members (3, 4) is smaller than or equal to the width (D) of the insulating bar and greater than or equal to a third of the width (D) of the insulating bar as long as the height (h) of the cavity or the hollow chamber (11) is less than or equal to 5 mm, and wherein with a height (h) of the cavity or the hollow chamber in the range above 5 mm to 20 mm and with at least one transverse bar (10) being present the ratio of the height (h) to the width (d) of the hollow chamber (11) is greater than or equal to 0.2 or less than or equal to 5, wherein moreover the wall thickness (s) is in the range between 0.25 mm and 1.0 mm with a dependency of the thermal resistance (R) on the wall thickness (s) in accordance with the relationship:
R(s)=R(s=0.25 mm) + (s-0.25)/0.25 * delta R, and with a value range for delta R of between 0.025 and 0.05, and wherein an increase in the thermal conductivity of the boundary walls (6.1, 6.2) by 10% in the range between 0.15 W/mK and 0.40 W/mK leads to a reduction in the thermal resistance by 2 to 4%.

2. A neat-insulated composite profile member according to claim 1 characterised in that with a height of the cavity or the hollow chamber (11) in the range above 5 mm to 20 mm and with at least one transverse bar (10) being present the ratio of the height (h) to the width (d) is greater than or equal to 0.5 and less than or equal to 2.

3. A heat-insulated composite profile member according to claim 1 or claim 2 characterised in that the sides ratio of the vertical height (h) to the horizontal width (b) of the cavity or the hollow chambers (11) is such that having regard to the temperatures to be expect at the outer and inner metal profile members (3, 4) the square or product of that sides ratio multiplied by the Rayleigh number (Ra_h) is less that the numerical value 72.

4. A heat-insulated composite profile member according to one of claims 1 to 3 characterised in that the number of hollow chambers (11) is determined from the width and height of the insulating bar and the predetermined sides ratio of the hollow chambers.

5. A heat-insulated composite profile member according to one of claims 1 to 4 characterised in that the wall thickness of each of the two boundary walls (6.1, 6.2) is in the range of between 0.4 mm and 1.0 mm.

6. A heat-insulated composite profile member according to claim 5 characterised in that the insulating bar has three hollow chambers and the geometrical relationship related to the external contour of the insulating bar (width D and height H) is within the range 1.3*0 - 0.022*D² < H < 4.14*D - 0.188*D².

7. A heat-insulated composite profile member according to one of claims 1 to 6 characterised in that the thermal conductivity L of the boundary walls (6.1, 6.2) is between 0.17 and 0.35 W/(mK).

8. A heat-insulated composite profile member according to one of claims 1 to 7 characterised in that the width of the boundary walls (6.1, 6.2), which determines the spacing between the metal profile members (3, 4), is so selected in dependence on the wall thickness that the specific heat flux q₀, that is to say the heat flux through a 1 m long bar with delta T = 1 K, which flows by way of the boundary walls (6.1, 6.2), remains less than 0.02 W.

9. A heat-insulated composite profile member according to one of claims 1 to 8 characterised in that the wall thickness of the boundary walls (6.1, 6.2) and/or the thermal conductivity of the boundary walls (6.1, 6.2) are so selected to be sufficiently small in the predetermined range that the width of the boundary walls (6.1, 6.2) is in the range of between 20 and 50 mm.

10. A heat-insulated composite profile member according to one of claims 1 to 9 characterised in that the internal spacing of the boundary walls (6.1, 6.2) is in the range of between 1 and 15 mm.

11. A heat-insulated composite profile member according to one of claims 1 to 10 characterised in that the internal spacing of the boundary walls (6.1, 6.2) is in the range of between 5 and 10 mm.

12. A heat-insulated composite profile member according to one of claims 1 to 11 characterised in that the transverse bar (10) is oriented at a right angle with respect to the boundary walls (6.1, 6.2) and is fixedly connected thereto.

13. A heat-insulated composite profile member according to one of claims 1 to 11 characterised in that the angle formed between the transverse bar (10) and the boundary walls (6.1, 6.2) is in the range of between 75° and 105°.

14. A heat-insulated composite profile member according to one of claims to 13 characterised in that the wall thickness of the two boundary walls (6.1, 6.2) is in the range of between 0.5 mm and 0.8 mm.

15. A heat-insulator composite profile member according to one of claims 1 to 15 characterised in that the connecting profile portions (5) are arranged symmetrically (centrally) with respect to the insulating bar (6).

Revendications

1. Profilé composite à barrière thermique, notamment pour des fenêtres, des portes, des façades ou similaires, comprenant des profilés métalliques extérieurs et intérieurs (3, 4) qui sont reliés les uns aux autres et sont maintenus espacés les uns des autres par au moins une entretoise isolante (6) pourvue de profils d'assemblage (5), les profils d'assemblage (5) s'engageant dans des rainures réceptrices des profilés métalliques (3, 4) et la cloison isolante (6) comportant deux parois extérieures (6.1, 6.2) essentiellement parallèles qui définissent entre elles une cavité, des cloisons transversales (10) étant disposées entre les parois extérieures (6.1, 6.2), transversalement à celles-ci, cloisons par lesquelles la cavité à l'intérieur de l'entretoise isolante (6) est divisée en plusieurs chambres (11) disposées les unes derrière les autres en direction des profilés métalliques (3, 4), caractérisé par le fait que - partant d'une épaisseur de paroi s=0,5 mm et d'une conductibilité thermique lambda=0,35 W/mK pour les parois extérieures (6.1, 6.2) - pour obtenir un coefficient de transmission thermique (R) de l'entretoise isolante compris dans une plage allant de 0,15 m²K/W à 0,30 m²K/W, la largeur (D) de l'entretoise isolante, mesurée dans la direction de l'espace séparant les profilés métalliques (3, 4), est de 20 mm, pour obtenir un coefficient de transmission thermique (R) de l'entretoise isolante compris dans une plage allant de 0,25 m²K/W à 0,50 m²K/W, la largeur (D) de l'entretoise isolante est de 30 mm, pour obtenir un coefficient de transmission thermique (R) de l'entretoise isolante compris dans une plage allant de 0,35 m²K/W à 0,65 m²K/W, la largeur (D) de l'entretoise isolante est de 40 mm, pour obtenir un coefficient de transmission thermique (R) de l'entretoise isolante compris dans une plage allant de 0,40 m²K/W à 0,80 m²K/W, la largeur (D) de l'entretoise isolante est de 50 mm, la largeur (d) de la cavité ou de la chambre également dans la direction de l'espace séparant les profilés métalliques (3, 4) étant inférieure ou égale à la largeur (D) de l'entretoise isolante et supérieure ou égale au tiers de la largeur (D) de l'entretoise isolante tant que la hauteur (h) de la cavité ou de la chambre (11) reste inférieure ou égale à 5 mm et pour une-hauteur (h) de la cavité ou de la chambre supérieure à 5 mm jusqu'à 20 mm, avec au moins une cloison transversale (10), le rapport de la hauteur (h) à la largeur (d) de la chambre (11) étant supérieur ou égal à 0,2 et inférieur ou égal à 5, l'épaisseur de paroi (s) étant comprise dans une plage allant de 0,25 mm à 1,0 mm, avec une évolution du coefficient de transmission thermique (R) en fonction de l'épaisseur de paroi (s) conforme à la relation R(s)=R(s=0,25 mm + (s - 0,25)/0,25 * delta R, et une plage de valeurs pour delta R allant de 0,025 à 0,05, et une augmentation de 10% de la conductibilité thermique des parois extérieures (6.1, 6.2) dans la plage allant de 0,15 W/mK à 0,4W/mK entraînant une diminution du coefficient de transmission thermique de 2 à 4%,

2. Profilé composite à barrière thermique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que pour une hauteur de la cavité ou de la chambre comprise dans une plage allant de 5 mm à 20 mm, avec au moins une cloison transversale (10), le rapport de la hauteur (h) à la largeur (d) est supérieur ou égal à 0,5 et inférieur ou égal à 2.

3. Profilé composite à barrière thermique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le rapport de la hauteur (h)verticale à la largeur (b) horizontale de la cavité ou de la chambre (11) est dimensionné de telle sorte qu'en tenant compte des températures attendues au niveau des profilés métalliques (3, 4) extérieur et intérieur le carré ou le produit de ce rapport de dimensions, multiplié par le nombre de Rayleich (Ra_b) soit inférieur à 72.

4. Profilé composite à barrière thermique selon une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le nombre des chambres (11) est déterminé par la largeur et la hauteur de l'entretoise isolante et le rapport prédéterminé de la hauteur à la largeur des chambres.

5. Profilé composite à barrière thermique selon une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'épaisseur de chacune des deux parois extérieures (6.1, 6.2) est comprise dans une plage allant de 0,4 mm à 1,0 mm.

6. Profilé composite à barrière thermique selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'entretoise isolante comporte trois chambres et le rapport géométrique rapporté au contour extérieur de l'entretoise isolante (largeur D et hauteur H) est situé à l'intérieur de l'intervalle 1,3*D - 0,022*D² < H < 4,14*D - 0,088*D².

7. Profilé composite à barrière thermique selon une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que la conductibilité thermique L des parois extérieures (6.1, 6.2) est comprise dans une plage allant de 0,17 à 0,35 W/(mK).

8. Profilé composite à barrière thermique selon une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que la largeur des parois extérieures (6.1, 6.2) qui détermine la distance entre les profilés métalliques (3, 4) est sélectionnée en fonction de l'épaisseur de paroi, de telle sorte que le flux spécifique de chaleur q₀, c'est-à-dire le flux de chaleur dans une cloison de 1 m de longueur pour delta T = 1 K, qui s'écoule à travers les parois extérieures (6.1, 6.2) reste inférieur à 0,02 W.

9. Profilé composite à barrière thermique selon une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que l'épaisseur des parois extérieures (6.1, 6.2) et/ou la conductibilité thermique des parois extérieures (6.1, 6.2) est/sont choisies suffisamment petites à l'intérieur de l'intervalle indiqué pour que la largeur des parois extérieures (6.1, 6.2) soit comprise dans la plage allant de 20 à 50 mm.

10. Profilé composite à barrière thermique selon une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que la distance entre les parois extérieures (6.1, 6.2) est comprise dans la plage allant de 1 à 15 mm.

11. Profilé composite à barrière thermique selon une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que la distance entre les parois extérieures (6.1, 6.2) est comprise dans la plage allant de 5 à 10 mm.

12. Profilé composite à barrière thermique selon une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que la cloison transversale (10) est disposée à angle droit par rapport aux parois extérieures (6.1, 6.2) et est reliée rigidement à celles-ci.

13. Profilé composite à barrière thermique selon une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que l'angle formé entre la cloison transversale (10) et les parois extérieures (6.1, 6.2) se situe à l'intérieur d'une plage allant de 75° à 105°.

14. Profilé composite à barrière thermique selon une des revendications 1 à 13, caractérisé par le fait que l'épaisseur des deux parois extérieures (6.1, 6.2) est comprise dans une plage allant de 0,5 mm à 0,8 mm.

15. Profilé composite à barrière thermique selon une des revendications 1 à 14, caractérisé par le fait que les profils d'assemblage (5) sont disposés de manière symétrique (centrée) par rapport à l'entretoise isolante.

Zeichnung