Bestimmung der Wärmebrückenwirkung von Bauteilaufbauten mit VIPs Vergleich von Messung und Rechnung

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Katja Bach
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1 Bestimmung der Wärmebrückenwirkung von Bauteilaufbauten mit VIPs Vergleich von Messung und Rechnung Lukas Berger Forschungsinstitut für Wärmeschutz e.v. München Lochhamer Schlag Gräfelfing

2 Gesamt Performance vs. Center-of-Panel Bild: variotec Bild: variotec Forschungsinstitut für Wärmeschutz e.v. München Lochhamer Schlag Gräfelfing 2

3 Gesamt Performance vs. Center-of-Panel 3 D WB λ COP λ eff 2 D WB U eff Bild: variotec Forschungsinstitut für Wärmeschutz e.v. München Lochhamer Schlag Gräfelfing 3

4 Bild: FIW München Von λ COP zu U und von U zurück zu λ eff für die Deklaration Forschungsinstitut für Wärmeschutz e.v. München Lochhamer Schlag Gräfelfing 4

5 2- und 3 dimensionale Wärmebrücken Q eff U eff = Q eff A Paneel θ = θ (U 0 A Paneel + ψ i l i + χ i n i ) λ COP mittels GHP oder HFM Messung bestimmt, U 0 daraus berechnet 2 D -Wärmebrücken berücksichtigt (ψ i und l i ) 3 D -Wärmebrücken bei Konstruktionen einbezogen (χ i und n i ) Berechnung des Gesamtwärmestroms (Q eff ) Berechnung von U eff abhängig von der Paneelgröße und θ Forschungsinstitut für Wärmeschutz e.v. München Lochhamer Schlag Gräfelfing 5

6 Ableitung der λ eff von U eff λ eff = d Paneel 1 U eff R s λ eff = d Paneel R eff Ableiten λ eff von U eff aus 2-/3 D Simulation U eff aus Hot-Box Messung R eff von GHP oder HFM Messungen Berechnung: Wärmebrückeneffekte können einzeln bestimmt werden Hot-Box: 2-/3 D Effekte in Summe GHP/HFM: 2 D Effekte in Summe Forschungsinstitut für Wärmeschutz e.v. München Lochhamer Schlag Gräfelfing 6

7 Testpaneele Kieselsäure-Kern Glasfaser-Kern Bild: FIW München Bild: FIW München Forschungsinstitut für Wärmeschutz e.v. München Lochhamer Schlag Gräfelfing 7

8 Randausbildung Mehrlagige Randausbildung Einlagige Randausbildung Bild: FIW München Forschungsinstitut für Wärmeschutz e.v. München Lochhamer Schlag Gräfelfing 8

9 Messmethoden - Zweiplattengerät - GHP Messung von λ COP und λ eff Abmessung: 800 mm x 800 mm Messfläche λ eff : 500 mm x 500 mm Messfläche λ COP : 200 mm x 200 mm Mitteltemperatur 10 C Mitteltemperatur 23 C Bild: FIW München Forschungsinstitut für Wärmeschutz e.v. München Lochhamer Schlag Gräfelfing 9

10 Messmethoden Messplattengerät - HFM Messung von λ eff Abmessung: 800 mm x 800 mm Messfläche λ eff : 500 mm x 500 mm Mitteltemperatur 10 C Mitteltemperatur 23 C Bild: FIW München Forschungsinstitut für Wärmeschutz e.v. München Lochhamer Schlag Gräfelfing 10

11 Aufbau einer λ COP Messung (GHP) Forschungsinstitut für Wärmeschutz e.v. München Lochhamer Schlag Gräfelfing 11

12 Aufbau einer λ eff - Messung (GHP und HFM) Forschungsinstitut für Wärmeschutz e.v. München Lochhamer Schlag Gräfelfing 12

13 Messmethoden - Hot-Box Messung von U eff Abmessung: 3000 mm x 3000 mm Messfläche: 1500 mm x 1500 mm Mitteltemperatur 10 C Bild: FIW München Forschungsinstitut für Wärmeschutz e.v. München Lochhamer Schlag Gräfelfing 13

14 Probenskizze und Belegungsplan 8 Thermoelemente im ungestörten Bereich 10 Thermoelemente im leicht beeinflussten Bereich 6 Thermoelemente im Stoßfugenbereich Forschungsinstitut für Wärmeschutz e.v. München Lochhamer Schlag Gräfelfing 14

15 Messtechnische Bestimmungen GHP HFM Hot-Box λ COP X - - λ eff X X - U eff - - X Forschungsinstitut für Wärmeschutz e.v. München Lochhamer Schlag Gräfelfing 15

16 Bild: FIW München Bild: FIW München FD-Simulationen Forschungsinstitut für Wärmeschutz e.v. München Lochhamer Schlag Gräfelfing 16

17 FD-Simulationen Luftspalt Dichtungsband VIP Kern Mehrlagige Kante Luftspalt Forschungsinstitut für Wärmeschutz e.v. München Lochhamer Schlag Gräfelfing 17

18 FD-Simulationen Bild: FIW München Bild: FIW München Forschungsinstitut für Wärmeschutz e.v. München Lochhamer Schlag Gräfelfing 18

19 Temperaturgradient am Paneelrand Forschungsinstitut für Wärmeschutz e.v. München Lochhamer Schlag Gräfelfing 19

20 Bild: FIW München Ergebnisse Forschungsinstitut für Wärmeschutz e.v. München Lochhamer Schlag Gräfelfing 20

21 Ergebnisse in W/(m K) VIP λ COP GHP 20 mm KS 0, mm KS 0, mm GF 0, mm GF 0,0022 λ eff GHP λ eff HFM 0,0044 0,0043 0,0047 0,0045 0,0071 0,0061 0,0076 0,0069 Ψ GHP Ψ HFM Ψ Hot-Box Ψ Sim. FDM 0,0070 0,0049-0,0062 0,0035 0,0027 0,0041 0,0039 0,1145 0,0945 0,0949 0,0939 0,0909 0,0786-0,0791 Forschungsinstitut für Wärmeschutz e.v. München Lochhamer Schlag Gräfelfing 21

22 Ergebnisse VIP λ COP GHP λ eff GHP λ eff HFM Ψ GHP Ψ HFM Ψ Hot-Box 20 mm KS 1,6 % 1,7 % 0,8 % 19,0 % 56,5 % mm KS 1,4 % 1,8 % 0,6 % 18,6 % 30,1 % 4,6 % - 20 mm GF 1,1 % 1,4 % 0,5 % 1,8 % 1,0 % 4,6 % - 30 mm GF 2,3 % 1,7 % 0,8 % 2,1 % 1,2 % - - Ψ Sim. FDM Forschungsinstitut für Wärmeschutz e.v. München Lochhamer Schlag Gräfelfing 22

23 Zusammenfassung Gute Übereinstimmung zwischen Messung und Berechnung ABER: hohe Messunsicherheit der KS-Paneele aufgrund der kleinen Differenz zwischen λ COP und λ eff 20 mm KS-VIP Aufbau: λ COP = 0,0041 W/(m K) und λ eff = 0,0043 W/(m K) 20 mm GF-VIP Aufbau: λ COP = 0,0021 W/(m K) und λ eff = 0,0061 W/(m K) Geringe Unsicherheit der gemessenen Gesamtwerte: λ COP und λ eff Alle Methoden eignen sich für die Bestimmung der Wärmebrücken, aber hoher Arbeitsaufwand im Vergleich zur Simulation (va. Hot-Box) Wärmebrückeneffekte in Summe gemessen Forschungsinstitut für Wärmeschutz e.v. München Lochhamer Schlag Gräfelfing 23

24 Danke! Lukas Berger M. Sc. Lochhamer Schlag 4, Gräfelfing Telefon , Telefax -40 Forschungsinstitut für Wärmeschutz e.v. München Lochhamer Schlag Gräfelfing 24

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