Superisolierende Materialien im Bau

Transkript

1 Willkommen Welcome Bienvenue Superisolierende Materialien im Bau Herbsttagung der Schweizerischen Gesellschaft für Akustik Oktober 2012 K. Ghazi Wakili Abteilung Bautechnologien

2 Energieeinsparungen am Bau Wärmedämmung: Zuverlässige Verminderung des Energieverbrauches Steigende Anforderungen: zunehmende Dicke der notwendigen Dämmschicht Beispiel: Minergie Neubau U-Wert < 0.15 W/m 2 K entspricht einer Wärmedämmung von 23 cm bei l = W/mK 18 cm bei l = W/mK (stehende Luft)

3 Dickere Wärmedämmung Zunahme der notwendigen grauen Energie Als graue Energie wird die Energiemenge bezeichnet, die für Herstellung, Transport, Lagerung, Verkauf und Entsorgung eines Produktes benötigt wird. Verlust von teurer Wohnfläche Wärmebrücken von Befestigungen (Dübel, Unterkonstruktionen) Nicht/schwer machbar bei Sanierungen (Altbau, Geschützte Bauten)

4 Häuserbestand in Europa

5 Häuserbestand im Kanton Zürich Sanierung/retrofit ist ein grosses Potential zur Energieeinsparung

6 Effektive Wärmeleitfähigkeit Die effektive Wärmeleitfähigkeit l eff setzt sich aus drei Beiträgen zusammen die den drei Mechanismen der Wärmeübertragung entsprechen: l eff = l cond + l conv + l rad Wärmeleitung (Conduction) Wärmeströmung (Convection) Wärmestrahlung (Radiation)

7 Effektive Wärmeleitfähigkeit Die effektive Wärmeleitfähigkeit l eff ist je nach Material sehr unterschiedlich. Für die meisten Wärmedämmstoffe: zwischen 0.03 und 0.04 W/(m K)

8 Konventionelle Wärmedämmstoffe Konventionelle Wärmedämmstoffe dämmen durch die ruhende Luft, welche in den Poren eingeschlossen ist. Wärmeleitfähigkeit der ruhenden Luft 26 mw/mk W/(m K) Total Gasleitung Strahlung Gerüstleitung kg/m³

9 Vakuumisolationspaneele VIP Evakuieren als Lösungsansatz

10 Vakuumisolationspaneele VIP Wärmebrücken (Folie enthält Aluminium) l COP = W/mK l eff = W/mK

11 Wärmeleitfähigkeit mw/(m K) Vakuumisolationspaneele VIP Lebensdauer Wärmeleitfähigkeit unter 12 mw/(m K) bei Lagerung 24 C/50% r.f. VIP Elemente mit Jahre Lebensdauer sind möglich Druckabhängigkeit der Wärmeleitung SiO2 XPS open cell aging Innendruck mbar Delamination infolge thermohygrischer Belastung

12 Vakuumisolationspaneele VIP VIP gedämmte Kompaktfassade (Ebnat Kappel, BFE Projekt) Aufnahme rechts 2011, Aufnahme links 2009

13 Aerogele Hochporöse Materialien (bis über 90%) Aus einem Sol-Gel Prozess mit Trocknung Anorganische Aerogele: SiO 2, Al 2 O 3, ZrO 2, TiO 2, V 2 O 5 Organische Aerogele (Gelatine, Formaldehyde,..) Hybride Aerogele (organisch/anorganisch) Kohlenstoff Aerogele (schwarz undurchsichtig)

14 Aerogelhaltige Dämmstoffe Die Luft in Mineralfaserdämmstoffe wird durch Aerogel (SiO 2 ) ersetzt Die Faser ist der Stützkörper des sehr brüchigen Aerogels Wärmeleitfähigkeit : l = W/mK Bsp. Aerowolle (Rockwool) Spaceloft (Aspen Aerogels)

15 dn/dlogdp (#/cm3) dn/dlogdp (#/cm3) Aerogelhaltige Dämmstoffe Partikelgrössenverteilung bei der Verarbeitung Partikel < 2500nm lungengängig d.h. übliche Atemschutzmassnahmen Büro LA 125; etwa um 7.30 Uhr 4'000 3'500 3'000 Raumluft vor Beginn der Messungen Raumluft nach Ende der Messungen 25'000 20'000 Raum ohne Aktivität, Fenster geschlossen Fenster offen (Durchzug vom Fenster her) 2'500 15'000 2'000 Einfluss Strassenverkehr Überlandstrasse 1'500 10'000 1'000 5' nm nm In verkehrsbelasteter Aussenluft deutlich höhere Partikelkonzentrationen

16 Aerogelhaltige Dämmstoffe Sanierung eines 130 Jahre alten Gebäudes in Zürich mit aerogelhaltigen Matten ( 2 x 10 mm) 566 mm Heat flux sensor Thermocouples

17 Aerogelhaltige Dämmstoffe Infrarotaufnahmen der beiden Gebäudehälften (Nordfassade) 2 Februar2011 (links) und 15 April 2011 (rechts)

18 Aerogelhaltige Dämmstoffe

19 Aerogelhaltiger Dämmputz Kann zurzeit als Innenputz angewendet werden l = W/mK Hydrophob aber dampfdurchlässig m = 4 Kann in Einzelschichten von 6 cm aufgetragen werden r = 200 kg/m 3

20 Aerogelhaltiger Dämmputz Optimierung der Textur

21 Nanoporöse Dämmstoffe Heutige Polyurethanhartschäume haben Poren von 150 mm Polyurethanschaum mit Poren kleiner als 150 nm ist das Ziel Faktor 1000 kleinere Poren sollen l W/mK ermöglichen

22 Neuer Task für IEA Superinsulation materials and applications for the next decade One part of the challenge is to develop materials with very high insulating values, the other part is the development of appropriate applications and installation methods. Durability of performances is a complementary aspect for study.

23 Danke für Ihre Aufmerksamkeit