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1 BWS Labor AG Abt. Bauphysik Christoph Keller Ing. ETH/SIA Hard Winterthur T: F: mail: Winterthur, 6. März 2007 SANIERUNG SCHULANLAGE RIEDENHALDEN, ZÜRICH KONTROLLMESSUNGEN AN DER VAKUTHERM-WÄRMEDÄMMUNG 1. AUFBAU DER WESTFASSADEN MIT VAKUTHERM-DÄMMUNGEN Anstelle der ursprünglich vorgesehenen Vacucomp-Hochleistungs-Wärmedämmplatten (VIP) wurden Vakutherm-Platten eingesetzt. Das VIP Vakutherm besteht aus einem gepressten Kern aus pyrogener oder gefällter Kieselsäure (SIO 2 ) mit geringen Mengen an Zuschlagstoffen (Polyesterfasern, Trübungsmittel), der bei einem Umgebungsdruck unter 1 mbar in eine hochgasdichte Hülle eingeschweisst wird. Die Rohdichte liegt bei 130 bis 170 kg/m³ für pyrogene oder ca. 220 kg/m³ für gefällte Kieselsäure. Herstellerin des Paneels ist die Firma Vaku-Isotherm GmbH in Rossau (Deutschland). Die thermisch verschweisste Hülle besteht aus einem 4-Schicht-Laminat DL105 (3 metallisierte Kunststofffolien und PE- Schweissschicht), das von der Firma Wipak GmbH in Walsrode (Deutschland) hergestellt wird. Die Gesamtdicke der Aluminiumschichten beträgt ca. 3x30 nm. Auf der inneren Mauerwerksschale wurde ein Grundputz aufgezogen, damit die Platten vollflächig geklebt werden können. Die geometrischen Anforderungen, konnten eingehalten werden, insbesondere ist der erforderliche Zwischenraum für die Hinterlüftung gewährleistet. Paneele mit Zwischenstreifen aus EPS für Befestigung der Maueranker und Toleranzausgleich Der Luftzwischenraum beträgt mindestens 1 cm. Weitere Bilder der am Schulhaus Riedenhalden ausgeführten Fassade können unter eingesehen werden.

2 Laut EMPA-Prüfbericht /1 wird für die Dimensionierung ein Ψ Wert von 0,008 W/mK empfohlen. Die Wärmedämmung im Bereich der Paneele erreicht damit rechnerisch denselben U-Wert wie die ursprünglich vorgesehene Vacucomp-Dämmung: W2b Aussenwand Ersatz Vacucomp U = 0.36 W/m²K Bemerkungen Material, Baustoff Dicke inhomo- λ,α R [mm] gen (%) [W/m*K] [m^2*k/w] innen i Überg. innen Backstein Normalsteinmauerwerk Vacucomp, Typ P2 2 Ethafoam elastische Schutzlage mit Gyso-Mauerkleber 3 Vacucomp ohne Randverluste l= aufgeklebt. 4 Ethafoam elastische Schutzlage Luft3 vertikal <2cm Backstein Normalsteinmauerwerk aussen a Überg. aussen Total Unter Berücksichtigung der mit konventionellem EPS gedämmten Zwischenstreifen steigt der mittlere U-Wert auf rund 0,4 W/m²K. 2. MESSUNGEN MIT DER INFRAROTKAMERA Am 26. Januar, Morgens um 6 Uhr, einem der wenigen kalten Tage dieses Winters haben wir durch Frau Izaldi Wolf Messungen mit der Infrarotkamera durchführen lassen. Die Bilder zeigen aussen deutlich die Wärmebrücke der Deckenstirnen mit bis zu 8 K höherer Oberflächentemperatur als an den Wandflächen. Die verbesserte Wärmedämmung der Wand zeichnet sich als dunkelblaues Fleckenbild ab. Die helleren Flecken sind nicht auf fehlerhafte Elemente der Vakuum-Paneele zurückzufüh- BWS Labor AG Kontrollmessung Vakutherm Seite 2/6

3 ren, sondern sie zeigen die Hinterlüftung der Aussenschale. Die Hinterlüftung wirkt naturgemäss nicht gleichmässig im oberen Bereich der Wände ist aber eine leichte Erwärmung festzustellen, während sich die äussere Backsteinschale im unteren Bereich praktisch auf die Umgebungstemperatur von 7 C abkühlen konnte. Im Bereich der Stahlstützen und an den Ecken bildet sich mit helleren vertikalen Streifen die etwas schlechtere Dämmung der mit EPS gedämmten Zwischenstreifen ab (Abbildung infolge der Hinterlüftung unscharf). Deutlich sichtbar ist der Unterschied zur bestehenden Nordfassade, deren mittlere Oberflächentemperatur rund 1,5 K höher liegt. Im Innenraum zeigt die mit Vakuum-Paneelen gedämmte Wand deutlich den Wärmeverlust im Bereich der Deckenstirnen, welcher sich vor allem als markante Abkühlung der ersten, an der Deckenstirne anliegenden Steinreihe abzeichnet, während die Deckenverkleidung dank der inneren Randdämmung warm bleibt. Die Stahlstützen selbst zeichnen sich in der Mitte mit wärmeren Oberflächen ab, weil sie auf drei Seiten von warmer Raumluft umgeben sind. Nach oben und unten kühlen sie sich stark ab, weil sie in die kalte Betondecke führen. Deutlich sichtbar ist der etwas grössere Wärmeverlust im Bereich der Fugen. Hinter der Wandtafel ist die Erwärmung der Aussenwand behindert. Dies zeigt sich einem Temperaturabfall von rund 1,5 K gegenüber der Temperatur der Wandtafel. BWS Labor AG Kontrollmessung Vakutherm Seite 3/6

4 Zum Vergleich wurden die inneren Oberflächentemperaturen auch noch in einem Klassenzimmer mit der originalen Aussenwand gemessen. Die Raumtemperatur lag hier um gut 1 K tiefer. Die Temperatur der Wandoberfläche hinter der Wandtafel lag hier rund 2,5 K tiefer als die Oberflächentemperatur der Wandtafel. Das Temperaturfeld ist wesentlich stärker gestört durch Konvektionsströmungen der Luft zwischen Heizflächen und der Aussenwand als bei der neu gedämmten Fassade. 3. MESSUNGEN MIT TEMPERATURSENSOREN UND DATENLOGGERN Da mit der Infrarotkamera nur Momentaufnahmen gemacht werden können, werden die durch unterschiedliche Beheizung der Klassenzimmer, sowie tageszeitliche Erwärmung der Aussenfassade entstehenden dynamischen Effekte nicht wiedergegeben. Zur Überprüfung der effektiven Wirkung der VIP-Wärmedämmung haben wir eine Messung mit Temperatursensoren und Datenloggern durchgeführt. Oberflächentemperaturfühler an Stein und Fuge, neben Stütze und in Wandmitte BWS Labor AG Kontrollmessung Vakutherm Seite 4/6

5 Bei Aussentemperaturen zwischen 0 und + 10 C (rechte Skala) schwankte die Temperatur der Raumluft zwischen zwischen 21 und 23 C. Auch am Wochenende vom 3./ 4. Februar war keine Absenkung zu erkennen. Erst mit Beginn der Sportferien am 10. Februar erfolgte eine Absenkung der mittleren Raumtemperatur auf rund 20 C, bereits am 13. Februar aber erreichte die Raumtemperatur wieder 22 C. 24 C C C C C 5 C 14 C 0 C Raum [ C] Stein neben Stütze Fuge neben Stütze Fuge Feldmitte Stein Feldmitte Stein alt Deckenstirne Stein aussen Aussenluft [ C] 12 C Auf der rechten Skala sind neben der Aussentemperatur auch die Oberflächentemperatur der VIP-gedämmten Westfassade und der Deckenstirne abgebildet. Deutlich zeigt die Oberflächentemperatur der Westfassade vom 2. bis zum 4. Februar am Nachmittag eine starke Erwärmung infolge Sonneneinstrahlung. In den klaren Nächten vom 3. auf den 4. und vom 4. auf den 5. Februar kühlte sich die äussere Backsteinschale durch langwellige Abstrahlung sogar auf die Aussentemperatur ab. Die Deckenstirne erwärmte sich unter Sonneneinstrahlung auch, sie kühlte sich aber nachts nur halb so stark ab wie das Mauerwerk. Da keine stationären Verhältnisse herrschten, die Aussentemperaturen meist sehr mild waren und die Raum- und Aussentemperatur schon häufig von starker Sonneneinstrahlung beeinflusst waren, stehen nur kurze Zeitspannen zur Verfügung, um eine Aussage über den effektiven U-Wert machen zu können. Der U-Wert eines Bauteils kann näherungsweise bestimmt werden aus der Differenz zwischen der Raumtemperatur und der inneren Oberflächentemperatur. Massgebend für diese Temperaturdifferenz ist die Wärmeübergangszahl in W/m 2 K. Dieser Wärmeübergang ist abhängig von der Konvektionsströmung an der Wandoberfläche, dem Strahlungsaustausch und der Raumluftfeuchte. Die Konvektionsströmung ist abhängig von der Temperturdifferenz zwischen Raumluft und Wandoberfläche. BWS Labor AG Kontrollmessung Vakutherm Seite 5/6

6 Einigermassen stationäre Verhältnisse herrschten vom 9. Februar, bis am folgenden Morgen um Aus den Messwerten wurde ein dynamischer Wärmeübergang bestimmt: Datum Uhrzeit [%rf] [ C] Raumklima Aussenklima [%rf] [ C] :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00: Die Auswertung zeigt, dass das gesetzte Ziel, den U-Wert der Aussenwand mit der VIP- Dämmung von rund 0.8 auf 0,4 W/m 2 K zu reduzieren, erreicht worden ist. Die Wärmeleitfähigkeit der Isolationspaneele wird sich laut EMPA-Prüfbericht /1 innert 50 Jahren um 3 bis 5 mw/mk erhöhen. Der rechnerische U-Wert ist mit einem Ψ Wert von 0,008 W/mK für die Alterung nach 25 Jahren bestimmt worden. Nach 50 Jahren wird der U- Wert über den Isolationspaneelen von 0,36 auf etwa 0,4 W/m 2 K ansteigen. Stein saniert Stein alt Wärmefluss mit dynamischem Wärmeübergang U-Wert mit dyn Wärmeübergang U-Wert Stein alt Winterthur, 6. März 2007 Christoph Keller BWS Labor AG Kontrollmessung Vakutherm Seite 6/6

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