Hochleistungsdämmstoffe/ Vakuumisolationspaneele

Transkript

1 Hochleistungsdämmstoffe/ Vakuumisolationspaneele Dr. Roland Caps, va-q-tec AG SophienHof Abende Energieeffizienz 7. April 200 va-q-tec AG 2 Hauptprodukte: Vakuumisolationspaneele (VIP) und Wärmespeicherelemente (PCM) Anwendungen: Hochleistungsverpackungen für temperatursensitive Produkte, Dämmung von Alt- und Neubauten, Kühl- und Gefriergeräte Weltweit mehr als 50 Patente für innovative VIP Technologien in Würzburg und in Kölleda mit mehreren VIP & PCM Produktionslinien Jahresproduktion: jeweils einige VIP- und PCM-Komponenten sowie mehrere Boxen und Container Würzburg Kölleda

2 Märkte: Gute Dämmung & Wenig Platz 3 Thermologistik & -Verpackung: Biotechnologie, Pharmazie, Medizin, Nahrung, etc. Haushaltsgeräte Kühl- und Gefriergeräte, Boiler, technische Geräte Gebäudedämmung: Energetische Sanierung, Fassadendämmung, Passivhäuser, etc. Automotive: Kühl-Lkws, Wohnwägen, Flugzeuge, Züge, Busse Energie heute und in Zukunft 4 Endenergieverbrauch in D: 33,9 % 24,8 % Raum- Wärme (Wohnen) Prozess- Wärme (Industrie) Potentiale (geschätzt): a) - 30 % durch Einsparung mit vorhandenen Techniken b) dadurch prozentuale Steigerung regenerativer Techniken Raum- Wärme (Wohnen) Prozess- Wärme 37,8 % Kraft (Verkehr) Kraft (Verkehr) 3,5 % IT, Licht IT, Licht heute in Zukunft? Endenergieverbrauch in D 200, gesamt 9469 PJ 2

3 Hochleistungsdämmstoffe im Bau 5 Warum Hochleistungsdämmstoffe? Energieeinsparung und verschärfte gesetzliche Vorschriften: - Platzverbrauch durch verbesserten Wärmeschutz wird immer größer - wertvolle Nutzfläche geht verloren - bei energetischer Sanierung oft wenig Platz vorhanden (Grenzbebauung, kein Platz zum Gehsteig) - Gestaltungsprobleme in der Fassade schlanke Wärmedämmungen sind notwendig Hochleistungsdämmstoffe Wärmeleitfähigkeit λ üblicher Dämmstoffe: 0,030 0,080 W/mK Was beeinflusst Wärmeleitfähigkeit? Wärmeleitung Festkörper Wärmeleitfähigkeit / W/mK => geringe Dichte Dichte / kg/m³ 6 Luft Wärmestrahlung Konvektion Luft Wärmeleitfähigkeit des Gases freie Weglänge der Gasmoleküle Anzahl der Gasmoleküle => hohe Dichte, feinere Struktur, Trübungsmittel => lässt sich unterdrücken durch kleine Hohlräume => Gas mit kleinem λ (Luft 0,026 W/mK) => extrem kleine Hohlräume schaffen => Evakuieren Definition Hochleistungsdämmstoffe: λ < 0,030 W/mK 3

4 Füllgas mit geringer Wärmeleitfähigkeit 7 Wie komme ich unter 0,030 W/mK?. Möglichkeit: ersetze Luft durch Gas mit geringer Wärmeleitfähigkeit Polyurethanhartschäume z.b. mit Pentan geschäumt diffusionsdichte Abdeckungen notwendig (Al-Kaschierung) => 0,024 W/mK erreichbar Foto: djd/industrieverband Polyurethan-Hartschaum Füllgas mit geringer Wärmeleitfähigkeit 8 Anwendungsbereiche Oberste Geschossdecke: Auf massiven Decken. Bei gewünschter Begehbarkeit mit druckbelastbaren Platten (z.b. OSB) abgedeckt. Außenwand: Hinter wetterschützender Vorhangfassade Phenolharzschaumplatten: WLF 0,022 W/mK (über 45 mm Dicke) bzw W/mK erreichbar Kellerdecke - Unter massiven Betondecken. - Unter Gewölbedecken mit Spezialkonstruktion. Sonderbauteile - Rollladenkästen - Bodenluken - Heizkörpernischen 4

5 Hochleistungsdämmstoffe 9 Wie komme ich unter 0,030 W/mK? 2. Möglichkeit: verringere Porengröße unter µm freie Bewegung der Luftmoleküle wird begrenzt - Aerogele - pyrogene Kieselsäuren 0, µm Aerogelgerüst Luftmolekül in freier Luft Herstellung mikroporöser Materialien 0 Aerogele: - Gelierung von Kieselsäure (SiO 2 ) - schonende Entfernung des flüssigen Mediums - transparenter Festkörper, Wärmeleitfähigkeit 0,04 0,020 W/mK pyrogene Kieselsäure (Silica, SiO 2 ): - Verbrennung von Kieselsäureverbindungen (Silane) in Wasserstoffflamme => hochvoluminöses SiO 2 -Pulver (30 40 kg/m³) - Wärmeleitfähigkeit 0,020 W/mK Primärteilchendurchmesser: wenige Nanometer Anwendungen: Füllmittel (Silikone), Fließhilfsmittel, Hochtemperaturwärmedämmung (Ceran-Kochfelder) 5

6 Aerogelgranulat transluzente Aerogelgranulate: - Wärmeleitfähigkeit um 0,06 0,020 W/mK - schüttbar - hohe, diffuse Lichttransmission - Dach- und Fensterelemente Aerogelvlies 2-0 mm Aerogelvliesmatten - Wärmeleitfähigkeit 0,04 W/mK - hydrophob - erste Anwendungen im Gebäudebereich - relativ teuer 6

7 Hochleistungsdämmstoffe 3 Wie komme ich unter 0,030 W/mK? 3. Möglichkeit: entferne Luft aus Dämmkörper (Evakuierung) Vakuumdämmungen Wärmeleitfähigkeit zwischen 0,002 und 0,00 W/mK klassisches Beispiel: Thermoskanne Evakuierte Wärmedämmung 4 Vakuumisolationen selbsttragender runder Behälter großflächig druckbelastbare Füllmaterialien λ = 0, W m K λ = W m K Kryotechnik, Dewar, Thermoskanne VIP: Belastung 0 t/m² 7

8 VIPs VakuumIsolationsPaneele 5 Konventionelle Materialien VIPs VIPs (VakuumIsolationsPaneele) - dämmen bis zu 0 mal besser als konventionelle Materialien - sind die Schlüsseltechnologie für künftige Verbesserungen in der Dämmtechnik Übersicht Wärmeleitfähigkeiten 6 35 Wärmeleitfähigkeit λ [mw/mk] Evakuierte Dämmungen (VIPs) WLF Luft 0 Stein-, Glaswolle, Styropor geblähter PU-Schaum mikroporöse Kieselsäure, Aerogele PUR Silica Silica plus Glasfaser 8

9 Vakuumisolationspaneele - Aufbau 7 Längsnaht Hochbarrierefolie Vlies als Staubschutz Kern (Silica) Basis VIP Technologie 8 Wärmeleitfähigkeit λ [mw/mk] 35 PUR 30 Glasfaser 25 Silica Silica Plus Gasdruck/mbar Produktion va-q-pur va-q-mic Produktion va-q-vip va-q-plus 9

10 Vakuumdichtigkeit der Hülle 9 Anstieg des Gasdruckes bei Verwendung von metallisierten Hochbarrierefolien (aufgedampftes Aluminium) Gasdruck VKII/ mbar 2,00,50,00 0,50 Mittelwert Reihe C bei RT y = 0,0025x +,0233 R2= 0,9365 0, Lagerzeit / Tage 20 mm dünne Vakuumisolationsplatten bei Raumtemperatur Gasdruckanstieg liegt bei ca. mbar pro Jahr Lebensdauer von mehreren Jahrzehnten zu erwarten! Basis VIP Technologie 20 Wärmeleitfähigkeit λ [mw/mk] PUR Glasfaser Silica Silica Plus 0 Gasdruck/mbar Produktion Produktion 50 Jahre va-q-pur va-q-vip für Bauanwendungen: va-q-mic va-q-plus nur Silica-Füllstoffe 0

11 Qualitätssicherung: Vakuum-Kontrolle 2 Externer Sensor misst Wärmeübergang in eingebauter Sensorscheibe Daraus erhält man Informationen über den Gasdruck im Inneren 00%-Kontrolle der Produktion Vor-Ort Messung möglich Externer Messkopf Sensor-Chip Vakuum-Paneel Beispiel: Produktionskontrolle mit va-q-check 22 Sensorscheiben Gasdruck VIP Silica-Kerne, je 5s Messzeit 2,5 Gasdruck / mbar 2,5 0, Nr. Produkt: Silica VIPs 000 mm x 600 mm x 20 mm Maximal zulässiger Gasdruck: 5 mbar

12 Anwendungen im Baubereich 23 Rosslyn Chapel / UK Seitzstr. / München Sporthalle /Nürnberg Dachdämmung Fassadendämmung Bodendämmung Zulassung von VIP im Baubereich 24 Ausführung va-q-vip B mit schwarzem Glasfasergewebe: - Schutz der Vakuumdämmplatten vor Beschädigung - Baustoffklasse mindestens B2 (normalentflammbar) erteilt durch DIBT am erweitert am Zulassungs-Nr.: Z

13 Bauzulassung 25 Anwendungsgebiete: DAD, DAA, DZ, DI, DEO, WAB, WH und WI nach DIN V408-0, Tab. (Innen- und Außenbereiche, außer unter Putz) Kennwerte: Anfangswert nach Produktion: Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit: (inklusive Alterung und Randverluste) Bemessungswert Wärmeleitfähigkeit belüftetes VIP: < 0,0053 W/mK 0,0080 W/mK 0,020 W/mK Mindestwärmeschutz: auch beim Versagen müssen Anforderungen erfüllt sein Produkt va-q-vip B 26 Eigenschaften Vakuumdämmplatte mit rechtwinkligen Kanten Bemessungswert Wärmeleitfähigkeit 0,008 W/mK Standardgröße 000 mm x 600 mm x 20 mm individuelle Größen herstellbar Dicken 0 mm, 5 mm, 20 mm, 30 mm, 40 mm Dichte kg/m³ umhüllt mit schwarzem Glasfasergewebe Baustoffklasse (Brandschutz): B2 bauaufsichtliche Zulassung: Nr. Z

14 Beispiel Bauanwendung va-q-vip 27 Bauphysikpreis 2005 & Energieeffizienzpreis 2009 Gebäudedaten: Neubau: Wohn- und Geschäftshaus mit Ultra-Niedrigenergiestandard Außenfassade mit Vakuumdämmung München Zentrum, Seitzstr. 23 Wohn-/Nutzfläche: ca. 200 m² 6 Wohnungen, 6 Büroeinheiten 2 Tiefgaragengeschosse Außendämmung Wohn- und Geschäftshaus München 28 Aufbau: Außenputz PU-Dämmplatten 20 mm VIP Purenitlatten Betonwand Projektpartner: energie-tib.de und hasit.de 4

15 Wärmebildaufnahme München 29 Vorderseite des Gebäudes VIP Neuentwicklung: va-q-plus B 30 neues Produktionsverfahren verringerter Produktionsaufwand um ca. 20 % gesenkte Anfangswärmeleitfähigkeit: ca. 0,0035 W/mK am Rand eingeprägter Stufenfalz geringere Fugenverluste durch Überlappung flexiblere Installation Fixierung über Dübel an Laschen von zwei Längsseiten möglich bauaufsichtliche Zulassung ist beantragt! - noch kein Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit - Zustimmung im Einzelfall notwendig - zur Zeit nur Standardmaß: 00 mm x 600 mm x 8 mm lieferbar 5

16 va-q-plus B 3 Neue VIP Technologie: wärmebrückenfrei durch Stufenfalz Einbau va-q-plus B Ladenlokal Tübingen 32 Ausgangssituation: Ladenlokal ebenerdig, 0 qm Grundfläche Vorhandener Estrich wurde entfernt Heizleitungen auf dem Boden wurden an die Wand verlegt Vorhandene Trennwand und der Abstellraum wurde zurückgebaut Dieter Bindel, Wärme- Kälte- Schallschutz Isoliermeister 6

17 Einbau va-q-plus B Ladenlokal Tübingen Einschnitte und Ausklinkungen sollten abgeschweißt werden, so dass eine möglichst große Anzahl gleicher Grundabmessungen ergibt Nummer, 53 Stück 470 x 000 mm, davon 9 Stück mit Abschweißungen / Ausklinkungen / Kürzung Nummer 2, Stück, 60 x 500 mm Nummer 3, 6 Stück, 365 x 800 mm, davon 2 Stück mit Abschweißungen / Ausklinkungen Nummer 4, 6 Stück, 495 x 000 mm, davon 2 Stück mit Abschweißungen / Ausklinkungen Nummer 5, 4 Stück, 495 x 694 mm, davon 2 Stück mit Abschweißungen / Ausklinkungen / Kürzung Gesamt 80 Stück Paneele, 5 unterschiedliche Grundgrößen 0 qm Gesamtfläche Dieter Bindel, Wärme- Kälte- Schallschutz Isoliermeister Einbau va-q-plus B Ladenlokal Tübingen 34 Detailbilder Verlegen der Platten: Dieter Bindel, Wärme- Kälte- Schallschutz Isoliermeister 7

18 Einbau va-q-plus B Ladenlokal Tübingen 35 Detailbilder Verlegen der Platten: Dieter Bindel, Wärme- Kälte- Schallschutz Isoliermeister Einbau va-q-plus B Ladenlokal Tübingen 36 Detailbilder Verlegen der Platten: Dieter Bindel, Wärme- Kälte- Schallschutz Isoliermeister 8

19 Demoobjekt Schule Olbersdorf: Probeachse 37 Aufbau: 2 cm va-q-plus B und 3 cm PU-Überdämmung VIPs mit PU-Überdämmung aufgeklebte VIPs Vorgabe Denkmalschutz: maximal 5 cm Aufbau Probeachse Schule Olbersdorf 38 Endansicht ohne Anstrich Projektpartner: energie-tib.de und hasit.de 9

20 Sanierung Schule Olbersdorf 39 Teil des Aufmaßes der Fassade in Olbersdorf Gesamtfläche: ca. 500 m² Sanierung Demoobjekt Regensburg 40 massive Steinwand Vorgabe Denkmalschutz: 3 cm => VIP ohne Überdämmung Projektpartner: energie-tib.de und Hasit.de 20

21 Sanierung Demoobjekt Regensburg 4 fertiggestellte Fassade Solar Decathlon Wettbewerb Hochschule für Technik Stuttgart 42 Beim Solaren Zehnkampf treten 5-20 ausgewählte Hochschulteams an, um ein ausschließlich mit solarer Energie betriebenes Wohnhaus zu entwerfen und umzusetzen. Im Juni 200 werden die Häuser aller Teams eine Woche lang in Madrid einer breiten Öffentlichkeit präsentiert und die Sieger gekürt. 2

22 Solar Decathlon Wettbewerb Hochschule für Technik Stuttgart 43 doppelte Belegung der VIP in Holzkonstruktion, um Wärmebrücken zu vermeiden Gebäude wird rundum mit VIPs isoliert Solar Decathlon Wettbewerb Hochschule für Technik Stuttgart 44 Stand 03/200: VIPs sind ausgeliefert und in die Holzelemente integriert 22

23 Sanierung Demogebäude in Weingarten 45 Planung: Albert Hangleiter GmbH & Co. KG Objekt vor Renovierung VIPs (3) werden über Streifenanker (5) von Fassadenplatten (4) an der Wand fixiert Aufmaß Weingarten 46 Albert Hangleiter GmbH & Co. KG 23

24 Sockeldämmung / Sockelabsatz Weingarten 47 EFH liegt ca.,2 m über Gelände. Das unbeheizte UG wurde mit konventioneller Sockeldämmung (50 mm) gedämmt, um Sockelabsatz zu erhalten und Wärmebrücke über Deckenstirn zu reduzieren. Vorteil: Fixierung bis zur Erhärtung des Klebers Abtrag von Eigengewicht / Entlastung des Klebers und der VIPs (Scherkräfte) Albert Hangleiter GmbH & Co. KG Montage Dämmung Objekt Weingarten 48 Albert Hangleiter GmbH & Co. KG Fassadenplatte PU- Klebeschaum VIP 24

25 Zusammenfassung 49 Hochleistungsdämmstoffe: Wärmeleitfähigkeit < 0,030 W/mK Ziel: Platzersparnis PU- und Phenolharz-Schäume Aerogele Vakuumpaneele (bis 0,022 W/mK) (bis 0,04 W/mK) (VIP, bis 0,0035 W/mK) VIP zugelassen seit 2007 für innen und zum Teil außen Bemessungswert 0,008 W/mK horizontale Dämmung mit VIP relativ problemlos Außendämmung unter Putz: verschiedene Systeme werden erprobt noch keine bauaufsichtliche Zulassung Zustimmung im Einzelfall notwendig 50 Thank you for attention! 25