ARCH+ 184

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Erschienen in ARCH+ 184,
Seite(n) 114-117

ARCH+ 184

Eine neue Generation von Dämmstoffen

Von Mende, Julia von

Fasziniert von entmaterialisierten Ikonen der Moderne jagen wir beim Dämmen einem Schlankheitswahn hinterher. Angesichts der in die Jahre kommenden Bauten und erhöhter Anforderung an Gebäudehüllen werden im Folgenden Dämmsysteme vorgestellt, die nicht nur Möglichkeiten für den Neubau, sondern auch für die energetische Sanierung als nachträgliches mehrschaliges Dämmen eröffnen.

Ziel einer Dämmung ist es, die Abgabe thermischer Energie von Räumen oder Gegenständen an ihre Umgebung zu verhindern, d.h. die Dämmung sollte unterbinden, dass sich Teilchen (Moleküle bzw. Atome) gegenseitig in Schwingung versetzen und dadurch ihre Energie weitergeben. Dies kann auf zweierlei Arten erreicht werden: Entweder durch Einschränkung des Bewegungsraums der Teilchen, indem die Luft in Form von Luftkissenfolien, Fasern oder feinporigen Schäumen in möglichst kleine Portionen verpackt wird, oder durch Verbannung der Teilchen aus der Dämmung, indem man die Luft einfach aus dem Dämm-Material heraussaugt oder durch ein besser geeignetes Gas ersetzt.

Einen Sonderfall stellt die Transparente Wärmedämmung (TWD) dar. Sie kombiniert Dämmung mit solarer Strahlungsenergie und erzielt dadurch einen energetischen Vorsprung gegenüber den kalten Außentemperaturen. Als Temperaturpuffer reicht bereits eine Glasscheibe, mit Abstand vor der Fassade angebracht. Die Luft hinter der Glasscheibe erwärmt sich, die Wärme wird in der Wand gespeichert und zeitverzögert an den Innenraum abgegeben. In der Siedlung Hofberg konnte eine Einsparung von 80 % der Heizenergie aus der Kombination einer Solarpufferwand und Spezialfenstern erreicht werden.

Üblicherweise besteht TWD aus einer transparenten Kunststoffwabenbzw. Faser- oder Porenstruktur und einem dahinterliegenden Absorber. Aus ästhetischen Gründen wird häufig auf den Absorber verzichtet, so dass die TWD sich auf ein gut gedämmtes transluzentes Bauteil reduziert oder eine opake Wabe als Absorber wirkt. Je feinporiger eine Dämmung, desto höher ihr Dämmwert. Ab einer bestimmten Größe ist einfach kein Platz mehr für die Teilchen, um zu schwingen. Besonders interessant für TWD sind daher transluzente Aerogele. Silicia-Aerogele enthalten mehr als 95 % Luft, die in Poren von ca. 20 Nanometern ruht. Dabei wird eine Wärmeleitzahl von 0,018 W/mK bei gleichzeitiger Lichtstreuung erreicht.

Thomas Herzog baute bereits 1994 in einem Atelierhaus in Bayern Glaspaneele mit Aerogelfüllung ein, wodurch ein U-Wert von 1,0 W/m2K erreicht wurde. Inzwischen werden aerogelgefüllte Glaselemente (Okalux) oder Kunststoffplatten auf dem Markt angeboten. Aerogele werden derzeit auf ihre Tauglichkeit für Sanierung geprüft (IPEG Institut Paderborn). Im Versuch wurde das Aerogelgranulat ähnlich wie bei einer Kerndämmung in eine Giebelwand eingeblasen. Reduziert man nicht nur den Bewegungsraum der Teilchen, sondern saugt ihn auch noch weitgehend leer, könnte man die Dämmeigenschaften von Aerogelen noch steigern. Möglich ist dies mit einer zusätzlichen Evakuierung eines granulatgefüllten Scheibenzwischenraums (Jan Cremers).

Die anfangs erwähnte Entmaterialisierung muss nicht im Widerspruch zum Dämmen stehen, schließlich ist das Nichts der beste Dämmstoff, und das ist bekanntlich unsichtbar. Die Schwierigkeit besteht nur darin, das Nichts sichtbar zu machen und ihm mit einem geeigneten Gefäß beizukommen, das dem Luftdruck standhält. Bei einer zylindrischen Thermoskanne bietet die Form bereits ausreichend Stabilität. Schwieriger wird es bei einem flächigen Paneel. Um zu verhindern, dass es in sich zusammensackt, muss entweder die Hülle entsprechend stabil sein oder durch Abstandshalter in der Fläche stabilisiert werden. Bisher bewährt haben sich hochdruckfähige (10 t/qm) Schäume oder offenporige Materialien ohne chemische Ausdampfung, die in hochdichten Folien eingeschlossen und evakuiert werden. Angeboten werden verschiedene Varianten der sogenannten Vacuum-Insulation-Panels (VIPs) vom Fassadenbauteil aus Glas mit VIP-Kern über Sandwichpaneele mit unterschiedlicher Kaschierung bis zur Betonfertigwand mit VIP-Kern. Sinnvoll erscheint der Einsatz von VIPs, wenn bei geringster Aufbauhöhe ein größtmöglicher Dämmwert erzielt werden soll wie z.B. bei mobilen Kleinsträumen, oder wenn die Dimensionierung des Innenraums keine großen Aufbauhöhen für Dämmung mehr erlaubt.

Grundsätzliche Probleme der VIPs sind ihre leichte Verletzbarkeit, die verhältnismäßig großen Wärmebrücken an den Stoßfugen und die Bindung an vorgefertigte Maße. Mehrlagige Matten mit Vakuum-Päckchen ähnlich Eisbeutel- oder Luftpolsterfolien wären dagegen vor Ort anpassbar. In seiner Dissertation “Einsatzmöglichkeiten von Vakuum-Dämmsystemen im Bereich der Gebäudehülle” hat Jan Cremers eine nichttragende membranartige Fassadenkonstruktion entwickelt. Jeweils 2 Matten mit quadratischen evakuierten Zellen werden zueinander versetzt angeordnet, um die Wärmebrücken an den Siegelnähten zu minimieren. Stabilisiert wird die Wand durch eine vorgespannte Stahlseilnetzkonstruktion. Zu erwarten sind U-Werte bis zu 0,1 W/m2K. Das System wäre grundsätzlich auch mit transluzenten/transparenten Vakuumdämmsystemen z.B. aus evakuiertem Aerogel denkbar, solche Dämmsysteme sind aber derzeit noch nicht verfügbar.

Eine mattenartige Dämmung mit evakuierten Glasfaserkissen wurde bereits für Heißwassertanks, Kühlschränke oder für Kleidung und Isomatten entwickelt (Chip-Vacua). Unklar ist jedoch, wieviel Wärme über die Siegelnähte verloren geht und inwieweit die Folie und insbesondere die gepressten Fugen einem Innendruck von 0,1 mbar auf Dauer standhalten. Eine andere Möglichkeit den festgelegten VIP-Formaten zu entkommen, wäre ein Evakuieren von Kapseln, die man in Wandzwischenräume einfüllen oder als Zuschlagstoff verwenden könnte. Derzeit wird die Möglichkeit erforscht, millimeterkleine Glaskügelchen zu evakuieren.

Ebensowenig neu wie Aerogele oder VIPs sind Vakuum-Isolations-Gläser (VIGs). Jedoch bieten bisher nur ein japanisches (Nippon Sheet Glass Co. Ltd.) und ein chinesisches Unternehmen (Qingdao Hengda Industry Co. Ltd.) ein VIG mit einem bescheidenen U-Wert von etwa 1,1 W/m2K an. Der atmosphärische Druck auf evakuierte Flachgläser ist mit 10 t/qm gewaltig, und nur ein dauerhaftes Vakuum garantiert einen guten Wärmeschutz. Jedoch wäre ein VIG gegenüber einem 3-Scheiben-Aufbau mit Edelgasfüllung (U-Werte von 0,5 bis 0,7 W/m2K) leichter und schlanker. Im VIG-Verbundprojekt wurde ein Glas mit einer dauerhaften Vakuumdichte entwickelt, das U-Werte von etwa 0,5 W/m2K erzielt. Glasnoppen dienen als Stützen zwischen den Glasscheiben. Die Markteinführung ist für 2009 geplant.

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