VIP sind seit einigen Jahren kommerziell erhältlich und die ersten VIP-Produkte haben im Juni 2007 die allgemeine bauaufsichtliche Zulassung erhalten. Neben Laboruntersuchungen zum Langzeitverhalten der Paneele liegen mittlerweile auch in zunehmendem Maße praktische Erfahrungen beim realen Einsatz dieser Systeme vor. Vakuumisolierglas wird derzeit im Rahmen eines vom BMWi geförderten Forschungsprojektes entwickelt. Ein Produkt wird voraussichtlich ab 2010 zur Verfügung stehen.
VIPs für den Gebäudebereich
Vakuumisolationspaneele weisen nach der Herstellung Wärmeleitfähigkeiten im Bereich von 0,004 W/mK auf, besitzen also bei gleicher Dicke eine um den Faktor 5 bis 10 bessere Dämmwirkung als konventionelle Dämmstoffe. Als Stützkern wird typischerweise ein nanoporöses und druckstabiles Material verwendet (z.B. pyrogene Kieselsäure), das in evakuiertem Zustand eine äußerst geringe Wärmeleitfähigkeit besitzt. Eine metallhaltige Folienumhüllung oder eine Edelstahlhülle hält das Vakuum und damit die geringe Wärmeleitfähigkeit aufrecht.
Trotz der Metallschicht in der VIP-Umhüllung führen eindringende Gase zu einem allmählichen Druckanstieg im VIP. Neben trockenen atmosphärischen Gasen wie O2 und N2 ist vor allem eindringender Wasserdampf kritisch, da dieser besonders stark zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit im Paneel beiträgt. Anhand von Laborlangzeitmessungen über ein Jahr an VIP mit unterschiedlichen Hüllfolien wurde am ZAE Bayern ein durch Kontrollmessungen verifiziertes Modell erstellt, mit dem sich die Lebensdauer solcher Systeme abschätzen lässt. Die Ergebnisse zeigen, dass Folien mit VIP-Lebensdauern > 50 Jahre erhältlich sind. Während dieser Zeit steigt die Wärmeleitfähigkeit der Paneele rein rechnerisch auf 0,006 W/mK an.
Die oben aufgeführte Wärmeleitfähigkeit gilt nur für den ungestörten Zentralbereich eines VIP. An den Rändern verursacht die Folienumhüllung eine Wärmebrücke aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit der metallischen Barriereschichten. So können gerade bei kleinen Paneelgrößen mit stärkeren Metallschichten oder reiner Metallumhüllung drastische Erhöhungen des effektiven U-Wertes eintreten
Zusätzlich zu den Hüllfolien spielen die Wärmebrücken durch die Fassadenanbindung (Anschlussdetails, Haltekonstruktion der VIP) eine entscheidende Rolle. Durch die sehr gute Dämmwirkung der VIP machen sich Wärmebrücken besonders stark bemerkbar. In jedem Fall sollte eine sorgfältige Planung und Wärmebrückenberechnung erfolgen.
Aufgrund der etwa fünf bis zehnmal geringeren Dämmstärke sind VIP immer dann vorteilhaft einsetzbar, wenn wenig Platz für konventionelle Dämmung vorhanden (Grenzbebauung, geringer Dachüberstand, Dämmung von Reihenhäusern) oder dieser sehr teuer ist. Zusätzlich zum Platzgewinn werden unattraktiv tiefe Fensterlaibungen vermieden, was den Gestaltungsspielraum des Architekten erhöht. Weitere Anwendungsbereiche sind z.B. VIP-Dämmungen unter Fußbodenheizung, Boden- und Deckendämmung, Brüstungselemente oder Rollladenkästen.
Bei allen Konstruktionen mit VIPs sind einige grundlegende Prinzipien zu beachten:
- Die Hülle der Vakuumdämmung darf nicht verletzt werden (z.B. kein Dübeln, sorgfältiger Umgang auf der Baustelle).
- Kein Zuschnitt möglich: entsprechende Rasterung muss bereits während der Planungsphase berücksichtigt werden.
- Die mechanische Befestigung muss spannungsfrei erfolgen, z.B. durch Einlegen der Paneele in ein Schienensystem.
- Wärmebrücken müssen mehr als bei konventionellen Isolationen vermieden werden.
- Fugen und Durchdringungen sind in der Regel dampfdicht auszuführen.
Vakuumisolierglas
Bei konventionellen Wärmeschutzverglasungen mit IR-reflektierenden Beschichtungen (low-ε-Schichten) verursacht die Wärmeleitung des Füllgases im Scheibenzwischenraum einen Großteil des Wärmedurchganges (bei Luftfüllung rund 80%). Dies kann durch Evakuieren des Scheibenzwischenraumes deutlich reduziert werden. Die Dämmwirkung des evakuierten Zwischenraumes ist kaum noch vom Scheibenabstand abhängig, so dass dieser auf Werte < 1mm reduziert werden kann. Dies ermöglicht sehr schlanke Systemaufbauten. Um den auf den Scheiben lastenden Atmosphärendruck von ca. 1000 hPa (entspricht 10 Tonnen pro m²) aufzunehmen, sind allerdings in regelmäßigen Abständen Stützen im Scheibenzwischenraum notwendig. Weiterhin muss der Randverbund entsprechend gasdicht ausgeführt werden, um den benötigten Unterdruck von 10-4 hPa aufrechtzuerhalten.
Mit VIG sind bei entsprechender Optimierung der Systemparameter exzellente Dämmwerte bei schlankem Aufbau und geringem Gewicht möglich. Bei Verwendung hocheffizienter low-ε-Schichten (Softcoatings) mit Emissionsgraden kleiner als 0,03 und thermisch optimierter Stützen erreicht man Ug-Werte < 0,5 W/(m²K).
Im Rahmen eines vom BMWi geförderten Projektes (FkZ 0327366) konnte die Machbarkeit eines solchen Vakuumisolierglases gezeigt werden. Neben der Entwicklung eines gasdichten Randverbundes wurden die mechanischen Eigenschaften von VIG mit einem speziellen thermischen Lastwechselverfahren untersucht. Dabei hielt VIG vergleichbaren Belastungen stand wie konventionelles Isolierglas. Momentan wird in einem vom BMWi geförderten Folgeprojekt die Produktionstechnik für VIG entwickelt. Diese wird voraussichtlich 2010 zur Verfügung stehen.|
Die Autoren:
Dr. Helmut Weinläder, Stephan Weismann, Dr. H.-P. Ebert sind Mitarbeiter im Bayerischen Zentrum für Angewandte Energieforschung e.V. (ZAE Bayern), Würzburg, und werden diesen Beitrag auf den Rosenheimer Fenstertagen im Forum Forschung und Zukunft halten.
Info
35. Rosenheimer Fenstertage:
„Fenster, Fassaden und Glas im Klimawandel!“
Der Klimawandel ist in aller Munde, und Deutschland schreitet mit seinen CO2-Sparzielen forsch voran. Die Energieeinsparung gilt unverändert als wirksamste Form der Energiegewinnung, und die energetische Sanierung des Baubestands spielt hierbei eine zentrale Rolle. Fenster und Glas gehören zu den wenigen Bauteilen, mit denen die Sonnenenergie nutzbar wird. Die Fenstertage werden die zentralen Themen von allen Seiten beleuchten, damit Fenster-, Fassaden- und Glashersteller sowie Verarbeiter bestens für die Aufgaben der Zukunft gerüstet sind.
Die erkennbaren Phänomene des Klimawandels stellen uns alle vor große Herausforderungen. Die konkrete Antwort kommt in Deutschland 2008 in Form der aktuellen Energieeinsparverordnung (EnEV) und des Energiepasses auf uns zu. Hans-Dieter Hegner vom Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS) wird über die weitere Verschärfung der gesetzlichen Anforderungen berichten, deren Einführung für 2010 und 2012 erwartet wird. Konkret bedeutet dies, Fensterrahmen und Verglasungen zu entwickeln, deren U-Wert unter 0,8 W/(m²K) liegt. Hier heißt es bereits heute mit den konstruktiven Hausaufgaben zu beginnen, um die Produkte für 2010 fit zu machen. Die Fenstertage wollen hierzu Denkanstöße geben und werden über die wichtigsten Aspekte in 27 Vorträgen im Plenum und folgenden sechs Themenblöcken informieren:
Konstruieren mit neuen Werkstoffen Klimaschutz durch BautechnikForschung und ZukunftSicherheit bei Fenstern und Türen Verarbeitung von SystembauteilenFenster und Fassaden in der Praxis
Auch wenn die technologischen Hürden nicht einfach zu nehmen sind, winkt den innovativen und leistungsstarken Unternehmen eine optimale Wettbewerbsfähigkeit auf interessanten nationalen und internationalen Märkten. Dr. Joachim Scharioth von TNS Infratest München wird deshalb die kaufentscheidenden Kriterien der Zukunft vorstellen und Dr. Frederik Lehner von Interconnection Consulting wird die europäischen Bautrends und Wachstumsmärkte analysieren. Fragen zum CE-Zeichen werden natürlich auch beantwortet, und zwar in Form des Dialogforums „Verarbeitung von Systembauteilen“. Unter Federführung von Prof. Christian Niemöller werden die Spielregeln zwischen Systemgeber und Systemnehmer anschaulich aus technisch-rechtlicher Sicht unter die Lupe genommen. An konkreten Fallbeispielen wird die Bedeutung von Prüfzeugnissen, geprüften Systembeschreibungen und der werkseigenen Produktionskontrolle (WPK) analysiert.
Veranstalter: ift-Rosenheim
Von Donnerstag, 18. Oktober bis Freitag, 19. Oktober 2007
Ort: Kultur- und Kongresszentrum Rosenheim
Kosten 2 Tage: ift-Mitglieder/weitere Person: € 445,-/395,-
Nichtmitglieder/weitere Person: € 545,-/495,-
Anmeldung: fenstertage@ift-rosenheim.de
Tel. (08031) 261142
Das Programm mit weiteren Infos zu Referenten, etc. sowie allen Anmeldeformalitäten siehe unter https://www.ift-rosenheim.de
