Wir denken nach, #
01
Absorption und Emission
an Grenz- und Oberflächen
Zitat:
„Entwicklung dünner solar selektiver Schichten:
Viele physikalische Effekte wie
Absorption und Emission treten an Grenz- und Oberflächen auf. Aus diesem Grunde
muss nicht ein ganzes Bauteil sondern nur dessen Ober- oder Grenzflächen aus dem
entsprechenden Material aufgebaut sein. Dies spart Ressourcen und öffnet ein
grosses Feld zur Anwendung verschiedener Modifikationen. Entsprechende Schichten
verleihen den Teilen die geforderten Eigenschaften. Die Materialwahl ist je nach
technischer Anwendung vorgegeben oder aber ein neues Material muss gefunden bzw.
synthetisiert werden. Zur Kontrolle der gestellten Anforderungen sind
Charakterisierungsmethoden zur Bestimmung der produkterelevanten Kenngrössen zu
wählen.
Eine hohe Absorbtion αsol,
eine geringe Emission εth und eine lange Standzeit t wird für Solarabsorber gefordert.
Die Grössen αsol
und εth werden vor und nach einer beschleunigten Alterung mit optischen
Messungen (Charakterisierungsmethode) bestimmt und daraus kann eine Abschätzung
über die Lebensdauer eines Absorbers gemacht werden. Die Optik und die
beschleunigte Alterung sind die Testverfahren mit denen der Solarabsorber
optimiert wird.
Die optischen
Eigenschaften eines Materials werden durch seine Struktur und chemische
Zusammensetzung beeinflusst. Die Einstellung und die Kontrolle dieser
Eigenschaften wird mit grundlegenderen Charakterisierungsmethoden durchgeführt.
Dazu dienen unter anderem die Rastermethoden Elektronenmikroskopie,
Kraftmikroskopie oder Tunnelmikroskopie (SEM, AFM, STM) zur Untersuchung der
Oberflächenstruktur; Röntgenbeugung (XRD - X-Ray Diffraction) wird zur
Bestimmung der Schichtmorphologie (kristallin - amorph) eingesetzt und
Photoelektronenspektroskopie (PES, XPS=Röntgen-PES, UPS=Ultraviolett-PES) wird
zur Untersuchung der Elektronenstruktur des Materials angewendet. Diese Methoden
werden auch in der Qualitätskontrolle des Solarabsorbers eingesetzt.
Quelle: P. Gantenbein und S. Brunold: Technologie Transfer im
Bereich der thermischen Sonnenenergienutzung Plasmadeposition und
Charakterisierung von solar selektiven Schichten - Umsetzung von
Forschungsergebnissen - Technologie Transfer - Industrielle Herstellung von
Solarabsorbern, Schwerpunktthema ITR FORUM 31, November 1997, Solartechnik
Prüfung Forschung SPF-ITR / Ing.-Schule Rapperswil, Oberseestr. 10, CH-8640
Rapperswil
Was hat das mit
ThermoShield zu tun?
Mit ThermoShield wird die Oberfläche der Wand beschichtet.
Also ist nicht das ganze Bauteil sondern nur dessen Ober- oder Grenzfläche aus
dem entsprechenden Material aufgebaut. Dies spart Ressourcen: einer Wandstärke
mit Putz (420.000 mm) steht eine Membranstärke von 300
mm gegenüber (1 : 1.400).
Die physikalischen Effekte Absorption und Emission treten an
der Oberfläche auf. Ein großes Feld zur Anwendung verschiedener Modifikationen
bietet sich an: farbige (schwarz oder weiß, ohne Rücksicht auf den
Hellbezugswert) und transparente Beschichtungen (ThermoShield lasierend),
Beschichtungen für Fassaden (Exterieur), Dächer (TopShield), Metalluntergründe
bzw. Industriebauten (TopCoat) und speziell für Holzteile (Nature) sind bereits
erfolgreich in der Anwendung.
Entsprechende Schichten verleihen den Bauteilen die verbesserten Eigenschaften:
Resistenz, Wärmeschutz, Eigen-Speicher- und Dämmvermögen. Die Materialwahl ist
je nach technischer Anwendung vorgegeben oder aber ein neues Material ist zu
finden. In der Entwicklung und Erprobung sind neue ThermoShield Produkte: z.B.
für Zoo und Tierhaltung oder zum Wärmeschutz an Wohnmobilen.
Praktisch erprobt ist eine lange Standzeit der ThermoShield Produkte. Eine
niedrige Absorbtion αsol
(= eine hohe Reflexion im solaren Bereich des Spektrums) und eine geringe
Emission ε im langwelligen Bereich sind Bestandteile der opto-physikalischen
Wirkmechanismen von ThermoShield. Die optischen Eigenschaften der Membran werden
durch die Struktur die und chemische Zusammensetzung beeinflusst.
Warum
wird eine Bestimmung dieser Eigenschaften nicht mit grundlegenderen
Charakterisierungsmethoden wie oben genannt durchgeführt? Warum wird
immerzu der Wert der Wärmeleitfähigkeit herangezogen, der mit den
Strahlungsvorgängen nichts zu tun hat? Sind zur Kontrolle der
Eigenschaften des betreffenden Produktes Charakterisierungsmethoden zur
Bestimmung der produktrelevanten Kenngrößen zu wählen oder ist es sinnvoll nach
Normen zu prüfen, in die das betreffende Produkt nicht einzuordnen ist?
© SICC GmbH, dib, 22.06.2006
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Wir denken nach, #
02
Emission als Funktion von Variablen
Zitat: „2.8
Thermische Verfahren: Infrarot-Strahlungsthermometer Jeder Körper sendet
Wärmestrahlung aus. Diese elektromagnetischen Strahlen liegen für gebräuchliche
Temperaturen im infraroten Bereich. Die Strahlung wird vom Strahlungsthermometer
unter Berücksichtigung der materialspezifischen Emission (Wärmemenge/Fläche- und
Zeiteinheit) berührungslos gemessen und als Temperatur ausgegeben.“
Quelle:
Hillemeier, Bernd Univ.-Prof. Dr.-Ing:: Fachgebiet Baustoffe und
Baustoffprüfung, TU Berlin, 09.06.2004
Bildzitat, Quelle wie oben genannt
Die Strahlung wird also unter Berücksichtigung der materialspezifischen Emission
gemessen. In diesem Zusammenhang gewinnt die unscheinbare Zeile aus dem
Bildzitat an Bedeutung.
e
= f (
§
T
§
l
§
Oberflächenbeschaffenheit
§
Feuchte
)
Demnach ist das Emissionsverhalten eine Funktion von (d.h. abhängig) nicht
nur der Temperatur und der betreffenden Wellenlänge, sondern auch der
Oberflächenbeschaffenheit und der Feuchte.
Wahrscheinlich wird das nicht viele überraschen, dem einen ist das
bekannt, dem anderen leuchtet das ein. Jedoch wird dieser Umstand von der
creme de la creme der so genannten anerkannten Wissenschaftler
ausgeblendet, sobald es um die messtechnische Bestimmung von ThermoShield
geht. Da kann es nicht praxisfern und simplifiziert genug zugehen, um
immerzu auf Werte gegen 0,9 zu gelangen.
Warum
wird nicht zur Abwechslung bei
lmax = 11
m gemessen (was winterlichen -10°C entspricht)?
Warum nicht auf unterschiedlich feuchten Mauerwerksuntergründen
anstatt in der trockenen Ulbricht-Kugel?
Warum
ist noch keiner auf die Idee gekommen, an praktischen Objekten zu messen
anstatt im gemütlichen Labor? Müssten nicht andere Werte gemessen
werden, wenn man sich dazu vor die Gebäudewand des Mehrfamilienhauses in
Spremberg stellt, dessen tatsächlicher Heizenergieverbrauch 28% unter dem
theoretischen nach EnEV (d.h. U-Wert-Theorie) liegt?
© SICC GmbH, dib, 22.06.2006
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Wir denken nach #06:
Warum bleibt die Wand kalt, wenn man einen Schrank nahe davor stellt?
ThermoShield gibt es nunmehr über 20 Jahre, seit 1998 gibt es Versuche der
Markteinführung in Deutschland. Seit 2003 werden die ThermoShield Produkte für
Europa in Berlin hergestellt und von da aus vertrieben. Es gibt zahlreiche
Belege für die Wirksamkeit dieses Anstrichs, dennoch werden die
wissenschaftlichen Belege beharrlich ignoriert. Ebenso die Praxis: „nach unserem
Kenntnisstand gibt es solche Produkte nicht am Markt“ (gern zitiert von
bestimmten Kreisen).
Mit der Problematik befasst sich natürlich auch das Fraunhofer IBP *, welches
hierzu seit 2003 das jährlich (2006: verschoben auf März 2007) stattfindende so
genannte Fachseminar "Wärmeschutz mit IR-reflektierenden Folien und
Beschichtungen" durchführt.
Was sind „IR-reflektierende“ Folien und Beschichtungen? Erstmalig in 2007
liefert das IBP eine Definition: IR-Anstriche sind gem. Fraunhofer IBP Produkte,
die vom Hersteller als IR-reflektierend deklariert werden (Michael Würth:
"Ermittlung der Emissivität von Oberflächen", 4. Fachseminar - Wärmeschutz mit
IR-reflektierenden Folien und Beschichtungen, Fraunhofer IBP, März 2007, Seite
4).
Im Zusammenhang mit „IR-reflektierenden“ Folien und Beschichtungen wird auch
ThermoShield genannt. Deklariert der Hersteller die ThermoShield Produkte als „IR-reflektierend“?
Es ist leicht herauszufinden, was der Hersteller seit Jahren dazu zu sagen hat:
„ThermoShield basiert auf der thermokeramischen Membrantechnologie mit
endothermischen Effekten® - oft kopiert und nie erreicht. Es ist die Summe der
Wirkanteile …, die ThermoShield ganz klar von den Plagiaten abgrenzt. … Fazit:
ThermoShield® ist keine IR-reflektierende Schicht. Ihre Wirkung wird durch
komplexe Mechanismen begründet.“ (Produktbeschreibung SICC GmbH ThermoShield
Europe, 05.02.2004).
Hat man sich bislang verbissen im Fassadenbereich verbissen, zelebriert Herr
Prof. Sedlbauer im März 2007 einen Schwenk nach innen. In seinem Vortrag * wirft
er auf Seite 29 die Frage auf: „Abgegebene Wärme des Menschen wird an der Wand
absorbiert – Verhindert der IR-Anstrich diesen Effekt?“.
Bildzitate von S. 31 und 33 des Vortrages von Prof. Sedlbauer *
Das Fraunhofer IBP hat im Ergebnis seiner Forschungen *
festgestellt, dass sich aufgrund geringer Oberflächentemperatur der Wand
Tauwasser bilden kann, wenn man einen Schrank in die Zimmerecke stellt.
Warum erforscht das IBP solche Phänomene? Was hat das mit der Wandbeschichtung
zu tun? Was hat das mit dem Heizsystem zu tun? Gibt es vielleicht Abhilfe? Z.B.
einen Abstand zur Wand lassen, wie es in jedem Ratgeber steht? Wer wundert sich,
dass die Wand kalt bleibt, wenn er seinen Schrank so aufstellt? Fragen über
Fragen (IBP 2007: „Wir diskutieren Antworten“).
21.08.2007, Dipl.-Ing. Matthias G. Bumann
* Erläuterungen, Links:
www.ibp.fhg.de Fraunhofer-Institut für Bauphysik (IBP)
www.richtigbauen.de
www.richtigsanieren.de Informationen für Bauherren (u.a.)
* Quellen:
Prof. Dr. Klaus Sedlbauer, "Wärmetransport an und in
Bauteilen mit IR-aktiven Oberflächen", LBP Uni Stuttgart und IBP
Stuttgart, 27. März 2007, Fachseminar "Wärmeschutz mit IR-reflektierenden
Folien und Beschichtungen"
nach oben
Wärmeschutz mit
IR-reflektierenden Folien und Beschichtungen
Nachlese zum
Fachseminar und weiterführende Gedanken
Unter dem obigen Titel fand am 13. Dezember 2005 die nunmehr
3. als Fachseminar bezeichnete Veranstaltung beim Fraunhofer Institut für
Bauphysik statt. Der wesentliche Unterschied zu den vorangegangenen
Veranstaltungen besteht darin, dass das Seminar nicht Ende November stattfand.
Ansonsten scheint es inhaltlich nicht viel Neues zum Thema zu geben, wenn man
der Botschaft aus Stuttgart Glauben schenkt.
Der erste Vortrag, gehalten von Klaus Sedlbauer, hatte den viel versprechenden
Titel „Wärmetransportmechanismus „langwellige Strahlung“ – Prinzip, Phänomene,
Möglichkeiten“. Dem Grunde nach geht er über eine Hochschul-Vorlesung über die
physikalischen Grundlagen nicht weit darüber hinaus.
Dass die Wandausrichtung einen Einfluss auf die Oberflächentemperatur hat, wird
wenige überrascht haben. Von praktischer Bedeutung waren die Messergebnisse zum
Einfluss der Farbgebung und des so genannten „IR-Effekts“, nämlich dass eine
Anhebung über die Taupunkttemperatur möglich ist. Weiterhin wurde das Problem
„Algen auf Wärmedämmverbundsystem“ thematisiert, das anscheinend doch nicht nur
theoretischer Natur zu sein scheint.
Interessant sind die Angaben zu Absorption und Emission an einem Testgebäude
(„Multifunktionshaus“), wo man
a
dem Bereich 0,25-2,5 mm und
e
dem Bereich 2,5-50 mm zuordnet. Der Folie „Einfluss auf die Wärmeverluste“ ist
zu entnehmen, dass hinsichtlich der Berechnung und der Messung von U-Werten
Differenzen von 21…34% bestehen, d.h. gemessen sind die Werte besser als
gerechnet.
Der Folie „Einfluss auf die Oberflächentemperaturen“ ist zu
entnehmen, dass beim WDVS ca. 13:00 Uhr Spitzenwerte um die 45°C gemessen wurden
und dass die Oberflächentemperatur im Zeitraum ca. 17:00 Uhr bis 8:00 Uhr knapp
unter dem Verlauf der Außenlufttemperatur liegt, zu welchem eine sehr deutliche
Korrelation besteht. Bei der monolithischen Wand lagen die Spitzen bei knapp
unter 45°C (bis herunter auf 25°C), wobei die Oberfläche über Nacht nie unter
der Lufttemperatur lag.
Ein nicht unbeträchtlicher Teil des Vortrages befasste sich mit dem Thema
Wärmeleitung. Der einzige Zusammenhang zur Überschrift konnte gefunden werden:
„Die Wärmeübergangskoeffizienten bestehen aus einem konvektiven und einem
strahlungsbedingten Anteil“. Leider wurde nicht vorgetragen, wieso dieser
Koeffizient nach DIN Norm 4108 für Hamburg gleichermaßen gilt wie für Stuttgart,
die aufgrund ihrer unterschiedlichen Lage (Breitengrad, Höhenlage) doch recht
unterschiedliche Wetterverläufe aufweisen.
Beachtlich fallen nach dem Grundlagenexkurs die Ergebnisse der Zusammenfassung
aus. Zwar wird IR-Beschichtungen ein Vorteil in Bezug auf Taupunktunterscheidung
zugesprochen. Allerdings wird gleichzeitig verkündet: „IR-Anstrich bringt auf
der Außenseite – aus energetischer Sicht nahezu nichts“. Einer IR-Beschichtung
auf der Innenseite werden keine bzw. nur geringe Einsparungen zugesprochen.
Worauf diese Einschätzungen beruhen, erschließt sich nicht. Die durch die Folien
dokumentierten Inhalte geben nicht die Grundlage hierfür. Zumindest sind diese
Aussagen linientreu zum Postulat von Hr. Gertis aus dem Jahre 1982 - siehe:
"Infrarotwirksame Schichten zur Energieeinsparung bei gebäuden?" Sonderdruck aus
"Haustechnik-Bauphysik-Umwelttechnik" GI 103 (1982), Heft 1, S. 20-24 u. 33-34.
Hier wird in Tabelle 3 zusammengefasst: "Maßnahme (Infrarotbehandlung):
Infrarot-Außenbeschichtung (generell) - prozentuale Reduzierung: praktisch
nichts."
Grundlage waren damals praktische Emissionszahlen aus der wissenschaftlichen
Literatur, die "in gewissen Grenzen" voneinander abweichen und z.T. nur
bruchstückhaft greifbar gewesen sind. Immerhin wurde bereits damals ein Phänomen
beschrieben: "... so können auch mit dünnen Abdeckungen, deren Dämmwert
vernachlässigbar klein ist, die Transmissionswärmeverluste durch Fenster infolge
Infrarotbehandlung der Abdeckung um 15 bis 40% reduziert werden."
Angesichts der Entwicklungen am Markt und der praktischen Erfahrungen beim
Einsatz einer thermokeramischen Membrantechnologie mit endothermischen Effekten
sollte man meinen, dass ein Festhalten am Stand von vor 24 Jahren nicht ganz
zeitgemäß ist.
Der Vortrag von Norbert König „Mess- und Berechnungsverfahren,
Bewertungsmethoden“ ist fast 1 zu 1 der Vortrag "IR-reflektierende Folien und
Beschichtungen - was leisten solche "Dämmstoffe"?“, vorgetragen auf dem 2.
Impulskongress Innovative Dämmstoffe im Bauwesen, 22./23. Sept. 2005, Messe
Augsburg, RENEXPO.
Im Vorwort wird das grundlegende Problem beim Namen genannt: „Sind diese als
vollwertige Dämmung anerkannt?“. Gemeint sind diese so genannten "IR-reflektierenden
Folien und Beschichtungen“ und bekanntlich basiert deren Wirkprinzip nicht auf
dem Prinzip der Wärmeleitung, denn IR hat etwas mit Strahlung zu tun. Insofern
sollte man bei einem Baustoff, der nun mal kein Dämmstoff ist, die Fragestellung
nach Dämmstoffkriterien als ungeeignet betrachten.
Ein entscheidender Nachteil auch hier: die Vereinfachung der Strahlungsvorgänge
auf Absorption und Emission. Angesichts der Materialeigenschaften einer
thermokeramischen Membrantechnologie mit endothermischen Effekten, die im
Wesentlichen auf die Wirkung der keramischen Hohlkugeln zurückzuführen ist,
sollte man neben den inzwischen seit November 2004 bekannten Streueffekten
(siehe Shnir-Modell) auch berücksichtigen, dass
t
bei einem optisch wirksamen Medium aufgrund der zweifachen Grenzschichtigkeit zu
berücksichtigen ist.
Die Frage „Was sind IR-aktive Beschichtungen?“ wurde zwar
aufgeworfen, leider aber nicht beantwortet. Zu den angesprochenen
„„thermokeramischen Schichten“ mit Glashohlkugeln“ sind leider nur Fragen
aufgelistet, die auf „neuartige Eigenschaften“ abzielen und darauf, ob sie „bauaufsichtlich
relevant“ sind. Ob es zeitgemäß ist, nach einer Markteinführung 1997, also vor 9
Jahren, von neuartig zu sprechen, bleibe dahin gestellt. Die bauaufsichtliche
Relevanz lässt sich daran festmachen, dass beim DIBt ein Zulassungsantrag läuft.
In seinem Vortrag „Beschichtungen auf Beton, Putz und Wärmedämm-Verbundsystemen
– technische Funktionen und Anforderungen“ zitiert Herr H. Bartholemy von der
Technischen Informationsstelle d. dt. Maler- und Lackierhandwerks W. Diebschlag
aus „Klimatische Behaglichkeit des Menschen innerhalb Rumumschließungsflächen
mit unterschiedlich starker Reflexion von Infrarot-Wärmestrahlung“ (GI 106
(1985), H. 3, S. 113 ff.):
„In Innenräumen können infrarotreflektierende, also
wärmestrahlungsreflektierende Beschichtungen bewirken, dass unter realen
Wohnraumbedingungen bei gleicher thermischer Behaglichkeit die Raumtemperatur
geringfügig (um 1-3 °C) vermindert werden kann.“
Das ist als Grundlagenwissen in Fachkreisen bekannt und unbestritten. Verblüfft
sein dürften die Fachleute durch die Botschaft, dass das Temperaturempfinden der
Bewohner in Abhängigkeit von der Farbe um bis zu 3 °C beeinflusst werden könne.
Es sollte nicht angenommen werden, dass in Fachkreisen bekannt und unbestritten
ist, dass sich die thermische Behaglichkeit durch Farbwahrnehmung verbessern
ließe. * :: Fußnote
Leider werden für diese Behauptung keine Quellen angegeben, so dass sich der
wissenschaftliche Gehalt schwer erschließen lässt. Auch wäre es interessant zu
erfahren, welche Simulationsrechnungen sich mit der Kenngröße „Farbwahrnehmung“
befassen und welche Werte zugrunde liegen.
In seinem Vortrag liefert Herr Bartholemy eine Definition für IR-reflektierende
Beschichtungen. Demnach sind es „Fassadenbeschichtungsstoffe mit geringer
Infrarot-Strahlungsemission“ und „damit sollen die Verluste durch Wärmestrahlung
der Außenflächen und somit die Betauung der Beschichtung reduziert werden“.
„Ob die gewünschte Wirkung – insbesondere die Verhinderung der Veralgung – auf
diesem Weg erreicht werden kann, wird derzeit vom FhG-Institut für Bauphysik (IBP)
in Holzkirchen untersucht.“ erfährt man weiterhin und auch, dass solche
Beschichtungsstoffe bis jetzt noch nicht verfügbar seien. Das ist verwunderlich,
denn die Präventions- und Sanierungserfolge mittels einer thermokeramischen
Membrantechnologie mit endothermischen Effekten in der Praxis dürften dazu
angetan sein, den Forschungsbedarf zu reduzieren.
Auch die folgende Behauptung scheint auf Ergebnissen selektiver Marktbeobachtung
zu beruhen: „Thermoreflektierende Beschichtungsstoffe für innen mit hoher
Wärmereflexion…, die den üblichen dekorativen Anforderungen genügen – also auch
in weiß oder in beliebigen Farben – sind derzeit im deutschen Markt nicht
verfügbar.“.
In diesem Zusammenhang sei auf die Ergebnisse der Raumklimaanalyse durch Prof.
Marx in Büroräumen der deutschen Welle von September 2005 verwiesen. Die
Informationen hierzu stehen jedermann frei im Internet zur Verfügung und sie
sind infolge messtechnischer Objektivierung dazu angetan, diese Behauptung ad
absurdum zu führen.
Ob die Empfehlung der Technischen Informationsstelle d. dt. Maler- und
Lackierhandwerks, „durch die Verklebung polierter Metallfolien (z.B. Aluminium)“
einen „wirksamen thermischen Effet“ zu erreichen, ernst zu nehmen sei, möge
jeder selbst entscheiden. Die unangenehmen Erfahrungen mit Alu- und
Folientapeten dürften noch recht gut im allgemeinen Gedächtnis vorhanden sein.
Überraschend für viele dürfte auch sein, dass die Technischen Informationsstelle
d. dt. Maler- und Lackierhandwerks einen Kostenrahmen für Handwerkerleistungen
publiziert: „Für die Fassadenbeschichtung durch den Fachhandwerker sind – ohne
Gerüstkosten und Grundierung – 7 bis 10 €/m² für 2 Anstriche einzuplanen
(Materialkosten inbegriffen). Für den 2-fachen Innenanstrich auf Putz oder
Wandbekleidung (Raufaser, Glasseidengewebe etc.) sind 3-5 €/m² zu rechnen.“
Ob sich die Maler darüber freuen, sich nunmehr den Angebotsaufwand zu sparen,
weil der Bauherr vorher schon weiß, was es kosten darf, bleibt abzuwarten.
Aus dem Vortrag von Martin Krus und Cornelia Fitz „Einsatz von IR-aktiven
Außenbeschichtungen zur Reduktion des Risikos eines mikrobiellen Bewuchses“ geht
hervor, dass insbesondere WDVS, bei denen die außen liegende Putzschicht
aufgrund der geringen Masse keine ausreichende Wärmespeicherkapazität aufweist,
von Tauwasserbildung betroffen sind. Wie in Berechnungen sowie in
Freilandversuchen nachgewiesen wurde, stelle der Einsatz von IR-aktiven
Außenbeschichtungen eine viel versprechende Maßnahme zur Reduzierung des
Tauwasseranfalls dar.
Viele der Folien kennt man bereits aus dem ersten Vortrag (Hr. Sedlbauer). Aus
der Zusammenfassung erfährt man, dass mit diesen IR-Beschichtungen „höhere
Oberflächentemperaturen“ erzielt würden. Dass die Anhebung über die
Taupunkttemperatur die Tauwasserzeiten reduziert, ist nachvollziehbar. Ob aus
diesen höheren Oberflächentemperaturen erhöhte Wärmeverluste reduzieren, wurde
nicht behandelt.
Als interessant einzuschätzen sind die vorgeschlagenen Wege, einen niedrigen
Emissionsgrad zu erzielen. Ob nun gerade die Zugabe von Silber und Gold als
metallische Pigmente Aussichten auf Erfolg am Markt haben wird, darf bezweifelt
werden. Mit Zink und Aluminium hat man sich bereits versucht und die
entsprechenden Produkte wieder vom Markt genommen, weil das Problem der
Korrosion praktisch nicht lösbar war.
Der Vortrag „Vom Ü zum CE plus Ü“ befasst sich mit Problemen der
Rechtssicherheit bei der Verwendung von Bauprodukten. Die Vortragsunterlagen
insgesamt liegen als s/w-Kopien vor, was insbesondere bei den Folien schade ist.
Aktuell steht noch nichts auf der Internetseite des IBP bereit.
Dipl.-Ing. M. Bumann
06.01.2006
nach oben
Wir denken nach #04:
Warum nicht sein kann, was nicht sein darf („IR-reflektierende Folien“)
"Laut den
wissenschaftlichen Studien, welche in Stuttgart präsentiert wurden, ...,
sind die traditionellen Tests, die passend für traditionelle Produkte
sind, für solch innovative Produkte, die auf Reflexion und
Nichtleitfähigkeit basieren, nicht passend. Trotzdem weigern sich EOTA und
CEN TC 89 immer noch, wissenschaftliche Indizien zu akzeptieren, sehr
wahrscheinlich, um große Hersteller zu begünstigen, die traditionelle
Dämmprodukte herstellen."
Quelle: "Einführung eines
Forschungsprogramms über dünne, reflektierende mehrschichtige
Dämmprodukte" in: Newsletter Ausgabe 03/7, Mai 2007, NormaPME
NORMAPME * ist das "Europäische Büro des Handwerks und der
Klein- und Mittelbetriebe für Normung". Es wurde im Dezember 1996 mit
Unterstützung der Europäischen Kommission als internationale
nichtkommerzielle Vereinigung gegründet.
Die Meldung bezieht sich auf das am 16.04.2007 in Stuttgart durchgeführte
Symposium, bei dem die Ergebnisse von Praxistests vorgestellt wurden.
Hierbei ging es um die Energieeinsparung mittels dünner Folien anstatt
durch den Einsatz von Dämmstoffen. Das hat nichts mit Wärmeleitung,
sondern mit Wärmestrahlung (IR) und mit Konvektion zu tun und bedeutet
Energieeffizienz im Sinne der EU Richtlinie.
Berichtet wurde über einen Test aus 2006/2007, bei dem drei Versuchshäuser
ca. 4x7x3 m außerhalb des Labors verglichen wurden. Hierbei kam heraus,
dass der Energieverbrauch (Klimaanlage/Heizung) bei dem mit Folien
isolierten Testgebäude signifikant geringer war als bei dem mit 20 cm
Mineralwolle gedämmten Testgebäude.
Im Sommerbetrieb (26.09.-05.10.2006) betrug der Unterschied rd. 30% des
mit Folie isolierten Hauses zum mit Mineralwolle gedämmten, im
Winterbetrieb (16.12.06-15.02.07) waren es rd. 28%. Durchgeführt wurde die
Untersuchung durch das britische Unternehmen BM TRADA Certification Ltd.
*, welches Mitglied der EOTA * ist.
Die Dimensionen des Minderverbrauchs im Vergleich zu Mineralwolle als
Dämmstoff sind durchaus beachtlich. Bemerkenswerter jedoch ist die
Tatsache an sich, dass es auch andere Systeme gibt, mit denen sich die
Energieverluste reduzieren lassen und die nicht auf dem Prinzip der
Wärmeleitung beruhen. Dies hat der Test genauso bewiesen wie den Umstand,
dass die seit den 60ern gängigen Testmethoden fürs Labor (hot box- und hot
plate Methode) die Wirkung von Dämmstoffen überbewertet und gleichzeitig
die thermische Leistung anderer Systeme unterbewertet. Das Problem liegt
in der einseitigen U-Wert-Betrachtung.
Warum ist das so? Die NormaPME legt den Finger auf die Wunde: der Grund,
warum bestimmte Einrichtungen sich weigern, wissenschaftliche Indizien zu
akzeptieren, besteht sehr wahrscheinlich darin, die großen Hersteller
traditioneller Dämmstoffe zu begünstigen. Diese bzw. ähnliche Erfahrungen
hat auch die SICC GmbH ThermoShield Europe * gemacht.
Gemäß den Hinweisen und Nachweisen der SICC GmbH ThermoShield Europe sind
die traditionellen Tests, die passend für traditionelle Produkte sind, für
solch innovative Produkte, „die auf Reflexion und Nichtleitfähigkeit
basieren“ ungeeignet. Oder anders gesagt: ThermoShield ist kein Dämmstoff
und kann daher nicht nach Dämmstoffnorm beurteilt werden. Dennoch wurde
und wird dies getan.
Am Ende steht stets die Frage: „Wem nützt es?“.
20.08.2007
Dipl.-Ing. Matthias G. Bumann
* Quellenverzeichnis, Links:
www.NORMAPME.com Europäische Büro des Handwerks und der KMU
für Normung
www.SFIRMM.com Französische Organisation der Hersteller von
reflektierenden Folien
www.BMTrada.com BM TRADA Certification Ltd.
www.EOTA.com European Organisation for
Technical Approvals
www.richtigbauen.de
www.richtigsanieren.de Informationen für Bauherren (u.a.)
Querverweise:
„Die Berechnungsverfahren
der Normen erlauben keine realistische Einschätzung der Feuchte- und
Wärmebilanz von Bauteilen“ (Hauser, 01.2003), Dipl.-Ing. Matthias G.
Bumann, Berlin, 01.06.2007
„Die Alpha-Epsilon-Tau-Vorgänge bei thermokeramischen
Membrantechnologien mit endothermischen Effekten®“, SICC GmbH, dib, 11.01.2006
nach oben
Wir denken nach #05:
Wie ist es möglich, Messmethoden für Systeme zu entwickeln,
die bislang angeblich nicht funktionierten?
oder: Wie sich
die „etablierte Bauphysik“ dreht und verbiegt
In der modernen Bautechnik gibt es Systeme, mit denen man
Gebäudeenergie einsparen kann, wenn man Wände und Decken mit diesen Systemen
belegt. Diese Systeme arbeiten nicht nach dem Prinzip der Wärmeleitfähigkeit
(U-Wert, l),
wie dies bei herkömmlichen Dämmstoffen der Fall ist. Die so genannte „etablierte
Bauphysik“, beheimatet in den so genannten „anerkannten Instituten“, hat dafür
einen Begriff geprägt, ohne eine Definition mitzuliefern: „IR wirksam“ bzw. „IR
reflektierend“.
Im Fraunhhofer Bauphysikinstitut (IBP) * wird seit November
2003 alljährlich das so genannte Fachseminar "Wärmeschutz mit IR-reflektierenden
Folien und Beschichtungen“ veranstaltet. Das 4. SOBIC Seminar wurde auf den
27.04.2007 verschoben, um unliebsame Praxisberichte außen vor zu lassen.
Bei diesem Seminar ergeht man sich seit Jahren in Wiederholungen, die auf ein
Dogma zurückzuführen sind, welches 1982 Herr Gertis in die Welt gesetzt hat. In
dem zeitgemäßen Aufsatz "Infrarotwirksame Schichten zur Energieeinsparung bei
Gebäuden", erschienen in "Haustechnik - Bauphysik - Umwelttechnik - gi" 103
(1982), Heft 1, Seite 20-24 und 33-34, postulieren Prof. Dr.-Ing. habil. K.
Gertis und Dipl.-Ing. H. Erhorn folgende Grundsätze:
- bei höher gedämmten
Bauteilen ist die durch IR-Reflexion erzielbare Energieeinsparung
drastisch gering, weil der Anteil aus
a
(Übergangswiderstand) gegenüber der Wärmeleitung
in den Hintergrund tritt
- Infrarotbehandlungen sind an jenen Oberflächen sinnvoll, an denen der
Konvektionsanteil klein ist,
weil der Strahlungsanteil dann stärker manipulierbar ist.
- bei einem angenommenen Wärmedurchlasswiderstand bei Altbauten von 0,55 m²K/W,
ist bei
einer Infrarotbehandlung der Innenoberflächen eine Einsparung bis zu ca. 12%
vorstellbar
- die Infrarotbehandlung von höhergedämmten Bauteilen mit Dämmwerten > 2,0 m²K/W
wäre nahezu erfolglos
Dabei standen z.B. Emissionszahlen z. T. nur bruchstückhaft
zur Verfügung. Teilweise waren für manche Stoffe gar keine Werte vorhanden. Bei
Messungen, die bei 7
mm endeten, wurde extrapoliert. Gertis erkannte, "daß der Grundtendenz
nach eigentlich nur Metalle, insbesondere Edelmetalle, eine im infraroten
Bereich günstige (d.h. niedrige!) Emissionszahl aufweisen; mineralische
Baustoffe und übliche Anstriche besitzen bei großen Wellenlängen eine hohe
(ungünstige) Emissionszahl."
Auf Außenoberflächen seien Infrarotbehandlungen – was auch
immer das sein mag – nahezu wirkungslos. Gertis geht 1982 davon aus, dass die
Emissivität eine fixe Größe ist und er betrachtet lediglich übliche Anstriche
(ThermoShield gibt es erst seit Ende der 80er). Vorgänge aus dem Bereich der
Optischen Physik sind damals bei Beschichtungen noch unbekannt.
Dieses Dogma wird seither beim IBP gepflegt. Vorgänge aus dem Bereich der
Optischen Physik sind hier bei Beschichtungen noch unbekannt. Sedlbauer und
König fassen das im Dezember 2005 gut zusammen:
„Die Ergebnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen:
1. IR-Beschichtungen sind energetisch sinnvoll, wenn konvektiv keine oder wenig
Wärme übertragen wird wie in mehrschichtigen Bauteilen mit ruhenden
Luftschichten (z. B. Dächer). Dabei lassen sich Wärmetransport-Reduzierungen im
Winter und verstärkt im Sommer nachweisen.
2. IR-Anstriche auf der Außenseite bleiben aus energetischer Sicht nahezu
wirkungslos. Die in früherer Werbung häufig zitierte »Energieeinsparung durch
Strahlungseffekte« ist nicht festzustellen.
3. Dagegen können Vorteile von Bauteilen mit außenliegenden infrarotwirksamen
Beschichtungen in Bezug auf die Reduktion von Taupunkttemperatur-
Unterschreitungen infolge verringerter Abstrahlung nachgewiesen werden.
4. Die raschere Austrocknung durch wasserhemmende, diffusionsoffene
Anstrichsysteme kann nicht auf die IR-Aktivität zurückgeführt werden, sondern
ist eine Auswirkung hygrothermisch angepasster Bauprodukte.
5. Die bauphysikalische Klassifizierung von Bauprodukten mit IR-Effekten sollte
erfolgen nach:
– Kennwerten von Materialien wie Emissionskoeffizient und
Wärmedurchlasswiderstand
– Kenngrößen der Bauteile und Raumparameter für den Wärmeschutz im Sommer und
Winter
– Kennwerten zur Vermeidung von Tauwasser und Algenbildung
– Unterscheidung der Ergebnisse aus (noch) nicht standardisierten Mess- und
Rechenverfahren“
Quelle: Prof. Dr. K. Sedlbauer, N. König: "Zusammenfassung
und Ausblick ", 13. Dezember 2005, Fachseminar "Wärmeschutz mit
IR-reflektierenden Folien oder Beschichtungen. Neue Ergebnisse aus Theorie,
Experimenten und Folgerungen für Produkt-Kennzeichnung"
Immerhin erfolgt hier – zumindest ansatzweise – das
Zugeständnis, dass auch die Verringerung von Taupunktunterschreitungen und
Austrocknung eine Rolle spielen. Sogar „ (noch) nicht standardisierten Mess- und
Rechenverfahren“ finden Ende 2005 Erwähnung. Ein Festhalten am
Wärmedurchlasswiderstand lässt sich dennoch nicht vermeiden, wenngleich dieser
Wert auf Dämmstoffe im cm-Bereich zugeschnitten ist.
Über die Jahre lässt sich eine gewisse Gleichförmigkeit und der Hang zum
Wiederholen beim IBP, nicht nur im Rahmen des SOBIC Seminars, erkennen:
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„Was sind Infrarot (IR)-aktive Folien und Beschichtungen?
1. IR-reflektierende Folienstrukturen
("Dämm-Matten")
2. IR-aktive
Farbsysteme,
"thermokeramische Schichten" mit
Glashohlkugeln, bubbles, microsheres, ..::
Beschichtungen mit neuartigen
Eigenschaften?
bauaufsichtlich relevant oder nicht?
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„Was sind Infrarot (IR)-aktive Folien und Beschichtungen?
1. IR-reflektierende Folienstrukturen
("Dämm-Matten")
2. IR-aktive Beschichtungen d.h.
Farbsysteme,
"thermokeramische Schichten" mit
Glashohlkugeln, bubbles, microsheres, ..::
Beschichtungen mit neuartigen
Eigenschaften?
bauaufsichtlich relevant oder nicht? |
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Quelle: Norbert König: "Mess- und Berechnungsverfahren,
Bewertungsmethoden", Vortragsfolie 13, 13. Dezember 2005,
Fachseminar "Wärmeschutz mit IR-reflektierenden Folien oder
Beschichtungen. Neue Ergebnisse aus Theorie, Experimenten und
Folgerungen für Produkt-Kennzeichnung" |
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Quelle: Norbert König: "Anforderungen aus EU-BPR, EOTA, LBO
und Prüfmethoden nach CUAP für IR-Folien-Dämmung", Vortragsfolien 7,
27. März 2007, Fachseminar "Wärmeschutz mit IR-reflektierenden
Folien und Beschichtungen. Neue Regeln in EOTA? Anforderungen für
europäische technische Zulassungen, Ergebnisse aus Experimenten und
Folgerungen für Produkt-Kennzeichnung" |
Kommentar: (IBP 2007: „Wir diskutieren Antworten“). Der guten
Ordnung halber sei darauf hingewiesen, dass im März 2007 dennoch
zukunftsweisende Gedanken geäußert wurden. Auf seiner Vortragsfolie 30
verkündet der Abteilungsleiter Neue Baumaterialien und Komponenten:
„Standards für „reflektierende Produkte“ und Gütesicherung sind noch
anzupassen …“. Recht hat er.
Als Fazit über die Jahre 2003-2007 lässt sich dem IBP attestieren: egal ob
Folien oder Beschichtungen: es kann nicht sein, was nicht sein darf. Es
wird einfach so getan, als gäbe es die praktischen Ergebnisse und die
wissenschaftlichen Grundlagen nicht. Es werden Fragen aufgeworfen, ohne
Antworten zu liefern (IBP 2007: „Wir diskutieren Antworten“).
Am
16.04.2007 veranstaltete in Stuttgart die NormaPME * ein Seminar „Launch
of a research programme on thin multifoil reflective insulation products”
* mit dem Ziel "To better understand how the technology works and to
measure the real performance of this next generation of insulation
products". *
Teilnehmer kamen aus Frankreich, England und Finnland.
Vortragender war neben anderen Herr Norbert König, Fraunhofer IBP,
Abteilung Neue Baumaterialien und Bauteile mit seiner „Präsentation der
Vor-Ort-Testmethoden und Ergebnisse der IBP Forschung“.
Ob Herr König angesichts seiner europäischen Fachkollegen wohl wieder die
alte Leier geleiert hat? Kommt nun die bauphysikalische Trendwende? Oder
geht es nur darum, den internationalen Anschluss nicht zu verpassen,
nachdem man jahrelang praktische Ergebnisse und wissenschaftliche
Erkenntnisse ignoriert hat?
Bei dem NormaPME Seminar ging es um Folien, die in Deutschland noch nicht
so weit verbreitet sind. Doch selbst dort, wo man in der Entwicklung schon
relativ weit gekommen ist und wo man um die 30% bessere Dämmwirkung im
Vergleich zu Mineralwolle im Praxistest ermittelte, stoßen die Hersteller
auf Widerstand. *
Neben den Folien
gibt es aber auch noch andere Systeme, die wie Dispersionsfarben
daherkommen und dennoch neuartige Eigenschaften aufweisen.
ThermoShield Exterieur ist eine hochwertige Fassadenfarbe mit
hervorragenden Farbeigenschaften; die Besonderheit ist das spezielle
Bindemittel in Kombination mit keramischen Hohlkügelchen und Aktivatoren.
Hieraus resultieren neben einer besonderen Struktur mit hoher Resistenz
u.a. gegen UV-Strahlung und mit geringer Versprödungsneigung auch
Funktionen, die ThermoShield von herkömmlichen Farben unterscheiden.
ThermoShield Exterieur auf eine sorptionsfähige monolithische Außenwand
aufgebracht, schützt das Mauerwerk gegen Umwelteinflüsse und insbesondere
vor dem Eindringen von Niederschlagswasser. Dies bewirkt eine erhebliche
Reduzierung der Energieverluste durch Verdunstung.
Die Wirkung der variabel diffusionsoffenen Membran sorgt mittels aktiver
Entfeuchtung (Kapillarwirkung des Mikroporensystems) für ein Trocknen und
Trockenhalten der Mauerwerkswand. Die dadurch wiederhergestellte Dämm- und
Speicherwirkung der Mauerwerkswand beeinflusst die Energiebilanz des
Gebäudes durch eine Reduzierung der Transmissionswärmeverluste positiv.
Ein besonderes Merkmal von ThermoShield sind Vorgänge aus dem Bereich der
optischen Physik, welche die Wärmeabgabe in Form von Wärmeabstrahlung
beeinflussen (Shnir-Modell, siehe ThermoShield Kongress *). Je nach
Sonnenstand erfolgen neben Sonnenlichtreflexion und gerichteter
Verdunstung im Sommer solare Gewinne im Winter.
ThermoShield ist also keine „IR-Reflektierende“ Beschichtung allein, der
Hersteller deklariert sein Produkt so nicht. Als Resultat der eingangs
beschriebenen Eigenschaften bewirkt ThermoShield bei Gebäude eine
Einsparung an Heizenergie in signifikanten Größenordnungen. Dabei spielt
der herkömmliche, dämmstoffbezogene Wärmedurchlasswiderstand bei der
Schichtdicke von 300
m
mit Sicherheit keine Rolle.
Als Zusammenfassung / Fazit zum 4. SOBIC Seminar gibt Hr.
König u.a. an: "4. Bewertung der IR-reflektierenden und sonstigen
Eigenschaften (auch bei Beschichtungen wie Supertherm, Bionishield,
ThermoShield etc.) erfolgen bauaufsichtlich nach den Grundsätzen der LBO/BPG
und demnächst nach EOTA-CUAP-Regeln ?!"
Was hier als Frage formuliert ist (IBP 2007: „Wir diskutieren Antworten“),
wird einen Monat später im Rahmen des NormaPME Seminars beantwortet:
„Trotzdem weigern sich EOTA und CEN TC 89 immer noch, wissenschaftliche
Indizien zu akzeptieren, sehr wahrscheinlich, um große Hersteller zu
begünstigen die traditionelle Dämmprodukte herstellen." *
21.08.2007,
Dipl.-Ing. Matthias G. Bumann
* Erläuterungen,
Links:
www.ibp.fhg.de
Fraunhofer-Institut für Bauphysik (IBP)
www.NORMAPME.com Europäische Büro des Handwerks und der KMU
für Normung
www.richtigbauen.de
www.richtigsanieren.de Informationen für Bauherren (u.a.)
EOTA (European Organisation for Technical
Approvals ): deutsches Mitglied ist das DIBt, Vertreter des IBP
sitzen im Sachverständigenausschuss des DIBt für Dämmstoffe
Übersetzungen:
Launch of a research programme on thin multifoil reflective
insulation products = Start eines Forschungsprogramms zu dünnen
mehrschichtigen reflektierenden Folien-Dämmprodukten
To better understand how the technology works and to measure the real
performance of this next generation of insulation products = besser zu
verstehen, wie die Technologie funktioniert und die tatsächliche
Wirksamkeit dieser nächsten Generation von Dämmprodukten zu messen
Querverweise:
„Wir denken nach #04: Warum nicht sein kann, was nicht sein
darf (IR reflektierende Folien)“, Dipl.-Ing. Matthias G. Bumann,
20.08.2007
"Infomaterial für Fachleute: Heizenergieeinsparung mit ThermoShield in der
Praxis. Eine Übersicht zu praktischen Resultaten: Fassadenbeschichtung mit
ThermoShield Exterieur", Dipl.-Ing. Matthias G. Bumann, DIMaGB, Berlin,
03.07.2007
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