Hochwärmedämmender Polymerschaum

REM-Aufnahme eines Polymerschaums. Die einzelnen Zellen deutlich erkennbar.

Entwicklung eines innovativen, hochwärmedämmenden Polyschaums zur Steigerung der Energieeffizienz in Gebäuden. 

Die Gesamtwärmeleitfähigkeit eines Dämmstoffs hängt hauptsächlich von der Festkörperwärmeleitfähigkeit, der Strahlungswärmeleitfähigkeit und der Gaswärmeleitfähigkeit der enthaltenden Gase ab. Kopplungseffekte zwischen diesen Wärmetransport-Mechanismen sowie Konvektion können in Schäumen (Abb. 1) in der Regel vernachlässigt werden. 

Eine Möglichkeit zur Reduktion der Wärmeleitfähigkeit besteht in einer Verminderung der Gaswärmeleitung. Die Wärmeleitfähigkeit der enthaltenen Gase hängt von den Eigenschaften der Gase und deren Zusammensetzung sowie der Zellgrößen im Schaum ab. In den meisten Fällen enthalten die Schäume lediglich Luft. Für Schäume, die mit Treibmitteln aufgeschäumt werden, ändert sich die Zusammensetzung der Gasphase über die Zeit hinweg durch Einströmen von Luft oder Ausströmen bzw. Kondensieren des Treibmittels. Daher werden im vorliegenden Projekt in erster Linie Schäume ohne Schwergasfüllung betrachtet. 

Eine Verringerung der Gaswärmeleitung kann zum einen durch das Vergrößern der mittleren freien Weglänge der Gasmoleküle erreicht werden, indem man das Dämmmaterial evakuiert.. Zum anderen kann die Gaswärmeleitung durch eine Verkleinerung der Zellen reduziert werden. Die entscheidende Größe ist dabei der Quotient aus mittlerer freier Weglänge der Gasmoleküle und der Zellgrößen im Schaum. Dieser Quotient wird in den beiden genannten Fällen erhöht, was zur beschriebenen Verminderung der Gaswärmeleitung führt (Knudsen-Effekt). 

Eine Reduktion der Zellgrößen im Schaum, beeinflusst neben der Gaswärmeleitfähigkeit auch die anderen Wärmetransportmechanismen (Festkörper- und Strahlungswärmeleitung). Daher werden im Rahmen des Projektes Modellierungen und Simulationen durchgeführt, um die grundlegenden physikalischen Zusammenhänge zwischen der Morphologie des Schaums und den Wärmetransportmechanismen im Detail zu beschreiben und um den Schaum entsprechend zu optimieren. 

EU-Projekt: 260123

 

Ansprechpartner

Dr. Jochen Manara
Tel.: +49 931 70564-346
E-Mail: Jochen.Manara@zae-bayern.de

 

Dipl. -Ing. Mariaclara Arduini-Schuster
Tel.: +49 931 70564-317
E-Mail: MariaCarla.Arduini-Schuster@zae-bayern.de

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