DE2702657C3 - Wärmedämmende Masse und ihre Verwendung - Google Patents

Description

Um die Wärmeisolation ».on Gebäuden zu verbessern, ist es üblich, sogenannte Varmedämmplatten anzubringen, wodurch die Transmissionswärme wesentlich verringert wird. Bei Neubauten lassen sich solche Wärmedämmplatten innerhalb der Mauern montieren, wobei meist noch eine Aluminiumfolie als Feuchtigkeitsschutz notwendig ist. In neuerer Zeit sind Wärmedämmplatten entwickelt worden, die auf der Außenseite bestehender Gebäude angebracht werden können. Bei der Vielgestaltigkeit der Fassaden bereitet jedoch das Anpassen und Befestigen erhebliche Schwierigkeiten.

Wird der bestehende Verputz durch gleichdicke Wärmedämmplatten ersetzt, so können die vorhandenen Fensterläden, insbesondere deren Befestigung, beibehalten werden. Kalkulationen haben in diesem Fall ergeben, daß die Hälfte bis zwei Drittel der Transmissionswärme eingespart werden kann und die Amortisationszeit bei den derzeitigen Heizölpreisen etwa 8 bis 10 Jahre beträgt.

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einer neuartigen wärmedämmenden Masse aus einem zunächst flüssigen, erhärtungsfähigen Bindemittel und darin in enger Packung gleichmäßig verteilten Isolierkörpern, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Isolierkörper Hohlkörper sind, deren Hülle gasdicht ist, daß die Hohlkörper mit einem Gas gefüllt sind, dessen Wärmeleitfähigkeit kleiner ist als die von Luft, und daß das Verhältnis von Dicke der Hülle der Hohlkörper zu dem Durchmesser der Hohlkörper höchstens 0.1 ist.

Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung der erfindiingsgcmä'ßen Masse als Verputzmasse. Der Raumanteil der Hohlkörper soll relativ zum Raumanteil des Bindemittels möglichst groß sein, d h., die Hohlkörper müssen eng geschüttet und gleichmäßig mit

dem Bindemittel vermischt werden. Besonders geeignet sind Hohlkörper aus Glas, doch können auch Kunststoffe, z. B. Gießharze und Thermoplaste, zur Anwendung gelangen.

Theoretische und experimentelle Untersuchungen haben ergeben, daß sich mit Kugeln eine Packungsdichte bis zu 0,65, mit kleinen Zylindern bis zu 0,75 erreichen läßt, während die Packungsdichte für Raschigringe bei 0,38 liegt.

Im folgenden wird die Erfindung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch ein Berechnungsmodell der Erfindung,

Fig.2 einen Schnitt durch ein Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen wärmedämmenden Masse.

Nachstehende überschlägige Berechnung ergibt einen ersten Anhaltspunkt über die thermischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen wärmedämmenden Masse.

Im folgenden bedeuten:

λ = 0,85 W/mK die Wärmeleitfähigkeit von Beton,
A₁ = 0,024 W/mK die Wärmeleitfähigkeit von Luft,
k_g = 0,7 W/mK die Wärmeleitfähigkeit von Glas,
A₄₀ die effektive Wärmeleitfähigkeit der Masse,
d den Innendurchmesser der Kügelchen = 2r.

Für eine dünnwandige luftgefüllte Glaskugel I mit umgebendem Beton-Ersatzzylinder 2 der Wandstärke Ar(Fig. 1) ergibt sich in erster Näherung eine Ar-Zahl von

-i f -ι

2r Ir

2 .τ r Ir

und damit eine effektive Wärmeleitfähigkeit der Masse

■in von

2 I r

αϊ Für eine Platte der Dicke Λ ην wird

Die Wanddicke χ dünnwandiger Hohlkugeln ergibt sich /ti

Für Mauerziegel ist

»,= 200- 300 kp/cm-,
wahrend für Bleiglas

Λ,/..,,, = 4000-8000 kp/cm-'
ist. Mit den Mittelwerten ergibt sich

M)()l)

(t.<>2 ι .

WUhH man Ir = .·>, so wird

2(.ν+ Ir) 4a- 4-0,02γ

= 0,08.

r r r

Damit erhält man
/.«, = /.,+ 0,08 /. = 0,024-1-0,08 · 0,85 = 0,09 W/mK.

Demgegenüber weist Beton eine Wärmeleitfähigkeit von λ = 0,85 W/mK auf, also einen annähernd zehnmal größeren Wert

Eine Bestätigung dieser ersten Schätzung ergibt sich aus der theoretisch-experimentellen Studie von P. Zehner, »Experimentelle und theoretische Bestimmung der effektiven Wärmeleitfähigkeit durchströmter Kugelschüitungen bei mäßigen und hohen Temperaturen«, VDI-Forschungsheft 558, woraus das dimensionslose Wärmeleitfähigkeitsverhältnis λχ/λ in Funktion von XJk entnommen werden kann.

Für luftgefüilte kugelförmige Hohlräume in Beton findet man mit

ein effektives Verhältnis ohne Berücksichtigung von Konvektion und Strahlung von

'""' = 1.2· IO ' = 0,12

und somit

λ,, = 0,12 -0.85 = 0,1 W/mK,

also ein Wert, der um den Faktor 1,1 größer ist als der näherungsweise errechnete von 0,09.

Man hat bereits versucht, die Wärmeleitfähigkeit von Beton durch Beimischung schlecht wärmeleitender Partikel oder durch künstlich erzeugte Porosität zu verringern. Dabei ergab sich, daß durch hohe Beimischungen oder große Porosität zwar die Wärmeleitfähigkeit herabgesetzt, die mechanische Festigkeit hingegen stark verringert wird. Auch läßt sich mit derartigen künstlich erzeugten Poren keine Packungsdichte in der Größe von 0,6 bis 0,7 erreichen. Im Gegensatz da;iu weisen Hohlkügelchen oder allseitig abgeschlossene Hohlzylinder, wie gezeigt, eine hohe Druckfestigkeit auf, so daß z, B. ein Verputz aus einem Beton-Hohlkörpergemisch etwa die Festigkeit von Beton aufweist Um die Haftfestigkeit zwischen den Hohlkörpern und dem Bindemittel zu verbessern, kann es zweckmäßig sein, die

ίο Außenoberfläche der Hohlkörper aufzurauhen. Es können somit auch Mauer- und Dachziegel, Beläge, Rohrumhüllungen und dergleichen aus diesem Gemisch hergestellt werden. Solche Ziegel und Platten wären besonders für Neubauten geeignet Werden Rohre z. B.

is für Wärmeübertragung aus Heizkraftwerken unmittelbar aus der wärmedämmenden Masse nach der Erfindung hergestellt, so bedarf es keiner weiteren Wärmeisolation mehr, was eine Raum- und Kostenersparnis ergibt

In F i g. 2 ist ein wärmeisolierendes Rohr 3, bestehend aus dem erfindungsgemäßen Mater; :i, dargestellt Die Glaskugeln 1 sind in dem bereits erhärteten Bindemitte! 4 in enger Packung gleichmäßig verteilt und bilden somit einen einfachen wärmedämmenden Rohrkörper, in dem sich der Wärmefluß, ohne größere Verluste, in Richtung des Pfeiles 5 bewegt.

Geht es jedoch darum, bestehende Bauten mit einer besseren Wärmeisolation zu versehen, so wird man vor allem den Verputz mit diesem Verbundwerkstoff

«) ausführen, was ebenso einfach wäre wie das Anbringen eines gewöhnlichen Verputzes.

Da die Hülle der Kügelchen oder Zylinder gasdicht ist besteht zusätzlich die Möglichkeit, sie mit einem Gas zu füllen, dessen Wärmeleitfähigkeit kleiner als die von

J5 Luft ist, z. B. Krypton oder Xenon, die eine drei- bzw. viermal schlechtere Wärmeleitfähigkeit als Luft aufweisen. Es kann zudem auch keine Feuchtigkeit eindringen, was eine bedeutende Verbesserung gegenüber normalem Beton ergibt. Ein weiterer Vorteil besteht dann, daß im Inneren des Verputzes zwischen den Kugeln keine Konvektion stattfindet und auch die Strahlung weitgehend unterdrückt ist. Werden die Hohlkörper mit Gas unter Überdruck gefüllt, so wird durch die hierdurch erzeugte Vorspannung die Druckfestigkeit erhöht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Wärmedämmende Masse aus einem zunächst flüssigen, erhärtungsfähigen Bindemittel und darin in enger Packung gleichmäßig verteilten Isoliesrhohlkörpern, deren Hülle gasdicht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper mit einem Gas gefüllt sind, dessen Wärmeleitfähigkeit kleiner ist als die von Luft, und daß das Verhältnis von der Dicke der Hülle der Hohlkörper zu dem Durchmesser der Hohlkörper höchstens 0,1 ist.

2. Wärmedämmende Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper aus Glas bestehen.

3. Wärmedämmende Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper aus Kunststoff bestehen.

4. Wärmedämmende Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper kugel- oder zylinderförmig sind.

5. Wärmedämmende Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper mit Xenon gefüllt sind.

6. Wärmedämmende Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenoberfläche der Hohlkörper aufgerauht ist.

7. Verwendung der wärmedämmendenMasse nach Anspruch 1 als Verputzmasse.