Das Projekt "Forschung zur Optimierung von Vakuumisolationspaneelen bezüglich Einsatzgebieten und Funktionsdauer (VIPIN)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule für Technik Stuttgart, Institut für Angewandte Forschung durchgeführt. Um die derzeitigen Wärmeschutzstandards im Bauwesen mit herkömmlichen Dämmstoffen zu realisieren, sind sehr hohe Dämmstoffdicken notwendig. Dies erfordert in der Umsetzung einen hohen Platzbedarf, welcher meistens sehr teuer und im Sanierungsfall oftmals nicht vorhanden ist. Deshalb werden von Seiten der Anwender und Planer immer effizientere Dämmstoffe gefordert. Der herkömmliche Wärmetransport über die Wärmeleitung im Porengas wird bei Vakuumisolationspaneelen (VIP) durch Evakuierung des Porengases nahezu vollständig unterbunden. Daher weisen VIP gegenüber herkömmlichen Dämmstoffen eine um den Faktor 5 - 10 niedrigere Wärmeleitfähigkeit (VIP = 0,004 W/(mK)) auf, welche die sehr hohe Wärmedämmung trotz schlanker Ausführung der VIP ermöglicht. Vakuumisolationspaneele bestehen funktions- und konstruktionsbedingt aus einem evakuierten porösen Kernmaterial in einer hochgasdichten Folie. Damit ist ein VIP aber keine reine Wärmedämmung mehr, sondern bereits ein Bauteil. Aufgrund der umlaufenden Hüllfolie kommt es je nach Einbausituation und Folienaufbau zu Wärmebrücken. Zudem ist zur Aufrechterhaltung der geringen Wärmeleitfähigkeit des VIP über die vorgesehene Funktionsdauer (ca. 50 Jahre im Bauwesen) ein ausreichendes Grobvakuum notwendig. Im Projekt VIPIN an der HFT in Stuttgart sollen Messmethoden zur kurzfristigen Abschätzung der Funktionsdauer der VIP entwickelt werden, um eine rasche Überprüfung neuer Folientechnologien und Verarbeitungstechniken zu ermöglichen. Weiterhin wird der instationäre Wärme und Feuchtetransport in Vakuumisolationspaneelen untersucht, um die Vorgänge in einem Modell beschreiben und anschließend simulieren zu können. Um den feuchteabhängigen Anstieg der Wärmeleitfähigkeit bei VIP zu dämpfen wird die Wirkung in VIPs integrierter Trocknungsmittel im System analysiert. Zudem soll der Einfluss der Feuchte auf das Alterungsverhalten der Hüllfolie und des Kernmaterials untersucht werden.
Das Projekt "HOSYMA - Entwicklung hochdichter Hüllsysteme zum Einsatz preiswerter Füllmaterialien für Vakuumisolationspaneele im Bauwesen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule für Technik Stuttgart, Institut für Angewandte Forschung durchgeführt. Bei einem Vakuumisolationspaneel wird durch die Evakuierung der Luft aus dem Kernmaterial die Wärmeleitung über das Porengas nahezu vollständig eliminiert. Dies ermöglicht die um den Faktor 5 - 10 geringere Wärmeleitfähigkeit der VIP (VIP = 0,004 W/mK) gegenüber konventionellen Dämmstoffen. Funktions- und konstruktionsbedingt besteht ein VIP daher aus einem evakuierten Kernmaterial in einer hochgasdichten Hüllfolie. Da Hochbarrierelaminate aufgrund der extrem dünnen, aufgedampften Aluminiumschicht (typischerweise 30 - 80 nm) im Vergleich zu einer Aluminiumfolie (typisch 6 - 10 my m) praktisch keine Wärmebrücke am Rand des VIP darstellen, werden sie derzeit bevorzugt in Kombination mit pyrogener Kieselsäure als Kernmaterial zur VIP-Herstellung eingesetzt. Die Nanostrukturierung der Kieselsäure ermöglicht auch bei einem Grobvakuum eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit und verringert damit die Anforderungen an die Dichtigkeit der Hüllfolie. Diese Kombination kann die Anforderung von 50 Jahren Funktionsdauer im Bauwesen erfüllen. Allerdings stellt pyrogene Kieselsäure ein mengenmäßig begrenztes Nebenprodukt der Halbleitertechnologie dar. Zudem ist eine aufwändige Verarbeitung notwendig, so dass die auf diese Weise hergestellten VIP um einen Faktor 5 bis 10 teurer als konventionelle Dämmstoffe mit gleichem Wärmewiderstand sind. Daher werden derzeit VIP hauptsächlich dort eingesetzt, wo aus Platzmangel keine Alternativen möglich sind, oder die Platzersparnis (Brüstungselemente in Bürogebäuden, Außendämmung an Gebäuden in Ballungsräumen) Kostenvorteile bringt. Um die ökonomischen Potenziale der VIP im Gebäudebereich auszuweiten, ist es deshalb unabdingbar preiswertere Systeme zu entwickeln. Ziel des vom BMWi geförderten Forschungsprojektes Hosyma ist die Entwicklung von Vakuumpaneelen, die mindestens um einen Faktor zwei kostengünstiger sind als die bisher am Markt verfügbaren Elemente. Die HfT Stuttgart ist dabei in einem Projektverbund von 10 Partnern beteiligt. Um dies zu erreichen, muss die momentan als Stützkern verwendete teure pyrogene Kieselsäure durch preiswertere Materialien ersetzt werden. Da bislang keine preiswerten Materialien mit vergleichbaren thermischen Eigenschaften gefunden wurden, insbesondere solche mit nanostrukturierten Poren, muss der stärkere Anstieg der Gaswärmeleitfähigkeit in alternativen Materialen durch wesentlich dichtere Hüllsysteme kompensiert werden. Dafür geeignete Hüllfolien erfordern bezüglich ihrer Wärmebrückenwirkung eine besondere Beachtung. Die Aufgabe der Hochschule für Technik Stuttgart ist die Optimierung der Einbausituation sowie der Applikations- und Verlegetechniken bezüglich der Wärmebrückenausbildung beim Einsatz von geeigneten hochdichten Hüllfolien.