DE10119635A1

DE10119635A1 - Wärmedämmendes Fassadenpaneel

Info

Publication number: DE10119635A1
Application number: DE10119635A
Authority: DE
Inventors: Roland Caps; Thomas Fiedler; Hans Scheuerpflug
Original assignee: Glas Keil & Co KG GmbH; ZAE Bayern Bayerisches Zentrum fuer Angewandte Energieforschung eV
Current assignee: Glas Keil & Co KG GmbH; ZAE Bayern Bayerisches Zentrum fuer Angewandte Energieforschung eV
Priority date: 2001-04-20
Filing date: 2001-04-20
Publication date: 2002-10-24

Description

Die Erfindung betrifft ein hochwärmedämmendes Fassadenpaneel nach Patentanspruch 1, bei dem der Wärmeverlust über den Randbereich dieser Dämmplatte durch die Verwendung druckbe lastbarer, poröser und hochdämmender Materialien in Kombina tion mit gas- und wasserdampfdichten Folien gegenüber beste henden Lösungen bedeutend reduziert wird.

Bekannte Dämmplatten zum Einbau in Pfosten-/Riegelfassaden oder Fensterrahmenhalterungen bestehen aus einem Dämmkern, z. B. einem Schaum- oder Fasermaterial und abdeckenden Platten aus Glas, Metall, Kunststoff oder Kombinationen daraus. Die Stärke dieser Dämmplatten ist üblicherweise auf die Einspann weite der Fassaden- oder Rahmenprofile von typischerweise 25 bis 50 mm beschränkt. Durch die dadurch vorgegebene Beschrän kung der Stärke des Dämmkerns liegt die Grenze der Wärme durchgangskoeffizienten (U-Werte, früher k-Werte) bei etwa 1 W/m²K. Geringere U-Werte sind bei Verwendung konventioneller Dämmstoffe nur dadurch möglich, dass die raumseitige Abdeck platte der Dämmung z. B. durch eine Metallwanne ersetzt wird, die durch ihre Ausbuchtung eine Erhöhung der Dämmstärke ermöglicht. Nachteile dieser Konstruktion sind vermehrter Platzaufwand bzw. raumseitige Flächenverluste, relativ hohe Herstellungskosten der Wanne und vermehrte Gefahr von Tauwas serbildung, da keine luftdicht abgeschlossene Konstruktion möglich ist.

Eine Lösung dieser Probleme wird in Pat. DE 43 39 435 vorge schlagen: Zwischen zwei Glasplatten wird eine evakuierte Dämmplatte eingebracht, die mit einer Umhüllung aus einer Hochbarrierefolie vor einem internen Anstieg des Gasdruckes bzw. Eintrag von Wasserdampf geschützt ist. Anstelle der hier vorgeschlagenen Glasplatten könnten aber auch Abdeckplatten aus anderen Materialien Verwendung finden. Der Randbereich ist nach dieser Patentschrift ähnlich wie bei der konventio nellen Isolierglastechnik mit einem gasdichten Randverbund aus einem üblicherweise metallischen Abstandshalterhohlpro fil, einer Butylabdichtung (Polyisobuthylen) zwischen Glas und Abstandshalter und einer Abdichtung der Scheiben mit Poly sulfid, Polyurethan oder Silikon versehen. Der starre Ab standshalter erlaubt es unter anderem, die Einspannkräfte bei Pfosten-/Riegelfassaden problemlos aufzunehmen. Der Vorteil dieser Erfindung ist, dass mit der evakuierten Dämmplatte sehr niedrige U-Werte bei geringer Dämmstärke erreicht wer den. So weist ein nur 15 mm starker, evakuierter Dämmkern aus mikroporöser Kieselsäure einen U-Wert von 0,3 W/m²K auf. Der gleiche U-Wert könnte von einem konventionellem Hartschaum kern erst bei einer Dämmstärke von 80 mm erreicht werden.

Unter normalen Bedingungen (Raumtemperatur, rel. Feuchte < 50%) können die Umhüllungsfolien der evakuierten Dämmplatten Gasdruckanstiege von weniger als 2 mbar pro Jahr sicherstel len. Der Gasdruck kann bei der Verwendung von mikroporöser Kieselsäure als Füllung der Dämmplatten z. B. bis auf Werte von 50 mbar ansteigen, bevor die Wärmeleitfähigkeit des Dämmkerns sich von ursprünglichen 0,004 W/mK (Gasdruck < 5 mbar) um die Hälfte auf 0.006 W/mK erhöht hat. Dies führt zu einer rechnerischen Nutzungsdauer des evakuierten Dämmkerns von 25 Jahren. Relative Feuchtigkeit von mehr als 50% insbe sondere in Kombination mit erhöhter Temperatur kann jedoch die Durchlassrate von Gasen und Wasserdampf durch die Siegel nähte der Folien und über die Folienflächen deutlich erhöhen und somit die Nutzungsdauer der Vakuumdämmung erheblich verminderen. Ein weiterer Vorteil der oben genannten Erfin dung besteht daher darin, dass der dort vorgeschlagene, bei der Herstellung von Isolierglasfenstern schon seit Jahrzehn ten bewährte Randverbund sehr geringe Durchgangsraten für Gase und Wasserdampf aufweist, so dass die innenliegende Dämmplatte ausreichend vor dem Einfluss erhöhter Feuchtigkeit geschützt ist.

Ein Nachteil der erwähnten Erfindung ist jedoch, dass die vorgeschlagene Verwendung des in der Isolierglastechnik verwendeten, meist metallischen Randverbunds mit einer erheb lichen Wärmebrücke verbunden ist. Dies ist in der Isoliergla stechnik seit langem bekannt, es sind bisher aber keine technisch zufriedenstellenden Lösungen gefunden worden. Typischerweise erhöht sich der U-Wert einer Wärmeschutzver glasung mit typischen Werten von 1,2 W/m²K noch um 0,2 bis 0,3 W/m²K aufgrund der Wärmebrücke des Randverbunds. Dieser wirkt sich in Kombination mit den evakuierten Dämmplatten, die U-Werte von weniger als 0,3 Wm²K aufweisen, indes natür lich noch bedeutend mehr aus: Der effektive U-Wert der evaku ierten Fassadendämmplatten verdoppelt sich, wenn die Wärme verluste über den Randverbund einbezogen werden.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung war daher, einen druckbelastbaren Randverbund zu finden, der in Verbindung mit einer evakuier ten Dämmplatte und Abdeckplatten aus Glas, Metall oder Kunst stoff einen möglichst einfachen Randabschluss mit möglichst geringer Wärmebrücke aber ausreichender Gas- und Wasserdampf dichtigkeit aufweist.

Die Aufgabe wird wie folgt gelöst:
Anstelle des Abstandshalters aus einem metallischen Hohlpro fil wird ein ausreichend druckbelastbarer Kern aus einem gut dämmenden, porösen Material verwendet. Beispiele dafür sind Presslinge aus rezykliertem Polyurethanschaum (Purenit, Wärmeleitfähigkeit 0,05-0,07 W/mK), hochfester Polyurethan schaum (Wärmeleitfähigkeit 0,03-0,05 W/mK), hochfestes, extrudiertes Polystyrol (Wärmeleitfähigkeit 0,035 W/mK) oder Presslinge aus mikroporöser Kieselsäure mit hoher Dichte (300 bis 500 kg/m% Wärmeleitfähigkeit 0,020-0,025 W/mK). Diese Materialien können in Stangen mit einer Breite von typischer weise 4 mm bis 20 mm eingesetzt werden. Zur besseren Verar beitung können Stangen aus gepresstem mikroporösen Kieselsäu repulver z. B. mit einer Schrumpffolie umhüllt sein. Prinzipi ell ist auch eine Evakuierung der Kieselsäurestangen mit einer weiteren Verringerung der Wärmeleitfähigkeit möglich, wenn sie in geeigneterweise mit einer gasdichten Hochbarrie refolie versehen werden. Weniger geeignet sind Stangen aus Glasschaum, die auch schon als Abstandshalter vorgeschlagen wurden, da sie zu bruchempfindlich sind.

Die gut dämmenden Abstandshalterstangen werden U-förmig von gering wärmeleitenden, aber gas- und wasserdampfdichten Folien eingehüllt, so dass die offene Seite beim Einbau in das Dämmpaneel nach innen zeigt. Die Folien können auf die Abstandshalterstangen auf geeignete Weise aufgeklebt oder aufkaschiert werden. Als Folien kommen Hochbarrierefolien ähnlicher Art in Frage, wie sie für die Umhüllung der evaku ierten Dämmplatten verwendet werden. Typische Werte für die Gasdurchlässigkeit solcher kommerziell erhältlichen Folien liegen im Bereich 0,01 cm³/m²/Tag und für die Wasserdampf durchlässigkeit 0,01 g/m²/Tag. Damit wird eine zweite Gas- und Wasserdampfbarriere aufgebaut, die die eigentliche Umhül lung der evakuierten Dämmplatten vor erhöhter Feuchtigkeit und damit vor erhöhtem Wasserdampf- und Gaseintrag schützt. So ist eine ausreichende Lebensdauer der Konstruktion auch bei schwierigen Umweltbedingungen, z. B. hohen Temperaturen im Sommer an Südfassaden, sichergestellt. Anstelle der Hochbar rierefolien können aber auch sehr dünne Edelstahlfolien mit Stärken von 50 µm oder weniger sowie Aluminiumselbstklebefo lien mit Stärken von weniger als 10 µm zur Anwendung kommen. Diese Folien sind sehr gas- und dampfdicht und verbinden sich sehr gut mit der äußeren Verklebung. Allerdings wird bei Verwendung dieser Folien im Vergleich zu den Kunststoffhoch barrierefolien wieder vermehrt Wärme abgeleitet.

Gegenüber dem üblichen Randverbund verringern sich die ther mischen Widerstände mit den neuen Konstrukionen erheblich: Ein konventioneller Abstandshalter aus einem Edelstahlhohl profil mit 2 × 0,1 mm Blechstärke (Wärmeleitfähigkeit 16 W/mK) und 7 mm Breite entspricht z. B. thermisch einem Rand profil aus 80 mm Hartschaumstoff (Wärmeleitfähigkeit 0,040 W/mK). Ein Abstandshalter aus diesem Hartschaumstoff mit 7 mm Breite dämmt also etwa zehn mal besser als der Edelstahlab standshalter. Noch einmal um den Faktor zwei bessere Werte würde in der gleichen Stärke ein Abstandshalter aus gepress ter mikroporöser Kieselsäure liefern.

Die nach außen gasdicht ausgerüsteten, wärmedämmenden Stangen können nun wie üblich in der Isolierglasherstellung verarbei tet werden: Die Stangen können auf Gehrung geschnitten wer den, um Ecken zu bilden oder an den Ecken und an Teilstücken stumpf aneinander stoßen. Gegebenenfalls können bei Problemen mit unterschiedlicher thermischer Ausdehnung von Abstandshal ter und Abdeckplatten, die Fugen zwischen den Stangen auch mit einem flexiblem Material ausgestattet werden. Die Seiten zur (Glas-)Abdeckung werden mit einem Polyisobuthylen- Dichtstreifen versehen, auf einer (Glas-)Abdeckplatte fi xiert, der evakuierte Dämmkern wird eingelegt, die zweite Abdeckplatte wird mit Pressdruck aufgebracht und der Aufbau am Rand schließlich mit Polysulfid, Polyurethan oder Silikon verklebt.

Eine weitere Herstellungsvariante kann so aussehen: Abstands halterstangen und evakuierte Dämmplatte werden als Verbund gefertigt und erst dann mit Abdeckplatten und Verklebung versehen. Der Verbund wird dadurch erreicht, dass die Ab standshalterstangen an den Rand der evakuierten Dämmplatte angelegt und mit dieser direkt verklebt werden oder dass die Abstandshalterstangen jeweils mit einem Aluminiumklebeband auf Ober- und Unterseite mit der Dämmplatte verbunden wer den. Das Aluminiumklebeband verläuft über die Flächen der Abstandshalter, auf der der übliche Butyldichtstreifen aufge bracht wird. Ein etwaiger Spalt zwischen Abstandshalter und evakuierter Dämmplatte kann mit einem flexiblen Dichtband ausgestattet werden.

Anstelle des Aluminiumklebebands kann aber auch vollfächig eine Aluminiumfolie über die evakuierte Dämmplatte und den Abstandshaltern geklebt werden. Dies hat den Vorteil, dass damit eine zusätzliche sehr gute Barriere gegen Gas- und Wasserdampfeintrag in das evakuierte Dämmpaneele über die Flächen aufgebaut wird. Dies ist insbesondere dann notwendig, wenn anstelle der praktisch gasundurchlässigen Abdeckplatten aus Glas oder Metall Platten aus Kunststoff oder Holz verwen det werden, die sonst keine ausreichende Gas- und Wasser dampfbarriere bieten würden. Holzabdeckplatten können auf herkömmliche Weise auch großflächig mit der Aluminiumfolien oberfläche verklebt werden, so dass sich eine Randverklebung erübrigt.

In einer Variante der Erfindung kann in das wärmedämmende Stangenmaterial auch granulierte Materialien hoher Wasserab sorptionfähigkeit wie Zeolith eingebracht werden. Damit wird dass Puffervermögen der Konstruktion gegenüber Wasserdampf noch einmal verbessert und die evakuierte Dämmplatte noch besser vor erhöhter Feuchtigkeit geschützt. Insbesondere bietet sich an, bei der Herstellung von Stangen aus rezy kliertem Polyurethan (Purenit) einen gewissen Anteil getrock neten Zeoliths zuzusetzen. Die hohe Pufferwirkung des zuge setzten Zeoliths (z. B. 10-20% Volumenanteil im Dämmprofil) gegenüber Wasserdampf reicht sogar aus, um die vorgeschlagene Randabdichtungskonstruktion bei üblicher Isolierverglasung zu verwenden und die hohen Anforderungen an die Einhaltung der niedrigen Taupunkttemperaturen im Scheibenzwischenraum einzu halten.

Verzichtet man bei den Paneelen auf den evakuierten Dämmkör per, so ist bei der Verwendung von transparenten Glasscheiben als Abdeckplatten eine Isolierglasscheibe mit schlecht wärme leitendem Randverbund denkbar. Zur Erhöhung der Dämmwirkung sollten vorzugsweise Glasscheiben mit einer Beschichtung niedrigen Emissionsgrades eingesetzt werden und als Füllung sollte vorzugsweise niedrig wärmeleitendes Edelgas verwendet werden.

Zusammengefaßt ergeben sich folgende Vorteile der erfindungs gemäßen Konstruktionen:

- sehr geringer, der evakuiertem Dämmplatte angepaßter Wärme durchgang im Randbereich in Verbindung mit
- hoher Druckbelastbarkeit des Randbereichs insbesondere für Pfosten-/Riegelkonstruktionen in der Fassade und
- sehr geringem Gasdruckanstieg und damit langer Lebensdauer aufgrund des zweistufigem Aufbaus der Gas- und Wasserdampf barriere.

Claims

1. Wärmedämmendes Fassadenpaneel bestehend aus zwei Abdec kungen aus Glas, Metall, Kunststoff oder Holz, einer Füllung aus einer folienumhüllten evakuierten Dämmplat te und einem gasdichten Randverbund, dadurch gekenn zeichnet, dass als Abstandshalter für den Randverbund ein stangenförmiges Profil mit im wesentlichen recht eckförmigen Querschnitt aus einem druckfesten, schlecht wärmeleitenden, porösem Material verwendet wird, das an mindestens den drei nicht an die Dämmplatte angrenzen den Seiten mit einer dünnen gas- und wasserdampf- undurchlässigen Folie aus Metall oder einem Hochbar riere-Kunststoffverbund umgeben ist und im übrigen mit bekannten Techniken der Isolierglasherstellung wie ei ner Abdichtung zwischen Abdeckplatten und Abstandshal ter mit Butyl und einer Verklebung des äußeren Randbe reichs mit Polysulfid, Polyurethan oder Silikon verar beitet ist.

2. Wärmedämmendes Fassadenpaneel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandshalter eine Breite zwischen 4 mm und 20 mm aufweist und aus rezykliertem Polyurethanschaum, hochfestem Polyurethanschaum, extru diertem Polystyrol oder mikroporöser Kieselsäure be steht.

3. Wärmedämmendes Fassadenpaneel gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmedämmenden, foli enumhüllten Abstandshalter an den Rand der evakuierten Dämmplatte angelegt sind und mit dieser über ein Klebe band, insbesondere einem Aluminiumselbstklebeband an beiden Oberflächen verbunden sind.

4. Wärmedämmendes Fassadenpaneel gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmedämmenden, foli enumhüllten Abstandshalter an den Rand der evakuierten Dämmplatte angelegt sind und die Dämmplatten einschließlich der Abstandshalter mit einer Klebefolie, insbesondere einer Aluminiumselbstklebefolie über beide Oberflächen vollflächig verklebt sind.

5. Wärmedämmendes Fassadenpaneel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckplatten mit der Dämmplatte und Abstandshalter vollflächig ver klebt werden und gegebenfalls auf eine Abdichtung mit Butyl und Randverklebung verzichtet wird.

6. Wärmedämmendes Fassadenpaneel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in den wärmedäm menden Abstandshalter bei dessen Herstellung 5-30 Vo lumen % Granulat oder Pulver aus getrocknetem Zeolith oder Silicagel zugesetzt werden.

7. Wärmedämmendes Fassadenpaneel gemäß Anspruch 1, 2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle der evakuier ten Dämmplatte ein niedrig wärmeleitendes Edelgas in den Scheibenzwischenraum eingebracht wird und Durch sichtigkeit durch die Verwendung von zwei transparenten Glasplatten erreicht wird, wobei mindestens eine der Glasplatten mit einer transparenten Schicht geringer Wärmestrahlungsemission ausgerüstet ist.