DE10123453A1 - Vakuumdämmplattensystem mit mehrfacher Umhüllung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft das System einer Mehrschicht-Vakuumdämmplatte mit mindestens zweifa­ cher Folienumhüllung, mit der eine bedeutende Verlängerung der Nutzungsdauer erreicht werden kann.

Druckbelastbare Vakuumdämmplatten erreichen bekanntermaßen Wärmeleitfähigkeiten, die bis um den Faktor 10 geringer sind als bei konventionellen Dämmstoffen. Sie bestehen aus einem drucksta­ bilen, offenporigen, evakuierten Kernmaterial, das üblicherweise von einer Hülle aus einer Hochbar­ rierefolie vakuumdicht verschlossen wird. Kernmaterialien für Vakuumdämmplatten können aus offenporigen organischen Schäumen, gepressten Glasfasermaterialien oder Pulvern, z. B. aus Kiesel­ säure bestehen. Die erreichbaren Wärmeleitfähigkeiten liegen im Bereich von 0,004 bis 0,010 W/mK. Der notwendige Gasdruck, um diese geringen Wärmeleitfähigkeiten erreichen zu können, hängt von der Porengröße in den verwendeten Kernmaterialien ab. Bei Verwendung von mikroporö­ sen Kieselsäurepulvern erreicht man z. B. in den Pulverplatten Porendurchmesser von weniger als 1 µm. Da die freie Weglänge der Luftmoleküle ebenfalls in diesem Bereich liegt, ist schon bei nor­ malem Luftdruck die Wärmleitfähigkeit der Luft in den porösen Platten teilweise unterdrückt: Die Wärmeleitfähigkeit der mikroporösen Pulverplatte beträgt nur 0,020 W/mK. Das Anlegen eines gro­ ben Vakuums von 100 mbar verringert die Wärmleitfähigkeit schon auf Werte um 0,008 W/mK. Die minimale Wärmleitfähigkeit von 0,004 W/mK wird bei Gasdrücken um 1 bis 5 mbar erreicht.

Bei anderen Materialien, die demgegenüber grobporiger sind, z. B. offenporigen Polyurethan- oder Polystyrolschäumen, liegt der maximal zulässige Gasdruck, bei der sich die Wärmeleitfähigkeit im Vergleich zum voll evakuierten Zustand verdoppelt, im Bereich von 1 mbar und damit um einen Faktor 50 bis 100 niedriger als bei den oben genannten pyrogenen Kieselsäuren. Bisher konnte beim Einsatz solcher Materialien der Gasdruckanstieg nur mit einer Umhüllung aus sehr gasdichten Alu­ miniumverbundfolien so weit begrenzt werden, dass Lebensdauern im Bereich von 10 bis 20 Jahren zu erreichen sind. Die Aluminiumverbundfolien leiten am Rande der Vakuumdämmplatte aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit des Aluminiums jedoch relativ viel Wärme ab, so dass insbesondere bei kleineren Plattenformaten die effektive Gesamtwärmeleitfähigkeit (d. h. einschließlich der Wär­ mebrücken) die Wärmeleitfähigkeit des evakuierten Dämmkerns weit übersteigen kann.

Alternative Umhüllungen aus speziellen Hochbarrierefolien, die z. B. metallisierte Sperrschichten mit nur wenigen zehn Nanometern Stärke aufweisen, sind wärmebrückenfrei und können den An­ stieg des Gasdruckes auf ein bis zwei mbar pro Jahr beschränken. Ihre Diffusionsraten liegen im Bereich 0.02(Standard)cm³/(m² Tag) für Luft und 0.02 g/(m² Tag) für Wasserdampf und damit etwa einen Faktor 5 höher als bei Aluminiumverbundfolien. Die Durchlässigkeitswerte der metallisierten Hochbarrierefolien reichen im allgemeinen nicht aus, um für offenporige Schäume eingesetzt wer­ den zu können, da nach einem Jahr schon der Gasdruck von 1 bis 2 mbar erreicht wird. Bei diesem Gasdruck hat sich bei Schäumen schon die Wärmeleitfähigkeit gegenüber dem evakuierten Zustand verdoppelt.

Aluminiumfolienfreie Hochbarrierefolien sind jedoch für die Umhüllung der sehr feinporigen pyro­ genen oder gefällten Kieselsäuren sehr gut geeignet, da hier der Grenzdruck für die Verdoppelung der Wärmeleitfähigkeit bei 100 mbar liegen kann. Die Herstellung dieser Folien ist allerdings auf­ wändig und ein bedeutender Kostenfaktor der Vakuumdämmplatten. Einfachere Folien, wie sie zum Beispiel schon in der Verpackungstechnik für Lebensmittel verwendet werden, sind für Anwendun­ gen im Vakuumdämmbereich bisher nicht ausreichend undurchlässig für Gase und Wasserdampf, die Diffusionsraten liegen mindestens noch um einen Faktor zehn höher als notwendig.

Die genannten Diffusionsraten der aluminiumfolienfreien Hochbarrierefolien für Gase und Wasser­ dampf gelten nur für normale Umgebungsbedingungen - Raumtemperatur und 50% Luftfeuchte. Bei höheren Temperaturen und relativen Feuchten kann die Durchlässigkeit der Folien für Wasserdampf und Gase aus der Luft stark zunehmen. Insbesondere bei Anwendungen der Vakuumdämmungen im Gebäudebereich oder in technischen Geräten treten jedoch zeitweise oder auch dauerhaft höhere Temperaturen und Luftfeuchten auf. Dadurch kann die Lebensdauer der Vakuumpaneele zum Teil drastisch verringert werden. Für anspruchsvolle Anwendungen im Gebäudebereich, bei denen hohe Anforderungen an die Lebensdauer gestellt werden, kann mit den bisher verfügbaren Hochbarriere­ folien auch in Kombination mit mikroporösen Pulverplatten die Grenze der Leistungsfähigkeit er­ reicht sein. Insbesondere Feuchte aus dem darunterliegenden Mauerwerk oder aus dem aufgetrage­ nem Außenputz kann die Durchgangsrate für Gase und Wasserdampf stark erhöhen.

Zudem sind pyrogene Kieselsäurepulver, die das Basismaterial für die mikroporösen Pulverplatten bilden, recht aufwändig herzustellen und damit relativ teuer. Andere für Vakuumdämmungen vorge­ schlagene, kostengünstigere Pulver wie gefällte Kieselsäuren, Perlite, Kieselgure oder Filterstäube weisen gegenüber der pyrogen Kieselsäure weit größere Porendurchmesser auf. Der notwendige Gasdruck, um die Wärmeleitfähigkeit der Luft im Dämmkern auszuschalten, muss daher bei diesen Pulvern im Vergleich zu mikroporösen Pulverplatten um den Faktor drei (Fällungskieselsäuren) bis hundert (Perlitpulver) niedriger liegen. Ein niedrigerer Gasdruck läßt sich bei vorgegebener Durch­ lässigkeitsrate der Umhüllung jedoch nur für eine entsprechend kürzere Zeit halten. Insbesondere bei der Verwendung von preiswerteren, gröberen Pulvern oder Schäumen lassen sich daher mit Um­ hüllungen aus metallisierten Folien nur Nutzungsdauern von zum Teil weniger als einem Jahr errei­ chen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Umhüllungssystem zu finden, das die Nutzungsdauer von Vakuumdämmplatten bedeutend verbessern kann und es zudem auch ermöglicht, wärmebrücken­ freie Hochbarrierefolien für grobporige Kernmaterialien zu verwenden.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass eine mit Folie umhüllte Vakuumdämmplatte in eine zweite Folie eingehüllt wird und zwar in der Weise, dass die zweite Folie neben der ersten, verpackten Va­ kuumdämmplatte (Primärkern) einen zweiten offenporigen, aber unverpackten Kern umschließt. Die von der zweiten Folie verpackten Teile werden ebenfalls auf einen niedrigen Gasdruck evakuiert. Es zeigt sich, dass dadurch die Diffusionsrate von Gasen in den Primärdämmkern drastisch reduziert werden kann. Der Gasdruckanstieg im Primärdämmkerns kann zum Teil um den Faktor Hundert verringert werden. Wesentlich ist hierbei, dass ein Puffervolumen zwischen Primär- und Sekundär­ folie bereitgestellt wird. Dieses Volumen puffert aus der Umgebungsluft eindringende Gase. Ohne das Puffervolumen würde sich mit einer zweiten Folienumhüllung lediglich die Diffusionswider­ stände der einzelnen Folien addieren, d. h. bei gleichartigen Folien würde sich der Diffusionswider­ stand und damit die Lebensdauer des Dämmsystems gerade um den Faktor zwei verbessern.

Der Kern der primären Vakuumdämmplatte kann aus beliebigen für Vakuumdämmplatten geeigne­ ten offenporigen und druckstabilen Materialien bestehen. Er sollte eine möglichst geringe Wärme­ leitfähigkeit aufweisen und bis auf einen anfänglichen Gasdruck evakuiert sein, bei dem die Gas­ wärmeleitfähigkeit ausreichend unterdrückt ist. Beispielsweise sollten pyrogene Kieselsäuren oder Kieselsäureaerogele bis auf Gasdrücke um 1 bis 5 mbar evakuiert sein, Fällungskieselsäuren auf Werte um 1 mbar, offenporige Schäume aus extrudiertem Polystyrol auf Werte um 0,2 mbar und andere gröbere Materialien wie offenporige Polyurethanschäume, Kieselgure, Microsilica oder Per­ litpulver auf noch niedrigere Werte. Außerdem sollte die Feuchtigkeit den Materialien durch Aus­ heizen und Trocknen mindestens so weit entzogen werden, dass der Wasserdampfpartialdruck bei der Anwendungstemperatur deutlich unter den genannten Gasdruckwerten liegt. Allen Primärkernmaterialien außer den feinen Kieselsäuren sollten bekannte Gettermaterialien beigegeben werden, damit Ausgasungen aus den Kernmaterialien einschließlich Wasserdampf aufgefangen werden kön­ nen.

Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Umhüllungssystems können als Primärdämmkerne nicht nur feinporige Kieselsäuren sondern auch grobporigere organische Schäume oder Pulver mit alumi­ niumfolienfreien Hochbarrierefolien kombiniert werden. Es können nun anstelle der Aluminiumver­ bundfolien für diese Materialien auch die wärmebrückenfreien Hochbarrierefolien Verwendung fin­ den, die zwar eine höhere Gasdurchlässigkeit aufweisen, jedoch im Randbereich praktisch keine Wärmebrücke mehr bilden. Alternativ könnten auch bei geringeren Anforderungen an die Lebens­ dauer der Vakuumpaneele nun preiswertere Barrierefolien mit höherer Durchlässigkeit verwendet werden.

Über die Hüllfolien eindringender Wasserdampf kann die Wärmeleitfähigkeit des Dämmkerns eben­ falls erheblich ansteigen lassen. Maßgeblich ist der Partialdruck des Wasserdampf, der im Dämm­ kern herrscht. Abhilfe könne hier sorptive Materialien bringen, die eine gewisse Menge Wasser­ dampf aufnehmen können, ohne dass der Partialdruck über ein gewisses Maß ansteigt (diese Eigen­ schaft wird durch die jeweilige Adsorptionsisotherme beschrieben). Um die Aufnahmefähigkeit des Primärkerns für Wasserdampf zu verbessern, sollte insbesondere organische Schäume zusätzlich zu einem Getter, der gewöhnlich nur eine begrenzte Menge Wasserdampf aufnehmen kann, mit einem weiteren Material kombiniert werden, das eine hohe Adsorptionsfähigkeit für Wasserdampf auf­ weist. So kann z. B. eine dünne Platte eines adsorptionsfähigen Materials beigelegt werden. Dies können getrocknete, offenporige, mineralische Materialien sein wie Calciumsilikate und andere Mi­ neralschäume oder kompakte Materialien ohne Lufteinschlüsse wie porenfreie Gipsplatten. Alterna­ tiv können auch adsorptionsfähige, getrocknete Pulver wie Kieselgele, Zeolithe oder Calciu­ moxidpulver in geeigneter Weise z. B. in einer zusätzlichen Lage in Plattenform mit den Primärker­ nen kombiniert werden. Um den geringen Wärmewiderstand des Primärkerns aus einem Pulverma­ terialien zu erhalten, sollten diese Materialien jedoch nicht beigemischt sondern möglichst in Reihe mit diesem kombiniert werden.

Der Primärdämmkern und eventuelle wasserdampfaufnahmefähige Zusatzlagen werden von der Primärfolie eingehüllt. Auf eine oder beide Seiten kann anschließend der Sekundärkern aufgebracht werden. Wird dies nur auf einer Seite durchgeführt, ist es vorteilhaft, den von der Hochbarrierefolie eingehüllten, und evakuierten Primärkern noch mit einer Lage aus einem Vlies- oder Papiermaterial zu umgeben, damit zwischen die Sekundär- und Primärfolie eindringende Gase an das Puffervolu­ men des Sekundärkerns auf der gegenüberliegenden Seite weitergeleitet werden können. Ein Vlies­ material schützt zudem die Sekundärfolie vor scharfkantigen Faltungen der Primärfolie im Kanten­ bereich.

Die Materialien für den Sekundärkern innerhalb der Sekundärhülle müssen lediglich ausreichend offenporig und druckstabil sein, um ein Puffervolumen zu schaffen. Die Wärmedämmwerte dieser Materialien sind im allgemeinen ohne Belang, da der Wärmewiderstand des Vakuumpaneels vom Primärkern bereitgestellt werden soll. Es können also für das Sekundärmaterial grundsätzlich auch ganz andere Materialien als im Primärkern verwendet werden. Sekundärmaterial und der folienum­ hüllte und evakuierte Primärkern werden schließlich von der Sekundärfolie umhüllt und evakuiert. Ohne Puffervolumen würde der Gasdruck zwischen Primär- und Sekundärfolie nach kurzer Zeit aufgrund der Aufteilung der Diffusionswiderstände der gleichartigen Umhüllungsfolien die Hälfte der Druckdifferenz zum Umgebungsdruck, also etwa 500 mbar betragen. Dieser Gasdruck wird im langfristigen Gleichgewicht auch in einem zusätzlichen Puffervolumen innerhalb der Sekundärhülle erreicht. Mit den Gasdurchlässigkeitsraten von verfügbaren Hochbarrierefolien im Bereich zwischen 0,01 und 0,1 cm³/m² Tag ergeben sich Gasdruckanstiege in einem 10 mm starken Puffervolumen zwischen etwa 1 und 10 mbar pro Jahr. Damit dauert es sehr lange (rechnerisch bis zu 500 Jahre) bis der Gleichgewichtsdruck von 500 mbar im Puffervolumen annähernd erreicht wird. Da die Druck­ differenz über der Primärfolie gegenüber dem Gleichgewichtsdruck entsprechend reduziert ist, dif­ fundiert somit während der Zeitdauer des Nichtgleichgewichts bedeutend weniger Luft in den Pri­ märkern.

Die Gas- und Wasserdampfdiffusion durch die sekundäre Hochbarrierefolie kann weiter verringert werden, wenn die beiden äußeren Flächen z. B. mit Aluminiumselbstklebefolien versehen werden. Die Folie kann auch teilweise um die Kanten herumgeschlagen werden. Um dort keine Wärmebrüc­ ke zu erzeugen, sollte allerdings der Bereich, wo die primäre Kerndämmung im Inneren liegt, weit­ gehend ausgespart bleiben. Die Aluminiumselbstklebefolie bietet auch einen Schutz gegen mechani­ sche Beschädigung der Hochbarrierefolien.

Da möglichst wenig Wasserdampf in den Dämmkern eindringen sollte, kann das Puffervolumen innerhalb der Sekundärfolie auch aus einem offenporigen, getrockneten Material bestehen, das Was­ serdampf sorptiv aufnimmt (z. B. Calciumsilikat, Porenbeton, Holzfaserplatten). Es sollte eine Poro­ sität von mindestens 50% aufweisen, damit ein entsprechendes Puffervolumen für Gas aus der Umgebungsluft bereitgestellt werden kann. Da hier nur eine Folie den Diffusionswiderstand für den Wasserdampf bildet, verringert sich die Zeit bis zur maximal zulässigen Feuchtebeladung auf etwa die Hälfte gegenüber einer Unterbringung einer gleichen Menge sorptiven Materials im Primärkern.

Zur weiteren Verringerung des Gasdruckanstiegs im Primärkern ist im Prinzip auch eine weitere, dritte äußere Umhüllung denkbar, die ebenfalls ein kleines Puffervolumen für eindringendes Gas umfasst.

Die Verbesserung, die das erfindungsgemäße Dämmsystem gegenüber üblich aufgebauten Vaku­ umdämmplatten bietet, zeigen folgende Beispiele. Die Zahlen in Klammern verweisen auf die Ab­ bildung.

Beispiel 1

Eine getrocknete, 10 mm starke Kernplatte (1) z. B. aus einem offenporigen Schaum wird mit einer metallisierten Hochbarrierefolie (2) umhüllt, die bei Raumtemperatur eine Gasdurchlässigkeit von 0,02 cm³/(m² Tag) aufweist, und auf einen Gasdruck von 0,1 mbar evakuiert. In trockener Atmo­ sphäre beträgt der Gasdruckanstieg damit etwa 1,4 mbar pro Jahr. Die Umhüllung mit einer gleich­ artigen zweiten Folie (4) würde den Gasdruckanstieg auf 0,7 mbar pro Jahr halbieren. Der Gasdruck zwischen der Primär- und Sekundärfolie würde ohne Puffervolumen im Zwischenraum aufgrund der Aufteilung der Diffusionswiderstände 500 mbar betragen.

Bringt man zwischen der primären (2) und der sekundären Folie (4) einen hochporösen aber tragfä­ higen Sekundärkern (3) von 5 mm Stärke ein (z. B. einen offenporigen Polyurethanschaum), so steigt der Gasdruck im 5 mm starken Sekundärkern mit etwa 2,8 mbar pro Jahr an, weil das Sekundärvo­ lumen nur halb so groß ist wie das Primärvolumen. Bei einem Anfangsdruck im Sekundärvolumen (3) nach dem Evakuiervorgang von 0.1 mbar wäre nach einem Jahr also ein Gasdruck von ca. 3 mbar erreicht. Der Gasdruck beträgt im Mittel des ersten Jahres damit 1,5 mbar. Für die Gasdiffusi­ on in den Primärkern (1) ist jedoch der Differenzgasdruck zwischen Primär- und Sekundärvolumen maßgebend. Dieser ist gegenüber dem Atmosphärendruck von 1000 mbar im ersten Jahr im Mittel um den Faktor 670 reduziert. Dem gemäß steigt der Gasdruck im Primärkern (1) im ersten Jahr nur um 1,4 mbar/670 = 0,002 mbar an. Im Vergleich dazu würde ein Dämmkern gleicher Gesamtstär­ ke, nämlich 15 mm, der außen doppelt umhüllt wird, einen Gasdruckanstieg von 0,7 mbar × 10 mm/15 mm = 0,5 mbar aufweisen. Der Gasdruckanstieg wäre damit um den Faktor 250 größer als bei dem erfindungsgemäßen System.

Nach 20 Jahren erhöht sich der Gasdruck im Sekundärkern (3) auf ca. 56 mbar und ist damit immer noch weit vom Gleichgewichtsgasdruck 500 mbar entfernt. Im Mittel beträgt der Gasdruck während dieser Zeitdauer also 28 mbar und ist somit gegenüber dem Atmosphärendruck um den Faktor 35 reduziert. Die mittlere Gasdruckdifferenz von 28 mbar liegt über der Primärfolie (2) zwischen dem Puffervolumen (3) und dem Primärkern (1) an. Dort steigt der Gasdruck innerhalb von 20 Jahren also nur um 1,4 mbar/Jahr × 20 Jahre/35 = 0.8 mbar. Im Vergleich hierzu würde bei einem mit ei­ ner Doppelfolie umhüllten 15 mm starken Dämmkern ohne Puffervolumen der Gasdruck in 20 Jah­ ren auf 0,7 mbar/Jahr × 10 mm/15 mm × 20 Jahre = 9 mbar ansteigen. Dies entspricht einem Faktor 11 schnelleren Gasdruckanstieg als bei dem erfindungsgemäßen System.

Nimmt man anstelle des offenporigen Polyurethansschaumes als Sekundärkern (3) z. B. eine 6 mm starke, getrocknete, offenporige Calcium-Silikatplatte der Dichte 900 kg/m³ und Sorptionsvermögen von 5% bei 50% rel. Feuchte, so können etwa 270 g/m² Feuchtigkeit aufgenommen werden, bis im Sekundärvolumen sich eine rel. Feuchte von 50% einstellt. Bei einer Durchlässigkeit der Sekundärfolie (4) von 0,02 g/(m² Tag) wäre dieser Wert in 30 Jahren erreicht. Damit kann auch der Primärkern (1) zusätzlich vor übermäßigem Feuchteeintrag geschützt werden.

Beispiel 2

Für die Herstellung eines Vakuumdämmelements mit einem U-Wert von 0,1 W/m²K werden zwei jeweils 20 mm starke getrocknete, mikroporöse Pulverplatten aus Kieselsäure der Wärmeleitfähig­ keit 0,004 W/mK mit einer 6 mm starken, getrockneten, Calciumsilikatplatte der Dichte 900 kg/m³ kombiniert (1). Das Dämmelement soll im Gebäudebereich z. B. an einer Außenwand eingesetzt werden. Die Calciumsilikatplatte wird z. B. zwischen den beiden Pulverplatten fixiert, um die me­ chanische Stabilität des Systems zu verbessern. Sie kann etwa 5% Feuchtigkeit bei einer relativen Luftfeuchte von 50% aufnehmen. Dies entspricht einer Wasserdampfaufnahmefähigkeit von etwa 270 g/m². Die Wasserdampfaufnahmefähigkeit der mikroporösen Kieselsäure bis zu einer merkli­ chen Veränderung der Wärmeleitfähigkeit durch den Einfluss des Wasserdampfes beträgt 3%. Dies entspricht in etwa dem Feuchtegehalt im Gleichgewicht bei einer Luftfeuchte von 50%. Bei einer Dichte von 160 kg/m³ und einer Stärke von 40 mm können also ca. 200 g/m² Wasserdampf von der Kieselsäure unbeschadet adsorbiert werden. Insgesamt können also etwa 470 g/m² Wasserdampf im Primärkern aufgenommen werden.

Die mit den mikroporösen Dämmplatten kombinierte Calciumsilikatplatte wird von der Primärfolie (2) umhüllt und evakuiert. Anschließend wird eine 8 mm starke Lage einer offenporigen Holzfaser­ platte (3) auf die evakuierte Dämmplatte gelegt, von der zweiten Barrierefolie (4) umhüllt und eva­ kuiert. Die Dichte der Holzfaserplatte beträgt 300 kg/m³, die Sorptionsfähigkeit 15% Wasserdampf bei 50% rel. Feuchte. Es können also 270 g/m² Wasserdampf bis zum Anstieg der rel. Feuchte auf 50% gepuffert werden. Gegebenenfalls können Aluminiumselbstklebefolien auf die beiden Flächen der Dämmsystemplatte aufkaschiert werden.

Aufgrund der äußeren Feuchtebelastung wird von einer erhöhten Gasdurchlässigkeitsrate der Sekundärfolie (4) von im Mittel 0,1 cm³/(m² Tag) ausgegangen. Dies entspricht einem Gasdruckan­ stieg im Puffervolumen (3) von 0,1 bar cm³/(m² Tag) × 365 Tage/Jahr × 2 m²/8000 cm³ = 9 mbar/Jahr. Innerhalb von 50 Jahren nähert sich der Gasdruck in einer exponentiellen Funktion dem Gleichgewichtsdruck 500 mbar bis auf ca. 300 mbar. Der mittlere Gasdruck im Puffervolumen be­ trägt während dieses Zeitraums etwa 150 mbar. Geht man von dem ungünstigen Fall aus, dass auch die Primärfolie aufgrund der Feuchteverhältnisse und zeitweise auftretender höher Temperaturen eine Gasdurchlässigkeit von im Mittel 0,1 g/(m² Tag) aufweist, so ergibt sich ein Gasdruckanstieg im Primärkern (zugängliches Volumen ca. 40.000 cm³) von 0,1 cm³/(m² Tag) × 365 Tage/Jahr × 2 m²/40.000 cm³ × 150 mbar/1000 mbar = 0,3 mbar pro Jahr. Nach 50 Jahren wäre der Gasdruck auf nur 15 mbar angestiegen, die Wärmeleitfähigkeit des mikroporösen Pulverkerns hätte sich ge­ genüber dem Ausgangszustand nur um 0,0007 W/mK erhöht. Ohne das 8 mm starke Puffervolumen zwischen Primär- und Sekundärfolie wäre der Gasdruck dagegen um 0,1 cm³/(m² Tag) × 365 Ta­ ge/Jahr × 2 m²/40.000 cm³ × 500 mbar/1000 mbar = 1 mbar pro Jahr, d. h. nach 50 Jahren auf 50 mbar angestiegen. Die Wärmeleitfähigkeit im mikroporösen Dämmkern (1) hätte sich um 0,002 W/mK erhöht, das entspricht etwa 50% der Wärmeleitfähigkeit im gut evakuierten Zustand. Mit einer einlagigen Umhüllung wäre nach 50 Jahren sogar mit einem Gasdruck von 100 mbar bzw. eine Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit um 0,004 W/mK auf 0,008 W/mK zu rechnen gewesen. Mit dem erfindungsgemäßen Umhüllungssystem kann damit die Höhe der Diffusion von Gasen aus der Luft in den Primärkern und damit deren Einfluss auf die Wärmeleitfähigkeit auch bei ungünstigen Um­ gebungsbedingungen auf ein Minimum beschränkt werden.

Die Höhe der Diffusion von Wasserdampf in den Primärkern lässt sich wie folgt abschätzen:
Die Sekundärfolie (3) lasse im Mittel etwa 0,025 g/Wasserdampf in den Sekundärkern aus Holzfa­ sern eindringen. Dies entspricht einer Feuchtemenge von 0,025 g/(m² Tag) × 365 Tage/Jahr × 2 = 18 g/m² pro Jahr. Bei einer einfachen linearen Rechnung wird eine relative Luftfeuchte von 50% in der Holzfaserplatte des Sekundärkerns daher nach (270 g/m²)/(18 g/(m² Jahr)) = 15 Jahren erreicht. Bei einer genaueren Rechnung kann noch berücksichtigt werden, dass die Partialdruckdifferenz des Wasserdampfs zwischen Umgebung und Primärkern sich mit der Zeit verringert. Dadurch ergeben sich noch längere Zeiten für das Erreichen der Grenzwerte. Damit kann der folienumhüllte Folien­ kern bis zu 30 Jahre vor einem Anstieg der rel. Feuchte an der Primärfolie über 50% geschützt wer­ den.

Die Wasserdampfdiffusion durch die Primärfolie zum Primärkern betrage aufgrund der gemäßigten Feuchte im Sekundärvolumen im Mittel 0,01 g/(m² Tag). Das entspricht einem Feuchteeintrag in den Primärkern von 0,01 g/(m² Tag) × 365 Tage × 2 = 7 g/m² pro Jahr. Etwa 470 g/m² Wasserdampf können vom Primärkern aus Kieselsäurepulver und Calciumsilikatplatten aufgenommen werden. Damit wird es mehr als 50 Jahre dauern, bis die Pufferkapazität für Wasserdampf im Primärkern erschöpft ist und die Wärmeleitfähigkeit aufgrund des Wassergehaltes merklich ansteigt.

Bei herkömmlichen, nur einfach umhüllten Paneele würde sich der Einfluss der Feuchtigkeit und der Gasdruckanstieg durch eindiffundierende Luft viel früher in einem Anstieg der Wärmeleitfähigkeit bemerkbar machen. Um im Mittel über 50 Jahre den gleichen U-Wert wie im vorgestellten Beispiel 2 zu erreichen, müsste man die Stärke der mikroporösen Pulverplatten auf 60 mm erhöhen. Dies ist allerdings mit erhöhten Kosten verbunden, die den Aufwand für die zusätzliche Folie und Puffer­ platten des erfindungsgemäßen Systems deutlich übersteigen würden.

Claims (10)

1. Vakuumwärmedämmsystem bestehend aus einem Mehrschichtsystem, dadurch gekenn­ zeichnet, dass eine evakuierte, von einer Primärfolie umhüllte Dämmplatte ein- oder beid­ seitig von einer flächenmäßig in etwa gleichen, offenporigen, druckbelastbaren Platte abge­ deckt wird und diese Anordnung nochmals von einer Sekundärfolie umhüllt und evakuiert wird.

2. Vakuumwärmedämmsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die primäre Dämmplatte gepresste Pulverplatten aus pyrogenen Kieselsäuren, Kieselsäureaerogelen, Fällungskieselsäuren, Microsilica, Perliten, Kieselguren, offenporige Schaumstoffe oder Glasfasermaterialien verwendet werden.

3. Vakuumwärmedämmsystem nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämmkern innerhalb der Primärhülle mit getrockneten, druckbelastbaren, wasserdampfauf­ nehmenden Platten aus Gipskarton oder anderen luftporenfreien Materialien, aus offenpori­ gen mineralischen Schäumen, aus Holzfaserplatten oder aus Platten mit Bestandteilen von Zeolithen, Silicagelen oder Calciumoxiden kombiniert wird.

4. Vakuumwärmedämmsystem nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasdruck in der folienumhüllten primären Dämmplatte anfänglich so weit erniedrigt ist, dass die Wärmleitfähigkeit des Restgases im Dämmkern praktisch unterdrückt ist.

5. Vakuumwärmedämmsystem nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen zwischen Primär- und Sekundärhüllfolie durch getrocknete, druckbelastbare, hochporöse Platten z. B. aus offenporigen Polyurethanschäumen, Polystyrolschäumen, oder hochporösen mineralischen Schäumen ausgefüllt wird und auf einen anfänglichen Gasdruck von bevorzugt unter 10 mbar evakuiert wird.

6. Vakuumwärmedämmsystem nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen zwischen Primär- und Sekundärhülle durch getrocknete, druckbelastbare, hochpo­ röse, Wasserdampf sorptive Platten z. B. mineralischen Schäumen wie Calciumsilikat- und Porenbetonplatten oder mit Holzfaserplatten ausgefüllt wird und auf einen anfänglichen Gasdruck von bevorzugt unter 10 mbar evakuiert wird.

7. Vakuumwärmedämmsystem nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die evakuierte, folienumhüllte Primärplatte gegebenenfalls zusammen mit der Sekundärplatte vor dem Verpacken und Verschließen mit der Sekundärfolie mit einem Vlies aus Kunststoff­ fasern oder Papier umhüllt wird.

8. Vakuumwärmedämmsystem nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass für Primär- und Sekundärfolien metallbedampfte Kunststofffolien oder transparente Hochbarrie­ re-Kunststofffolien verwendet werden.

9. Vakuumwärmedämmsystem nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärfolie und die Sekundärfolienhülle Gastransmissionswerte von bevorzugt 0,01 Stan­ dard cm³/(m² Tag) oder darunter und maximal bis 1 Standard cm³/(m² Tag) und Wasser­ dampftransmissionswerte von bevorzugt 0,01 g/(m² Tag) oder darunter und maximal bis 1 g/(m² Tag) aufweisen.

10. Vakuumwärmedämmsystem nach Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder beide äußeren Flächen mit einer Aluminiumfolien kaschiert bzw. als Selbstklebefolie aufgeklebt werden.