DE10350579A1

DE10350579A1 - Oberflächenbeschichtung mit endothermischen Effekten

Info

Publication number: DE10350579A1
Application number: DE10350579A
Authority: DE
Inventors: Thomas Voswinkel
Original assignee: SICC GmbH
Current assignee: SICC GMBH, DE
Priority date: 2003-09-08
Filing date: 2003-10-24
Publication date: 2004-10-14
Also published as: DE20314145U1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Oberflächenbeschichtung, bestehend aus einer abgetrockneten Suspension, enthaltend mindestens Dispersionsfarbe, Mikrokeramikteilchen und Aktivatoren, wobei der Anteil der Mikrokeramikteilchen zwischen 30-70% der trockenen Beschichtung umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft eine Oberflächenbeschichtung mit endothermischen Effekten, die insbesondere bei der Innen- und Aussenbeschichtung von Bauwerken eingesetzt wird.

Das Kühlen von Gebäuden im Sommer wird durch energieverzehrende Kühlanlagen (Airkondition) erreicht.

Besonders anspruchsvolle Oberflächen an Außenseiten von Gebäuden werden durch hochreflektierende Beschichtungen vor kurzwelliger Sonnenstrahlung geschützt. Diese jedoch verlieren ihre Leistung rasch durch Versprödung durch z. B. UV-Einwirkung. Ein Kühlen von großen Gebäudehüllen ist damit nicht zu erzielen.

Gerade unter intensiver Sonneneinstrahlung, entstehen im Gebäudeinnern hohe Temperaturen, die auch in der Nachtphase nur gering abfallen. So war es in heißen Sommern z. B. notwendig, Atommeiler mit Wasser zu besprühen, um über die Verdunstungskälte eine signifikante Kühlung zu erreichen.

Auch der Einsatz von dicken Dämmstoffen ist in instationären Situationen (Tag/Nacht) nicht von Erfolg gekrönt, da das Wirkungsprinzip „Luftporen" nach kurzer Zeit keine erfolgreiche Barriere mehr aufzubauen vermag. Die Luftporen erwärmen sich und leiten nach einiger Zeit ungehindert die aufgenommene Wärme in das Gebäudeinnere. Die Nachttemperaturen reichen dann oft nicht aus, um eine effiziente Kühlung zu erreichen. Dies gelingt nur bei konstanten Temperaturen und unter zu Hilfenahme von Kühlaggregaten und ergänzt durch Dämmschichten zur Verringerung des Energieaufwandes.

Auch sogenannte thermokeramische Beschichtungen ( EP 1 149 958 A1 , EP 1 111 144 A1 , EP 1 1215 463 A1 ) sollen durch Reflexion Gebäude kühlen. Nach vielen Versuchen zeigt sich jedoch, dass durch die keramischen Bestandteile nur die Aufrechterhaltung einer Sonnnenlichtreflexion erzielt und die Beschichtung selbst vor Zerstörung geschützt wird. Eine signifikante Temperaturreduzierung ist auch im Vergleich mit frisch verarbeiteten Titandioxid (Pigment) verstärkten Acrylfarben nicht feststellbar. Die Reflexionswerte nach dem Ulbrichtverfahren (mit genormten Sonnenlichtspektrum) sind mit frischen, handelsüblichen Farben identisch. Dies trifft für die Farbe „Weiß" besonders zu, da abgetönte Farbe erheblich die Reflexionseigenschaft senken.

Eine Kühlung in Innenbereichen ist bisher nur durch den Einsatz von Kühlaggregaten möglich. Eine irgendwie geartete Beschichtung vermag durch Reflexion keine spürbare Kühlleistung zu erbringen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Beschichtung vorzustellen, die endothermische Effekte erzielt. Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1, vorteilhafte Ausgestaltungen sind gegenstand der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße Oberflächenbeschichtung besteht aus einer abgetrockneten Suspension enthaltend mindestens Dispersionsfarbe, Mikrokeramikteilchen und Aktivatoren, wobei der Anteil der Mikrokeramikteilchen zwischen 30 – 70 % der trockenen Beschichtung umfasst.

Dabei handelt es sich bevorzugt um silanisierte vakuumisierte Mikrokeramikteilchen in Form von Hohlkugeln aus einer Silizium – Keramik zwischen denen synchronisierende Aktivatoren für einen dynamischen Feuchtetransport sorgen. Als Dispersionsfarbe dient bevorzugt eine Harz – Acryl – Suspension auf Wasserbasis. Dispersionsfarbe im Sinne der Erfindung ist auch ein quellfähiges Bindemittel.

So gelingt es, drastische Kühleffekte für ein Gebäude sowohl bei einer Außen-, Dach- und Innenbeschichtungen zu erzielen.

Sommerliche Luft ist gekennzeichnet durch hohe, relative Luftfeuchte. Die nächtliche Temperaturabsenkung der Aussenluft und der Strahlungsaustausch von erwärmten irdischen Körpern mit der Himmelstrahlungstemperatur sorgt für eine massive Kondensatbildung. Die Beschichtung saugt das an der Oberfläche sich bildende Kondensat auf. Die Wasseraufnahme führt dabei nicht zur Ablösung vom Untergrund.

Bei beginnender Sonneneinstrahlung wird das gespeicherte Wasser zum Verdunsten gebracht. Die Reflexion an der Oberfläche verhindert ein zu schnelles Abdampfen des Wassers, was bei einer normalen Farbbeschichtung geschieht. Dem Untergrund wird Wärme so über eine längere Zeit entzogen und die Verdunstungskälte sorgt für eine aktive Kühlung der Bauhülle und somit zu drastisch reduzierten Temperaturen im Gebäudeinnern. Entweder kann auf den Einsatz von Kühlaggregaten vollständig verzichtet oder deren Leistung gemindert werden.

Die vorhandene Luftfeuchtigkeit wird bei einem gewissen Austrocknungszustand aufgenommen und steht wieder zum Verdunsten bereit. Die eingesetzten Hohlkugeln vergrößern die Oberfläche um das Drei- bis Vierfache. Wasser kann an den speziellen Hohlkörpern angelagert werden und wird durch die Wärmeverteilung gleichmäßig in tiefere Schichten der Struktur der Beschichtung geleitet, um einen kontinuierlichen Verdunstungsprozess über eine große Fläche zu bewirken. Somit kann auch in Wüstenzonen mit relativ dunklen Farben gearbeitet werden, da durch die erhöhte Absorption über das Farbpigment eine noch bessere Kondensatbildung eintritt. Auch abgetönte Beschichtungen haben somit einen Kühleffekt.

Durch verstärktes Auftragen der Beschichtung auf Dachflächen ist eine gesteigerte kühlwirksame Leistung erzielbar. Dies zeigen durchgeführte Simulationen deutlich auf. Der Auftrag kann entweder auf die Dämmstoffe oder auf den Untergrund direkt vorgenommen werden. Möglich ist so ein Verzicht von Dämmung.

Nicht nur mittels Außenbeschichtung oder Beschichtung von Dächern kann gekühlt werden, sondern auch mit entsprechender Innenbeschichtung.

Durch das Aufbringen einer ca. 0,3 mm dünnen Beschichtung auf den Innenoberflächen eines bewohnten Raumes, wird das Kühlempfinden in behagliche Temperaturzonen erzeugt. Dies setzt voraus, dass stets oder sehr häufig das Fenster geöffnet bleibt. Feuchtwarme Luft dringt in den Raum und wird von der vergrößerten Membranoberfläche aufgesogen. Über den veränderten Dampfdruck wird wiederum ein Verdampfungsprozess in Gang gesetzt. Die zusätzlich mögliche Einspeisung von Untergrundfeuchte sorgt zudem für einen kontinuierlichen Nachschub an Wasserdampf. Der Verdunstungsprozess äußert sich wiederum in Verdunstungskälte, die den Strahlungsübergang an der Innenwand beeinflusst. Der Strahlungsaustausch mit dem menschlichen Körper ist dergestalt, dass über die kühleren Wandinnenoberflächen das Temperaturempfinden auf „Kühlen" gestellt wird. Ähnlich wie bei der sog. Winchill-Temperatur im Winter, wird die höhere Lufttemperatur im Raum (die aber der Luftaußentemperatur entspricht) niedriger empfunden. Auf zusätzliche Kühlmaßnahmen kann verzichtet werden. Somit werden auch Dachgeschosswohnungen im Sommer bewohnbar. Die eintretende Phasenverschiebung durch die Nachttemperaturabsenkung sorgt praktischerweise für die notwendigen Voraussetzungen zum Wirkmechanismus.

Untersuchungen haben gezeigt, dass bei einer 1,5 – 2,5 mm dicken Dachbeschichtung mit einer 3 – 4 m² umfassenden Oberfläche bei einer summierten Hohlkugeloberfläche von 70 – 75 m² und bei einer 0,2 – 0,4 mm dicken Innen- oder Aussenbeschichtung mit einer 3 – 4 m² umfassenden Oberfläche bei einer summierten Hohlkugeloberfläche von 10 – 14 m² optimale Kühleffekte erreicht werden.
Weiterhin hat sich gezeigt, dass Feuchtigkeit im Winter in den Nachtstunden bei abgesenkter Temperatur von der Oberflächenbeschichtung aufgenommen wird. Die durch Heizleistung erhöhte Raumtemperatur entzieht der Oberflächenbeschichtung die gespeicherte Feuchtigkeit und erwärmt somit die Wandinnenoberfläche. Dies führt zu großflächiger Erzeugung von Strahlungswärme, die Körper rascher als die Luft erwärmt. Daher kann die Heizleistung gedrosselt werden.

Claims

Oberflächenbeschichtung bestehend aus einer abgetrockneten Suspension enthaltend mindestens Dispersionsfarbe, Mikrokeramikteilchen und Aktivatoren, wobei der Anteil der Mikrokeramikteilchen zwischen 30 – 70 % der trockenen Beschichtung umfasst.
Oberflächenbeschichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um silanisierte Mikrokeramikteilchen handelt.
Oberflächenbeschichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrokeramikteilchen vakuumisierte Hohlkugeln sind.
Oberflächenbeschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrokeramikteilchen aus einer Silizium – Keramik bestehen.
Oberflächenbeschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um synchronisierende Aktivatoren handelt.
Oberflächenbeschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispersionsfarbe eine Harz – Acryl – Suspension auf Wasserbasis ist.
Oberflächenbeschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispersionsfarbe ein quellfähiges Bindemittel ist.
Oberflächenbeschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche eine Bauhülle ist.
Oberflächenbeschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Schicht zwischen 0,2 – 3 mm beträgt.
Oberflächenbeschichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer 1,5 – 2,5 mm dicken Dachbeschichtung mit einer 3 – 4 m² umfassenden Oberfläche die Hohlkugeloberfläche 70 – 75 m² beträgt.
Oberflächenbeschichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer 0,2 – 0,4 mm dicken Innen- oder Aussenbeschichtung mit einer 3 – 4 m² umfassenden Oberfläche die Hohlkugeloberfläche 10 – 14 m² beträgt.