DE202011050485U1

DE202011050485U1 - Dämmelement

Info

Publication number: DE202011050485U1
Application number: DE202011050485U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-06-19
Filing date: 2011-06-19
Publication date: 2011-10-13
Anticipated expiration: 2021-06-20

Abstract

Dämmelement (1), aufweisend einen gegliederten gasdurchlässigen Wärme- und/oder Schall isolierenden Dämmstoff (6) mit zergliederten Zwischenräumen und inneren Oberfläche/n und ein/e in Zwischenräumen befindliche/s Gas/Gasmischung, dadurch gekennzeichnet, dass der gasdurchlässige Dämmstoff (6) mit einer wärmedämmend optimierten Gasfüllung befüllt oder befüllbar ausgebildet und im Wesentlichen gasdicht verschlossen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Dämmelement und eine Gasdichte Hülle mit den in Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche genannten Merkmalen.
Es ist bekannt, die Wärme- und/oder Schalldämmung mithilfe von Isolationsstoffen wie Perlit, Glaswolle, Steinwolle, Cellulose, Styroporkügelchen usw. auszuführen. Hierzu können die Dämmstoffe in loser Anordnung als Schüttgut in Hohlräume von Wänden eingefüllt werden oder in Gestalt von zugeschnittenen oder zuschneidbaren verfestigt ausgebildeten Platten bspw. als Steinwollematten zwischen Sparen und/oder auf Sparen einer Dachdämmung angeordnet werden. Diesen Isolationsstoffen ist ein Wärmeleitwert von ca. 0,035 bis 0,045 W/mK eigen, der für ein normal trockenes Produkt gilt. Mit einer Dämmdicke von ca. 45 cm kann damit das mitteleuropäische Passivhausstandard erreicht werden. Ebenso sind Schlafsäcke und Decken sowie Kleidungsstücke bekannt, die zwischen zwei Stofflagen einen Füllstoff aus Daunen, Kunststoffvlies oder Schaumstoff aufweisen, der mit Luft befüllt ist. Bei Änderung der Temperaturen und durch Körperausdunstungen des Benutzers findet eine Einlagerung von Luftfeuchtigkeit statt, die dann schlecht bzw. nur langwierig wieder herausgetrocknet werden kann. Folglich sinkt die Isolationsleistung und es können sich Schimmelpilz und Bakterienkulturen im Dämmstoff entwickeln, die zum weiteren Verfall des Dämmstoffs und schädlichen Partikeln in der Innenraumluft der Umgebung führen. Als ein Mittel dagegen wird eine innenraumseitige Dampfsperre aus einer gasdichten Folie, beispielsweise einer aluminisierten Kunststofffolie oder aus einer PET-, PP-, PE- oder PVC-Folie angebracht. Sie soll den Feuchteeintrag vor allem von innen aus Gebäuderäumen verhindern. Die nach außen gewandte Seite der Dämmung wird oft zwecks Belüftung ohne Dampfsperre gelassen, sodass die eingelagerten Wassermengen bei längerer Trockenzeit nach außen entweichen können. Dennoch kann es sein, da es von Wetter und Klima abhängt, dass der Dämmstoff nach wenigen Jahren bereits unbrauchbar wird. Bei Kleidung und Schlafsäcken belässt man die Umhüllung bewusst wasserdicht, aber wasserdampfdurchlässig, macht sie hydrophob und lüftet sie nach einer Nutzung ausgiebig.
Andererseits sind aus Kunststoffen oder -harzen aufgeschäumte Dämmstoffe bekannt, wie Styropor, XPS, PUR-Hartschaum und Resol, die durch ein in ihren geschlossenen Porenzellen eingelagertes wärmedämmendes Gas wie CO₂ einen niedrigeren Wärmeleitwert von ca. 0,020–0,026 W/mK je nach Dichtegrad erreichen können. PUR- und Resol sind zwar wasserdampfdicht, aber auch diese Dämmstoffe müssen langfristig gegen Feuchtigkeit geschützt werden. Deren weitere Nachteile sind durch hohen energetischen Herstellaufwand und deren chemische Natur bekannt, da sie oft in der Natur extrem lange unzersetzt bleiben und schädliche Stoffe emittieren können. Im Brandfall können giftige Gase zur Erstickung oder Vergiftung von Menschen führen. Ferner sind sie deutlich teuerer als die oben beschriebenen Dämmstoffe wie Perlit oder Glaswolle, denen es aber an Dämmleistung fehlt. Mit einer Dämmdicke von ca. 20–25 cm kann das mitteleuropäische Passivhausstandard durch Resol oder PUR-Hartschaum erreicht werden. Selbst wenn die Dämmstoffe wie PUR-Hartschaum zwischen Metallblechen angeordnet sind, sinkt mit den Jahren die Dämmleistung durch Wassereinlagerung und chemische Veränderungen und Folgen der Temperaturzyklen deutlich.
Für die mobilen Anwendungen in Transportaufbauten wie beispielsweise Lastwagen-Kühler, aber auch Schiffen, Booten und Flugzeugen werden schlankere Wände benötigt – mit ca. 5 bis 10 cm, sodass eine weitere Steigerung der Dämmleistung äußerst erwünscht ist. Diese ist beispielsweise mit Vakuum-Isolationspaneelen erreichbar, die jedoch deutlich teuerer und anfällig für Undichtheiten sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Dämmelement oder eine Dämmanordnung vorzuschlagen, mit der eine deutliche Dämmleistungserhöhung bei gleichzeitig geringen Kosten und verlängerter Nutzungsdauer und unter günstigen gesundheits-, umwelt- und brandschutzrelevanten Aspekten realisierbar ist.
Die Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden dadurch gelöst, dass bei einem Dämmelement, aufweisend einen gegliederten gasdurchlässigen Wärme- und/oder Schall isolierenden Dämmstoff mit zergliederten Zwischenräumen und inneren Oberfläche/n und ein/e in Zwischenräumen befindliche/s Gas/Gasmischung, der gasdurchlässige Dämmstoff mit einer wärmedämmend optimierten Gasfüllung befüllt oder befüllbar ausgebildet und im Wesentlichen gasdicht verschlossen ist.
Die Gasfüllung kann darüber hinaus in bevorzugten Ausgestaltungen auch schalldämmend optimiert sein. Optimiert bedeutet experimentell ermittelt oder nach Algorithmen berechnet. Gegliedert bedeutet hier, dass die Zwischenräume mit inneren Oberfläche/n einen beträchtlichen Volumenanteil an dem Gesamtvolumen des Dämmstoffs einnehmen, wie es für poröse, pulverartige oder fasernbasierende oder zerstückelte Dämmstoffe zutrifft. Dabei ist die Gasfüllung bevorzugt aus einem Gas oder Gasmischung mit niedrigerer Wärmeleitzahl als Luft gebildet.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Gasfüllung frei von Wasserdämpfen und insbesondere aus einem Gas oder Gasmischung mit niedrigerer Wärmeleitzahl als Luft gebildet. Ferner weist die Gasfüllung wenigstens eines der unvollständig aufgelisteten Gase auf wie: Argon Ar, Kohlendioxid CO₂, Krypton Kr, Xenon Xe, Schwefelhexafluorid SF₆, Chlor Cl, Butan oder trockene Luft. Chlor Cl, Butan oder Schwefelhexafluorid SF₆ sind nur formell aufgeführt, da sie umweltschädlich oder brennbar sind.
Der Wasserdampf erhöht durch Adsorption in den Dämmstoff seine Wärmeleitzahl. Erfindungsgemäß kann daher bereits durch trockene Luft als Gasfüllung eine deutlich bessere Wärmedämmung erreicht werden. Die dämmende Gasfüllung ist selbst frei von Wasserdämpfen und sorgt für eine Ausschließung des Kondenswassers und Wasserdampfs und weist erfindungsgemäß selbst einen geringeren Wärmeleitwert als Luft auf. Hierdurch sind Wärmeleitwerte erreichbar, die maximal um den Differenzbetrag von beispielsweise 0,009 W/mK zwischen dem Wärmeleitwert der Luft von 0,026 W/mK und dem gewählten Gas wie Argon von circa 0,017 W/mK geringer sind und somit zum resultierenden Wärmeleitwert von circa 0,040–0,009 = 0,031 W/mK führen können.
Zusätzliche, dadurch erreichten Vorteile sind in dem erreichbaren höheren Brandschutz und Ausschließung von Bakterien- und Schimmelpilzbildung ohne chemische Zusatzstoffe infolge des Ausschlusses des Sauerstoffs (mit Ausnahme der trockenen Luft) erkennbar, was zu einer längeren Lebensdauer des Dämmstoffs verhilft. Argon und Krypton sind außerdem aus Glasscheibenanwendungen für deren gute Schalldämmungseigenschaften bekannt, sodass bei schlanker werdender leistungsfähigerer erfindungsgemäßer Isolation die Schalldämmung erfindungsgemäß mitgehend ausgeglichen wird.
Eine besondere Leistungssteigerung ist dadurch erreichbar, dass die inneren Oberflächen des gasdurchlässigen Dämmstoffs im Wesentlichen frei von adsorbierten oder adsorbierbaren Luftgasschichten, und/oder Ölschichten, und/oder insbesondere frei von Wassermolekülen/Wasserhäuten sind, wodurch im Wesentlichen nur die Gasmoleküle der wärmedämmenden Gasfüllung an den inneren Oberflächen des gasdurchlässigen Dämmstoffs adsorbiert oder adsorbierbar sind.
Eine derartige Befreiung von Wasserhäuten setzt einen vorausgehenden Prozessschritt voraus, bei dem der Dämmstoff beispielsweise direkt aus einer hochtemperaturigen Herstellung oder aus einer Ausheizungsphase in die dämmende Gasfüllung oder zwischenzeitlich in ein anderes Inertgas oder in Vakuum gebracht wird, bevor ein Kontakt mit der Umgebungsluft stattfinden kann. Eine bloße Trocknung der Dämmstoffe bei Temperaturen von um die 100°C reicht hierzu nicht aus. Besonders an Glasflächen, wie sie auch an Glasfasern oder Perlitkörnchen vorkommen, haften die adsorbierten Wassermoleküle aufgrund hoher Adsorptionsenergie sehr hartnäckig, sodass hierzu erfindungsgemäß Mittel und Verfahren vorgesehen werden, durch ausreichend hohe Heiztemperatur, und/oder Vakuumtrocknung und/oder Gefriertrocknung die benötigte Desorptionsenergie aufzubringen. Dadurch entfällt zusätzlich erfindungsgemäß der durch eine Wasserhaut übertragene Wärmestrom, der den Wärmeleitwert eines konventionellen Dämmstoffs anteilig um ca. 0,010–0,014 W/mK auf 0,04 W/mK erhöht. Allerdings kommt noch ein geringer Aufschlag für die dann anstelle der entfernten Wasserhaut wirksame adsorbierte Argonhaut dazu. Für eine CO₂-Gashaut ist dieser Aufschlag bis zu 0,003 W/mK.
Durch Desorptionsvorgang werden auch andere Luftgase wie Stickstoff und Sauerstoff von den Oberflächen der strukturierten Dämmstoffe entfernt. Auch das ist ein nützlicher Effekt, auch wenn deren Wärmeleitwerte in der Größenordnung der Luft liegen, und deren Gashaut-Wärmeleitung geringer als bei Wasserhaut jedoch nicht null ist.
Die inneren Oberflächen der zergliederten Zwischenräume des Dämmstoffs sind bevorzugt mindestens zu 50%, bevorzugter zu 90%, bevorzugter zu 95%, noch bevorzugter zu 97%, noch bevorzugter zu 98%, noch bevorzugter zu 99%, noch bevorzugter zu 99,5%, noch bevorzugter zu 99,9%, noch bevorzugter zu 99,99% frei von Wasserhaut oder adsorbierten Wassermolekülen. Die feinporösen Dämmstoffe in Vakuumisolationen beispielsweise weisen ebenso derartige Wasserhautfreiheiten auf.
Da die Dämmstoffe selbst, gemessen im Vakuum bei ausgeheizten Wasserhäuten, sehr niedrige Wärmeleitwerte erreichen, wie beispielsweise Glaswolle/Glasfasern, Perlite mit 0,001 W/mK, verbleibt als resultierende Wärmeleitzahl im Wesentlichen lediglich die der Gasfüllung übrig, sodass erfindungsgemäß Wärmeleitwerte des begasten Dämmstoffs von bis zu circa 0,026 W/mK bei trockener Luft, 0,017–0,018 W/mK bei Argon und CO₂, 0,009–0,010 W/mK bei Krypton und 0,005–0,007 W/mK mit allerdings sehr teuerem Xenon erreicht werden. Durch beliebige Gas-Zusammensetzung können auch alle dazwischen liegende Wärmeleitwerte eingestellt werden, sodass eine an die Anwendung sowohl Kosten- als auch Dämmleistungsanpassung ohne große Änderungen in der Herstellung umsetzbar ist. Die erreichbare Dämmleistung von 0,017–0,018 W/mK bei Argon und CO₂ ist in der Lage, Produkte anzubieten, die Resol und PUR-Hartschaum in Dämmleistung überbieten und durch bessere Umweltbilanz, besseres Brandschutzverhalten und ausdunstungsfreie Einsatzmöglichkeit in Innenräumen überzeugen können.
Mit einem resultierenden Wärmeleitwert von 0,017 W/mK lässt sich das mitteleuropäische Passivhausstandard von 0,13 W/m²K bereits mit ca. 13 cm und bei Wärmeleitwert von 0,01 W/mK mit 7,7 cm Dämmdicke erreichen. Dies erlaubt einen sehr schlanken Wandaufbau und sogar bei mobilen Transportaufbauten den Passivhausstandard.
Der erfindungsgemäße Dämmstoff erreicht in bevorzugten Ausgestaltungen einen resultierenden Wärmeleitwert von unter 0,03 W/mK, bevorzugter unter 0,026 W/mK, noch bevorzugter unter 0,020 W/mK, noch bevorzugter unter 0,018 W/mK, noch bevorzugter unter 0,010 W/mK, noch bevorzugter unter 0,006 W/mK.
Ein erfindungsgemäßes Dämmelement kann besonders langfristig seine hohen dämmenden Eigenschaften beibehalten, wenn der gasdurchlässige Dämmstoff mit einer ausreichend gasdichten Hülle umschlossen ist, wobei ihre Gasdichtheit eine vorgegebene Permeationsrate aufweist, die dazu ausreicht, den Dämmstoff und die Gasfüllung über eine vorgegebene Nutzzeit im Wesentlichen frei von aus der Luftumgebung eindringenden Luftgasen und Wasserdampf zu erhalten.
Die gasdichte Hülle kann einstückig oder aus mehreren Teilelementen zusammengesetzt ausgebildet sein. Die Form und Volumen des Dämmelementes ist hierbei durch die Fähigkeit des Dämmstoffs und der Umhüllung vorgegeben und/oder der Gasfüllung, sich in einem Raum auszudehnen oder den Raum zu beanspruchen. Auch die inneren Oberflächen der gasdichten Hülle sind bevorzugterweise im Wesentlichen frei von adsorbierten Luftgasschichten, insbesondere frei von Wassermolekülen/Wasserhäuten ausgebildet. Dadurch können keine verdunstenden Wasserschichten ins Innere des Dämmstoffs gelangen.
Der gasdurchlässige Dämmstoff für das erfindungsgemäße Dämmelement weist in bevorzugten Ausgestaltungen wenigstens Einen aus einer unvollständigen Auflistung von porösen Stoffen wie mineralischer Fasern oder Wollen, Glas-, Stein-, Basaltwolle, organischer Wolle, Daunen, Schafswolle, Cellulose, Papierschnitzel, Schilf- oder Strohschnitzel, Holzspäne, aufgeblähten Perlit oder Vermiculit, pyrogene Kieselsäure oder Aerogel, ofenporigem Hart- oder Weichschaumstoff, zerkleinertem Polyurethan- oder anderem geschlossenporigen Kunststoffhartschaum, zerkleinerten Kork, getrocknete Sägespäne, Kunststoff-Vlies, Kunst-, Aramid-, Glasfasergewebe, -roving oder -schnitzel, Parabeam^®-Struktur, Hohlfasern, Mikrohohlperlen, Glas- oder Kunstsoffhohlkugeln oder Styroporkügelchen oder ähnlich feinporöse Dämmstoffe auf. Die Bestandteile der Dämmstoffe können mit Strahlungsunterdrückungsmitteln wie Kohlenstoff beschichtet sein oder metallische oder Metalloxidpulver beigesetzt haben. Hohlkugeln oder -körper weisen gasdurchlässige Wandungen auf oder sind perforiert, damit auch in ihre Innenräume Gas eindringen kann.
Besonders effektiv werden die eingesetzten Dämmstoffe, wenn sie frei von Zusatzstoffen, die ausgasen könnten, in gereinigter Ausführung verwendet werden. So können pulverige Stoffe wie Perlit, Vermikulit oder mineralische Faserwollen wie Glas-/Steinwolle vorher ausgeheizt und so von darin adsorbierten Wassermengen und Luftgasen befreit werden. Eine begleitende Absaugung der Ausgasungen kann diesen Reinigungsprozess verbessern und beschleunigen. Faserige Dämmstoffe können wie Pulverartige bindemittelfrei durch eine Umhüllung gehalten sein oder sie können als ein Nadelfilz ausgebildet und dadurch ohne Bindemittel verfilzbar sein, um eine Formbarkeit des Dämmstoffs zu ermöglichen.
Der gasdurchlässige Dämmstoff weist bevorzugt eine geringe Dichte und bei fehlender Luft eine eigene Wärmeleitzahl unterhalb von 0,04 W/mK, bevorzugter unterhalb von 0,01 W/mK, bevorzugter unterhalb von 0,005 W/mK, noch bevorzugter unterhalb von 0,001 W/mK auf. Die eigene Wärmeleitzahl des gasdurchlässigen Dämmstoffs ist beispielsweise im Vakuum ohne Belastung zu vermessen.
Hierbei ist von besonderer Wichtigkeit, den Verdichtungsgrad des Dämmstoffs wärmedämmend zu optimieren. Mit zunehmendem Dichtegrad steigt im allgemeinen die Wärmeleitzahl, jedoch bei Unterschreitung eines bestimmten Dichtegrades steigt sie wieder an, weil die Wärmestrahlung schlecht unterdrückt wird. Auch sind Anpassungen des Dichtegrades an Anwendungsbedingungen insbesondere an die anwendungsspezifisch vorkommenden Temperaturdifferenzen von Vorteil.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der Verdichtungsgrad des Dämmstoffs daher wärmedämmend optimiert, wobei die dämmstoffspezifische Verdichtungsgradabhängigkeit und/oder die Anwendungstemperaturen und anwendungsspezifische Temperaturdifferenzen wärmestrahlungstechnisch ausgewertet und berücksichtigt sind.
Der Dichtegrad eines bestimmten Dämmstoffs hat einen direkten Zusammenhang mit der erzielbaren Wärmeleitzahl, der linear oder auch nichtlinear sein kann. Bei höherer Verdichtung kann sie ansteigen, andererseits kann sie bei Unterschreitung eines Dichtewertes wieder ansteigen, weil der Strahlenschutz geschwächt wird. Das Optimum wird erfindungsgemäß individuell für jeden Dämmstoff experimentell ermittelt oder anhand von dämmstoffspezifischen Daten mittels Extrapolation oder Näherungsalgorithmen errechnet. Es können dem Dämmstoff bei Bedarf außerdem Trübungsmittel beigefügt werden, um die Wärmestrahlung zu unterdrücken. Als Trübungsmittel sind beispielsweise Grafit, Metalloxide, Metallpulver und weitere Stoffe bekannt. Die Verdichtung des Dämmstoffs kann durch ein Bindemittel, Verfilzung eines Nadelfilzes oder durch die Umhüllung und eine raumaufteilende Struktur und/oder durch Verbaumaßnahmen des Dämmstoffs in doppelschaliger Bauweise bewerkstelligt sein.
Die gasdichte Hülle kann aus einer unvollständigen Auflistung von flexiblen oder steifen Materialien oder deren beliebigen Zusammensetzungen ausgebildet sein wie: Papier/Pappe, Kunststofffolie (PVC, PET, PE, PP, PA, Polyimid) mit oder ohne metallischer oder keramischer Beschichtung, metallische Folie, Holzpressplatten (MDF, HDF), Sperrholz, Gewebestoff, Kunststoffplatten, einem Elastomer, Verbundfaserwerkstoff, Metallblechen, Glas- oder Keramikplatten, Hartschaumplatten, Glasschaumplatten, Resol-, PUR-Hartschaumplatten, XPS- oder Polystyrolplatten oder ähnlich.
Da der Druck außen und innen in der Hülle annähernd gleich dem Umgebungsdruck ist, findet wenig bis kein Gasaustausch statt, sodass die eingesperrte Gasfüllung für eine lange Nutzzeit ihre Funktion erfüllt. Zugleich schützt die Hülle gegen Eindringen von Luftfeuchtigkeit. Die eingefüllte Gasmenge kann so vorgegeben sein, dass die Hülle eine Spannung erhält wie eine Luftmatratze oder die Hülle locker an dem Dämmstoff anliegt und es leicht zusammendrückt. Die Druckschwankungen der Umgebungsluft von bis zu 5–10% werden durch die Hülle und Dämmstoff ausgeglichen, indem deren Volumen sich verändert.
Als ein Anwendungsbeispiel kann ein Dämmelement aus Glasschaumplatten als Umhüllung zusammengebaut sein und einen erfindungsgemäß hergestellten Dämmstoff mit einem dämmenden Gas umschließen. Die Glasschaumplatten sind relativ teuer und weisen einen Wärmeleitwert von nur 0,040 W/mK auf. Sie sind wegen Umweltunbedenklichkeit, hoher Wasserdampfdichtheit und Langlebigkeit geschätzt. Erfindungsgemäß können nun diese guten Eigenschaften des Glasschaums mit besseren erfindungsgemäßen Dämmeigenschaften vereint werden, sodass beispielsweise Wärmeleitwerte von circa. 0,020 W/mK und geringere Kosten erreicht werden.
Noch gasdichter kann die gasdichte Hülle durch zusätzliche dichtende Maßnahmen verwirklicht werden, wenn sie beispielsweise mit wenigstens einer die Gasdichtheit erhöhenden Schicht oder Folie aus einer unvollständigen Aufzählung geeigneter Mittel wie einem Metall wie Aluminium, Blei, Zinn, Bismut, Stahl, Edelstahl, Wolfram, Tantal, Titan, Kupfer, Messing, einem Kunststoff, Bitumen, Paraffin, Lack/Farblack, Klebstoff oder einem Kunstharz ausgerüstet ist.
Dabei kann die Schicht in das Material der Hülle oder direkt auf oder in äußere Schichten des Dämmstoffs aufgetragen oder imprägniert oder mit ihr als ein Laminat verbunden sein. Die Deckelelemente sind bevorzugt aus frostsicheren und weichmacherfreien Stoffen auszuführen, sodass die Tautemperatur und lange Nutzzeit zu keiner Versprödung und Undichtheit führen kann.
Die gasdichte Versiegelung der gasdichten Hülle kann durch stoffschlüssiges Verschweißen, eine Klebung oder durch einen abdichtenden Randverschluss ausgeführt sein. Als Klebstoff können wasserfeste oder nichtwasserfeste Klebstoffe verwendet werden, wie beispielsweise Holzleime, Dispersionskleber, zwei- oder einkomponentige Kunstharze oder Polyurethankleber, Silikon- oder Acrylkleber als auch Bitume, Paraffine und weitere für das jeweilige verwendete Material geeignete.
Um eine weitere Verlängerung der Nutzzeit eines erfindungsgemäßen Dämmelementes zu erreichen, kann in bevorzugten Ausgestaltungen innerhalb des Dämmstoffs der gasdichten Hülle ein Adsorber- und/oder Absorbermittel zum adsorbieren und/oder absorbieren der Wasserdämpfe/Wassers und/oder Sauerstoffs und/oder Stickstoffs angeordnet sein.
Dabei ist das Adsorber- und/oder Absorbermittel bevorzugt vorher aktiviert worden, sodass es über eine ausreichende Wasser-Aufnahmekapazität verfügt. Die Menge des Adsorber-/Absorbermittels ist so vorgebbar, dass eine gewünschte Nutzungszeitperiode der Dämmung erreicht werden kann.
Das Adsorber- und/oder Absorbermittel kann einen Zeolithen, Aktivkohle, Absorbermittel ungelöschten Kalk CaO, Eisenoxid, anderes Metalloxid oder beliebige Zusammensetzung aufweisen.
Beim Einsatz von Adsorbern oder Absorbern ist darauf zu achten, dass diese nicht das eingesetzte Füllgas adsorbieren oder absorbieren, was beispielsweise im Falle von CO₂ vorkommen kann, weil sonst eine Volumenverkleinerung des Dämmelementes und Kapazitätsausschöpfung des Adsorber-Absorbermittels stattfinden würde, das dann nicht mehr zur Wasseraufnahme zur Verfügung stehen kann. Damit durch Adsorption oder Absorption von Wasserdämpfen kein Unterdruck in der Umhüllung und eine stetige Schrumpfung des Dämmelementes stattfinden kann, kann in bevorzugten Ausgestaltungen die Gasfüllung mit einem leichten Überdruck eingefüllt worden sein. Hierdurch ist auch die Gasdiffusionsrichtung von innen nach außen vorgegeben, sodass Wasserdämpfe nicht eindringen können. Das Adsorber- und/oder Absorbermittel kann als ein Granulat oder in Stab-, Tablettenform im Dämmstoff verteilt oder lokal angeordnet oder als Beschichtung auf einem Abschnitt des Dämmstoffs oder an den Innenflächen der gasdichten Hülle angeordnet sein. Ferner kann es als eine vorgepresste und/oder mit einem Stützgeflecht verstärkte Platte ausgebildet sein, wobei diese bevorzugt an den äußeren Hülle angeordnet ist, wo eindringende Wasserdämpfe und Luftgase direkt eingefangen werden können, bevor sie ins innere des Dämmstoffs gelangen können.
Das Dämmelement kann zum Zwecke einer platzsparenden Lagerung oder Transportes vorevakuiert sein, wobei der Dämmstoff dadurch infolge der Druckdifferenz komprimiert ist. Solche Vakuumverpackung ist hinreichend bekannt und funktioniert einwandfrei. Sie ist erfindungsgemäß nur bei Dämmstoffen einsetzbar, die sich komprimieren lassen und danach wieder selbsttätig zum ursprünglichen Volumen expandieren. Beispielsweise Glas- oder Steinwollematten können so gehandhabt werden.
Das Dämmelement mit einem Evakuierungs- und/oder Befüllungsmittel ausgestattet ist, über welches es evakuiert und mit der dämmenden Gasfüllung befüllt werden kann.
Das Evakuierungs- und/oder Befüllungsmittel ermöglicht es, ohne Umgebungsluft in den Innenraum der Hülle hinein zu lassen, das Dämmelement vor Ort auf eine einfache Weise mit einem durch Anwender gewählten Dämmgas zu befüllen. Hierzu kann eine Öffnung als Evakuierungs- und/oder Befüllungsmittel verwendet werden oder die Hülle direkt mit Gasfüllung gasdicht verschlossen werden, beispielsweise unter gewünschter dämmender Gasumgebung. Das Evakuierungs- und/oder Befüllungsmittel kann ferner vorzugsweise als ein Ventil oder als ein flexibles Röhrchen-Schlauch, das durch Knicken schließbar ist, sehr preiswert ausgebildet sein. Das geknickte flexible Röhrchen, beispielsweise ein Kunststoffschlauchstück, kann mithilfe einer einfachen Klammer oder eines zu quetschenden Elementes oder einem Klebeband im geknickten Zustand fixiert werden. Die Klammer oder zu quetschendes Element kann einstückig aus einem Metall oder Kunststoff hergestellt sein. Abbinden mit einer Schnüre oder Draht kann ein noch einfacheres Mittel sein. Auch eine Evakuierung und Gasbefüllung über eine Öffnung oder einen noch unverschlossenen Hüllenabschnitt ist bei weiteren Ausgestaltungen ausführbar. Eine solche Öffnung kann mittels eines zu klebenden oder thermoplastisch aufzulaminierenden oder zu verschweißenden Versiegelungselementes versiegelt werden. Ein Druckgasballon, -flasche oder -dose mit dem gewählten dämmenden Füllgas und einem Anschlussmittel wie einem Ventil mit einem Stutzen können mitgeliefert oder aus dem Handel bezogen werden.
Die erfindungsgemäßen Dämmelemente können als Platten, rechteckige Baustein-Würfel zum Stapeln, als Kugeln oder Beutel zum Auffüllen von Hohlräumen, als rollbare Matten oder als steiffeste Platten ausgebildet werden. Es können speziell beispielsweise zum Verfüllen in Hohlräumen von Beton- oder Ziegellochsteinen geformte und dimensionierte Beutel hergestellt werden, die entweder direkt auf dem Bau oder vorher in die vorher leeren Ziegellochsteine eingefüllt werden.
Es kann dem Dämmstoff ein Bindemittel beispielsweise für Faserstoffe wie Wollen beigesetzt werden, um deren Formhaltigkeit zu erreichen, sodass keine Stützstrukturen innerhalb der Hülle benötigt werden. Pulverige Dämmstoffe können mit oder ohne Bindemittel zu festen Platten verpresst werden, solange sie porös genug bleiben, um eine Gasfüllung aufzunehmen. Trotz der unbrennbaren Gase oder bei Einsatz trockener Luft, kann es nötig sein, auch Keim hemmende Mittel in den Dämmstoff beizumengen oder ihn zu behandeln. Es können dem Dämmstoff, aber auch dem Hüllmaterial weitere Brandschutzmittel beigesetzt sein wie beispielsweise Borsalz, Soda oder ähnlich, insbesondere wenn der Dämmstoff brennbar ist wie beispielsweise Cellulose, Papier oder Kunststofffasern.
Für den Einsatz an vertikalen oder geneigten oder mobilen oder Erschütterungen unterliegenden zu dämmenden Objekten kann innerhalb des Dämmstoffs beziehungsweise der gasdichten Hülle eine raumaufteilende Struktur vorgesehen sein, die den Dämmstoff daran hindert, innerhalb der Hülle zu verrutschen, wobei die raumaufteilende Struktur sich bevorzugt zwischen beiden beabstandeten oberen und unteren Deckhüllen erstreckt.
Mithilfe der raumaufteilenden Struktur kann ein schüttbarer Dämmstoff, wie beispielsweise Perlit oder lose Glaswolle daran gehindert werden, innerhalb der Hülle ungleichmäßig zu einer Ecke zu verrutschen. Es kann beispielsweise wie bei Schlafsäcken bekannt durch stegartige Stoffelemente aus gasdurchlässigem Material zwischen den durch den Dämmstoff beabstandeten Hüllenflächen angeordnet sein, wobei diese stegartige Stoffelemente den schüttbaren Dämmstoff wie ein Filter in Teilräumen zurückhalten. Es können die bei Schlafsäcken bekannte V-Kammern, Trapezkammern und Boxkammern Verwendung finden. Es genügt, wenn sie in nur einer Richtung verlaufen, wenn die Dämmelemente stationär verbaut werden. Die so mit schüttbaren Dämmstoffen befüllten erfindungsgemäßen Dämmelemente können als biegsame und rollbare Dämmmatten ausgebildet sein, um auch gekrümmte Flächen von Rohren und Behältern dämmen zu können.
Als Anwendungen der erfindungsgemäßen Dämmelemente können in einer unvollständigen Auflistung Folgende gelten: Isoliermatten für äußere und/oder innere Gebäudeisolation oder Transportaufbautenisolation bei Land-, Wasser- und Luftfahrzeugen, Kühlgeräten, Backöfen, Schmelztiegeln, Rohren, Behältern, Kochtöpfen/-kesseln, Wärmespeichern, Fernwärmeröhren, Zwischensparen- und/oder Aufsparendämmung von Dachwänden, mit Abmessungen in Standardgrößen, als unbelastete Dämmung zwischen Doppelwänden bei Ständerbauweise, Beutel zum Verfüllen von Hohlräumen. Außerdem können Schlafsäcke und -decken, Winterkleidung (Jacken, Mäntel, Overalls, Hosen, Schuhe, Handschuhe, Kopfhauben), Feuerwehr-Schutzanzüge, Taucheranzüge und weitere Spezialanzüge erfindungsgemäß gedämmt werden.
Es können ferner reflektierende Folien oder Metallschichten zur Strahlungsunterdrückung, an Außen- und/oder Innenseiten der Hülle und/oder parallel zu ihnen innerhalb des Dämmstoffs angeordnet sein. Das ist bei sehr großen Temperaturdifferenzen einer Anwendung von Vorteil, weil dann der Strahlungsanteil anwächst.
Die Dicken der Dämmelemente können zwischen wenigen Millimetern und unbegrenzter Dicke aufweisen, beispielsweise zwischen 5 mm und 400 mm, bevorzugter zw. 20 mm und 250 mm.
Die Befestigung der Dämmelemente kann mit einem geeigneten Dämmstoffbefestigungssystem ausgeführt werden, wobei insbesondere ohne Durchlochung und Zerschneidung zu verarbeiten ist. Wenn der Dämmstoff steif und formstabil ausgebildet ist, dann kann es zulässig sein, das Dämmelement zuzuschneiden und an der Schnittstelle umgehend mit einer gasdichten Folie zu verschließen, beispielsweise mit einer Klebefolie. Der Einfall der Feuchtigkeit kann dann, je nach klimatischen Bedingungen geringfügig ausfallen und zu einer leichten und akzeptablen Dämmwertverschlechterung führen.
Ein Desorptionsmittel oder Füllgasspeicher, beispielsweise ein Behälter mit Diffusionswänden mit darin gespeichertem Dämmgas wie Argon, Krypton oder CO₂: kann dazu verwendet sein, entweichendes dämmendes Gas zu ersetzen und dadurch die Nutzzeit des Dämmstoffs zu verlängern. Das zusätzliche Dämmgas wird langsam freigegeben und erzeugt einen Dämmgas-Überschuss mit einem vorgegebenen Überdruck im Inneren des Dämmstoffs. Durch den Überdruck wird sichergestellt, dass die Gasdiffusion durch die gasdichte Hülle des Dämmstoffs von innen nach außen erfolgt. Dadurch wird im Laufe der Nutzzeit des Dämmstoffs dem Eindringen und Ansammlung von Wasser, Stickstoff und Sauerstoff infolge des Partialdruckausgleichs durch die gasdichte Hülle hindurch gewirkt. Das kann beispielsweise ein Adsorbent wie Zeolith oder Aktivkohle sein, den man vorher mit CO₂ vollbeladen hat.
Im Dämmstoff, insbesondere im gasdichten Behälter oder gasdichtem dämmenden Endprodukt, kann dazu ein kompakt ausgebildeter gasdichter Füllgasspeicher mit einer darin komprimiert eingefüllten oder adsorbierten dämmenden zusätzlichen Gasfüllung angeordnet sein, wobei wenigstens ein Abschnitt des Füllgasspeichers mit einer vorgegebenen definierten Gasdurchlässigkeit ausgestattet ist, sodass die Gasfüllung mit einer vorgegebenen Permeationsrate aus dem Füllgasspeicher in den Dämmstoff austritt, wodurch die dort eingefüllte Gasfüllung über lange Zeiträume ihren Befüllungsgrad aufrechterhalten kann, wenn es infolge der Gaspermeation über Wandungen des gasdichten Behälters oder gasdichten dämmenden Endproduktes zum Verlust eines Teils der Gasfüllung kommt. Damit wird noch effektiver sicher gestellt, dass die inneren Oberflächen des Dämmstoffs nicht infolge eindringender Luftgase und Wasserdämpfe vor allem mit einer Wasserhaut aber auch mit einer Sauerstoff- oder Stickstoffhaut überzogen werden und seine wärmedämmenden Eigenschaften beträchtlich sinken. Im Füllgasspeicher kann vorzugsweise ebenso ein gasdurchlässiger Dämmstoff, gleicher oder ein anderer, eingefüllt sein, damit der Füllgasspeicher an der gesamten Dämmung teilnimmt. Ferner kann der Füllgasspeicher mit adsorbierter dämmender Gasfüllung als ein mit einer zusätzlichen Gasfüllung beladener Adsorbermittel ausgebildet sein, das den gespeicherten Gas langsam desorbiert.
Nach einem weiteren erfindungsgemäßen Aspekt werden die erfindungsgemäßen Aufgaben durch eine gasdichte Hülle für ein Dämmelement dadurch gelöst, dass die Hülle zur Aufnahme eines Dämmstoffs ausgebildet und mit einem Evakuierungs- und/oder Befüllungsmittel ausgestattet ist, über welches es mit der wärmedämmenden Gasfüllung befüllt werden kann. Die gasdichte Hülle kann ferner mit wenigstens einer zweiten Öffnung ausgestattet sein, die zum Ein- oder Ausströmen des Gases geeignet ist. Dies erlaubt eine alternative Befüllung der Hülle mit dem dämmenden Gas durch bloße Verdrängung der Luft, ohne Evakuierung einsetzen zu müssen. Mit der erfindungsgemäßen Hülle kann ein Anwender vor Ort ein geeignetes Dämmstoffelement einhüllen, evakuieren und mit dem gewählten Dämmgas befüllen. Dies bietet eine Aufrüstmöglichkeit für vorhandene Dämmmatten wie beispielsweise Glas- und Steinwollematten.
Nach einem weiteren erfindungsgemessen Aspekt werden die Aufgaben der Erfindung durch ein Verfahren zum Herstellen eines Dämmelementes nach einer der vorhergehend beschriebenen bevorzugten Ausgestaltung, dadurch gelöst, dass der Dämmstoff von den an seinen inneren Oberflächen adsorbierten Luftgasschichten, insbesondere von Wassermolekülen/Wasserhäuten befreit wird, und die Befüllung des Dämmelementes mit dämmendem Gas durch eine vorausgehende Evakuierung und nachfolgende Gaseinlassung oder durch eine ausreichende Gasdurchspülung mit dem Gas der dämmenden Gasfüllung ausgeführt wird.
Die Befreiung der inneren Oberflächen des gasdurchlässigen Dämmstoffs von adsorbierten Luftgasschichten, insbesondere von Wassermolekülen/Wasserhäuten wird bevorzugt direkt im Herstellprozess des betreffenden Dämmstoffs vor der Kontaminierung mit Wasserdämpfen oder Umgebungsluft ausgeführt, indem bereits der dämmende Gas oder vorübergehend ein anderer Edelgas in einer geeigneten Prozessphase eingeführt wird. Dadurch entfällt der Energiebedarf zum Ausheizen des Dämmstoffs. So können Kieselsäure, Aerogelle, Perlite und Vermiculite bei deren Expansion bei 900–1000°C und Glas- oder Steinwollen direkt aus der Schmelze bei 1100–1400°C als völlig frei von adsorbierten Wasserhäuten gelten.
Alternativ wird der mit Wasserhäuten beaufschlagte Dämmstoff einem nachträglichen Ausheizungsverfahren unterzogen, indem es bevorzugt mit dämmendem Gas oder vorübergehend mit einem anderen Edelgas durchspült und bis an eine vorgegebene Temperaturgrenze aufgeheizt wird. Vorzugsweise wird dabei das Gas stetig durch Frisches ersetzt, um dadurch die verdunstenden Wasserdämpfe und unerwünschte andere Gase aus den Zwischenräumen des Dämmstoffs herauszuspülen. In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wird der Dämmstoff von an Oberflächen von Glasfasern bei Wollen oder Poren bei porösen Pulverstoffen wie Perlit, Kieselsäure adsorbierten Wassermolekülschichten durch einen Desorptionsvorgang befreit. Hierzu kann der Dämmstoff einer Ausheizung bei einer für den Dämmstoff maximal zulässigen Temperatur unterzogen sein. Somit sind temperaturbeständige Dämmstoffe wie Perlite, Vermiculite, Kieselsäure, Aerogelle und mineralische Wollen, wie Glaswolle, Steinwolle, Basaltwolle vor den übrigen pflanzlichen wie Cellulose, Schafswolle, Flachs usw. im Vorteil. Dabei sind die mineralischen Dämmstoffe deutlich im Vorteil, da sie höhere Temperaturen beispielsweise von 300–400 und mehr °C ertragen. Organische Dämmstoffe können oft maximal nur bis zu 70–150°C erhitzt werden, was deren Befreiung von Wasserhäuten erschwert. Hier kann zusätzlich eine zeitlich wirkende Trocknung im Vakuum hilfreich sein. Auch eine Trocknung durch Gefrierung und Verdunstung der Wasserhäute aus der feststofflichen Eisphase kann Erfolg versprechen. Weitere Alternative bilden chemische Verfahren, die geeignet sind, das Wasser durch eine chemische Reaktion zu binden, wie beispielsweise durch CaO dem ungelöschten Kalk, wobei anschließend eine mechanische Trennung des Dämmstoffs von dem chemischen Reagenzstoff auszuführen wäre. Alle alternativen Verfahren lassen sich natürlich auch kombinieren, um für jeden Dämmstoff das wirtschaftlich Optimale umsetzen zu können. Auch können Ionenbeschussverfahren unter Vakuum Anwendung finden.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Querschnittsansicht einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Dämmelementes mit einem Evakuierungs- und/oder Befüllungsmittel;
2 eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Dämmelementes mit einer raumaufteilenden Struktur;
3 eine schematische Querschnittsansicht noch einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Dämmelementes in Gestalt eines Kissens,
4 eine schematische Querschnittsansicht noch einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Dämmelementes in Gestalt einer Kugel, und
5 eine schematische Querschnittsansicht noch einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Dämmelementes mit Adsorbermitteln.
1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Dämmelementes mit einem Evakuierungs- und/oder Befüllungsmittel 5.
Ein gasdurchlässiger Dämmstoff 6 füllt den Raum zwischen einer oberen und unteren Deckhüllen 2 und 6 einer gasdichten Hülle. Der Dämmstoff 6 ist mit einem dämmenden Gas wie Argon, CO₂ oder Krypton durchsetzt. Das Volumen ist definiert durch die Menge und Druck des Füllgases, durch Fähigkeit des Dämmstoff zur Expansion aufgrund eigener Federungseigenschaften oder auch durch ein Bindemittel, das den Dämmstoff expandiert erhält.
Das gezeigte optionale Evakuierungs- und/oder Befüllungsmittel 5 ist ein einfacher Schlauch, das durch Knick verschlossen ist und mit einer Klammer 4 im geschlossenen Zustand gehalten wird. Der Schlauch ist beispielsweise mit einem Flanschteil 3 an der Deckhülle 2 per thermoplastischem Laminieren oder durch Klebung gasdicht angebracht.
Über so ein Evakuierungs- und/oder Befüllungsmittel 5 kann nicht nur eine werksseitige erfindungsgemäße Befüllung mit dem dämmenden Gas ausgeführt werden, sondern auch eine Befüllung vor Ort. Insbesondere macht es Sinn, das Dämmelement werksseitig zu evakuieren, um dadurch Lagervolumen und Transportkosten einzusparen. Dann kann vor Ort, bei einem Händler oder direkt am Bau, die Befüllung ausgeführt werden. Zweckmäßig erfolgt es ohne Luft hinein zu lassen, in dem im verschlossenen Zustand des Evakuierungs- und/oder Befüllungsmittels 5 eine Rohrdüse in das frei stehende Schlauchende einer Gasflasche mit dämmendem Gas gasdicht eingeführt wird. Danach kann das Gas aufgedreht und die Klammer 4 abgenommen werden, um Gas einzulassen. Das Befüllungsende kann dadurch angezeigt sein, dass das Volumen des Dämmelementes visuell beurteilt wird, und/oder die Spannkraft der Hülle manuell beurteilt wird und/oder mit einer in der Gaszuleitung installierten Druckanzeige.
2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Dämmelementes 1 mit einer raumaufteilenden Struktur 81, 82.
Die raumaufteilende Struktur 81, 82 ist hier aus senkrecht zwischen den äußeren Deckhüllen 2 und 7 der Hülle angeordneten Stegelementen 81, 82 gebildet. Diese Stegelemente dienen hauptsächlich dazu, den locker verfüllten Dämmstoff 6 daran zu hindern, innerhalb der Hülle zu verrutschen und unterschiedlich befüllte Abschnitte zu bilden. Den gleichen Effekt kann man auch nach Art einer Steppdecke erreichen, indem die äußeren Deckhüllen 2 und 7 miteinander stellenweise verbunden würden. Solche direkten Verbindungsstellen würden jedoch Wärmebrücken darstellen. Die Stegelemente 81, 82 sind ähnlich wie bei Schlafsäcken ausgebildet und addieren keine nennenswerten Wärmebrücken. Sie können wie bei Schlafsäcken auch unter einem Winkel, d. h. trapezförmig angeordnet werden, wodurch der Dämmstoff eine größere Kontaktfläche mit den Stegelementen hat und noch weniger verrutschen kann.
Die Stegelemente 81, 82 sind bevorzugt aus einem gasdurchlässigen Stoff ausgebildet, damit die Gasfüllung sich innerhalb der Hülle 2, 7 verteilen kann. Die Befüllung mit Dämmgas erfolgt in diesem Beispiel werksseitig und die Versiegelung erfolgt durch Klebung oder thermoplastisches Schweißen der Randbereiche der Hülle 2, 7 zu einem Nahtbereich 9.
So können Dämmmatten für Zwischensparendämmung in Dachräumen oder in Schalenbauweise hergestellt sein, wobei die Stegelemente 81, 82 dann horizontal verlaufend ausgebildet werden. Als Dämmstoff können dadurch alle aufschüttbaren Dämmstoffe wie aufgeblähter Perlit/Vermiculit, Celluloseflocken, Fasern-Wollen ohne Bindemittel und Verfilzungsfähigkeit verwendet werden. Ferner können auch Schlafsäcke und Bekleidung für polare Wintereinsätze so hergestellt werden.
3 zeigt eine schematische Querschnittsansicht noch einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Dämmelementes 1 in Gestalt eines Kissens.
Eine Vielzahl solcher Kissen kann zwischen Schalen in einer Schalenbauweise, in beliebigen Hohlräumen oder als Zwischensparendämmung eingesetzt werden. Durch kleinere Abmessungen entfällt die Notwendigkeit, das Dämmelement einsatzgerecht zuschneiden zu müssen, was zu seiner Zerstörung führen würde. Ferner können Kissen die Form und Größe erhalten, um in die Hohlräume von Lochbausteinen wie Ziegellochsteinen oder Betonlochsteinen eingesteckt zu werden.
4 zeigt eine schematische Querschnittsansicht noch einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Dämmelementes 1 in Gestalt einer Kugel. Dies ist die Fortführung der Entwicklung des Kissens. Die Größe der Kugeln kann einer Aufgabe angepasst sein. Die Kissen oder die Kugeln können in Hohlräume nur locker eingefüllt werden und würden untereinander Freiräume lassen, die mit Luft oder mit einem weiteren schüttbaren Dämmstoff konventionell ausgefüllt werden. Alternativ können die Kissen und Kugeln unter einem Pressdruck verfüllt werden, sodass sie sich verformen und den zur Verfügung stehenden Hohlraum ausfüllen. Beide Ausgestaltungen, Kissen oder Kugel, können in Ergänzung zu gasbefüllten erfindungsgemäßen Dämmmatten verwendet werden, um kleine verbleibende Hohlräume in Ecken und Resträumen aufzufüllen, ohne die Dämmmatten schneiden zu müssen. Die Kugeln können besipielsweise die Größe von Bällen, Tennisbällen oder gar von Erbsen haben.
Damit die gasdichte Hülle insbesondere bei kleinen Objekten keine zu große Wärmeleitung erreicht, sind keine metallischen Schichten oder sehr dünn optimierte metallische Schichten in der Umhüllung als wasserdampfdichte Gasbarriere vorzusehen. Neben meist verbreiteten alubeschichteten Folien können Metallbeschichtungen mit Metallen deutlich niedrigerer Wärmeleitzahl vorgezogen werden, wie Bismut, Titan, Edelstahl, Blei, Zinn, Nickel und ähnlich. Alternativ oder ergänzend können keramische Beschichtungen durch Aufsputterung aufgebracht sein.
5 zeigt eine schematische Querschnittsansicht noch einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Dämmelementes 1 mit Adsorbermitteln 101, 102.
Der erfindungsgemäße Dämmstoff 6 ist zwecks Erhaltung seiner Eigenschaften in einem gasdichten Dämmelement 1 eingefüllt, das bevorzugt von allen Seiten mit einer gasdichten Hülle 2 und 7 umschlossen ist, wobei die Randbereiche aus der Ansicht ausgeschnitten sind. Dadurch kann keine Umgebungsluft in den im Dämmelement 1 umschlossenen Raum mit dem Dämmstoff 6 gelangen und es mit wärmedämmungstechnisch schädlichen Luftgasen Sauerstoff, Stickstoff oder vor allem Wasserdampf kontaminieren.
Die Gasdichtheit der Hülle 2, 7 kann mithilfe flexibler oder steifer Materielien hergestellt sein. Zu steifen Mitteln können wahlweise oder in Kombination Metallbleche und Platten aus Presspappe, Pressspan, Holzpressprodukte, Kunstsoffplatten, Glas- oder Keramikplatten zählen. Deren Oberfläche kann zusätzlich bei Bedarf gasdicht imprägniert sein mit beispielsweise Bitumen, Paraffinen, Lacken, Kunststoffharzen oder laminiert mit Kunststofffolien oder auch metallisch beschichteten Kunststofffolien. Zu flexiblen Mitteln können Papiere und Kunststofffolien oder auch metallisch beschichteten Papiere und Kunststofffolien gehören. Besonders am Rand des Dämmelementes werden bevorzugt dünnere und weniger Wärme leitende Stoffe und Hüllenabschnitte verwendet, um keine großen Randwärmeverluste zuzulassen, während in der Fläche wesentlich dickere Hüllenabschnitte problemlos einsetzbar sind. Die metallische Schichtdicke kann beispielsweise zwischen 10 und 100 nm, bevorzugter zwischen 15 und 50 nm, noch bevorzugter zwischen 20 und 30 nm liegen. Gewöhnlich sind Aluminium beschichtete Folien oder Papiere wie sie für die Lebensmittelverpackungen hergestellt werden, verwendbar. Die durch solch dünne Aluminiumschichten zugeführten Randwärmeeffekte sind aus der VIP-Technologie (vacuum insulated Paneel) bekannt, wo deren Größenordnung in der dritten bis vierten Stelle nach dem Komma beispielsweise bei circa 0,001–0,0005 W/mK umgerechnet auf die Flächen der Dämmelemente liegt, sodass im betreffenden Wärmeleitwertbereich von circa 0,01–0,025 W/mK keine merkliche Auswirkungen auftreten. Daher können die gasdichten Schichten deutlich dicker noch gasdichter aus Metallschichten oder ohne Metallschichten ausgebildet werden. Ebenso können hierdurch sehr kleine Dämmelemente wie in 3 und 4 beschrieben hergestellt werden, ohne dass dadurch Wärmerandbrücken merklich in Erscheinung treten.
Als eine Option kann ein Adsorber- und/oder Absorbermittel 101, 102 im eingeschlossenen Raum mit dem Dämmstoff 6 zusätzlich angeordnet sein, um durch die Hülle 2, 7 infolge der Permeation eindringende Luftgase zu adsorbieren und/oder zu absorbieren. Hierbei ist es besonders vorteilhaft vollflächig entlang der Hülle 2, 7 in Gestalt einer dünnen Platte ausgebildet, wodurch die einfallenden Luftgase direkt absorbiert oder adsorbiert werden, bevor sie in den Dämmstoff 6 gelangen können. Diese Platte kann beispielsweise aus einem Zeolithen und/oder ungelöschtem Kalk ausgebildet sein und hierzu gepresst, mit oder ohne eines Bindemittels und/oder mittels eines (nicht dargestellten) Geflechtes zusammengehalten werden.
Der Dämmstoff 6 ist erfindungsgemäß von sämtlichen adsorbierten Molekularschichten unerwünschter Gase, insbesondere von Wasserschichten, die man auch Wasserhäute nennt, befreit. An seinen inneren Oberflächen ist im Wesentlichen nur der eingefüllte dämmende Gas adsorbierbar. Im Falle von Edelgasen wie Argon, Krypton oder Xenon findet nur eine schwache Adsorption statt, die von ständiger Desorption begleitet ist, wodurch die durch diese Gase gebildeten Gashäute sowie aufgrund ihrer physikalischen Eigenschaften weniger Wärme leiten als eine Wasserhaut.
Als eine weitere Option ist ein Füllgasspeicher 201 in dem umschlossenen Raum mit dem Dämmstoff 6 angeordnet. Die Aufgabe des Füllgasspeichers 201 ist, einen zusätzlichen Vorrat des dämmenden Gases bereit zu halten und es durch seine Wände oder einen dafür definierten Abschnitt hindurch diffundieren zu lassen. Die zusätzliche Gasfüllung kann nämlich in dem Füllgasspeicher 201 unter höherem Druck eingefüllt sein, als der Gasdruck im Raum mit dem Dämmstoff 6 aufweist. Somit spendet der Füllgasspeicher 201 über eine lange Zeitperiode, die über Jahrzehnte vorgegeben sein kann, eine zusätzliche dosierte Menge von dem dämmenden Gas. Das zusätzliche Gas wird benötigt, um die durch Permeation über die großflächige Hülle 2, 7 entweichende Gasmenge des dämmenden Gases zu ersetzen. Dadurch wird erfindungsgemäß ein vorgegebener Überdruck im Raum mit dem Dämmstoff erzeugt und die Richtung der Gaspermeation von innen nach außen definiert, sodass in umgekehrter Richtung weniger bis gar keine Luftgase eindringen können. Folglich kann der Dämmstoff 6 über einen längeren Zeitraum frei von eindringenden Luftgasen, insbesondere dem Wasserdampf erhalten bleiben und der Dämmstoff kann dadurch seine erfindungsgemäß niedrige Wärmeleitwerte aufrechterhalten.
Es sei angemerkt, dass die dargestellten Ausgestaltungen nicht den gesamten Umfang der vorliegenden Erfindung beschreiben können, sondern es einem durchschnittlichen Fachmann möglich ist, weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen zu kreieren, die von dem in den Ansprüchen definierten Schutzumfang erfasst sind, ohne dass er hierzu erfinderisch tätig werden muss.

Claims

Dämmelement (1), aufweisend einen gegliederten gasdurchlässigen Wärme- und/oder Schall isolierenden Dämmstoff (6) mit zergliederten Zwischenräumen und inneren Oberfläche/n und ein/e in Zwischenräumen befindliche/s Gas/Gasmischung, dadurch gekennzeichnet, dass der gasdurchlässige Dämmstoff (6) mit einer wärmedämmend optimierten Gasfüllung befüllt oder befüllbar ausgebildet und im Wesentlichen gasdicht verschlossen ist.
Dämmelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasfüllung frei von Wasserdämpfen und insbesondere aus einem Gas oder Gasmischung mit niedrigerer Wärmeleitzahl (λ) als Luft gebildet ist, und/oder die Gasfüllung wenigstens eines der unvollständig aufgelisteten Gase aufweist wie: Argon (Ar), Kohlendioxid (CO₂), Krypton (Kr), Xenon (Xe), Schwefelhexafluorid (SF₆), Chlor (Cl), Butan oder trockene Luft.
Dämmelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die inneren Oberflächen des gasdurchlässigen Dämmstoffs (6) im Wesentlichen frei von adsorbierten oder adsorbierbaren Luftgasschichten, und/oder Ölschichten, und/oder insbesondere frei von Wassermolekülen/Wasserhäuten sind, wodurch im Wesentlichen nur die Gasmoleküle der wärmedämmenden Gasfüllung an den inneren Oberflächen des gasdurchlässigen Dämmstoffs (6) adsorbiert oder adsorbierbar sind.
Dämmelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der gasdurchlässige Dämmstoff (6) mit einer ausreichend gasdichten Hülle (2, 7) umschlossen ist, wobei ihre Gasdichtheit eine Permeationsrate aufweist, die dazu ausreicht, den Dämmstoff und die Gasfüllung über eine vorgegebene Nutzzeit im Wesentlichen frei von aus der Luftumgebung eindringenden Luftgasen und Wasserdampf zu erhalten.
Dämmelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der gasdurchlässige Dämmstoff (6) wenigstens Einen aus einer unvollständigen Auflistung von porösen Stoffen wie mineralischer Fasern oder Wollen, Glas-, Stein-, Basaltwolle, organischer Wolle, Daunen, Schafswolle, Cellulose, Papierschnitzel, Schilf- oder Strohschnitzel, Holzspäne, aufgeblähten Perlit oder Vermiculit, pyrogene Kieselsäure oder Aerogel, ofenporigem Hart- oder Weichschaumstoff, zerkleinertem Polyurethan- oder anderem geschlossenporigen Kunststoffhartschaum, zerkleinerten Kork, getrocknete Sägespäne, Kunststoff-Vlies, Kunst-, Aramid-, Glasfasergewebe, -roving oder -schnitzel, Parabeam^®-Struktur, Hohlfasern, Mikrohohlperlen, Glas- oder Kunstsoffhohlkugeln, oder Styroporkügelchen oder ähnlich feinporöse Dämmstoffe aufweist.
Dämmelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichtungsgrad des Dämmstoffs (6) wärmedämmend optimiert ist, wobei die dämmstoffspezifische Verdichtungsgradabhängigkeit und/oder die Anwendungstemperaturen und anwendungsspezifische Temperaturdifferenzen wärmestrahlungstechnisch ausgewertet und berücksichtigt sind.
Dämmelement nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die gasdichte Hülle (2, 7) aus einer unvollständigen Auflistung von flexiblen oder steifen Materialien oder deren beliebigen Zusammensetzungen ausgebildet sein kann: Papier/Pappe, Kunststofffolie (PVC, PET, PE, PP, PA, Polyimid) mit oder ohne metallischer oder keramischer Beschichtung, metallische Folie, Holzpressplatten (MDF, HDF), Sperrholz, Gewebestoff, Kunststoffplatten, einem Elastomer, Verbundfaserwerkstoff, Metallblechen, Glas- oder Keramikplatten, Hartschaumplatten, Glasschaumplatten, Resol-, PUR-Hartschaumplatten, XPS- oder Polystyrolplatten oder ähnlich.
Dämmelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die gasdichte Hülle (2, 7) mit wenigstens einer die Gasdichtheit erhöhenden Schicht oder Folie aus einer unvollständigen Aufzählung geeigneter Stoffe wie einem Metall wie Aluminium, Blei, Zinn, Bismut, Stahl, Edelstahl, Wolfram, Tantal, Titan, Kupfer, Messing, einem Kunststoff, Bitumen, Paraffin, Lack/Farblack, Klebstoff oder einem Kunstharz ausgerüstet ist.
Dämmelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Dämmstoffs (6) ein Adsorber- und/oder Absorbermittel zum adsorbieren und/oder absorbieren der Wasserdämpfe/Wassers und/oder Sauerstoffs und/oder Stickstoffs angeordnet ist.
Dämmelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Adsorber- und/oder Absorbermittel einen Zeolithen, Aktivkohle, und/oder Absorbermittel ungelöschten Kalk (CaO), Eisenoxid, anderes Metalloxid oder beliebige Zusammensetzung aufweist.
Dämmelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämmelement (1) mit einem Evakuierungs- und/oder Befüllungsmittel (5) ausgestattet ist, über welches es evakuiert und mit der dämmenden Gasfüllung befüllt werden kann.
Dämmelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Dämmstoffs (6) und der gasdichten Hülle (2, 7) eine raumaufteilende Struktur (81, 82) vorgesehen ist, die den Dämmstoff (6) daran hindert, innerhalb der Hülle (2, 7) zu verrutschen, wobei die raumaufteilende Struktur (81, 82) sich zwischen beiden beabstandeten oberen und unteren Deckhüllen (2, 7) der Hülle (2, 7) erstreckt.
Gasdichte Hülle (2, 7) für ein Dämmelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle mit einem Evakuierungs- und/oder Befüllungsmittel (5) ausgestattet ist, über welches es mit der wärmedämmenden Gasfüllung befüllt werden kann.