DE2702657B2 - Wärmedämmende Masse und ihre Verwendung - Google Patents
Wärmedämmende Masse und ihre VerwendungInfo
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Description
Für eine dünnwandige luftgefüllte Glaskugel 1 mit umgebendem Beton-Ersatzzylinder 2 der Wandstärke
zlr (Fig. 1) ergibt sich in erster Näherung eine /t-Zahl
von
Um die Wärmeisolation von Gebäuden zu verbessern, ist es üblich, sogenannte Wärmedämmplatten
anzubringen, wodurch die Transmissionswärme wesentlich verringert wird. Bei Neubauten lassen sich solche
Wärmedämmplatten innerhalb der Mauern montieren, wobei meist noch eine Aluminiumfolie als Feuchtigkeitsschutz notwendig ist. In neuerer Zeit sind
Wärmedämmplatten entwickelt worden, die auf der Außenseite bestehender Gebäude angebracht werden
können. Bei der Vielgestaltigkeit der Fassaden bereitet jedoch das Anpassen und Befestigen erhebliche
Schwierigkeiten.
Wird der bestehende Verputz durch gleichdicke Wärmedämmplatten ersetzt, so können die vorhandenen Fensterläden, insbesondere deren Befestigung,
beibehalten werden. Kalkulationen haben in diesem Fall ergeben, daß die Hälfte bis zwei Drittel der Transmissionswärme eingespart werden kann und die Amortisationszeit bei den derzeitigen Heizölpreisen etwa 8 bis 10
Jahre beträgt.
Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einer neuartigen wärmedämmenden Masse aus einem zunächst flüssigen, erhärtungsfähigen Bindemittel und
darin in enger Packung gleichmäßig verteilten Isolierkörpern, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die
Isolierkörper Hohlkörper sind, deren Hülle gasdicht ist, daß die Hohlkörper mit einem Gas gefüllt sind, dessen
Wärmeleitfähigkeit kleiner ist als die von Luft, und daß das Verhältnis von Dicke der Hülle der Hohlkörper zu
dem Durchmesser der Hohlkörper höchstens 0,1 ist.
Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung der erfindungsgemäßen Masse als Verputzmasse. Der
Raumanteil der Hohlkörper soll relativ zum Raumanteil des Bindemittels möglichst groß sein, d.h., die
Hohlkörper müssen eng geschüttet und gleichmäßig mit
2r 2r
und damit eine effektive Wärmeleitfähigkeit der Masse
von
2 Ir .
'■su = 's + " ■ '· ·
>o
55
Die Wanddicke s dünnwandiger Hohlkueeln erjiibl
sich zu
60
65
/?a=200-300kp/cm2,
während für Bleiglas
ddzui= 4000 - 8000 kp/cm2
ist. Mit den Mittelwerten ergibt sich
-- r 250
s = —■
6000
= 0,02 r.
Wählt man Ir = .ν, so wird
2(.v+ Ir) 4.ν 4 -0,02r
- 0,08.
Damit erhält man
/·.,„ = Λ+0,08 ;. = 0,024+0,08 · 0,85 = 0,09 W/mK.
/·.,„ = Λ+0,08 ;. = 0,024+0,08 · 0,85 = 0,09 W/mK.
Demgegenüber weist Beton eine Wärmeleitfähigkeit von Λ=0,85 W/mK auf, also einen annähernd zehnmal
größeren Wert
Eine Bestätigung dieser ersten Schätzung ergibt sich aus der theoretisch-experimentellen Studie von P.
Zehner, »Experimentelle und theoretische Bestimmung der effektiven Wärmeleitfähigkeit durchströmter
Kugelschüttungen bei mäßigen und hohen Temperaturen«, VDI-Forschungsheft 558, woraus das dimensionslose Wärmeleitfähsgkeiisverhältnis IxZk in Funktion
von XJX entnommen werden kann.
Für luftgefüllte kugelförmige Hohlräume in Beton findet man mit
0,024
0,85
0,85
= 0,028
ein effektives Verhältnis ohne Berücksichtigung von Konvektion und Strahlung von
— = 1,2
/.
/.
10' =0,12
und somit
/..„, = 0,12-0,85 = 0,1 W/mK,
also ein Wert, der um den Faktor 1,1 größer ist als der
näherungsweise errechnete von 0,09.
Man hat bereits versucht, die Wärmeleitfähigkeit von
Beton durch Beimischung schlecht wärmeleitender Partikel oder durch künstlich erzeugte Porosität zu
verringern. Dabei ergab sich, daß durch hohe Beimischungen oder große Porosität zwar die Wärmeleitfähigkeit
herabgesetzt, die mechanische Festigkeit hingegen stark verringert wird. Auch läßt sich mit derartigen
künstlich erzeugten Poren keine Packungsdichte in der Größe von 0,6 bis 0,7 erreichen. Im Gegensatz dazu
weisen Hohlkügelchen oder allseitig abgeschlossene "> Hohlzylinder, wie gezeigt, eine hohe Druckfestigkeit
auf, so daß z. B. ein Verputz aus einem Beton-Hohikörpergemisch etwa die Festigkeit von Beton aufweist. Um
die Haftfestigkeit zwischen den Hohlkörpern und dem Bindemittel zu verbessern, kann es zweckmäßig sein, die
ίο Außenoberfläche der Hohlkörper aufzurauhen. Es
können somit auch Mauer- und Dachziegel, Beläge, Rohrumhüllungen und dergleichen aus diesem Gemisch
hergestellt werden. Solche Ziegel und Platten wären besonders für Neubauten geeignet. Werden Rohre z. B.
ι") für Wärmeübertragung aus Heizkraftwerken unmittelbar
aus der wärmedämmenden Masse nach der Erfindung hergestellt, so bedarf es keiner weiteren
Wärmeisolation mehr, was eine Raum- und Kostenersparnis ergibt
In F i g. 2 ist ein wärmeisolierendes Rohr 3, bestehend aus dem erfindungsgemäßen Material, dargestellt. Die
Glaskugeln 1 sind in dem bereits erhärteten Bindemittel 4 in enger Packung gleichmäßig verteilt und bilden
somit einen einfachen wärmedämmenden Rohrkörper, in dem sich der Wärmefluß, ohne größere Verluste, in
Richtung des Pfeiles 5 bewegt.
Geht es jedoch darum, bestehende Bauten mit einer besseren Wärmeisolation zu versehen, so wird man vor
allem den Verputz mit diesem Verbundwerkstoff ausführen, was ebenso einfach wäre wie das Anbringen
eines gewöhnlichen Verputzes.
Da die Hülle der Kügelchen oder Zylinder gasdicht ist, besteht zusätzlich die Möglichkeit, sie mit einem Gas
zu füllen, dessen Wärmeleitfähigkeit kleiner als die von Luft ist, z. B. Krypton oder Xenon, die eine drei- bzw.
viermal schlechtere Wärmeleitfähigkeit als Luft aufweisen. Es kann zudem auch keine Feuchtigkeit eindringen,
was eine bedeutende Verbesserung gegenüber normalem Beton ergibt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß
■to im Inneren des Verputzes zwischen den Kugeln keine
Konvektion stattfindet und auch die Strahlung weitgehend unterdrückt ist Werden die Hohlkörper mit Gas
unter Überdruck gefüllt, so wird durch die hierdurch erzeugte Vorspannung die Druckfestigkeit erhöht.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Wärmedämmende Masse aus einem zunächst flüssigen, erhärtungsfähigen Bindemittel und darin in
enger Packung gleichmäßig verteilten Isolierhohlkörpern, deren Hülle gasdicht ist, dadurch
gekennzeichnet, daß die Hohlkörper mit einem Gas gefüllt sind, dessen Wärmeleitfähigkeit
kleiner ist als die von Luft, und daß das Verhältnis von der Dicke der Hülle der Hohlkörper zu dem
Durchmesser der Hohlkörper höchstens 0,1 ist.
2. Wärmedämmende Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,' daß die Hohlkörper aus
Glas bestehen.
3. Wärmedämmende Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Hohlkörper aus
Kunststoff bestehen.
4. Wärmedämmende Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper kugel-
oder zylinderförmig sind
5. Wärmedämmende Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper mit
Xenon gefüllt sind.
6. Wärmedämmende Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Außenoberfläche
der Hohlkörper aufgerauht ist
7. Verwendung der wärmedämmendenMasse
nach Anspruch 1 als Verputzmasse.
dem Bindemittel vermischt werden. Besonders geeignet sind Hohlkörper aus Glas, doch können auch Kunststoffe, z. B. Gießharze und Thermoplaste, zur Anwendung
gelangen.
Theoretische und experimentelle Untersuchungen haben ergeben, daß sich mit Kugeln eine Packungsdichte bis zu 0,65, mit kleinen Zylindern bis zu 0,75 erreichen
läßt, während die Packungsdichte für Raschigringe bei 038 liegt
Im folgenden wird die Erfindung näher beschrieben.
Es zeigt
F i g. 1 einen Schnitt durch ein Berechnungsmodell der Erfindung,
Fig.2 einen Schnitt durch ein Anwendungsbeispiel
der erfindungsgemäßen wärmedämmenden Masse.
Nachstehende überschlägige Berechnung ergibt einen ersten Anhaltspunkt über die thermischen
Eigenschaften der erfindungsgemäßen wärmedämmenden Masse.
Im folgenden bedeuten:
λ = 0,85 W/mK die Wärmeleitfähigkeit von Beton,
A5 = 0,024 W/mK die Wärmeleitfähigkeit von Luft,
kg = 0,7 W/mK die Wärmeleitfähigkeit von Glas,
die effektive Wärmeleitfähigkeit der Masse,
den Innendurchmesser der Kügelchen — 2r.
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