wurde bereits 1998 von der Fa. Thermo Tec GmbH, Ingenieurbüro für Thermografie, in der Bayerischen Landeshauptstadt durch Hr. M. Geiger durchgeführt. Die Unterlagen [1] wurden im September 2004 im Archiv gesichtet, so dass erst jetzt eine Auswertung stattfinden konnte.
Es ging um den Nachweis der Wirksamkeit von ThermoShield®, damals noch als „neuartiges Beschichtungssystem für den Innen- und Außenbereich in und an Gebäuden, das im herkömmlichen Verständnis eine isolierende Wirkung haben soll“bezeichnet.Das Ziel der Versuchsanordnung war wie folgt formuliert: „Wie kann man unter realistischen Bedingungen einen Versuch mit diesem Materialbewerkstelligen,derdann auch noch fürjedermann nachvollziehbarist?“
Anordnung:
Die Versuchsanordnung [1] sollte „natürlichen und realistischen Begebenheiten“entsprechen,„um die erzielten Ergebnisse auch aufrichtige Gebäude übertragen zu können“.Es wurden 6 Probekörper50 x 50 x 50 cm aus 5 cm starken Porenbetonplatten hergestellt, 2 für jeden Versuch. Je eine Seite blieb offen.
Beim Ingenieurbüro Bertrandt, München, wurde eine Klimakammer angemietet, um winterliche Temperaturverhältnisse simulieren zu können. Grundkörper waren Pressspanplatten, wo als Heizquelle je eine 100-W-Infrarotlampe mit 5 cm Abstand aufgebracht wurde. Bei Infrarotlampen ist die abgegebene Heizleistung fast gleich mit der Stromaufnahme.
Zum Zwecke der Temperaturmessung wurden elektronische Messfühler (0,1 °C) angebracht: jeweils einer mittig auf der Grundplatte mit 2 cm Abstand. Ein Moosgummiband dichtete die Fuge zwischen Grundplatte und Probekörper nahezu luftdicht ab.
Die Probekörper aus Porenbeton wurden –jeweils 1 Stück - mit 1, 2 und 4 cm starkem Styropor (Polystyrol-Hartschaum) beklebt, alle Probekörper wurden mit einem herkömmlichen Wandputz versehen. Ein Probekörper blieb unbeschichtet, einer wurde mit ThermoShield® innen und außen und einer mit ThermoShield® außen beschichtet. Die Beschichtungsstärke betrug nach 2-maligem Auftrag 0,25–0,33 mm.
Vor Versuchsbeginn wurde ein stationärer Zustand infolge gleicher Durchwärmung der Probekörper herbeigeführt. Die Klimakammer wurde ca. 1 Stunde lang auf –20 °C vorgekühlt. Es wurden Messgeräte für Temperatur- und Stromverbrauchserfassung außerhalb der Kammer angeschlossen.
Die fehlende Isolierung zum Boden der Kammer blieb unberücksichtigt.
Ergebnis:
Gemessen wurden mit den Temperatur-Messfühlern die Innenraumtemperaturen der 6 Probekörper in
°C, welche sich in unterschiedlichem Maße beim Aufheizen nach oben bewegten. In den Grafiken werden die Messergebnisse wiedergegeben.
Die Umgebungstemperatur in der Klimakammer betrug–20 °C bei einer Windgeschwindigkeit von ca.
0,5 m/s, die Heizleistung der Infrarotlampe ist mit 98 W angegeben, die Testzeit ist den Diagrammen zu entnehmen.
Es wurden 3 Versuche durchgeführt, die allerdings mit 2-4 durchnummeriert wurden.
Versuch 2:
1 Probekörper mit 4 cm Styropor und 1 Probekörper mit ThermoShield® innen und außen Versuch 3:
1 Probekörper mit 2 cm Styropor und 1 Probekörper mit ThermoShield® außen Versuch 4:
1 Probekörper mit 1 cm Styropor und 1 Probekörper unbeschichtet und ungedämmt Auswertung:
Versuch 2:
1 Probekörper mit 4 cm Styropor und 1 Probekörper mit ThermoShield® innen und außen
Bild 1: Grafische Darstellung des Aufheizverhaltens zu Versuch 2 Bei beiden Probekörpern beginnt die Innentemperatur bei–10 °C.
Nach 10 Minuten beträgt sie bei dem mit 4 cm Styropor versehenen Probekörper + 7 °C, bei dem mit ThermoShield® innen und außen beschichteten bereits + 18 °C.
Nach 24 Minuten betrugen die Temperaturen +13,5 bzw. +24,0 °C.
Die Testzeit endet lt. Diagramm bei 55 Minuten die Temperaturen betragen hier +18,5 bzw. +25,5 °C.
Während bei dem mit ThermoShield® innen und außen beschichteten Probekörper bereits nach ca.
35 Minuten eine asymptotische Annäherung an die Gleichgewichtstemperatur von rd. +25 °C eintritt, liegt diese Eintrittszeit bei dem mit 4 cm Styropor gedämmten Probekörper bei ca. 50 Minuten.
Versuch 3:
1 Probekörper mit 2 cm Styropor und 1 Probekörper mit ThermoShield® außen
Bild 2: Grafische Darstellung des Aufheizverhaltens zu Versuch 3 Bei beiden Probekörpern beginnt die Innentemperatur bei–10 °C.
Nach 10 Minuten beträgt sie bei dem mit 2 cm Styropor versehenen Probekörper + 17,5 °C, bei dem mit ThermoShield® außen beschichteten bereits + 21 °C.
Nach 24 Minuten betrugen die Temperaturen +21,0 bzw. +23,5 °C, wobei es sich bei dem mit ThermoShield® außen beschichteten Probekörper bereits um die Gleichgewichtstemperatur handelt.
Die Testzeit endet lt. Diagramm bei 43 Minuten die Temperaturen betragen hier jeweils ca. +23,5 °C.
Während bei dem mit ThermoShield® innen und außen beschichteten Probekörper bereits nach ca.
18 Minuten eine asymptotische Annäherung an die Gleichgewichtstemperatur von rd. +23,5 °C eintritt, liegt diese Eintrittszeit bei dem mit 2 cm Styropor gedämmten Probekörper bei frühestens ca. 43 Minuten.
Versuch 4:
1 Probekörper mit 1 cm Styropor und 1 Probekörper unbeschichtet und ungedämmt
Bild 3: Grafische Darstellung des Aufheizverhaltens zu Versuch 4 Bei beiden Probekörpern beginnt die Innentemperatur bei–8,5 °C.
Nach 10 Minuten beträgt sie bei dem mit 1 cm Styropor versehenen Probekörper ca. + 16,8 °C, bei dem unbeschichteten und ungedämmten ca. + 15,6 °C.
Nach 24 Minuten betrugen die Temperaturen +19,5 bzw. +19,0 °C, wobei noch bei beiden Temperaturkurven ein Anstieg festzustellen ist.
Die Testzeit endet lt. Diagramm bereits bei 30 Minuten die Temperaturen betragen hier ca. +20,3 °C bzw. +19,7 °C.
Eine asymptotische Annäherung an eine Gleichgewichtstemperatur ist aufgrund der hier kürzeren Testzeit nicht abzulesen.
Vergleicht man alle Versuche anhand der abgegriffenen Eckdaten, erhält man folgende Grafik:
1 cm Styropor (PS, Polystyrol) ist in der Wirkung marginal besser als gar keine Beschichtung oder Dämmung. Um die 20 °C Innenraumtemperatur halten zu können, kann man auch 4 cm Styropor einsetzen, 4 cm scheinen nicht wirksamer zu sein als 1 cm –zumindest lässt sich das auf eine Kurzzeitbetrachtung von knapp1 Stunde beziehen.
Eine Beschichtung mit ThermoShield® außen bewirkt so viel wie 2 cm Styropor, wobei sich das Gleichgewicht deutlich früher einstellt. Am wirksamsten ist eine Beschichtung mit ThermoShield®
innen und außen. Hierbei stellt sich rasch eine höhere Innenraumtemperatur im Probekörper ein, die sich dann auch hält.
Das Verhalten der Temperaturkurven der Probekörper mit Styropordämmung lässt sichmit der herkömmlichen U-Wert-Theorie nicht erklären, zumindest bei dem Probekörper mit 4 cm Styropor wird dies sehr deutlich erkennbar. Eine U-Wertverbesserung scheint sich hier energetisch nicht auszuwirken, zumindest nicht wirtschaftlich.
Fazit:
Eine Beschichtung mit ThermoShield® ruft eine isolierende (wärmedämmende) Wirkung hervor, wie 2 bzw. 4 cm Styropor. Für die Praxis lassen sich wichtige Schlüsse bezüglich des Wirtschaftsaspektes ziehen, wie er im EnEG [2] gesetzlich vorgeschrieben ist. Man kann die Schutzziele der ehemaligen Wärmeschutzverordnung und jetzigen Energieeinsparverordnung [3] auch ohne Wärmedämmung erreichen.
Die Energie einsparende Wirkung von ThermoShield® wurde von der Fa. Thermo Tec GmbH auf die Wirkung der Thermokeramischen Membrantechnologie mit endothermen Effekten ® (TKMT) zurückgeführt. Die Emissionswirkung als Strahlungsvorgang spielt eine weitaus bedeutendere Rolle als der Wärmetransport durch Wärmeleitung.
Ausblick:
Aus dem Kostenvergleich eines WDVS mit einer Beschichtung ThermoShield® auf Putz gehen eindeutige wirtschaftliche Vorteile aus der Anwendung von ThermoShield® hervor. Dies ist von hoher Bedeutung für das Bauen im Bestand, wo sich der Kostenanteil vom Putz auf Ausbesserungen reduzieren lässt.
Inzwischen sind zahlreiche Messungen und Verbrauchserfassungen vor und nach der Renovierung durchgeführt worden, die übereinstimmend belegen, dass nach Beschichtung mit ThermoShield® eine Einsparung an Heizenergie in der Größenordnung 30% möglich ist.
Für den Versuch lassen sich sicher zahlreiche Kritikpunkte finden, was jedoch am Ergebnis nichts ändert, die Kernaussage „Energie einsparen ohne Dämmung“ bleibt bewiesen. Es ging auch nicht darum, die Komplexität der Energieverwaltung in der Außenwand wiederzuspiegeln.
Inzwischen gibt es dafür die entsprechenden Modelle und auch die Software. Mit DK solar der Fa.
Delzer Kybernetik bekommt man ein Instrument an die Hand, das für jeden Außenwandaufbau praxisnah die Energiebilanzen simuliert und die einzelnen Faktoren darstellt. Die Abweichungen zwischen berechneten und gemessenen Werten sind erstaunlich gering, sie liegen bis um die 5%, nach EnEV [3] sind Abweichungen in der Größenordnung 40% zu tolerieren.
Als phänomenal an der Wirkungsweise von ThermoShield® als Thermokeramische Membrantechnologie mit endothermen Effekten ® ist der Umstand zu werten, dass es über 15 Jahre gedauert hat, die Mechanismen theoretisch zu erklären. Zu dem Schnir-Modell [siehe a.a.O.] gibt es ab Oktober 2004 die weiterentwickelte Fassung, die die Fachwelt aufhorchen lassen wird.
Literatur:
[1] Archivmaterial der ThermoTec GmbH, München: Protokoll zum Versuch vom 30.12.1998 [2] Gesetz zur Einsparung von Energie in Gebäuden (Energieeinsparungsgesetz –EnEG) vom
22. Juli 1976 (BGBl I S. 1873), geändert durch Erstes Gesetz zur Änderung des Energieeinsparungsgesetzes vom 20. Juni 1980 (BGBl I S. 701)
[3] Verordnung über einen energiesparenden Wärmeschutz bei Gebäuden (Wärmeschutzverordnung–Wärmeschutz V) vom 24. Februar1982 (BGBl. I S. 209)
abgelöst durch die
Verordnung über einen energiesparenden Wärmeschutz bei Gebäuden (Wärmeschutzverordnung–Wärmeschutz V) vom 16. August 1994 (BGBl. I S. 2121)
abgelöst durch die
Verordnung über energiesparenden Wärmeschutz und energiesparende Anlagentechnik bei Gebäuden (Energieeinsparverordnung - EnEV) vom 16. November 2001
Autor: dib, SICC GmbH Berlin, 13.09.2004
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