DE4337738A1 - Vorrichtung für die Wärmedämmung eines Objekts - Google Patents

Description

Es sind Dämmsysteme zur Wärmedämmung gemäß dem Gattungsbe­ griff des Patentanspruches bekannt. Kern eines solchen Iso­ liersystemes ist eine angemessen dicke Isolierschicht vor­ zugsweise aus Mineralwolle, wobei Mineralwolle schlechthin für ein gut isolierendes, wenig zum Verrotten neigendes Material steht, das luftdurchlässig ist. Die eine Seite der Isolierschicht ist dem "Objekt" zugewandt. Vor der dem Objekt abgewandten Seite ist der Isolierschicht unter Ein­ haltung eines Luftspaltes eine Verkleidung vorgeschaltet, die bei üblichen Hochbauten eine vorgehängte Fassade sein kann.

Für das mit der Erfindung zu behandelnde Problem soll es sich bei dem "Objekt" insbesondere um eine Anlage handeln, deren Wärmeabgabe stark schwankt. Es soll sich insbesondere um eine Anlage handeln, bei der Betriebsphasen bei relativ hoher Betriebstemperatur und entsprechender Wärmeabgabe von Stillstandsphasen unterbrochen sind, die so lange sind, daß in ihnen ein starker Abfall der Betriebstemperatur er­ folgt. Diese Bedingungen liegen insbesondere bei sogenannten betriebstechnischen Anlagen vor, so daß sich die Erfindung insbesondere auf ein System zur Wärmedämmung betriebstech­ nischer Anlagen bezieht, ohne jedoch auf die Anwendung bei betriebstechnischen Anlagen als zu isolierendem "Objekt" beschränkt zu sein. "Objekt" im Sinn der Erfindung kann im Grunde genommen außer einer betriebstechnischen Anlage jede technische Anlage oder ein beliebiges Bauwerk sein. Bei solchen Bauwerken treten Umstände auf, die den oben geschilderten Bedingungen bei betriebstechnischen Anlagen vergleichbar sind, wenn nämlich Temperaturunterschiede bzw. -veränderungen durch Auskühlen der durch Sonneneinstrahlung aufgeheizten Fassade veranlaßt sind.

Bei solchen Systemen ist es auch bereits bekannt, die Luft­ strömung im Luftspalt sich nicht in der Isolierschicht fort­ setzen zu lassen, weil sonst Wärmeverluste durch Konvektion steigen und die Isolierwirkung vermindert würden. Gleich­ zeitig würde durch die Luftströmung in der Isolierschicht der Austrag von Materialpartikeln aus der Isolierschicht ermöglicht, wobei zu beachten ist, daß dabei weniger die Reduktion der Isoliermasse von Bedeutung ist, als vielmehr eine negative Umweltbelastung möglich ist. Es ist deshalb die Anwendung einer Konvektionssperre bekannt, wobei als solche Konvektionssperre in einfachster Weise eine die Iso­ lierschicht abdeckende Folie bekannt ist. Diese Folie soll das Eindringen von Strömungsmittel in die Isolierschicht verhindern. Der Nachteil dieser Lösung ist es, daß ein Schad­ haftwerden der die Strömung sperrende Folie nicht unbegrenzt ausgeschlossen werden kann. Ist die Folie aber einmal schad­ haft geworden, so wird über die schadhafte Stelle, bedingt durch die Druckverhältnisse, Außenluft, die Feuchtigkeit mit sich führen kann, in die Dämmung eindringen. Dadurch besteht die Gefahr, daß mit Feuchtigkeit angereichertes Strömungsmittel in die Isolierschicht gelangt, beim Abschal­ ten der betriebstechnischen Anlage die Temperatur in der Isolierschicht erheblich absinkt und die Temperatur in der Isolierschicht so weit absinkt, daß der Taupunkt unterschrit­ ten wird und sich in der Isolierschicht Feuchtigkeit nieder­ schlägt, die durch die Folie im noch intakten Bereich am Verlassen der Isolierschicht gehindert ist und oft kein Anlaß gegeben ist, daß die Feuchtigkeit die Isolierschicht auf dem Weg verläßt, auf dem sie in die Isolierschicht ge­ langt ist, weil bei Temperaturanstieg frische, mit Feuchtig­ keit beladene Luft durch die Schadstellen in die Isolier­ schicht gelangt.

Bekannt ist es bei diesen Dämmsystemen auch, im Luftspalt eine elektrische Begleitheizung anzuordnen und dabei vor dem Objekt einen Korrosionsschutz und vor der gegenüberlie­ genden, den Luftspalt begrenzenden Fläche der zu Matten aufbereiteten Mineralwolle, die die Isolierschicht bildet, eine Aluminiumfolie anzuordnen.

Bekannt geworden ist auch die Verwendung einer Noppenfolie als Teil einer Dämmkonstruktion für die Wärmedämmung von Freileitungen und Behältern. Dabei wird von Dämmkonstruk­ tionen ausgegangen, die besonders für Fernwärmeleitungen bestimmt sind und aus einer oder mehreren Dämmstofflagen sowie einer aufliegenden äußeren Blechumhüllung bestehen. Die bei diesen Dämmkonstruktionen beobachteten hohen Feucht­ ansammlungen führten zu der Lösung mit einer Polyäthylen- Noppenfolie, die die Rohrleitungsdämmung vollflächig umhüllt, so daß die Noppenstruktur an der Innenseite der nachfolgend montierten Außenblechumhüllung anliegt. Es wird bei dieser Lösung durch die als Sperrschicht dienende Noppenfolie die durch Sicken und Blechfalze der Außenblechumhüllung eindrin­ gende Feuchtigkeit von der Wärmedämmung ferngehalten. Außer­ dem ist sichergestellt, daß beim Aufheizvorgang im Bereich zwischen Außenblech und Isolierung ein kapillaritätsfreier, belüfteter Hohlraum zur Verfügung steht, der Kondensatz ins Freie ableitet.

Für den Bereich gattungsgemäßer Dämmsysteme sind noch folgende Überlegungen relevant.

Bedingt durch die Diskussion über die mögliche krebserzeugende Wirkung von Fasern wird man verstärkt Abdeckungen insbesondere aus gitternetzverstärker Aluminiumfolie verwenden, um Faser- Emisionen zu vermeiden. Hierin verbirgt sich aber eine Gefahr bezüglich der Durchfeuchtung der Dämmung und der damit verbundenen Korrosion an den Anlagenteilen.

Im Auskühlvorgang wird durch den Unterdruck in der Dämmung dem Dämmstoff feuchte Luft zugeführt. Dies geschieht insbesondere über undichte Fugen oder Verletzungen der Folie. Eine diffusions­ dichte Aluminiumfolie verhindert aber beim nächsten Aufheizvorgang das flächige Ausdiffundieren der Feuchtigkeit. Der Dämmstoff wird im Laufe der Zeit mit Feuchtigkeit angereichert.

Werden bei bisher bekannten Verfahren Mineralwolledämmstoffe ohne Abdeckung verwendet, so kann sich in der Dämmung Konvektion ausbilden. Die Wärmeverluste können den 2- bis 3fachen Wert gegenüber der Wärmeverluste durch reine Leitung annehmen.

Werden bei ebenfalls bereits bekannten Verfahren Mineralwolledämm­ stoffe mit Aluminiumfolien-Abdeckung verwendet, wird die Dämmung zwar gegen Konvektion geschützt. Über undichte Fugen an den Überlappungen kann jedoch feuchte Luft eindringen. Dies gesieht insbesondere während der Auskühlvorgänge beim Abschalten der Anlage. Aufgrund der diffusionsdichten Aluminiumfolie kann die Feuchtigkeit nicht mehr ausdiffundieren. Der Wasserdampf kondensiert in den kalten Zonen der Dämmung. Der Dämmstoff reichert sich mit Feuchtigkeit an. Der Wärmeverlust nimmt aufgrund des höheren Wertes des feuchtes Dämmstoffes zu. Die Gefahr der Korrosion an Anlagenteilen steigt.

Die vorliegende Erfindung befaßt sich nun mit der Lösung des Problems, daß bei dem eingangs erörterten System zur Wärmedämmung auch dann zufriedenstellende Ergebnisse erzielt werden, wenn trotz der als Konvektionssperre vorgesehenen Folie von der Isolierung dadurch nicht jegliche Feuchtigkeit ferngehalten werden kann, daß Teile der Folie nicht mehr bestimmungsgemäß funktionieren können und durch schadhafte Bereiche Feuchtigkeit in die Isolierung gelangt.

Die Lösung der sich daraus ergebenden Aufgabe ergibt sich aus den Patentansprüchen und mit der Erfindung wird erreicht, daß die Folie primär als Konvektionssperre wirkt, aber trotzdem in die Isolierung gelangte Feuchtigkeit durch die Folie austreten kann, wenn die Betriebsumstände ein Temperatur­ gefälle von der Objektseite der Dämmschicht zu deren anderer Seite hin bewirken.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung für die Wärmedämmung ist in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend beschrieben.

Die Ummantelung einer betriebstechnischen Anlage 1 ist mit 2 gekennzeichnet. Es handelt sich vorzugsweise um ein rings­ um geschlossenes Gehäuse, wobei jedoch andere Konstruktionen gemäß der Beschreibungseinleitung nicht ausgeschlossen sind. Der Ummantelung bzw. dem Gehäuse ist eine luftdurchlässige Dämmstoffschicht 3 als erste Schicht im Sinne der Patent­ ansprüche vorgelagert, wobei es sich insbesondere um Mineralwolle handelt. In geeigneter, für die Erfindung unwesentlicher und demzufolge nicht näher zu erörtender Weise ist die Dämmstoffschicht 3 gegenüber dem Gehäuse 2 festgelegt. Der Dämmstoffschicht 3 ist auf der dem Gehäuse 2 (im Sinn der Beschreibungseinleitung "Objekt") abgekehrten Seite eine genadelte Aluminiumfolie 4 als zweite Schicht im Sinne der Patentansprüche vorgelagert, die als Konvektionssperre wirkt. Sie hat eine gleichmäßig auf die gesamte Fläche verteilte Lochung, wobei der Lochdurchmesser gleichmäßig 0,1 mm beträgt und der Abstand von Lochmittel­ punkt zu Lochmittelpunkt 10 mm beträgt; bei beiden Werten handelt es sich um Vorzugswerte, von denen abgewichen werden kann, wenn auf optimale Ergebnisse nicht wertgelegt wird. Der Fixierung der Aluminiumfolie 4 dient beim ausgewählten Ausführungsbeispiel ein Klebeband 5. Unter Einhaltung eines Luftspaltes 6 ist der Aluminiumfolie eine Ummantelung 7 vor­ gelagert, die aus Stahl- oder Aluminiumblech gebildet sein kann.

Die Ummantelung 7 weist gewollt oder ungewollt Luftdurchlässe 8 auf, durch die und infolge der Dichteunterschiede der Luft zu beiden Seiten der Ummantelung 7 und der damit einhergehen­ den Konvektion gemäß dem Pfeil 9 Umgebungsluft hinter die Ummantelung 7 und in den Luftspalt 6 gelangt. Ist die be­ triebstechnische Anlage 1 in Betrieb und gibt Wärme ab, so wird die in dem Dämmstoff 3 natürlicherweise enthaltene Luft mit Feuchtigkeit angereichert, indem feuchte Luft entsprechend dem Pfeil 10 durch die Löcher der Aluminiumfolie 4 in die Dämmstoffschicht 3 gelangt. Die Hauptmenge der in den Luft­ spalt 6 gelangte Luft (Pfeil 9) verläßt den Luftspalt wieder entsprechend dem Pfeil 11, so daß in dem Luftspalt 6 eine ständige Luftströmung herrscht.

Wird nun die betriebstechnische Anlage 1 abgeschaltet, so sinkt die Temperatur in der Dämmstoffschicht 3 nach einer gewissen Zeit, sie sinkt bei üblichem System unter den Tau­ punkt ab, es schlägt sich in der Dämmstoffschicht Feuchtig­ keit nieder und die sich in der Dämmstoffschicht ansammelnde Feuchtigkeit führt zum Verrotten des Dämmstoffes und erhöht die Korrosionsgefahr an der Dämmstoffschicht.

Bei der Erfindung wird nun dieser Kondensatniederschlag weitgehend bzw. sogar gänzlich verhindert, indem die Feuch­ tigkeit ehe sie sich in der Dämmschicht 3 niederschlägt, entsprechend den Pfeilen 12 durch die Lochung der Folie 4 wieder ausdiffundieren kann. Durch die Anordnung der entsprechend ausgebildeten Folie 4 hat die Folie 4 einen hohen Strömungswiderstand < 150 kPas/m, sie wirkt einerseits als Konvektionssperre, andererseits kann etwaige in die Dämmstoffschicht 3 eingedrungene Feuchtigkeit bedingt durch einen geringen Wasserdampfdiffusionswiderstand entsprechend µ × s < 10 m im alleräußersten Fall auch = 10 m wieder aus­ diffundieren. Eine Anreicherung von Feuchtigkeit in der Dämmung ist ausgeschlossen.

Einerseits kann ein Betriebszustand wie oben geschildert in besonderem Maße dann auftreten, wenn die Anlage 1 eine "betriebstechnische" Anlage beispielsweise ein Blockheiz­ kraftwerk ist. Diese Anlage erreicht über die Betriebsdauer hinweg eine hohe Betriebstemperatur. Andererseits sind die Stillstandszeiten zwischen zwei Betriebsphasen so lang, daß die Anlage so weitgehend auskühlt, daß die Temperatur in der Isolierung unter den Taupunkt absinkt.

Es sind nun Betriebszustände denkbar, in denen wenn die Folie 4 partiell beschädigt ist, feuchte Luft aus dem Luftspalt 6 durch die Beschädigungen der Folie in die Isolierschicht 3 gelangt. Liegt eine Temperatur über dem Taupunkt vor, so ist dies lediglich insofern schädlich, als die Isolier­ wirkung der Dämmschicht 3 durch zusätzliche Wärmeübertragung durch Konvektion beeinträchtigt ist. Sinkt aber die Temperatur in der Dämmschicht 3 unter den Taupunkt ab, beispielsweise wenn die betriebstechnische Anlage 1 abgeschaltet wird, so schlägt sich die Feuchtigkeit der vorher eingedrungenen Luft in der Dämmschicht nieder. Verbliebe sie dort, so würde sie zum Verrotten der Dämmschicht führen. Bei der Erfindung bildet sich nun aber beim Ingangsetzen der betriebstechnischen Anlage 1 und deren Aufheizen ein Temperaturgefälle in der Dämmschicht von der der Anlage 1 zugekehrten Seite zu der der Folie 4 zugekehrten Seite aus. Dieses Wärmegefälle sorgt dafür, daß die vorher niedergeschlagene Feuchtigkeit in Dampfform durch die entsprechend erfindungsgemäß ausgebildeten Löcher in der Folie 4 in den Luftspalt 6 gelangt und von dort in die Umgebung abgeführt wird. Die erfindungsgemäß ausgebildete und angeordnete Folie 4 dient also einerseits in den unbeschädigten Bereichen als Konvektionssperre, weil sie den vorgenannten hohen Strömungswiderstand < 150 kPas/m hat, sie läßt jedes durch den geringen Wasserdampfdiffusions­ widerstand von µ × s < 10 m etwa in die Dämmschicht 3 einge­ drungene Feuchtigkeit wieder ausdiffundieren. Eine Anreicherung von Feuchte in der Dämmschicht 3 wird verhindert.

Die erfindungsgemäß ausgebildete und angeordnete Aluminiumfolie kann als "genadelte Aluminiumfolie" bezeichnet werden, weil eine in üblicher Weise serienmäßig glatt hergestellte, keinerlei Unterbrechungen aufweisende Folie dadurch erfindungsgemäß zubereitet werden kann, daß eine große Anzahl von Löchern wie beschrieben in Ausbildung und Anordnung auf einer Maschine mit einer Vielzahl entsprechender Nadeln in wenigen Arbeits­ takten mit allen benötigten Löchern versehen - "genadelt" - werden kann.

Eine Aluminiumfolie auf der Kaltseite der Dämmung mit einem Luftspalt zur Ummantelung verbirgt noch zwei weitere Vorteile die auch aus wärmeschutztechnischer Sicht zweckmäßigerweise erfüllt sind.

• 1. Durch den niederen Emissionsgrad für die Wärmestrahlung ε = 0,03 ist die Wärmeabgabe (Wärmeübergangskonfizient) durch Strahlung minimiert.
• 2. Als abdeckende Schicht dient sie als Konvektionssperre. Die Konvektion in der Dämmung wird verhindert.

Der Nachteil einer derartigen Abdeckung in Bezug auf die Anreicherung von Feuchtigkeit durch den sogenannten "Pumpeffekt" wird durch eine "genadelte" Aluminiumfolie aufgehoben. Die eingedrungene Feuchtigkeit kann wieder ausdiffundieren. Alle Vorteile der Aluminiumfolie, die werkseitig aufgebracht wird, werden ausgenutzt.

Wesentlicher Teil der Erfindung ist also die Anordnung der genadelte Aluminiumfolie, mit einer Vielzahl von Löchern bezüglich deren Durchmesser und Abständen voneinander gilt, daß der Strömungswiderstand der Folie von 150 kPas/m nicht unterschritten wird und die Folie als Konvektionssperre wirkt, was in optimaler Weise dann zu erwarten ist, wenn der Lochabstand (Abstand von Lochmittelpunkt zu Loch­ mittelpunkt) 10 mm beträgt.

Durch den hohen Strömungswiderstand von < 150 kPas/m wirkt die Folie nach wie vor als Konvektionssperre. Etwaige einge­ drungene Feuchtigkeit kann bedingt durch den geringen Wasserdampfdiffusionswiderstand (µ × s ≦ 10 m) wieder aus­ diffundieren. Eine Anreicherung von Feuchte in der Dämmung wird ausgeschlossen.

Diese Situation ist bei betriebstechnischen Anlagen von besondere Bedeutung, weshalb die Erfindung für solche betriebs­ technischen Anlagen besondere Bedeutung hat. Da jedoch die Problematik grundsätzlich bei jeder technischen Anlage auftreten kann, soll die Anwendung der Erfindung nicht auf betriebs­ technische Anlagen beschränkt sein. Die Problematik kann sogar mehr oder weniger bei jedem Gebäude auftreten, beispiels­ weise, wenn es tagsüber bei Sonneneinstrahlung stark aufgeheizt wird, nachts dann aber stark auskühlt, weshalb auch dieser Anwendungsbereich eingeschlossen sein soll. In einem solchen Fall ist die Ummantelung oft eine vorgehängte Fassade.

Schließlich soll nach darauf hingewiesen werden, daß die Folie 4 zwar eine mit Abstand bevorzugte Ausführungsform ist, jedoch auch eine der Dämmstoffschicht 3 unmittelbar zugeordnete Beschichtung entsprechend ausgebildet und zur Wirkung gebracht werden kann.

Wenn vorstehend von einer partiell beschädigten Folie 4 die Rede ist, so liegt selbstverständlich die gleiche Problematik vor, wenn die Folie 4 selbst unbeschädigt ist und feuchte Luft an der unzulänglich festgelegten Folie 4 vorbei in die Dämmstoffschicht bzw. "erste" Schicht 3 gelangt.

Claims (9)

1. Vorrichtung für die Wärmedämmung eines Objekts (1) mit einer vor dem Objekt (1) angeordneten Isolierschicht (3) aus luftdurchlässigem Dämmstoff, beispielsweise Steinwolle, als erste Schicht, einer der dem Objekt (1) abgewandten Seite der ersten Schicht zugeordneten zweiten Schicht (4) und einem Luftspalt (6) zwischen der zweiten Schicht (4) und einer als Ummantelung dienenden dritten Schicht (7) dadurch gekennzeichnet, daß der Isolier- bzw. ersten Schicht auf der dem Objekt abgewandeten Seite zugeordneten zweiten Schicht (4) als Konvektionssperre derart ausgebildet ist, daß unter Umgehung der zweiten Schicht bzw. durch gegenüber dem Sollzustand veränderten Schichtbereiche in die erste, isolierende Schicht (3) gelangte Feuchtigkeit (13) bei Vorliegen eines Temperaturgefälles in der Isolierschicht von der dem Objekt zugekehrten Seite zu der dem Luftspalt zugekehrten Seite in Folge Dampfdruck Feuchtigkeit durch Öffnungen in der zweiten Schicht aus der ersten, isolierenden Schicht in den Luftspalt gelangt, um durch Hinterlüftung abgeführt zu werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht von einer Folie (4) gebildet wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (4) eine werksmäßig aufkaschierte Deck­ schichtfolie aus Aluminium ist, die als Konvektionssperre und der Verhinderung der Emission von die Umwelt gefährdenden Bestandteilen der Isolier- bzw. Dämmstoffschicht dient.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Folie eine gelochte Folie mit einer Vielzahl von Löchern ist, wobei der Lochdurchmesser bei 0,1 mm und der Lochabstand bei 10 mm liegt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, 3 oder 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Folie eine genadelte Folie ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch die Verwendung eines luftdurchlässigen Materials für die erste Isolierschicht (3), das zum Zwecke der Konvektions­ sperre und der damit verbundenen Verhinderung der Emission von die Umwelt gefährdenden Bestandteilen der Isolier­ bzw. Dämmstoffschicht (3) mit einer dampfdurchlässigen, der strömenden Luft einen hohen Widerstand entgegenbringen­ den zweiten Schicht (4) belegt ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6 dadurch gekennzeichnet, daß das Objekt (1) eine technische Anlage ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, daß das Objekt (1) eine betriebstechnische Anlage ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6 dadurch gekennzeichnet, daß das Objekt (1) ein Bauwerk ist, wobei die Ummantelung eine vorgehängte Fassade ist.