Produkt- und Verfahrensentwicklung zur Herstellung und Anwendung nachhaltiger und kostengünstiger hochwärme-dämmender vakuumisolierter Bauelemente unter Verwendung innovativer Filterasche-Stützkerne im Bauwesen und Apparatebau – FA-VIP

Laufzeit

Träger

Kennzeichen

Ansprechpartner

Konsortium

01/2020 – 12/2021

VDI/VDE-IT; ZIM Verbundvorhaben

16KN080528

Dr.-Ing. Mathias Klinger

  • TU Dortmund
  • Vaku-Isotherm GmbH
  • HSI Turbinenstahlbau Dresden – Übigau GmbH
Stützkern-VIP-Herstellung Labor TU Dortmund
VIP-Herstellung Vaku-Isotherm
Demonstrator Bodendämmung Herstellung ISE
Demonstrator Speicherbau Herstellung HSI

Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung innovativer nachhaltiger kostengünstiger hochdämmender Vakuum-Dämmelemente mittels des Einsatzes von Filterasche als Stützkernmaterial sowie der Entwicklung innovativer hochdämmender Bauelemente unter Anwendung der zu entwickelnden Vakuumdämmelemente in ausgewählten Anwendungsfällen aus den Bereichen Bauwesen und Apparatebau.

Hierfür wird aufbauend durch numerische und labortechnische Untersuchungen der TU Dortmund ein Stützkerngemisch auf Basis von nachhaltiger Filterasche untersucht und validiert. Mit Hilfe dieses Stützkerns entwickelt die Vaku-Isotherm GmbH VIP-Elemente sowie die dafür erforderliche Fertigungstechnologie. Im Bereich der Anwendungsentwicklung werden durch die Forschungseinrichtung ISE Anwendungskonzepte im Bauwesen wie der Außenwanddämmung sowie der Schwerlastfußbodendämmung und durch das KMU HSI Turbinenstahlbau Dresden-Übeigau GmbH ein hochgedämmter LNG-Tank entwickelt.

Eine Energieeinsparung im Gebäudesektor kann einerseits durch die Steigerung des Anteils erneuerbarer Energien und andererseits durch die Minderung der Energieverluste, jedoch im Wesentlichen durch die Minderung der Wärmeverluste mittels effizienter Wärmedämmung erreicht werden.

Den steigenden Anforderungen zur Senkung des Energieverbrauchs durch Verbesserung der Wärmedämmung ist bei Einsatz konventioneller Massendämmstoffe des Stands der Technik (bspw. Mineralwolle, EPS, o. ä.) nur durch hohe Materialdicken des Dämmmaterials realisierbar. Damit geht bspw. im Bauwesen viel Wohn- bzw. Nutzraum verloren und es entstehen zunehmend konstruktive Probleme infolge immer größer werdender Dämmstoffdicken. Zur Überwindung der konstruktiven Schwierigkeiten konventioneller Dämmstoffe sind auf dem Markt bereits hochdämmende Materialien verfügbar, die bislang jedoch nur einen Nischenplatz im Dämmbereich einnehmen, beispielsweise für Denkmalsanierungen im Bauwesen (auf Grund Platzmangels für den Fall der Innendämmung) oder für den Transport von temperatursensitiven Produkten wie in der medizinischen Logistik (vakuVIP Controlled Thermobox). Es handelt sich dabei um vakuum-isolierte Paneele (kurz VIP). Diese werden in Form von Platten produziert.

Im Wesentlichen werden VIP mit einem Stützkern aus pyrogener Kieselsäure angeboten. Diese VIP mit Stützkernen aus pyrogener Kieselsäure zeichnen sich durch eine Wärmeleitfähigkeit von ca. 5 mW/mK und einer prognostizierten Gebrauchsdauer von ca. 60 Jahren aus. Die Defizite der am Markt verfügbaren VIP mit einem Stützkern aus pyrogener Kieselsäure sind:

  • vergleichsweise hohe Kosten des VIP (60 €/m² bei d = 20 mm)
  • hoher Anteil „grauer Energie“
  • eingeschränkte Temperaturbeständigkeit -50 °C bis 90 °C
  • Alterung des Stützkernmaterials (Agglomeration der Kieselsäure)
  • kein nachhaltiger Produktlebenszyklus (keine Herstellung aus Recyclingmaterial)

Zur Überwindung der Defizite sind alternative Stützkernmaterialien zu untersuchen mit wesentlich geringeren Anteilen an grauer Energie in Form von Reststoffen. Hierfür sollen im Rahmen des Vorhabens Filteraschen dahingehend aufbereitet werden, dass diese als Stützkern für VIP eingesetzt werden können. Im Preisvergleich der Stützkernmaterialien pyrogene Kieselsäure zu beispielsweise Braunkohlenfilterasche durch vollständige bzw. teilweise Substitution zeigt sich ein signifikantes Einsparpotential. Das Produkt weist ähnliche Eigenschaften wie herkömmliche VIP beim Einsatz auf und kann zudem ca. 29 % preiswerter im Vergleich zu VIP mit pyrogenem Kieselsäurekern gefertigt werden. Die vielseitigen Anwendungen und das dementsprechende Potential zeigen den Marktbedarf auf.

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