Forschungsprojekt - Alterung Epsilon

Untersuchung des Einflusses von Alterung und Verschmutzung auf das wärmetechnische Verhalten von Baustoffen mit vermindertem Emissionsvermögen


Ausgangssituation

In den letzten Jahren drängen zahlreiche Bauprodukte auf den Markt, die zur Verbesserung der wärmeschutztechnischen Eigenschaften niedrig emittierende Folien oder Beschichtungen einsetzen – je nach Produkt an der Produktoberfläche und/oder im Inneren des Produkts. Auch konventionelle Dämmstoffanbieter setzen zunehmend solche Deckschichten ein.

Durch einen niedrigen Emissionsgrad wird die mögliche Strahlungswärmeabgabe bzw. -aufnahme einer Oberfläche stark reduziert; damit reduziert sich der Gesamtwärmedurchgang durch das gesamte Bauteil. Übliche Baustoffe haben Emissionsgrade von etwa 0,9 – niedrigemittierende Folien und Kaschierungen von etwa 0,03 bis 0,2 im frischen, sauberen Zustand. Aufgrund der unterschiedlichen Temperaturen im Winter und im Sommer, vor allem im Dachaufbau, wirkt sich die Strahlungsreduktion im Sommer stärker aus als im Winter.

Herstellerangaben und vorhandene Produkt-/Bauteilmessungen an solchen Baustoffen bzw. an Bauteilen mit diesen Baustoffen erfassen in der Regel nur den sauberen, frischen Zustand der Folien. Eine Arbeitsgruppe in CEN/TC89 erarbeitet – unter Mitarbeit von Herstellern, Wissenschaft und Prüfstellen – Beurteilungshinweise.

Die Dauerhaftigkeit der niedrigemittierenden Eigenschaft (Alterung durch Staub, Fett, Schmutz, Korrosion, UV-Belastung, thermisch-hygrische Belastung, Stoffe aus anderen Baustoffen etc.), die „Abdeckung" z. B. durch Stäube, Schmutz etc. und der Einfluss dieser Effekte auf den Emissionsgrad sind noch nicht ausreichend bekannt. Auch die geeigneten Prüfverfahren sind nur teilweise klar.

Zielsetzung

Ziel des Forschungsvorhabens war es, Art, Größe und Effekt möglicher Einflussparameter auf den Emissionsgrad zu klären: als durchschnittliche Werte für praxisrelevante Verhältnisse über die Gebrauchsdauer im Bauteil und als Grenzwerte für den maximalen möglichen Einfluss. Die Erkenntnisse können als Grundlage für die bauaufsichtliche Regelung (z. B. in Form eines Bemessungswertes des Emissionsgrads über die Bauteilnutzungsdauer) dienen.

Vorgehensweise

Im Rahmen dieser Forschungsarbeit wurden die Einflussparameter auf den Emissionsgrad niedrigemittierender Folien während der Gebrauchsdauer anhand verschiedener Alterungsverfahren untersucht. Im Einzelnen wurden die Proben nach CUAP, durch Wechselklima, UV-Strahlung, Wärmelagerung, Freibewitterung und Beaufschlagung mit Staub gealtert. Nach jeder Alterung wurde der Emissionsgrad der Prüfkörper bestimmt und dem Ausgangswert im Neuzustand gegenüber gestellt.

Ergebnisse

Im Folgenden werden die wesentlichen Erkenntnisse für die untersuchten Produkte stichpunktartig zusammengefasst:
  • Die Änderung des Emissionsgrades mit den untersuchten Alterungsmethoden beträgt in den meisten Fällen ∆εn ≤ 0,05. Fünf Probekörper zeigen nach Wechselklima-Beanspruchung eine größere Änderung. Eine Probe wurde durch UV-Bestrahlung zerstört.
  • Eine Korrelation zwischen der Alterung durch Wechselklima und der ungeschützten Freibewitterung deutet sich an. Hier wäre die Empfindlichkeit der niedrigemittierenden Folien hinsichtlich Frost bzw. Frost-Tauwechsel näher zu untersuchen. Hierbei ist jedoch anzumerken, dass die ungeschütze Freibewitterung eine sehr extreme Belastung darstellt.
  • Die Alterung nach CUAP bewirkt im Rahmen der Messgenauigkeit keine Änderung des Emissionsgrades.
  • Eine minimale Verschmutzung mit dem verwendeten Probestaub bewirkt keine Veränderung des Emissionsgrades. Dickere Staubschichten und andere Arten von Verschmutzung sollten noch untersucht werden.
  • Allein aus visuell feststellbaren Veränderungen im sichtbaren Bereich lassen sich keine zweifelsfreien Aussagen über Änderungen des Emissionsgrades treffen.
  • Geringfügige Änderungen des gemessenen Emissionsgrades können aufgrund der Messunsicherheit nicht zweifelsfrei einer Änderung des tatsächlichen Emissionsgrades zugeordnet werden. Insbesondere bei niedrigen Emissionsgraden (εn < 0,1) kann die relative Änderung groß sein.

Die Alterungseffekte fallen bei den untersuchten reflektierenden Folien zunächst geringer aus als erwartet. Signifikante Änderungen des Emissionsgrades sind im Speziellen bei extremen Belastungen wie z. B. ungeschützter Freibewitterung und Klimawechselbelastung zu beobachten, aber auch hier nicht bei allen Proben. Zur weitergehenden Klärung sind Einflüsse wie der Frost-Tauwechsel und hier nicht untersuchte Verschmutzungen sowie größere Staubschichtdicken (für andere Einbausituationen) zu untersuchen.

Projektinformationen


Projektleiter:
Dipl.-Phys. Norbert Sack

Projektmitarbeiter:

Projektlaufzeit:
05/2008 bis 04/2009

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