Projekt 24058/01

Anwendungsgerechte Optimierung eines Silikatdämmstoffs zur Innenwanddämmung

Projektdurchführung

Calsitherm Silikatbaustoffe GmbH
An der Eiche 15
33175 Bad Lippspringe

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Fertigungstechnische Produktoptimierung eines Silikatdämmstoffes


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenFür diese Untersuchungen sind die folgend beschriebenen Teilarbeiten geplant.
1. Der größte Energieaufwand bei der Herstellung des Dämmstoffes wird für die Autoklavierung und Trocknung der Dämmplatten benötigt. Die vorhandene Anlage ist dabei energetisch weitgehend ausgereizt, so dass hier nur ein geringes Optimierungspotential gegeben ist. Eine anlagentechnisch interessante und Erfolg versprechende Möglichkeit besteht in der Kombination der vorhandenen Technik mit der Mikrowellentrocknung. Dabei ist aber zu berücksichtigen, dass die Produkteigenschaften ganz wesentlich von der Art und dem zeitlichen Verlauf der Trocknung abhängig sind. Diese Untersuchungen können deshalb nur schrittweise und in Kooperation mit dem IBP, das die Materialkennwerte bestimmt, erfolgen.
2. In Bezug auf die bauphysikalischen Eigenschaften der Dämmstoffplatten soll in einem ersten Schritt ausgelotet werden, innerhalb welcher Grenzen die Variation der relevanten Materialkennwerte Rohdich-te, Wärmeleitfähigkeit und Kapillaraktivität mit der vorhandenen Anlage fertigungstechnisch möglich ist. Diese Kennwertbereiche und deren funktionalen Zusammenhänge bilden die Grundlage für das IBP bei den unter P. 6.2 beschriebenen Untersuchungen. Es wird versucht eine mehrschichtige Dämmstoffplatte herzustellen, die aufgrund unterschiedlicher Materialkennwerte in den einzelnen Schichten bauphysikalische Vorteile aufweist. Eine wesentliche Vorgabe liegt dabei in der Verbindung der Schichten ohne Verwendung organischer Klebstoffe. Ziel ist es, bei der kompletten geschichteten Dämmstoffplatte möglichst nur Silikatwerkstoffe oder gegebenenfalls mineralische Kleber zu verwenden, so dass der Dämmstoff weiterhin brandschutztechnisch optimal ist und nach dessen Abbau als reiner Bauschutt entsorgt werden kann.
3. Bei den aufgeführten Optimierungen der Produkteigenschaften und der Energieeinsparmaßnahmen wird immer auch der Einfluss auf die Fertigungskosten mit berücksichtigt. Im Falle positiver Ergebnisse der gekoppelten Mikrowellentrocknung scheinen aufgrund der geringeren Aufwendungen für Energieeinsatz in Teilbereichen eine bessere Ausnutzung der anfallenden Prozessabwärme und eine Reduzierung der Fertigungskosten realisierbar zu sein.


Ergebnisse und Diskussion

Die bauphysikalischen Untersuchungen zeigen, dass durch einen geschichteten Materialaufbau mit zwei anderen mineralischen Dämmstoffen niedrigerer Wärmeleitfähigkeit der Dämmwert deutlich verbessert werden kann. Nach Bestimmung der wesentlichen hygrischen Materialkennwerte des neuen Dämmstoffes erfolgten umfangreiche hygrothermische Berechnungen. Aus den Ergebnissen der vielen berechneten Variationen kann man die Vorteile und Einsatzgrenzen sowie Aussagen über die Dicke der sehr ka-pillaraktiven Calciumsilikatplatte und deren Anordnung im Dämmsystem entnehmen.
Nach gängiger Lehrmeinung ist der Übergangsbereich der Innendämmung zur einbindenden Wand oder Decke kritisch, wobei als Argument die Wärmebrückenwirkung der durch die Innendämmung kälteren Wand auf diesen Bereich angeführt wird. Die durchgeführten Berechnungen zeigen aber, dass hier kein besonderes Problem vorliegt, weil umgekehrt die einbindende Wand bzw. Decke durch ihre auf der war-men Seite liegenden großen Oberfläche an dieser Stelle eher für eine höhere Temperatur und damit geringere Feuchte sorgt. Sofern in dem Gebäude vor der Anbringung der Innendämmung im Übergangsbereich zur einbindenden Wand oder Decke keine Schimmelpilzprobleme aufgetreten sind, sind danach auch keine zu erwarten. Diese Aussage gilt allerdings nur unter der Voraussetzung, dass die sonstigen Randbedingungen unverändert bleiben. Liegt nach der thermischen Sanierung eine Nutzungsänderung mit höherer Feuchte-last oder ein verändertes Lüftungsverhalten (z.B. durch Einbau neuer dichter Fenster) vor, ist diese Fragestellung unter den neuen Randbedingungen zu überprüfen.
Die Berechnungen mit dem Schimmelpilzprognosemodell WUFI-Bio zeigen, dass aufgrund der mess-technisch ermittelten sehr hohen Schimmelpilzresistenz des Calciumsilikats, bei dem erst ab Oberflächenfeuchten oberhalb von 90 % r. F. Schimmelwachstum auftritt, bei Vorhandensein einer bis auf das Mauerwerk durchgehenden Fehlstelle in der Innendämmung ein deutlich vermindertes Schimmelpilzrisiko vorliegt. Wesentlich dafür ist ebenfalls, dass das Calciumsilikat in entsprechender Dicke zur Außen-wand hin angeordnet ist.
Für bestimmte Dämmstoffvarianten der Innendämmung wurden zusammen mit einer DIN-Referenzwand frequenzabhängige Schalldämmmaße gemessen. Im Vergleich zur Referenzwand wurde bei der Aus-gangsdämmung mit 50 mm und 100 mm Calciumsilikat (CaSi) zum einen eine geringfügige Verbesserung und zum anderen keine Veränderung und bei der Sandwichprobe eine leichte Verschlechterung gemessen. Zur Beurteilung der Messungen wurden die Delta-Rw-Werte gebildet, bei denen die nach Norm einzurechnenden Sicherheitsfaktoren berücksichtigt wurden. Diese Sicherheitsfaktoren führen dazu, dass selbst bei der 50 mm Calciumsilikatdämmung trotz besserer Messergebnisse ein negativer Delta-Rw-Wert resultiert. Allerdings ist nach Aussage des Akustikers, der die Messungen durchgeführt hat, eine Differenz von -1 dB und mit der 100 mm CaSi und Sandwichplatte von -2 dB selbst von geschulten Personen nicht zu hören. Man kann deshalb davon ausgehen, dass bei der Dämmung mit einer Sandwichplatte die Schalldämmmaße nur unwesentlich beeinflusst werden.
Die Optimierung des Fertigungsverfahrens mit der besonderen Zielstellung der Energieeinsparung durch Modifizierungen an den Autoklavierungs- sowie Trocknungsprozessen und einer Reduzierung der Ferti-gungskosten durch Modifizierungen am Entwässerungsverhalten sowie Pressverfahren konnten ohne Beeinträchtigungen der Materialkennwerte kostengünstiger gestaltet werden. Das Einsparpotential kann - je nach Pressdicke - bis zu einer 20% igen Energieeinsparung führen.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die wesentlichen Ergebnisse dieses Projektes werden zu Publikationen in Fachzeitschriften zusammengefasst und auf Fachvorträgen bei Tagungen und Kongressen dem Fachpublikum, vor allem den Bausachverständigen, Architekten und Vertretern der betroffenen Verbände vermittelt. Im Rahmen der Vertiefungsvorlesung Feuchteschutz und Biohygrothermik an der Universität Stuttgart werden bereits die angehenden Ingenieure an dieses Thema herangeführt. Außerdem bringt das Institut für Bauphysik beim WTA-Merkblatt Innendämmung über die Mitarbeit in dieser Arbeitsgruppe sein gesamtes Fachwissen ein.


Fazit

Im Anwendungsbeispiel werden mit den unterschiedlichen Sandwichproben Wärmedurchgangskoeffizienten von 0,36 W/(m²K) erzielt. Damit werden auch fast die zu erwartenden Anforderungen der EnEV 2009 (maximaler U-Wert von 0,35 W/(m²K)) erfüllt. Dabei ist zu bedenken, dass es sich bei dem hier zugrunde gelegten Wandaufbau (U-Wert 1,21 W/(mK)) um einen äußerst niedrigen Dämmstandard handelt. Ein minimal geringfügig besserer Dämmstandard würde ausreichen, um die zukünftigen Anforderungen der EnEV zu erfüllen.