Vakuumdämmelemente neu gedacht – regelbar, bedarfsgerecht, flexibel

07.01.26

Durch regelbare Dämmelemente lässt sich der Wärmedurchgang durch Gebäudehüllen bedarfsgerecht anpassen und dadurch Heiz- und Kühlenergie sparen. Die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF) entwickeln im Forschungsprojekt ReVaD mit ihren Partnern derartige Dämmelemente und nutzen hierfür den Knudsen-Effekt und Abstandstextilien.

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Der Knudsen-Effekt beschreibt die Änderung der Wärmeleitfähigkeit poröser Strukturen durch den im Porenraum vorherrschenden Gasdruck. Herrscht im Porenraum ein Vakuum, ist die Wärmeleitfähigkeit niedrig, steigt der Druck an, nimmt auch die Wärmeleitfähigkeit zu. Um dieses Prinzip in einem regelbaren Dämmelement sinnvoll einzusetzen, ist ein möglichst hoher Schaltfaktor zwischen den beiden Zuständen nötig. Dazu müssen Porensystem und Gasdruckbereich optimal aufeinander abgestimmt werden. Der Schaltfaktor ist ein Maß für das Verhältnis aus maximal zu minimal erzielter Wärmeleitfähigkeit.

Im Dämmpaneel besteht das Porensystem aus einem Abstandstextil, das an den DITF entwickelt wird.

Im Dämmpaneel besteht das Porensystem aus einem Abstandstextil, das an den DITF entwickelt wird.

Druckstabiles Abstandstextil (©DITF)

Eine zentrale Herausforderung stellt dabei die Drucksteifigkeit des Füllkernes dar: Bei einer Flächenpressung von 10 N/cm2 im Feinvakuum ist nur eine minimale Verformung erlaubt. Das Forschungsteam im Technologiezentrum Maschentechnik hat bereits entsprechende druckstabile Strukturen entwickelt. In den nächsten Schritten wird deren Porengröße optimiert, indem Texturgarne in den Polfadenraum eingebracht werden. Die grundlegende Wärmeleitfähigkeit der Struktur soll dabei möglichst wenig erhöht werden.

Mit den hergestellten Strukturen im Paneel konnte bereits ein Schaltfaktor von fünf nachgewiesen werden. Aktuelle Arbeiten widmen sich der Optimierung der Abstandsstrukturen und dem Aufbau eines Demonstrators. Im Verbundprojekt wird am Institut für Technische Thermodynamik des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Stuttgart eine thermochemische Reaktorkomponente entwickelt, die die präzise und energieeffiziente Gasdruckeinstellung im Dämmelement ermöglicht. Dabei werden Metallhydrid-Wasserstoff-Reaktionssysteme eingesetzt, die durch gezielte Temperierung die Kontrolle des Gasdrucks im Dämmpaneel zulassen.

Das Institut für Gebäudeenergetik, Thermotechnik und Energiespeicherung (IGTE) der Universität Stuttgart untersucht die Integrationsmöglichkeiten der Paneele in den Wandverbund simulativ und experimentell. Die thermisch-energetischen Simulationen ermöglichen die Beurteilung von Energieeinsparpotenzialen der Technologie in unterschiedlichen Szenarien und unter verschiedenen Randbedingungen. Mit Hilfe eines Demonstrators wird die regelbare Wärmedämmung anwendungsnah getestet.

Das Projekt ReVaD (Entwicklung regelbarer Vakuumdämmelemente zur bedarfsgerechten Anpassung des Wärmedurchgangs in Gebäudehüllen und -strukturen sowie der thermischen Aktivierung von Speichermassen) wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Rahmen der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) gefördert (FKZ: 22617 N).