Nichts isoliert besser als nichts. Auf diesem Grundsatz beruht der Effekt der Thermoskanne: In ihren hohlen Wänden herrscht Vakuum. Inzwischen hat man dieses Prinzip auch auf die Gebäudedämmung übertragen. Vakuum-Paneele bieten die stärkste Isolierung bei geringster Dicke.
Es gibt drei grundlegende Arten der Wärmeübertragung: Konvektion, Konduktion und Strahlung. Letztere kann man auf den bekannten Wärmebildern beobachten, für ersteres ist der Eiswürfel im Cocktail das klassische Beispiel. Für Gebäude spielt die zweite Form die wichtigste Rolle. Der größte Teil der Wärme, der im Winter aus einem geschlossenen Haus nach außen gelangt, geht durch Konduktion – also Wärmeleitung – verloren. Auf demselben Weg gelangt sie in umgekehrter Richtung in warmen Ländern ins klimatisierte Gebäude hinein.
Wärmeleitung verhindern
Die Wärmeleitung hat vor allem mit der Bewegung der Atome zu tun: Je mehr Energie (Wärme) in einem Festkörper vorhanden ist, desto stärker ist die Schwingung seines Atom-Gitters. So ein Festkörper ist zum Beispiel ein Mauerziegel. Bei kalter Luft draußen und moppelig-warmer Heizung drinnen entsteht in ihm ein Temperaturgefälle. Die stärkere Schwingung der warmen speist die schwächere der kalten Seite, die Wärme „fließt“ ab.
Wo es kein Atomgitter gibt, kann nichts schwingen. Also gibt es keine bessere Unterbrechung der Wärmeleitung als ein Vakuum. Leider lässt sich das Prinzip der Thermoskanne nicht einfach auf großflächige Elemente übertragen. Ein völlig leeres, evakuiertes Paneel würde vom Luftdruck zusammengedrückt. Deshalb braucht es eine innere Stütze, welche möglichst viel Raum für das Vakuum übriglässt.
Stützkern plus Leere
Vakuumisolierungspaneele (VIP) besitzen einen offenporigen Stützkern, der meist aus Siliziumdioxid besteht. Dieses Material ist feuerfest, ungiftig und lässt sich wiederverwerten. Der Kern wird von einer Aluminium-Kunststofffolie umhüllt, welche die Wärmestrahlung einschränkt und das Vakuum im Paneel aufrechterhält. Denn dieses wird nach der Montage von Stützkern, Rahmen und Außenhülle an eine Vakuumpumpe angeschlossen und luftleer gepumpt.
Die VIP dämmen etwa vier- bis fünfmal besser als die besten herkömmlichen Dämmstoffe. Umgekehrt brauchen sie nur ein Viertel oder gar Fünftel der Materialstärke, um einen bestimmten Dämmwert zu erreichen. Aus diesem Grund werden VIP vor allem dort eingesetzt, wo nur sehr wenig Platz vorhanden ist oder die architektonischen Ansprüche besonders hoch sind, etwa in der Altbausanierung, bei Decken- und Laibungsdämmung oder in sehr hochwertigen Immobilien. Denn aus ihrer aufwendigen Herstellung ergibt sich natürlich ein – im Vergleich zu Mineralwolle oder Kunststoffschaum – höherer Preis. Auch beim Transport und der Verarbeitung stellen die VIP höhere Anforderungen als die schlichte Meterware. Für den größeren Aufwand wird der Bauherr jedoch mit besten Dämmwerten und einem fast verschwindend dünnen Isoliermantel belohnt.
Thermoskanne für Häuser
Vakuum isoliert Wände und Decken
Wozu dient der Getter im Vakuumpaneel?
Ein absolutes Vakuum lässt sich aus physikalischen und technischen Gründen nicht erreichen. Es verbleibt immer ein Restanteil von Luftmolekülen, der je nach eingesetzter Vakuumtechnik größer oder kleiner ausfallen kann. Auch die äußere Versiegelung des Vakuumpaneels kann nicht ohne zeitliche Begrenzung vollkommen hermetische Dichtheit garantieren. Eine minimale Diffusion von Luftmolekülen lässt sich nicht verhindern. Um das Vakuum trotz dieser grundsätzlichen Einschränkungen über lange Zeit auf dem gewünschten Niveau zu halten, werden sogenannte Getter in die Paneele eingebaut. Sie bestehen aus einem reaktionsfreudigen porösen Material mit großer Oberfläche, welches sich chemisch mit den meisten Luftmolekülen verbindet. Es kann aus Stoffen wie Barium, Lithium Zirkon, Vanadium oder Kobalt bestehen. Sie binden die meisten Gasmoleküle der Luft, vornehmlich Stickstoff, Sauerstoff und Kohlendioxid. Gegen die reaktionsträgen Edelgasatome können sie nichts ausrichten, deren Anteil an der Luft ist jedoch gering. Um auch den in der Luft enthaltenen Wasserdampf zu binden, werden Trocknungsmittel – meist Kalzium-, Barium- und Kobaltoxide – verwendet.
Ein absolutes Vakuum lässt sich aus physikalischen und technischen Gründen nicht erreichen. Es verbleibt immer ein Restanteil von Luftmolekülen, der je nach eingesetzter Vakuumtechnik größer oder kleiner ausfallen kann. Auch die äußere Versiegelung des Vakuumpaneels kann nicht ohne zeitliche Begrenzung vollkommen hermetische Dichtheit garantieren. Eine minimale Diffusion von Luftmolekülen lässt sich nicht verhindern. Um das Vakuum trotz dieser grundsätzlichen Einschränkungen über lange Zeit auf dem gewünschten Niveau zu halten, werden sogenannte Getter in die Paneele eingebaut. Sie bestehen aus einem reaktionsfreudigen porösen Material mit großer Oberfläche, welches sich chemisch mit den meisten Luftmolekülen verbindet. Es kann aus Stoffen wie Barium, Lithium Zirkon, Vanadium oder Kobalt bestehen. Sie binden die meisten Gasmoleküle der Luft, vornehmlich Stickstoff, Sauerstoff und Kohlendioxid. Gegen die reaktionsträgen Edelgasatome können sie nichts ausrichten, deren Anteil an der Luft ist jedoch gering. Um auch den in der Luft enthaltenen Wasserdampf zu binden, werden Trocknungsmittel – meist Kalzium-, Barium- und Kobaltoxide – verwendet.