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SI/502237
Machbarkeit von Aerogel Hochleistungsdämmputzsystemen
Zusammenfassung
Aerogel-Dämmputz haben im Gegensatz zu Aerogelplatten noch nicht ihr volles Potenzial hinsichtlich der Wärmedämmleistung erreicht. In diesem Sinne ist die Wärmeleitfähigkeit von Aerogel-Renderings (λ>28 mW/m·K) mehr als doppelt so hoch wie bei den verwendeten Aerogel-Granulaten (λ=13 mW/m·K). Trotzdem könnte Aerogelputz im Vergleich zu Aerogelplatten ein viel besseres Kosten-Nutzen-Verhältnis bieten, da die Kosten für das Granulat im Vergleich zu letzterem 60% günstiger sind. Darüber hinaus werden die Installationskosten als niedriger eingeschätzt, was das Potenzial belegt, die Gesamtkosten für die Renovierung um> 25% zu senken und gleichzeitig im Vergleich zum Massenmarkt wettbewerbsfähig zu sein. In der Tat wären Massenmarktlösungen im Vergleich zu einem Hochleistungs-Aerogel-Render rund 22% billiger. Die Hindernisse für die Erzielung von Hochleistungs-Renderings bestehen jedoch auf verschiedenen Ebenen, insbesondere in Bezug auf die Anwendung, Robustheit und strukturelle Stabilität des Konstruktionssystems. Das P + D-Projekt zielt darauf ab, die technische Machbarkeit zu verbessern und die wirtschaftlichen Aspekte solcher Lösungen zu analysieren.
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Publikationen / Ergebnisse
Als Alternative zu herkömmlichen Dämmplatten lassen sich Gebäude künftig möglicherweise mit einer wenige Zentimeter dicken Schicht aus leistungsfähigem Aerogel-Dämmputz wärmeisolieren. Aktuelle Entwicklungsarbeiten zielen unter anderem darauf ab, die Wirtschaftlichkeit dieser Art von Wärmedämmung zu verbessern, beispielsweise durch einen kostengünstig anwendbaren Spritzputz. Ein Hochleistungsdämmputz hätte besonders bei Bestandsbauten ein interessantes Anwendungsgebiet.
Schlussbericht
Aerogel-Dämmputze haben im Gegensatz zu Aerogel-Platten/Decken noch nicht ihr volles Potenzial in Bezug auf die Wärmedämmleistung erreicht. In diesem Sinne ist die Wärmeleitfähigkeit von Aerogelputz (λ>28mW/m-K) mehr als doppelt so hoch wie die des verwendeten Aerogelgranulats (λ=13 mW/m-K). Dennoch könnte Aerogelputz im Vergleich zu Aerogelplatten ein wesentlich besseres Kosten-Nutzen-Verhältnis bieten, da die Kosten für das Granulat im Vergleich zu letzteren um 60 % niedriger sind. Darüber hinaus werden auch die Installationskosten als niedriger eingeschätzt, was das Potenzial beweist, die Gesamtkosten für Renovierungen um mehr als 25 % zu senken, was auch gegenüber dem Massenmarkt wettbewerbsfähig ist. Allerdings gibt es auf verschiedenen Ebenen Hindernisse für die Erzielung von Hochleistungsputzen, insbesondere in Bezug auf die Anwendung, Robustheit und strukturelle Stabilität des konstruktiven Systems. Darüber hinaus ist die Marketingstrategie für Wärmedämmung im Allgemeinen nicht vorteilhaft für Aerogelprodukte, da sie den Wettbewerbsvorteil von Aerogellösungen im Vergleich zu herkömmlichen Materialien nicht wirtschaftlich darstellt. Insbesondere die Kosteneinsparungen bei der menschlichen Arbeit sind nicht gut verstanden, was eine tiefgreifende Analyse der endgültigen Renovierungskosten unter Verwendung verschiedener Produkttypen erfordert. Dieses Projekt bietet Lösungen, um die oben erwähnten Hindernisse zu überwinden. Insbesondere aus technischer Sicht bringt dieses Projekt eine technologische Innovation, um während der Anwendung die Robustheit von Aerogel-Dämmputzen mit geringen mechanischen Eigenschaften auf der Basis von mineralischen Bindemitteln zu verbessern. In diesem Sinne demonstriert das Projekt die Innovation durch die Anwendung eines verbesserten WDVS-Systems auf der Grundlage eines neuen Hochleistungs-Aerogelputzes bei der Renovierung einer 40 m2 großen Fassade einer Villa in Lenzerheide. Zusätzlich wurde eine modulare Konstruktion mit Testplatten mit dem gleichen Fassadenaufbau gebaut, um die Studie durchzuführen. In diesem Sinne bestand die Methodik aus einjährigen Dauerhaftigkeits- und physikalischen Tests für zwei Arten von mineralischen Aerogel-Putzen, die den Vergleich verschiedener Aspekte der Materialeigenschaften ermöglichten. Die Ergebnisse zeigen, dass das neue vorgeschlagene Fassadensystem eine erhebliche Verbesserung der mechanischen Stabilität und der langfristigen Haltbarkeit bietet. Insbesondere wurden zwei wichtige innovative Aspekte untersucht und erreicht. Einerseits wurde festgestellt, dass die Anwendung einer Tiefengrundierung auf dem Substrat eine bessere Aushärtung des mineralischen Bindemittels fördert und somit die mechanischen Eigenschaften insgesamt verbessert. Es hat sich gezeigt, dass Substrate einen großen Einfluss auf die Stabilität des Putzes haben können, da sie nach dem Auftragen des Putzes Wasser binden. Wie in diesem Projekt gezeigt wurde, kann dieser Effekt durch die Anwendung von Silan-/Siloxan-Hydrophobierungsmitteln auf dem Substrat kontrolliert werden. Durch die Oberflächenbehandlung wird der Hydratationsgrad der mineralischen Matrix erhöht, wodurch die mechanischen Eigenschaften bis zu einem gewissen Grad verbessert werden. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass die Lösung auf eine breite Palette von Substraten wie Beton, Tonziegel, Kalksandstein und Naturstein aufgetragen werden kann, wobei in allen Fällen eine teilweise Hydrophobierung der Oberfläche erreicht wird. Auf der anderen Seite bietet dieses Projekt auf Systemebene eine Konfiguration des WDVS, die zusätzlich zur Oberflächenbehandlung der Oberfläche die Einbeziehung mechanischer Befestigungen am schützenden Klebemörtel/Einbettungsnetz vorsieht, wodurch die Robustheit und langfristige Haltbarkeit des konstruktiven Systems weiter verbessert wird. Unter dem Gesichtspunkt der kommerziellen und wirtschaftlichen Durchführbarkeit ermöglicht dieses Projekt ein besseres Verständnis der Sanierungskosten von traditionellen und Aerogel-Lösungen, basierend auf der Analyse jedes Aspekts der Sanierung, wodurch eine realistischere Kostenkalkulation möglich wird. Insbesondere wurde festgestellt, dass durch die Verwendung von Hochleistungs-Aerogel-Dämmstoffen (λ>20mW/m-K) und noch mehr Aerogel-Putzen die Arbeitskosten gesenkt werden können (besonders teuer in der Schweiz). Die Ergebnisse der Analyse zeigen, dass unter Berücksichtigung aller Kosten einer Renovierung, einschließlich der Aspekte, die typischerweise in den Renovierungsbudgets nicht berücksichtigt werden, wie z. B. die Überarbeitung von Fassadendetails, Fensterleibungen und An- und Abschlüsse, die Kosten für die Verwendung herkömmlicher Dämmstoffe oft viel höher sind als erwartet. Die höhere Leistung von Aerogel-Produkten und noch leistungsfähigeren Aerogel-Produkten ermöglicht jedoch eine erhebliche Senkung dieser Kosten, so dass die endgültigen Renovierungskosten viel wettbewerbsfähiger sind. Das Erreichen höherer Dämmstandards kann sogar ohne tiefgreifende Fassadensanierungen mit Aerogel erreicht werden, was den Vorteil hat, dass man Zuschüsse von der Bundesverwaltung erhält. Im Rahmen dieses Projekts wurde ein kostenloses Online-Tool für eine Kostenschätzung und potenzielle Einsparungen entwickelt, das realistische Berechnungen für Renovierungen mit herkömmlicher und Aerogel-Dämmung liefert und zeigt, dass die Aerogel-Dämmung wettbewerbsfähiger ist als erwartet. Das Tool hat das Potenzial, die Marktdynamik der Aerogel-Dämmung zu verbessern, um eine bessere Marktdurchdringung dieser Art von Produkten zu erreichen, und es wird erwartet, dass es aktiv zur Förderung der Aerogel-Dämmung eingesetzt wird. Das größte Potenzial kann jedoch mit Hochleistungs-Aerogelputz in Bezug auf die Gesamtkosten erzielt werden, der somit wirtschaftlich besser realisierbar ist. Die Umsetzung der Erkenntnisse aus diesem Projekt erfolgt schließlich durch die kurzfristige Markteinführung eines Hochleistungs-Aerogelputzes durch die Aeroskin Tech AG und den Vertrieb dieses Aerogelputzes durch die Agitec AG. Darüber hinaus wird die kostenlose Online-Plattform von der Agitec AG für die Vermarktung des Aeroskin Tech-Aerogelputzes, aber auch für ihre breite Palette an Aerogel-Produkten und Fassadensystemen umfassend genutzt werden. Eine weitere Umsetzung der Ergebnisse hat bereits stattgefunden, und zwar durch die Einführung von Tiefengrundierungen in Fassadensystemen und deren Auswirkung auf die Wasseraufnahmefähigkeit von Baumaterialien, insbesondere von solchen, die in Gebäudefassaden verwendet werden. Das Wissen wurde bereits teilweise im letzten Herbstsemester in der Lehrveranstaltung "Bauphysik" für Bauingenieure des Instituts für Baustoffe am D-BAUG - ETH Zürich umgesetzt. Dennoch werden weitere Konzepte, insbesondere im Zusammenhang mit Aerogel-Dämmsystemen, im Laufe dieses und im nächsten Jahr angewandt werden. Die nächsten Schritte aus technologischer Sicht sollten sich auf die Verbesserung des Gesamtverhältnisses zwischen mechanischen Eigenschaften und Wärmedämmung konzentrieren, um die Wärmeleitfähigkeit von Aerogelputz weiter zu reduzieren. Es hat sich nämlich gezeigt, dass die Gesamtkosten umso stärker gesenkt werden können, je geringer die Wärmedämmkapazität eines Aerogelputzes ist. Aus kommerzieller Sicht dürfte die weit verbreitete Nutzung und Validierung des bereitgestellten Online-Tools die Marktakzeptanz von Aerogelprodukten und insbesondere von Hochleistungs-Aerogelputzen mit höherem Marktpotenzial verbessern.
Projektdetails
- Forschungsstelle
- BFE
- Projektstatus
- Abgeschlossen
- Projekttyp
- Forschungsprojekt
- Startdatum
- 2021-04-30
- Enddatum
- 2024-02-28
- Bewilligte Gesamtkosten
- CHF 249594.00
- Sektion
- Gebäude und Städte
- NABS Politikbereich
- Erzeugung, Verteilung und rationelle Nutzung der Energie