Bei Dämmstoffen wirkt in der Regel nicht das eigentliche Material wärmeisolierend, sondern die darin eingeschlossene Luft. Anders ist es allerdings bei Vakuumdämmplatten, in denen (vereinfacht ausgedrückt) ein luftleerer Hohlraum für die Isolierung sorgt.
Unterschiedliche Dämmstoffe
Es gibt unterschiedliche Möglichkeiten, die Vielzahl der am Markt verfügbaren Dämmstoffe zu systematisieren. Aufgrund ihrer Rohstoffe lassen sie sich in zwei Hauptgruppen einteilen: organische und anorganische Produkte. Darüber hinaus unterscheidet man zwischen natürlichen und synthetischen Materialien. In Abhängigkeit von ihrer Struktur kann man weiter zwischen Faserdämmstoffen, Schäumen und Granulaten differenzieren.
Faserdämmstoffe bestehen aus kleinen, organischen (Wolle, Textilien) oder anorganischen (Glas, Stein) miteinander verwobenen oder verklebten Fasern. Die geläufigsten Produkte in dieser Gruppe sind Dämmstoffe auf der Basis von Glasfasern, Mineralfasern und Polyester.
Schaumdämmstoffe bestehen aus einzelnen kleinen Zellen. Abhängig davon, ob die Hohlräume miteinander verbunden oder die Zellwände komplett voneinander getrennt sind, unterscheidet man zwischen offen- und geschlossenzelligen Schäumen. Es gibt flexible Produkte und Hartschäume. Die bekanntesten Schaumdämmstoffe sind Materialien auf der Basis von Elastomeren, Polyethylen, PUR/PIR, Polystyrol, Phenolharz und Schaumglas.
Granulate werden als Schüttgut (Kügelchen, Pellets oder auch in Form von Brocken) und als verklebte Dämmstoffplatten oder -schalen angeboten. Als Beispiele seien hier Kalziumsilikat, Perlite und Vermiculit (Blähglimmer) genannt.
Tauwasser: keine Dämmung
Für technische Isolierungen ist Tauwasser der Todfeind Nummer eins: Bildet sich Feuchtigkeit auf der Oberfläche von Leitungen oder dringt Wasserdampf ungehindert von außen in die Dämmung, hat das Dämmsystem versagt. Das Tückische am Feuchteeintrag ist, dass die Prozesse nicht sichtbar verlaufen. Das Tauwasser fällt unter der Dämmung auf der Rohroberfläche aus. Erkannt wird das Versagen der Dämmung oft erst, wenn das Material so feucht ist, dass es von der abgehängten Decke tropft oder sich Eis auf der Leitung bildet.
Wenn Feuchtigkeit in die Dämmung eindringt,
steigen die Energieverluste,
kann Korrosion unter der Dämmung entstehen,
können Schimmelpilze wachsen und
hohe Reparatur- und Folgekosten entstehen.
Die Dämmwirkung nimmt rapide ab und auf lange Sicht gesehen verliert der Dämmstoff seine Funktion. Die zentrale Frage bei der Auswahl von Dämmstoffen ist also, wie gut das Material vor Feuchteaufnahme geschützt ist.
Dämmstoffe im Test
Um das Feuchte- und Tauwasserverhalten unterschiedlicher Dämmstoffe zu untersuchen, hat das Fraunhofer-Institut für Bauphysik, Stuttgart, im Auftrag von Armacell einen praxisnahen Test durchgeführt. Untersuchungsgegenstand waren Mineralfaser, PUR und FEF (flexibler Elastomerdämmstoff).
Während das geschlossenzellige Elastomermaterial über eine integrierte“ Dampfbremse verfügt und sich der Wasserdampfdiffusionswiderstand über die gesamte Dämmschichtdicke – Zelle für Zelle – aufbaut, ist er bei Mineralfaser- und PUR-Produkten auf eine dünne Alu- bzw. PVC-Folie beschränkt. Unter baupraktischen Bedingungen ist es jedoch nahezu unmöglich, die Kaschierungen so auszuführen, dass eine ausreichende Wasserdampfdichtigkeit erreicht wird. Rohraufhängungen, Bogen, T-Stücke, Ventile, Einbauten etc. sind fast nie komplett dampfdicht.
Um Beschädigungen an der Dämmung zu simulieren, die in der Baupraxis eher die Regel als die Ausnahme sind, wurden in der Untersuchung zwei kleine Löcher (Durchmesser 5 mm) auf gegenüberliegenden Seiten 5 mm tief in die Oberfläche der Rohrschalen gebohrt. Die Testbedingungen in der Klimakammer wurden bewusst moderat gewählt: Die Leitungen wurden mit einer Mediumtemperatur von 20 °C gefahren. Als Umgebungstemperatur wurden 35 °C und eine relative Luftfeuchte von 55 Prozent definiert. Unter diesen Bedingungen lief der Test 33 Tage.
Tauwasserbildung auf den Rohrleitungen
Sowohl unter der PUR- als auch der Mineralwoll-Dämmung hat sich bereits während dieser relativ kurzen Testdauer eine erhebliche Menge an Feuchtigkeit angesammelt. Selbst unter diesen moderaten Bedingungen konnte die Dampfbremse die Wasserdampfaufnahme nicht verhindern. In den elastomeren Dämmstoff ist dagegen keine Feuchtigkeit diffundiert und auch die Rohroberfläche war trocken. Während das mit FEF gedämmte Rohr auch nach 33 Tagen noch keinerlei Anzeichen von Tauwasserausfall zeigte, versagte die Mineralfaserdämmung direkt zu Beginn des Versuchs, und zwar sowohl mit als auch ohne Beschädigung.
Langfristige Folgen einer Durchfeuchtung
Um die längerfristigen Folgen der Feuchtigkeitsaufnahme zu untersuchen, hat das Fraunhofer-Institut auf der Basis der Ergebnisse Berechnungen angestellt und simuliert, wie sich die Dämmstoffe über einen angenommenen Zeitraum von zehn Jahren verhalten. Während die Wärmeleitfähigkeit (-Wert) des FEFs nach zehn Jahren nur um rund 15 Prozent gestiegen ist, hat sich der -Wert der Mineralwolle um 77 Prozent und der Wert der PUR-Dämmung um 150 Prozent verschlechtert. Die Wärmeleitfähigkeit erhöht sich mit jedem Volumenprozent Feuchtegehalt und die Dämmwirkung verschlechtert sich rapide. Die Folgen sind nicht nur konstant steigende Energieverluste während des Betriebs, sondern auch ein Absinken der Oberflächentemperatur. Sinkt diese unter die Taupunkttemperatur, entsteht Tauwasser und das Korrosionsrisiko steigt.
Elastomere Dämmstoffe schützen vor Kondensation
Nur wenn der Dämmstoff auch vor Feuchteaufnahme geschützt ist, wird das Entstehen von Tauwasser auf der Rohroberfläche und ein Anstieg der Wärmeleitfähigkeit während der Betriebsdauer verhindert. Der Nachweis der Wärmeleitfähigkeit muss als Anfangs-Wärmeleitfähigkeit oder trockener -Wert“ verstanden werden und darf nur in Kombination mit dem Wasserdampfdiffusionswiderstand über die Materialwahl entscheiden. Konkret: Ein Dämmstoff mit einem sehr guten trockenen -Wert“, aber einem geringen Wasserdampfdiffusionswiderstand ist eine schlechte Wahl.
Wenn es zu einer kompletten Durchfeuchtung des Dämmstoffs kommt, ist der steigende Energieverbrauch oft noch das geringste Problem. Schimmelpilze, konstruktive Schäden, z. B. an abgehängten Decken, oder Störungen industrieller Prozesse aufgrund entsprechender Wartungs- und Stillstandzeiten können zu hohen Kosten führen.
Kein unkalkulierbares Risiko eingehen
Bei der Verwendung offenzelliger Dämmstoffe in Kälteanwendungen gehen Planer und Installateure ein nicht kalkulierbares Risiko ein. Hersteller von Mineralfaserprodukten werben derzeit mit Dämmsystemen, die auch in Kälteanwendungen eingesetzt werden können. Auch wenn diese Systeme ausdrücklich als Kältedämmstoffe deklariert werden, handelt es sich um offenzellige Mineralfaserprodukte mit einer Alu-Kaschierung. Die Herstellergarantie von beispielsweise 15 Jahren darf nicht darüber hinwegtäuschen, dass im Falle einer Reklamation der Anwender in der Beweispflicht steht, das Produkt fachgerecht installiert zu haben.
In Deutschland widerspricht die Verwendung von Mineralwolle in Kälteanwendungen den Anforderungen der DIN 4140. Sie ist nur zulässig bei Verwendung eines Doppelmantels, einer luft- und diffusionsdichten, verschweißten oder verlöteten metallenen Ummantelung. Das verlangt jedoch einen erheblichen Zeit- und Kostenaufwand und wird in der Regel nicht zur Anwendung kommen.
Fazit
Kältedämmstoffe sollten eine geschlossenzellige Materialstruktur, einen hohen Wasserdampfdiffusionswiderstand und eine niedrige Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Nur so werden mögliche Diffusionsvorgänge dauerhaft auf ein Minimum reduziert.
Georgios Eleftheriadis,
Armacell Manager Technical Marketing EMEA, Münster
