Wärmeschutz mit IR-reflektierenden Folien und Beschichtungen

 

IR = Infrarot

[Einfügung. Zugegegben, es ist ein etwas älteres Dokument, das hier neu aufgewärmt wird. Man kommt aber nicht umhin festzustellen, dass es trotzt des Erstellunsgdatums Januar 2006 noch immer aktuell ist. Das liegt u.a. daran, dass gewisse Kreise und Experten auf der Stelle treten. Insofern sei angesichts der geleierten Gebetsmühlen dieser Griff in die Mottenkiste gestattet. Dies erschließt sich durch den Vergleich mit Veröffentlichungen neueren Datums. Diese sind am Ende des Beitrages verlinkt.]

 

Nachlese zum Fachseminar und weiterführende Gedanken

Unter dem obigen Titel fand am 13. Dezember 2005 die nunmehr 3. als Fachseminar bezeichnete Veranstaltung beim Fraunhofer Institut für Bauphysik statt. Der wesentliche Unterschied zu den vorangegangenen Veranstaltungen besteht darin, dass das Seminar nicht Ende November stattfand. Ansonsten scheint es inhaltlich nicht viel Neues zum Thema zu geben, wenn man der Botschaft aus Stuttgart Glauben schenkt.

Der erste Vortrag, gehalten von Klaus Sedlbauer, hatte den viel versprechenden Titel „Wärmetransportmechanismus „langwellige Strahlung“ – Prinzip, Phänomene, Möglichkeiten“. Dem Grunde nach geht er über eine Hochschul-Vorlesung über die physikalischen Grundlagen nicht weit darüber hinaus.

Dass die Wandausrichtung einen Einfluss auf die Oberflächentemperatur hat, wird wenige überrascht haben. Von praktischer Bedeutung waren die Messergebnisse zum Einfluss der Farbgebung und des so genannten „IR-Effekts“, nämlich dass eine Anhebung über die Taupunkttemperatur möglich ist. Weiterhin wurde das Problem „Algen auf Wärmedämmverbundsystem“ thematisiert, das anscheinend doch nicht nur theoretischer Natur zu sein scheint.

Interessant sind die Angaben zu Absorption und Emission an einem Testgebäude („Multifunktionshaus“), wo man alpha (griech. a für Absorption) dem Bereich 0,25-2,5 mm und epsilon (griech. e für Emission) dem Bereich 2,5-50 mm zuordnet. Der Folie „Einfluss auf die Wärmeverluste“ ist zu entnehmen, dass hinsichtlich der Berechnung und der Messung von U-Werten Differenzen von 21…34% bestehen, d.h. gemessen sind die Werte besser als gerechnet.

Der Folie „Einfluss auf die Oberflächentemperaturen“ ist zu entnehmen, dass beim WDVS ca. 13:00 Uhr Spitzenwerte um die 45°C gemessen wurden und dass die Oberflächentemperatur im Zeitraum ca. 17:00 Uhr bis 8:00 Uhr knapp unter dem Verlauf der Außenlufttemperatur liegt, zu welchem eine sehr deutliche Korrelation besteht. Bei der monolithischen Wand lagen die Spitzen bei knapp unter 45°C (bis herunter auf 25°C), wobei die Oberfläche über Nacht nie unter der Lufttemperatur lag.

Ein nicht unbeträchtlicher Teil des Vortrages befasste sich mit dem Thema Wärmeleitung. Der einzige Zusammenhang zur Überschrift konnte gefunden werden: „Die Wärmeübergangskoeffizienten bestehen aus einem konvektiven und einem strahlungsbedingten Anteil“. Leider wurde nicht vorgetragen, wieso dieser Koeffizient nach DIN Norm 4108 für Hamburg gleichermaßen gilt wie für Stuttgart, die aufgrund ihrer unterschiedlichen Lage (Breitengrad, Höhenlage) doch recht unterschiedliche Wetterverläufe aufweisen.

Beachtlich fallen nach dem Grundlagenexkurs die Ergebnisse der Zusammenfassung aus. Zwar wird IR-Beschichtungen ein Vorteil in Bezug auf Taupunktunterscheidung zugesprochen. Allerdings wird gleichzeitig verkündet: „IR-Anstrich bringt auf der Außenseite – aus energetischer Sicht nahezu nichts“. Einer IR-Beschichtung auf der Innenseite werden keine bzw. nur geringe Einsparungen zugesprochen.

Worauf diese Einschätzungen beruhen, erschließt sich nicht. Die durch die Folien dokumentierten Inhalte geben nicht die Grundlage hierfür. Zumindest sind diese Aussagen linientreu zum Postulat von Hr. Gertis aus dem Jahre 1982 – siehe: „Infrarotwirksame Schichten zur Energieeinsparung bei Gebäuden?“ Sonderdruck aus „Haustechnik-Bauphysik-Umwelttechnik“ GI 103 (1982), Heft 1, S. 20-24 u. 33-34. Hier wird in Tabelle 3 zusammengefasst: „Maßnahme (Infrarotbehandlung): Infrarot-Außenbeschichtung (generell) – prozentuale Reduzierung: praktisch nichts.“

Grundlage waren damals praktische Emissionszahlen aus der wissenschaftlichen Literatur, die „in gewissen Grenzen“ voneinander abweichen und z.T. nur bruchstückhaft greifbar gewesen sind. Immerhin wurde bereits damals ein Phänomen beschrieben: „… so können auch mit dünnen Abdeckungen, deren Dämmwert vernachlässigbar klein ist, die Transmissionswärmeverluste durch Fenster infolge Infrarotbehandlung der Abdeckung um 15 bis 40% reduziert werden.“

Angesichts der Entwicklungen am Markt und der praktischen Erfahrungen beim Einsatz einer thermokeramischen Membrantechnologie mit endothermischen Effekten sollte man meinen, dass ein Festhalten am Stand von vor 24 Jahren nicht ganz zeitgemäß ist.

Der Vortrag von Norbert König „Mess- und Berechnungsverfahren, Bewertungsmethoden“ ist fast 1 zu 1 der Vortrag „IR-reflektierende Folien und Beschichtungen – was leisten solche „Dämmstoffe“?“, vorgetragen auf dem 2. Impulskongress Innovative Dämmstoffe im Bauwesen, 22./23. Sept. 2005, Messe Augsburg, RENEXPO.

Im Vorwort wird das grundlegende Problem beim Namen genannt: „Sind diese als vollwertige Dämmung anerkannt?“. Gemeint sind diese so genannten „IR-reflektierenden Folien und Beschichtungen“ und bekanntlich basiert deren Wirkprinzip nicht auf dem Prinzip der Wärmeleitung, denn IR hat etwas mit Strahlung zu tun. Insofern sollte man bei einem Baustoff, der nun mal kein Dämmstoff ist, die Fragestellung nach Dämmstoffkriterien als ungeeignet betrachten.

Ein entscheidender Nachteil auch hier: die Vereinfachung der Strahlungsvorgänge auf Absorption und Emission. Angesichts der Materialeigenschaften einer thermokeramischen Membrantechnologie mit endothermischen Effekten, die im Wesentlichen auf die Wirkung der keramischen Hohlkugeln zurückzuführen ist, sollte man neben den inzwischen seit November 2004 bekannten Streueffekten (siehe Shnir-Modell) auch berücksichtigen, dass tau (griech. t für Transmission, Durchgang) bei einem optisch wirksamen Medium aufgrund der zweifachen Grenzschichtigkeit zu berücksichtigen ist.

Die Frage „Was sind IR-aktive Beschichtungen?“ wurde zwar aufgeworfen, leider aber nicht beantwortet. Zu den angesprochenen „„thermokeramischen Schichten“ mit Glashohlkugeln“ sind leider nur Fragen aufgelistet, die auf „neuartige Eigenschaften“ abzielen und darauf, ob sie „bauaufsichtlich relevant“ sind. Ob es zeitgemäß ist, nach einer Markteinführung 1997, also vor 9 Jahren, von neuartig zu sprechen, bleibe dahin gestellt. Die bauaufsichtliche Relevanz lässt sich daran festmachen, dass beim DIBt ein Zulassungsantrag läuft.

In seinem Vortrag „Beschichtungen auf Beton, Putz und Wärmedämm-Verbundsystemen – technische Funktionen und Anforderungen“ zitiert Herr H. Bartholemy von der Technischen Informationsstelle des deustchen Maler- und Lackierhandwerks W. Diebschlag aus „Klimatische Behaglichkeit des Menschen innerhalb Rumumschließungsflächen mit unterschiedlich starker Reflexion von Infrarot-Wärmestrahlung“ (GI 106 (1985), H. 3, S. 113 ff.):

„In Innenräumen können infrarotreflektierende, also wärmestrahlungsreflektierende Beschichtungen bewirken, dass unter realen Wohnraumbedingungen bei gleicher thermischer Behaglichkeit die Raumtemperatur geringfügig (um 1-3 °C) vermindert werden kann.“

Das ist als Grundlagenwissen in Fachkreisen bekannt und unbestritten. Verblüfft sein dürften die Fachleute durch die Botschaft, dass das Temperaturempfinden der Bewohner in Abhängigkeit von der Farbe um bis zu 3 °C beeinflusst werden könne. Es sollte nicht angenommen werden, dass in Fachkreisen bekannt und unbestritten ist, dass sich die thermische Behaglichkeit durch Farbwahrnehmung verbessern ließe. *

Leider werden für diese Behauptung keine Quellen angegeben, so dass sich der wissenschaftliche Gehalt schwer erschließen lässt. Auch wäre es interessant zu erfahren, welche Simulationsrechnungen sich mit der Kenngröße „Farbwahrnehmung“ befassen und welche Werte zugrunde liegen.

In seinem Vortrag liefert Herr Bartholemy eine Definition für IR-reflektierende Beschichtungen. Demnach sind es „Fassadenbeschichtungsstoffe mit geringer Infrarot-Strahlungsemission“ und „damit sollen die Verluste durch Wärmestrahlung der Außenflächen und somit die Betauung der Beschichtung reduziert werden“.

„Ob die gewünschte Wirkung – insbesondere die Verhinderung der Veralgung – auf diesem Weg erreicht werden kann, wird derzeit vom FhG-Institut für Bauphysik (IBP) in Holzkirchen untersucht.“ erfährt man weiterhin und auch, dass solche Beschichtungsstoffe bis jetzt noch nicht verfügbar seien. Das ist verwunderlich, denn die Präventions- und Sanierungserfolge mittels einer thermokeramischen Membrantechnologie mit endothermischen Effekten in der Praxis dürften dazu angetan sein, den Forschungsbedarf zu reduzieren.

Auch die folgende Behauptung scheint auf Ergebnissen selektiver Marktbeobachtung zu beruhen: „Thermoreflektierende Beschichtungsstoffe für innen mit hoher Wärmereflexion…, die den üblichen dekorativen Anforderungen genügen – also auch in weiß oder in beliebigen Farben – sind derzeit im deutschen Markt nicht verfügbar.“.

In diesem Zusammenhang sei auf die Ergebnisse der Raumklimaanalyse durch Prof. Marx in Büroräumen der deutschen Welle von September 2005 verwiesen. Die Informationen hierzu stehen jedermann frei im Internet zur Verfügung und sie sind infolge messtechnischer Objektivierung dazu angetan, diese Behauptung ad absurdum zu führen.

Ob die Empfehlung der Technischen Informationsstelle des deutschen Maler- und Lackierhandwerks, „durch die Verklebung polierter Metallfolien (z.B. Aluminium)“ einen „wirksamen thermischen Effet“ zu erreichen, ernst zu nehmen sei, möge jeder selbst entscheiden. Die unangenehmen Erfahrungen mit Alu- und Folientapeten dürften noch recht gut im allgemeinen Gedächtnis vorhanden sein.

Überraschend für viele dürfte auch sein, dass die Technischen Informationsstelle des deutschen Maler- und Lackierhandwerks einen Kostenrahmen für Handwerkerleistungen publiziert: „Für die Fassadenbeschichtung durch den Fachhandwerker sind – ohne Gerüstkosten und Grundierung – 7 bis 10 €/m² für 2 Anstriche einzuplanen (Materialkosten inbegriffen). Für den 2-fachen Innenanstrich auf Putz oder Wandbekleidung (Raufaser, Glasseidengewebe etc.) sind 3-5 €/m² zu rechnen.“

Ob sich die Maler darüber freuen, sich nunmehr den Angebotsaufwand zu sparen, weil der Bauherr vorher schon weiß, was es kosten darf, bleibt abzuwarten.

Aus dem Vortrag von Martin Krus und Cornelia Fitz „Einsatz von IR-aktiven Außenbeschichtungen zur Reduktion des Risikos eines mikrobiellen Bewuchses“ geht hervor, dass insbesondere WDVS, bei denen die außen liegende Putzschicht aufgrund der geringen Masse keine ausreichende Wärmespeicherkapazität aufweist, von Tauwasserbildung betroffen sind. Wie in Berechnungen sowie in Freilandversuchen nachgewiesen wurde, stelle der Einsatz von IR-aktiven Außenbeschichtungen eine viel versprechende Maßnahme zur Reduzierung des Tauwasseranfalls dar.

Viele der Folien kennt man bereits aus dem ersten Vortrag (Hr. Sedlbauer). Aus der Zusammenfassung erfährt man, dass mit diesen IR-Beschichtungen „höhere Oberflächentemperaturen“ erzielt würden. Dass die Anhebung über die Taupunkttemperatur die Tauwasserzeiten reduziert, ist nachvollziehbar. Ob aus diesen höheren Oberflächentemperaturen erhöhte Wärmeverluste reduzieren, wurde nicht behandelt.

Als interessant einzuschätzen sind die vorgeschlagenen Wege, einen niedrigen Emissionsgrad zu erzielen. Ob nun gerade die Zugabe von Silber und Gold als metallische Pigmente Aussichten auf Erfolg am Markt haben wird, darf bezweifelt werden. Mit Zink und Aluminium hat man sich bereits versucht und die entsprechenden Produkte wieder vom Markt genommen, weil das Problem der Korrosion praktisch nicht lösbar war.

Der Vortrag „Vom Ü zum CE plus Ü“ befasst sich mit Problemen der Rechtssicherheit bei der Verwendung von Bauprodukten. Die Vortragsunterlagen insgesamt liegen als s/w-Kopien vor, was insbesondere bei den Folien schade ist. Aktuell steht noch nichts auf der Internetseite des IBP bereit.

Dipl.-Ing. M. Bumann
06.01.2006

*
„Synästhetische Wirkungen sind allgemeingültig. Sie sind nicht abhängig von individuellen Besonderheiten. Aber die Stärke der Wirkung einer Sekundärempfindung ist abhängig von der Einstellung und von der Empfindlichkeit des einzelnen. So wird ein frierender oder kranker Mensch ein blaues Zimmer kälter beurteilen als ein gesunder und tätiger Mensch.“

Studienrat Gerhard Zeugner: Farbenlehre für Maler, 2., verbesserte Auflage, 1969, VEB Verlag für Bauwesen, Berlin

„Die früher meist vertretene Ansicht, dass nach Norden gelegene Räume mit warmen Farben, nach Süden zeigende Räume dagegen mit kalt wirkenden Farbtönen auszugestalten seien, gilt heute nur noch bedingt. Denn künstliche Beleuchtung beeinflusst in zunehmendem Maße die raumbezogene Farbgebung. … Außerdem dürfen die Farbattribute „kalt“ und „warm“ nicht zu absolut gesehen, sondern vielmehr das komplexe Zusammenwirken von Farbengruppen mit unterschiedlichen Materialeigenschaften (Anstrich, Gewebe, Holz usw.) in Betracht gezogen werden.“

Wolfgang Arnold u.a.: Farbgestaltung, Wissensspeicher mit Aufgabensammlungen, 1975, VEB Verlag für Bauwesen, Berlin

„Behaglichkeit
Subjektive Wahrnehmung des Wohlempfindens, die sich aus einer Reihe von psychosomatischen Komponenten zusammensetzt. Farbe und Licht sind hierfür geeignete Einflussmittel. Unabhängig von besonderen Gestaltungskriterien und speziellen Farbfunktionen, sind die Behaglichkeitskomponenten:
1 Raumfarben …
2 Beleuchtung …
3 Oberflächenmaterial …“

„Synästhesie
Unter den Sinnesorganen ein empfindungsverbindender Vorgang, bei dem die Reizempfindung eines Sinnesorgans, z.B. des Gesichtssinnes, auf ein anderes Sinnesorgan, z.B. den Wärmesinn, übertragen werden kann. Farbensynästhesie ist ein bekanntes Phänomen. Farbwahrnehmungen lösen Empfindungen in verschiedene Richtungen aus, z.B. Temperaturen, Töne, Gerüche, Gewichte, Entfernungen usw.“

Siegfried Federl (Hrsg.): MalerLexikon, 2001, Verlag Georg D. w. Callway, München

„Eine Vielzahl von Farben können beim Betrachter gewisse Stimmungen und Gefühle erzeugen. Inwieweit allerdings eine tatsächliche Verbindung zwischen der Farbe und dem ihr zugeschriebenen Farbcharakter besteht, gemessen an den Auswirkungen auf die Psyche des Betrachters, ist sehr schwer festzustellen. Blau gilt z.B. als beruhigend, und man glaubte die Genesung von kranken Menschen durch blaue Räume beschleunigen zu können, was letztendlich zu keinem Erfolg führte. Die Empfindungen sind zu diffus als das man eine feststehende Zuordnung machen sollte.“

Farbempfindung und Farbpsychologie, in: INTERNE BERICHTE, Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, Fachbereich Informatik, Zwischenbericht der Projektgruppe Multimedia-Präsentationen im Gesundheitswesen, 1996

„Farbe ist diejenige Gesichtsempfindung eines dem Auge strukturlos erscheinenden Teil des Gesichtsfeldes, durch die sich dieser Teil bei einäugiger Beobachtung mit unbewegtem Auge von einem gleichzeitig gesehenen, ebenfalls strukturlosen angrenzenden Bezirk allein unterscheiden kann.“

DIN 5033 T.1

Farbempfindung ist das Wahrnehmen, das für jeden Menschen ganz persönliche Erlebnis der Farbe, wenn ihn der Farbreiz erreicht hat und dieser wahrgenommen ist. Die Farbempfindung ist von der individuellen Stimmung, psychischem Zustand, persönlichen Erfahrungen, Alter, der Vorstimmung des Auges und vielen weiteren subjektiven Bedingungen abhängig. Viele Farbreize werden aber auch nicht wahrgenommen. Die Farbempfindung ist somit sehr subjektiv, sie kann kein objektives Maß ergeben. Das Maß kann nur aus dem Ereignis zwischen Reiz und Empfindung folgen, das ist die Farbvalenz.

Von der Farbenlehre zur Farbmetrik, in: Dokumentation zur Nutzung des „Farbortunit“ in Spectra, 1988 by Günter Haase

Querverweise:

Warum nicht sein kann, was nicht sein darf
(„IR-reflektierende Folien“)

Messmethoden für wirkungslose Systeme?
(Wie sich die „etablierte Bauphysik“ dreht und verbiegt)

Warum bleibt die Wand kalt, wenn man
einen Schrank nahe davor stellt?