Eigenschaften von technischen Dämmungen im ... · nf-Faktor für PU 5. Untere...

06.06.2014Forschungsinstitut für Wärmeschutz e.V. München | Lochhamer Schlag 4 | 82166 Gräfelfing

Eigenschaften von technischen Dämmungen im Tieftemperaturbereich

Das FIW München als Kompetenzzentrum

Dipl. Ing. Roland Schreiner



Übersicht

1. Definition der Tiefkälte

2. Anwendungsbereiche aus der Tiefkälte

3. Anforderungen an Tiefkälte - Dämmsysteme

4. Dämmstoffe

5. Prüfung von Dämmstoffen

6. Prüfung von Dämmsystemen

7. Berechnung und Auslegung von Dämmsystemen

8. Fazit


1. Definition der Tiefkälte

Raumtemperatur 20 °C

Klimatechnik 10 °CKaltwasser 6 °C

Kältetechnik -20 °C

Tiefkälte < -30 °C


2. Anwendungsbereiche

Shell

Flüssigerdgas (LNG) -164 °C Flüssiggase, Propan - 42 °CTechnische Gase N2 = -196 °C

Tanks , Rohrleitungen und Schiffe

http://www.spiegel.de/fotostrecke/fotostrecke-fluessiggastransporter-prelude-fotostrecke-104555-6.html


3. Anforderungen an Tiefkälte-Dämmsysteme

n Keine Feuchtigkeit auf Oberflächen, im Dämmstoff undam Objekt

n Toleranz gegen Wechseltemperaturen

n Kompensation von Längenausdehnungen

n Keine Alterung


n Geschlossenzellige Dämmstoffe

n Flexibler Elastomerschaumstoff gemäß EN 14304

n Schaumglas gemäß EN 14305

n Polyurethane gemäß EN 14308

n Phenolharzschaum gemäß EN 14314

4. Dämmstoffe


n Untere Anwendungsgrenztemperatur

n Druckfestigkeit im Tiefkältebereich

n Temperaturabhängige Wärmeleitfähigkeit (im Anwendungsbereich) mit Kenntnis der Zellgaszusammensetzung

n Wasserdampfdiffusion und Geschlossenzelligkeit

5. Prüfung von Dämmstoffen


5. Untere Anwendungsgrenztemperatur

n

(PU)


n Mittlerer Kontraktionskoeffizient zwischen23 °C und ca. –190 °C

n Automatische Messapparatur fürDämmstoffe

n f-Faktor für PU



n Zugfestigkeit bei einer Temperatur von ca. -170 °C

n Elastizitätsmodul

n f-Faktor für PU



n Druckfestigkeit und Zugfestigkeit

n bis zu einer Temperatur von -170 °C

5. Mechanische Eigenschaften


n Genormtes Zweiplattenverfahren

n Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit bis -180 °C

5. Temperaturabhängige Wärmeleitfähigkeit



0,000

0,005

0,010

0,015

0,020

0,025

0,030

0,035

0,040

-200 -150 -100 -50 0 50 100

Wär

mel

eitf

ähig

keit

in W

/(m

·K)

Temperatur in °C

Zertifizierter Bereich-10 °C bis 50 °C

optionalererweiteter Temperaturbereich

-170 °C bis -10 °C

Referenzmaterial IRMM 440mit erweiterter Messunsicherheit bei95% Vertrauensniveau


n Zellgaszusammensetzung mit Gaschromatograph

n Zellgasaustausch, Alterung

n Beurteilung von Wärmeleitfähigkeitswerten

n Zellgaskondensation bei tiefen Temperaturen



Siedepunkte:n-Pentan +36 °Ci-Pentan +28 °Cc-Pentan +49 °CKohlendioxid -76 °C

Parameter: ZelldruckTemperaturAnteil des ZellgasesZellgasOrtTemp.-Differenz



5. Wasserdampfdiffusionn Dämmstoffe und Beschichtungen als Dampfbremsenn µ-Wertn MW Mineralwolle: 1n FEF Flexibler Elastomerschaum: 1000 - 10 000n PU Polyurethanhartschaumstoff: 30 - 100n PEF Polyethylenschaumstoff: 1000 - 7000n EPS expandiertes Polystyrol: 20 - 100n XPS extrudiertes Polystyrol: 80 – 250n CG Schaumglas: > 30 000 praktisch dampfdichtn Ein sd-Wert ( µ-Wert ·Schichtdicke) von > 1500 m

wird als praktisch wasserdampfdicht bezeichnet

n Wichtige Materialeigenschaft für Berechnung desFeuchtetransportes (Ziel: auch temperaturabhängig)


n Geschlossenzelligkeit gemäß DIN ISO 4590

n Volumenexpansionsmethode

n Schutz gegen Durchfeuchten

n Zellgas Containment

n > 90% geschlossene Zellen

5. Geschlossenzelligkeit


6. Prüfung von Dämmsystemen

n Prüfrohr nach der Hot-Box-Methode

n Mediumtemperatur bis -180 °C

n Feuchte Umgebung möglich

n Dämmstoffe und

n Dämmsysteme

n Spezifischer Wärmeverluste von Komponenten (Flansche,Ventile, Rohrträger)

n Gleichzeitige Langzeitkonditionierung in Klimakammer (Feuchte, Temperatur, Mediumtemperatur)


n Berechnungen gemäß VDI 2055 “Wärme- und Kälteschutz von betriebstechnischen Anlagen in der Industrie und in der Technischen Gebäudeausrüstung – Berechnungsgrundlagen“n Tauwasser an der Oberflächen Feuchtigkeit im Dämmstoff von bis 20 Jahrenn Kältebrücken (z.B. Rohrträger)

n Schwierigkeiten durch n Verarbeitungn Nicht geklärte Schadensfälle

n Forschungsprojekt (in Planung)n WUFI für betriebstechnische Anlage bis -20 °Cn Kälte-Rohrleitung

7. Berechnung und Auslegung von Dämmsystemen


n Motivation für Tiefkälte bei Dämmstoffenn CE-Kennzeichnung von technischen Dämmstoffenn Energieeffizienz von betriebstechnischen Anlagenn Politische Rahmenbedingungen der Energieversorgung

n Optimierte Dämmstoffe und Dämmsysteme werden benötigt

n Qualitätsgedämmt in der Tiefkälten RAL-Gütezeichen FEF / PEFn VDI / Keymark freiwilliges Qualitätssicherungssystem für

technische Dämmstoffe und Dämmsysteme

n Kompetenzzentrum „Tiefkälte“ FIW München

Fazit

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