Langzeitverhalten von EPS-Dämmstoffen - Austrotherm

Langzeitverhalten vonEPS-Dämmstoffen2. Teil der S-E-E.ch Studie*über die Nachhaltigkeit von EPSErgebnisse der Messungen zur Alterungsbeständigkeitder thermischen und mechanischen Eigenschaften von EPSAus dem InhaltErgebnisse der Messungen zurAlterungsbeständigkeitder thermischen und mechanischenEigenschaften von EPSAuszug aus der Studie"Alterungsbeständigkeit von EPS mit Langzeitnachweis"erstellt durch die Carbotech AG, Baselin Kooperation mit S-E-E.ch, St. Gallenim Auftrag des EPS-Verbandes Schweiz, Küssnacht ©* S-E-E.ch ToolInnovatives Werkzeugzur Beurteilung derSystemnachhaltigkeitunter Berücksichtigungvon volkswirtschaftlichen,sozialen, ökonomischenund ökologischen Aspektennach Brundtland (1990)Die Messungen erfolgtenan der EMPA St. Gallen© Januar 2004

Der LangzeitversuchIm abschliessenden Vergleich wiesen die alten Materialien genauso gute Messwerte aufwie die neuen!Über die Veränderung der wärmetechnischenund mechanischenEigenschaften von EPS-Dämmstoffenwährend ihrer Einsatzzeitgab es bisher keine gesichertenAussagen. Ein Langzeitversuchsollte dies ändern. Um eine möglichsthohe Praxisrelevanz zu gewährleisten,wurde dieser anMaterialien aus frühen Objektendurchgeführt. Zudem wurde neuesund altes Material zusätzlich künstlichgealtert und an solchen Probendessen Eigenschaften gemessen.Der Vergleich dieser Ergebnissemit denjenigen der alten Probennach dem Ausbau dokumentiert,dass die künstliche Alterung derRealität entspricht. Dies erlaubtSchlussfolgerungen über das Alterder real gealterten Proben hinaus.Als Basis für die Untersuchungdienten Bauten, deren EPS-Wärmedämmung 25 Jahre oderälter war. Die untersuchten Probenstammen aus folgendenAnwendungen:System Alter AufbauFlachdach 25 Jahre Kies, PVC-Dachbahn, EPS, DeckeWand-Aussenisolation bis 35 Jahre Verputz, Gitternetz, EPS, WandWand-Innenisolation 30 Jahre Holzschalung, EPS, TäferungDer Wand beziehungsweise derDecke wurde jeweils 1 m 2 EPS entnommen.Schon beim Ausbau warerkennbar, dass in den Flächendimensionenkeine Schrumpfungstattgefunden hatte, da keine oderhöchstens 1 mm breite Fugen vorhandenwaren.Die Proben wurden mit einemCode versehen, der keine Rückschlüsseauf die Herkunft zulässt,und anschliessend bei der EMPAbezüglich der folgenden relevantenParameter geprüft:• Wärmeleitfähigkeit:DIN 526 16 (1977) /ISO DIS 830• Druckfestigkeit:SIA 279.066 / EN 826• Durchstichkraft:EN 388 / ISO 12236• Biegefestigkeit:EN 12089Im Weiteren wurden die neuenund die ausgebauten alten Probenwährend 14 Tagen bei 70 °C künstlichgealtert. Dies entspricht einerAlterungszeitspanne von +1 bismax. +10 Jahren.Anschliessend daran wurden diesekünstlich gealterten Proben aufWärmeleitfähigkeit und Biegefestigkeitgemessen.Seite 2Langzeitverhalten von EPS-Dämmstoffen – Arbeitsgemeinschaft S-E.E.ch

FokusLanglebigkeit bedeutet InvestitionserhaltDer Bau eines Hauses ist einelangfristige Investition, bei der einehohe Werterhaltung im Vordergrundsteht. Im Zusammenhangmit Wärmedämmstoffen sinddiesbezüglich zwei Aspekte vonBedeutung:• Erhalt der Dämmleistung• Erhalt der mechanischenEigenschaften über einemöglichst lange ZeitspanneFässer Rohöl bezogen auf das Standardhaus und und 25 25 Jahre180016001400120010008006004002000Verbrauch ÖlheizungVerbrauch ÖlheizungProduktion WärmedämmungProduktion Wärmedämmung1761269200ohne ohne Dämmung EPS 12 cm cm EPS 20 cmErhalt der DämmleistungDer Erhalt der Wärmedämmleistungist das primäre Ziel einesDämmstoffes. Wie die letzteStudie ‘Ökologische Beurteilungvon EPS-Dämmstoffen’ beweist,ist der Nutzen durch Wärmedämmungwesentlich höher, alsder Aufwand für die Herstellungund Entsorgung des Dämmstoffes.Dies gilt sowohl in ökologischerwie auch in ökonomischer Hinsicht:• Die Umweltauswirkungen derHerstellung und Entsorgungliegen weit unter jenen dereingesparten Brennstoffe.• Auch die Kosten des Materialsfallen verglichen mit denjenigendes eingesparten Brennstoffeswesentlich geringer aus.Erhalt der mechanischenEigenschaftenEin Bauwerk ist nicht einfach dieSumme der eingesetzten Materialien– viel mehr ist es das Zusammenspielverschiedener Materialienzu einem Gesamtsystem.Versagt ein Teilelement, hat dies inden meisten Fällen Konsequenzenauf das ganze System.So führt beispielsweise bei Kompaktfassadeneine schwindende,brüchig oder weich werdendeWärmedämmung zu einem Bauschaden;ein solcher verursachtnicht nur Ärger, sondern ist auchmit Kosten für eine Renovation verbunden.Deshalb ist die Langzeitstabilitätder mechanischen Eigenschafteneiner Wärmedämmungelementar.Für die Lebensdauer eines Systemsist die Komponente mit dergeringsten Lebenserwartung entscheidend.Für viele der Witterungdirekt ausgesetzte Bauteile gibtdie SIA eine durchschnittlicheLebensdauer von 25 Jahren alspauschale Grössenordnung an.Im Rahmen der Studie solltedeshalb über das Verhalten derMaterialeigenschaften im Laufe derAlterung hinaus die Frage geklärtwerden, ob EPS die Lebensdauereines Systems bestimmt, oder obEPS eine höhere Lebenserwartungaufweist als die pauschal festgelegteLebenserwartung gemässSIA.Langzeitverhalten von EPS-Dämmstoffen – Arbeitsgemeinschaft S-E.E.ch Seite 3

FokusDämmleistung – Understatement in ReinkulturEPS können Sie mit gutem Gewissen einbauen und vergessen – es dämmt besser,als es verspricht!Die Haupteigenschaft eines Dämmstoffesbesteht im Schutz vor Kälteund Wärme. Damit kann er sowohldas Wohlbefinden der Hausbewohnergewährleisten wie auch derenPortemonnaie und die Umweltdurch tieferen Energiebedarf schonen.Eine möglichst geringe Wärmeleitungüber die gesamte Lebensdauerist von entscheidender Bedeutung,wie dies auch im erstenTeil der Studie zu EPS gezeigtwurde. Die Dämmleistung istVertrauenssache; denn wer kümmertsich nach dem Bauen nochum die Wärmedämmung?Verborgen unter dem Verputzoder der Dachhaut, bringt sieunauffällig ihre Leistung, undzwar gemäss der Studie weitauslangfristiger als bisher angenommen.Die Wärmedämmung bleibt nämlichnicht nur konstant, sie ist sogarum 10 % besser als die Herstellerin ihren technischen Unterlagenausweisen. Für eine Dämmplattemit der Dichte 15 kg/m 3 wird einWert von 0.039 W/(m K) angegeben(rote Linie im Diagramm). Danicht alle Proben diese Dichte aufwiesen,wurden die Messwerteauf diese Dichte normiert. Bei allenProben fiel die Wärmeleitfähigkeitdurchwegs tiefer aus, d. h. sie verfügenverglichen mit den Werten inihren Unterlagen über bessereWärmedämmeigenschaften.Wärmeleitzahl Wärmeleitzahl [W/(m [W/m K)] K]Wärmeleitzahl [W/m [W/(m K] K)]0.0400.0350.0300.0250.0200.0150.0100.0050.0000.0400.0350.0300.0250.0200.0150.0100.005WärmeleitzahlWärmeleitzahl auf dieλ aufDichteDichte15 kg/m15 kg/m 3 normiert3 normiertNeu Neu 2 25 25 30 30 30 30 35Alter der ProbenAbbildung 1a:Wärmeleitzahl der verschiedenen Proben, korrigiert auf die Dichte.Neue Proben: orange; Mittelwert: blauer Balken; Herstellerangabe: roter Balken.Die Messunsicherheit wird durch die schwarzen Limiter dargestellt.Wärmeleitzahl λ auf Dichte 15 kg/mWärmeleitzahl auf Dichte 15 kg/m 3 3 normiertnormiertnach Ausbaunach Ausbau künstlich gealtert0.0000 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50Alterungsverhalten in in JahrenAbbildung 1b:Trotz zusätzlicher künstlicher Alterung bleiben die Werte der Proben konstant.künstlich gealtertDarüber hinaus wurden sowohl dieneuen wie auch die alten Probeneiner zusätzlichen künstlichenAlterung unterworfen. Da diesekeine Tendenz zu einer Verschlechterungzeigt, ist trotz der Unsicherheitbei künstlichen Alterungen derSchluss zulässig, dass EPS-Wärmedämmungenihre thermischeLeistungsfähigkeit über mehr als40 Jahren erhalten.Seite 4Langzeitverhalten von EPS-Dämmstoffen – Arbeitsgemeinschaft S-E.E.ch

Druckfestigkeit und FormstabilitätFokusAuch nach 35 Jahren bleiben Druckfestigkeit und Formstabilität voll erhaltenSpannung [N/mm 2 2 ]0.200.180.160.140.120.100.080.060.040.020.000 5 10 15 20 25 30 35 40Nach JahrenDie Herstellung von Wärmedämmungist die Kunst, viel Luft inwenig Materie zu verpacken. Wennder Dämmstoff Druck gegenüberinstabil ist, verdichtet er sich infolgeder statischen Belastung undverändert dadurch auch seineDämmeigenschaften. Darüber hinaushat EPS in einem Dämmsystemoftmals eine tragende Funktion.Die Druckfestigkeit von EPS wirddaher ebenfalls zu einem wichtigenKriterium bei tragenden Konstruktionenund ist von Bedeutung fürdie Erhaltung der Dämmleistung.Abbildung 2:Darstellung der Druckfestigkeit als Druckspannung bei 10% Stauchung in Funktion des Alters,normiert auf die Dichte 25 kg/m 3 . Die roten Linien zeigen die Messunsicherheit an.Durchstosskraft (N)353025201510Auch diesbezüglich können Siesich auf EPS-Dämmstoffe voll undganz verlassen. Die Messungender Druckspannung belegen, dassEPS auch nach 35 Jahren dieselbeStabilität gegen Druck aufweist wieam ersten Tag.Als weitere wichtige Eigenschaftwurde die Formstabilität von EPS-Dämmstoffen untersucht.Die Durchstosskraft bei alten undneuen Proben wies keinerleiUnterschiede auf.500 5 10 15 20 25 30 35Nach JahrenAbbildung 3:Durchstosskraft in Funktion des Alters. Die roten Linien markieren den Bereich derMessunsicherheit.Langzeitverhalten von EPS-Dämmstoffen – Arbeitsgemeinschaft S-E.E.ch Seite 5

GlossarEnergetische RessourcenVerbrauch an nicht erneuerbarenenergetischen Ressourcen wie Öl,Gas, Kohle oder Uran. Im Gegensatzzur Nutzenergie, welches nurdie in der Nutzung benötigte Energiemengebetrachtet, umfassen dieenergetischen Ressourcen auchalle vorgelagerten Stufen derEnergiebereitstellung.EPSAbkürzung für expandiertes Polystyrol.Polystyrol ist ein weit verbreiteterKunststoff, bestehend ausKohlenstoff und Wasserstoff. MitPentan aufgeschäumt, besitzt EPSsehr gute Wärmedämmeigenschaften.Es wird vorwiegend inden Bereichen Isolation und Verpackungeingesetzt.Fass Erdöl / RohölEin Fass Erdöl hat ein Volumen von159 Litern. Ein Liter Erdöl hat einenEnergieinhalt von 38 MJ.RecyclingWiederholte Verwendung von Altmaterialienoder Reststoffen alsSekundärrohstoff. Idealziel sindgeschlossene Kreisläufe, Realzielist Konkurrenzfähigkeit von Sekundär-und Primär-Rohstoffen auf denMärkten.WärmedurchgangskoeffizientU-Wert (alt: k-Wert)Wärmedurchgangskoeffizient;Einheit: W/(m 2 *K). Der U-Wert istein wichtiges Mass für die Wärmedämmung.Er zeigt auf, wie vielWärmeenergie pro Zeit und Temperaturdifferenz(z.B. Innen- undAussentemperatur) durch eineFläche von einem Quadratmeterfliesst. Je kleiner der Wert ist,desto besser ist somit dieWärmedämmung des Hauses.Seite 8Langzeitverhalten von EPS-Dämmstoffen – Arbeitsgemeinschaft S-E.E.ch