Geschichte
Das Prinzip, niedrige Wärmeleitfähigkeiten durch Evakuieren zu
erreichen, ist von der Thermoskanne bekannt. Diese besteht aus einem doppelwandigen
Glasgefäß mit einem auf 10 - 6 mbar evakuierten
Zwischenraum. Die Glasoberflächen sind mit einem wärmereflektierenden
Material beschichtet. Derartige Dewargefäße wurden um 1890 von
dem Physiker James Dewar erfunden. Die ersten Thermoskannen stellte 1904 die
deutsche Thermos GmbH her, die damit Namensgeberin wurde.
Ist ein Hohlraum evakuiert, so lastet auf der Hülle der Atmosphärendruck
von 1 bar. Dieser Druck entspricht einem Gewicht von 10 t pro m².
Die Glas- oder Edelstahlhüllen in Thermoskannen oder Kryogefäßen
sind aufgrund ihrer zylindrischen Form in der Lage, diese Druckkräfte
aufzunehmen. In vielen anderen Anwendungen, so auch im Baubereich, werden
jedoch ebene Dämmelemente gewünscht. Bei solchen flachen Elementen
kann die Hülle die Druckkräfte nicht tragen, vielmehr werden diese
auf das dann notwendige Füllmaterial übertragen. Solch ein Füllmaterial
muss daher eine entsprechend große Druckbelastbarkeit aufweisen. Dennoch
sollte möglichst wenig Wärme über das Festkörpergerippe
des Füllmaterials transportiert werden.
Flache evakuierte Isolationen in der Ausführung von Vakuumisolationspaneelen
(VIPs) wurden in den 70er Jahren (1971 Linde AG Verfahren zur Wärmeisolierung
von Rohren) für den Einsatz in Kühl- und Tiefkühlgeräten
entwickelt. Hier wurde anders als bei den vorgenannten Thermos- oder Kryogefäßen
nicht Edelstahl oder Glas als Hüllmaterial verwendet, vielmehr kamen
speziell entwickelte so genannte Hochbarrierefolien zum Einsatz. Diese Hochbarrierefolien
bestehen aus mehreren Lagen verschiedener Kunststoffe, die zur Verbesserung
der Dichtigkeit mit dünnen Metallschichten beschichtet sind. Inzwischen
wurden diese speziellen Folien in Bezug auf ihre Dichtigkeit weiter entwickelt.
Zudem werden heute Füllmaterialien eingesetzt, die extrem feinkörnig
sind. Aufgrund der sehr kleinen Hohlräume in der Größenordnung
von 100 nm stellen diese keine allzu extreme Anforderung an die Qualität
des Vakuums, das erzeugt und aufrechterhalten werden muss. Ein Druck von 1 mbar
ist ausreichend, um die Wärmeleitung über das Gas in nanoporösen
Materialien zu unterdrücken.
Tests an solchen verbesserten Paneelen und bisherige Erfahrungen zeigen, dass
das erforderliche Vakuum wohl auch über Zeiten von 30 bis 50 Jahre gehalten
werden kann. Somit werden auch Anwendungen im Baubereich möglich. Dort
werden ja zunehmend höhere Anforderungen an die Wärmedämmung
gestellt, um den Energieverbrauch und die CO2-Emissionen zu reduzieren.
Die Entwicklung von weiter verbesserten Folien und modifizierten Füllkernen
wird auch heute noch vorangetrieben.
