Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Der D\u00e4mmwert der Standardisolierverglasungen und der hochwertigen Dreifach-Verglasungen auf dem deutschen Markt sind mittlerweile sehr hoch. Das Randverbundsystem ist jedoch noch ein Schwachpunkt bei den Verglasungen. Eine weitere D\u00e4mmwertoptimierung einer Verglasung kann durch bessere Abstandhalter zwischen den Scheiben erreicht werden. Hier gibt es mehrere Ans\u00e4tze, die den W\u00e4rmeflu\u00df durch den Rand einer Verglasung etwa halbieren.Derzeit bestehen Abstandhalter in den meisten F\u00e4llen aus Metall, welche von Scheibe zu Scheibe verlaufen und dadurch eine W\u00e4rmebr\u00fccke bilden. Wird der Abstandhalter einer Verglasung durch das Einf\u00fcgen einer Schaumglasschicht thermisch unterbrochen, so kann der W\u00e4rmeflu\u00df durch den Randverbund wesentlich verringert werden.Ziel des Vorhabens ist die Erarbeitung eines Konzeptes und der Bau von Isolierverglasungen mit Schaumglas als Abstandhalter unter Ber\u00fccksichtigung der thermischen Eigenschaften (m\u00f6glichst geringer W\u00e4rmeflu\u00df im Randverbund) und mechanischer Eigenschaften von Schaumglas.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenZun\u00e4chst werden Vorversuche zur Herstellung einer geeigneten gasdichten Verbindung zwischen Dichtstoffen und Schaumglas durchgef\u00fchrt.Anschlie\u00dfend wird ein geeignetes Design eines Abstandhalters ermittelt. Dabei ist von besonderer Bedeutung, da\u00df Schaumglasstangen im nicht eingebauten Zustand br\u00fcchig sind und nur in L\u00e4ngen von maximal 60 cm herstellbar sind. Ein geeignetes Design kann durch das Aufbringen zweier Aluminiumstreifen auf die Schaumglasstangen erreicht werden. Auf diese Weise wird ein statisch stabiles Element erzeugt, welches in gr\u00f6\u00dferen L\u00e4ngen und in einer Vorfertigung hergestellt werden kann. Abstandhaltersysteme sollen aus \u00f6konomischen Gr\u00fcnden vorzugsweise in einer automatischen Produktion verwendet werden. Diese Randbedingung soll bei dem Konzept beachtet werden.Im n\u00e4chsten Schritt werden die erforderlichen Materialien (geeignetes Schaumglas, geeignete Klebstoffe, Trocknungsmittel) ausgew\u00e4hlt und zum Glashersteller gebracht, wo Probescheiben f\u00fcr den Klimatest und f\u00fcr die Pr\u00fcfung der Gasdichtigkeit zusammengef\u00fcgt werden.An der Universit\u00e4t Karlsruhe werden thermische Simulationsrechnungen und Berechnung der mechanischen Belastung des Randverbundes durchgef\u00fchrt, welche die Verbesserung des entwickelten Randverbundes darstellen.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
In Absprache mit den Glasherstellern wurden verschiedene Randverbundkonstruktionen entwickelt und mit Hilfe von Simulationen berechnet und optimiert. Unter anderem ergab sich die M\u00f6glichkeit auf die vorgesehene Aluminiumstreifen zu verzichten. Zwei favorisierte Varianten sehen einen mit Epoxidharz beschichtete Schaumglasrahmen vor, der mit einem Trocknungsmittel versetztem Butylkleber auf die Scheiben gesetzt wird. Thiokol dient als eingesetzte oder durchgehende Schicht als Sekund\u00e4rdichtung und Verklebung.Simulation der mechanischen Belastung des RandverbundesBei dem vollst\u00e4ndigen Ersatz des Metallabstandhalters durch einen Abstandhalter aus Schaumglas mu\u00df dieser auch die durch die Scheibe (durch Bauchung und Ausdehnung) auftretenden Kr\u00e4fte aufnehmen. Um die notwendigen Festigkeitswerte f\u00fcr den Randverbund zu ermitteln und die Konstruktion zu optimieren wurden statische 3D-Simulationsrechnungen durchgef\u00fchrt.Die Simulationen zeigen, da\u00df durch die gew\u00e4hlte Konstuktion bei einem \u00dcberdruck von 8 kPa (worst-case Fall) die maximale zul\u00e4ssige Zugspannung in der Glasscheibe zu 93% und im Schaumglas zu nur 60% erreicht wird. Die geringsten Spannungen traten bei einer Klebefugendicke von 3 mm auf.Berechnung des linearen W\u00e4rmeleitwertes (U-Wertes)Die Berechnung des linearen U-Wertes wurde mit einem 2-dimensionalen Finite-Elemente-Programm durchgef\u00fchrt. Dabei wurde auch der Strahlungsaustauch zwischen Glasfalz und Rahmenoberfl\u00e4che ber\u00fcchsichtigt. Mit Schaumglas als Abstandhalter wurden lineare W\u00e4rmeleitwerte zwischen 0,03 und 0,045 W\/mK berechnet. F\u00fcr die zum Vergleich herangezogenen TPS-Technologie (TPS=Thiokol-Polysulfid) ergab sich ein Wert von 0,075 W\/mK.Bearbeitung von SchaumglasEs wurden zwei Methoden zum Bearbeiten von Schaumglas untersucht: 1.Schneiden mit einer Tischkreiss\u00e4ge und 2. Laserschneiden. Das Schneiden von d\u00fcnnen Schaumglasstangen (minimal 9mm x 13mm) mit der S\u00e4ge erwies sich als unproblematisch. Beim Laserschneiden kommt es durch den Energieeintrag zum Aufschmelzen der Oberfl\u00e4che. Das sorgt auf der einen Seite f\u00fcr eine festere Schnittfl\u00e4che die keiner mechanischen Beanspruchung ausgesetzt wird, auf der anderen Seite ergibt sich durch die endliche Tiefensch\u00e4rfe des Lasersystems eine konkave Schnittfl\u00e4che, die unter Umst\u00e4nden thermische Spannungen aufweist. Die Betrachtung der Kosten spricht auch eindeutig f\u00fcr das S\u00e4gen (Laserschneiden 0,50 – 1,00 DM\/m, S\u00e4gen 0,10 DM\/m). Das Schneiden mit dem Wasserstrahl wurde auf Grund der hohen Kosten nicht n\u00e4her untersucht.Mit Hilfe von thermischen und mechanischen Simulationen wurden optimierte Konstruktionsvarianten f\u00fcr ein neues Randverbundsystem entwickelt. In einem weiteren Schritt wurden die Berarbeitungsm\u00f6glichkeiten von Schaumglas untersucht und anschlie\u00dfend Schaumglasstangen f\u00fcr Probescheiben gefertigt.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Ver\u00f6ffentlichungen:\u00b7\tL\u00f6ffler, M., Schaumglas als Abstandshalter bei Mehrfachverglasungen, Bauphysik 18 (1996), Heft 1, S.24-27\u00b7\tL\u00f6ffler, M., Thermische Eigenschaften neuer Randverbundsysteme bei Mehrfachverglasungen, wksb, Folge 39 (1997), S. 27-31\u00b7\tL\u00f6ffler, M.,Rahmenlose Fenster und T\u00fcren, Glasverarbeitung 6\/95, S. 65-67\u00b7\tL\u00f6ffler, M., Buck, D., Glazing Edge-Seal Using Foamglass as Spacer and Frameless Window Design, Solar Energy, Oktober, 1997, S.303-312Im Internet: http:\/\/www.fbta.uni-karlsruhe.de\/~michael\/forschung\/start_schaumglas.html<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Durch die Simulationen konnten thermisch und mechanisch geeignete Konstruktionen f\u00fcr das Schaumglasrandverbundsystem entwickelt werden. Die Schneidversuche haben gezeigt, da\u00df das S\u00e4gen mit einer Tischkreiss\u00e4ge eine kosteng\u00fcnstige, schnelle und ausreichend exakte Methode ist, um aus Schaumglasbl\u00f6cken Stangen f\u00fcr das neue Randverbundsystem herzustellen. Im n\u00e4chsten Schritt gilt es die theoretischen Werte durch Experimente zu best\u00e4tigen (Folgeprojekt 14300\/02).<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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