Mit ThermoPlus das Raumklima verbessern und Energie sparen

ThermoPlus ist eine hochwirksame Beschichtung für Innenwände und Decken, die bis zu 20 % Energie für die Heizungsnutzung spart. Wie alle ClimateCoating®-Beschichtungen basiert auch ThermoPlus auf einer Reflexionsmembrantechnologie und wirkt rein physikalisch. Die ökologische und hocheffiziente Beschichtung für Innenwände überzeugt weltweit mit ihren speziellen Eigenschaften und hoher Wirtschaftlichkeit.

Die funktionale Oberflächenbehandlung von ThermoPlus schafft eine angenehme Innenatmosphäre und Klimabedingungen für jede Jahreszeit, hilft bei der Energieeinsparung, verlängert Renovierungsintervalle und bietet eine breite Farbpalette.

Heute stellen wir die ClimateCoating ThermoPlus-Beschichtung aus wissenschaftlicher und technischer Sicht vor.

Abschlussbericht

Über die Ergebnisse des Projekts für Übergangsboni

Verbesserung des Innenklimas und Energieeinsparungen bei der Heizungsnutzung durch den Einsatz der Technologie der thermokeramischen Membran (ClimateCoating) als Innen- und/oder Außenbeschichtung an Gebäuden.

Einführung

Die Farbe „ClimateCoating“ mit einer Zusammensetzung von 50 % keramischen Vakuum-Hohlkugeln im Bereich von µm und einem Bindemittel auf Acrylatbasis für Innen- und Außenanstriche zeigt neben hoher Stabilität auch viele vorteilhafte Eigenschaften für die Wärmedämmung und Verbesserung des Innenklimas. Durch das Verständnis der einzelnen physikalischen Prozesse können Aussagen über die Wirkung gemacht werden. Außerdem sollen Animationen zum zeitlichen Verlauf bei der Erwärmung durch verschiedene Wärmequellen dem Entwickler detaillierte Kenntnisse vermitteln und dem Verbraucher eine anschauliche Erklärung des Erwärmungseffekts bieten.

1. Simulationen (Finite-Elemente-Methode – FEM) für das Innenklima (Temperaturverteilung, Luftstrom, Konvektion, Wärmestrahlung, Wärmeleitung) (WP 1)

Abrechnbarer Schritt: Entwurf eines identischen 2D-Modells gemäß den Spezifikationen zur Verbesserung des Innenklimas mit Animation (Abrechnbarer Schritt der 3. Projektwoche)

Um die Modelle des Raumklimas zu testen, haben wir zunächst die erforderlichen physikalischen Prozesse auf einem Modell des Raumes mit Varianten des Raumklimas dargestellt. Zu diesem Zweck wurden Heizkapseln für die Wintersituation und Kühlkapseln für die Sommerroutine programmiert und getestet:

Heizkapsel mit Deckenheizung

Abb.1 Beispiel für die Strömung links und die Temperaturverteilung rechts in einem Büro mit Strahlungsheizung in der Decke und kontinuierlicher Belüftung. Der Kaltluftstrom tritt über das Fassadenfenster auf der rechten Seite ein. Drei rechteckige Objekte in der Mitte des Raumes simulieren die Wärmebelastung durch Geräte oder Menschen.

Kühlkapsel mit Deckenkühlung

Abb.2 Beispiel für die Strömung links und die Temperaturverteilung rechts in einem Büro mit Deckenkühlmatten und kontinuierlicher Belüftung. Wärme tritt über das Fassadenfenster auf der rechten Seite ein. Drei rechteckige Objekte in der Mitte des Raumes simulieren die Wärmebelastung durch Geräte oder Menschen.

Fazit: Die entwickelten Klimasimulationen zur Prüfung von Innenklimamodellen konnten alle physikalischen Prozesse darstellen. Die hohe Klarheit ermöglichte es, alle einzelnen Prozesse detailliert zu untersuchen.

2. Simulationen zur Verbesserung des Innenklimas mit keramischen Hohlkugeln in der Beschichtung (ClimateCoating) und Interpretation des einfachen Blindeffekts der Hohlkugeln (WP2)

Abrechnbarer Schritt: Entwurf eines identischen 3D-Modells gemäß den Spezifikationen zur Verbesserung des Innenklimas mit ClimateCoating-Farben mit Animation. (Diskussion und Präsentation der ersten Ergebnisse). Abrechnbarer Schritt der 4. Projektwoche

Um die Prozesse in der ClimateCoating-Beschichtung zu untersuchen, musste ein nahezu identisches Mikromodell entwickelt werden, das die Anordnung der Hohlkugeln mit statistischer Verteilung der Position und Größe nachbildet. Zu diesem Zweck wurde eine mathematische Methode für die statistisch verteilte Anordnung dieser Kugeln in einem Würfel mit den Maßen 300 x 500 x 500 entwickelt, die sowohl in Optikprogrammen (OptiCAD) als auch in FEM-Programmen (Comsol Multiphysics) implementiert werden konnte.

Anordnung der Kugeln für Testberechnungen

Abb.3 Statistisch verteilte sphärische Anordnung mit unterschiedlicher Größe im Volumen eines Quaders

Dann wurde die Lichtstreuung an einer einzelnen Hohlkugel sowie an diesem Testwürfel untersucht.
In der frequenzabhängigen Studie zwischen 10 und 22 THz oder 13 und 30 µm traten die folgenden Strahlungsprofile für die Intensität des elektrischen Feldes auf, als das Strahlungsfeld die Hohlkugel traf.

Strahlungsprofile an der Hohlkugel

Abb.4 Strahlungsprofile für das elektrische Feld, wenn die ebene Welle auf eine Hohlkugel bei unterschiedlichen Wellenlängen trifft. Beispiele einiger einzelner räumlicher Profile sind in den Abbildungen gezeigt.

Diese Studie zeigt eindeutig fast ausschließlich die gerichtete Intensität der Strahlung, was zu vernachlässigbarem rückgestreuten Streuungseffekt führt.

Es wurde auch eine Strahlenverfolgung (Beamtracking) mit der gleichen Kugelanordnung im Optik-Programm durchgeführt. Auch hier wurde parallel ein Strahlenbündel auf den Würfel ausgerichtet (siehe Abb. 3). Es zeigt sich, dass wiederum eine vorwärts gerichtete Streuung (Abb. 5) auftritt, die nur an der Wand reflektiert wird. Erst wenn den Kugeln an der Oberfläche eine vollständige Reflexion zugewiesen wird (Abb. 6), ergibt sich eine rückgestreute Streuung. Diese rückgestreute Streuung wird jedoch fast vollständig in der Farbschicht als Lichtleiter enthalten, wie in Abb. 7 gezeigt.

Strahlenverfolgung auf einer SiO2-Hohlkugel, die in einem Quader eingebettet ist

Abb.5 Das Modell stellt eine SiO2-Hohlkugel dar, die in eine Acrylschicht eingebettet ist. Dahinter befindet sich eine Betonwand, der keine hohe Absorption zugewiesen wurde, um die Sichtbarkeit zu verbessern. Das Ergebnis ist eine ausschließlich vorwärts gerichtete Strahlung, die dann absorbiert wird. Dies führt zur Erwärmung der Farbschicht.

Strahlenverfolgung auf einer reflektierenden SiO2-Hohlkugel, die in einem Quader eingebettet ist

Abb.6 Das Modell ist identisch mit Abb. 5, aber die Kugel hat hier einen Reflexionsfaktor von 1. Auch hier sind fast alle Strahlen in die Acrylfarbe eingelagert und treten nicht mehr aus. Dies führt zur Erwärmung der Farbschicht.

Strahlenverfolgung auf einem Quader, der mit Hohlkugeln und einer verlängerten Farbschicht bedeckt ist

Abb.7 Das Modell der Kugel ist identisch mit Abb. 5. Die Kugeln haben auf der linken Seite eine natürliche Oberfläche und auf der rechten Seite einen Reflexionsfaktor von 1. In beiden Fällen ergibt sich ein ähnliches Bild, alle Strahlen werden in die Acrylfarbe aufgenommen, die hier verlängert wurde, und treten nicht mehr aus. In beiden Fällen führt dies zur Erwärmung der Farbschicht.

Strahlenverfolgung auf einem Quader mit Hohlkugeln und verlängertem Farbschicht

Abb.8 Zwei Streudiagramme wurden auf einem Flächendetektor erfasst, der als Rechteck unter dem Kugelquader in der Abbildung zu sehen ist. Im linken Fall mit natürlichen Kugeln beträgt die rückgestreute Streuung etwa 10 % des bestrahlten Feldes, im rechten Fall etwa 35 %.

Fazit: In diesem Schritt wurde das Verhalten von Streuung und Reflexion mit Mikrokugeln in 3D-Modellen untersucht. Es wurde deutlich gezeigt, dass eine wichtige Eigenschaft der Farbe ihre Streuung und Absorption in der dünnen Farbschicht ist. Im Gegensatz zu früheren Annahmen ist der Reflexionsfaktor gering. Als Optimierung sollte in zukünftigen Entwicklungsprojekten der Einfluss der besprochenen Oberflächenbehandlung mit einer metallischen Reflexionsschicht (z.B. Aluminium) untersucht werden. Dies erfordert jedoch auch spezielle Messstudien, um Daten für die Simulation bereitzustellen.

3. Interpretation bestehender Messergebnisse durch Simulationen unter Berücksichtigung der Ergebnisse aus Pankow, München und Pergula Group (AP 3)

Abrechnbarer Schritt: Interpretation der bestehenden Messergebnisse durch Simulationen unter Berücksichtigung der Ergebnisse aus Pankow, München und Pergula Group. (Abrechnbarer Schritt der 7. Projektwoche)

Um das Pankow-Experiment zu simulieren, wurden drei Modelle berechnet:

a. Die Hälfte eines Töpfs mit ungeeignetem Ton und einer Wärmequelle in der linken Ecke einer rotationssymmetrischen Scheibe

b. Die Hälfte eines Töpfs mit von innen beschichtetem Ton und einer Wärmequelle in der linken Ecke einer rotationssymmetrischen Scheibe

c. Die Hälfte eines Töpfs mit von innen beschichtetem Ton und etwa 50 % hohlen Mikrokugeln und einer Wärmequelle in der linken Ecke einer rotationssymmetrischen Scheibe.

Messpunkte für die folgende Grafik mit den entsprechenden Nummerierungen

(a) Topf ohne Farbe, (b) Topf mit Acrylfarbe, (c) Topf mit Kugeln und Acrylfarbe

Abb.9 Zur Berechnung des Pankow-Experiments wurden drei symmetrische Scheiben modelliert, die unter der Annahme von Symmetrie zu einer rotationssymmetrischen Anordnung führen, die einer Töpfergeometrie ähnelt. Um die Erwärmung zu bestimmen, wurden Messpunkte definiert, um eine Grafik zu erstellen, die ihre Positionen in dieser Darstellung nummeriert zeigt.

Die experimentellen Bedingungen im Tontopf wurden mit den auf Abb. gezeigten Modellen simuliert. Der obere und rechte Rand wurden dem Tonmaterial zugewiesen, die nächste dünne Schicht wurde jeder unbeschichteten (a), in der Mitte der Acrylfarbe (b) und rechts der Thermoshield-Farbe (c) zugewiesen, obwohl regelmäßig die hohlen Kugeln konstruiert wurden, die gegeneinander verschoben waren. Der Innenraum wurde als Luft programmiert. Unten links wurde eine Heizquelle mit 15 W verwendet. Die berechneten Aufwärmzeiten betrugen 6 Minuten.

Temperaturprofile nach 5 Minuten Erwärmung

(a) Topf ohne Farbe, (b) Topf mit Acrylfarbe, (c) Topf mit Kugeln und Acrylfarbe

Abb.10 Berechnungsergebnisse der Temperaturverteilung bei Erwärmung mit einer Wärmequelle von 15 W. Die Aufnahmen zeigen, dass bei (a) eine deutlich höhere Erwärmung des oberen Teils des Topfes auftritt, die in den Fällen (b) und (c) zurückgeht. Der Temperaturanstieg ist auf den unten stehenden Grafiken deutlich sichtbar.

Mit den auf Abb. 9 gezeigten Messpunkten ist es nun möglich, die Temperaturkurven grafisch zu bestimmen. Entsprechend dem Pankow-Experiment zeigte sich eine Temperaturerhöhung und eine vorteilhafte Temperaturverteilung im Fall (c).

Fazit: In diesem Schritt wurden Streuungs- und Reflexionsverhalten in 3D-Modellen untersucht. Eine fast gleichmäßige Temperaturverteilung im Innenraum, die zum Wohlbefinden der Menschen beiträgt, kann nur mit Hilfe von Mikrokugeln im Acryl erreicht werden.
In den drei simulierten Testszenarien sowie im Pankow-Experiment ist eine deutliche Temperaturerhöhung nur im rechten Diagramm sichtbar im Vergleich zu den beiden linken Diagrammen. Auch der Temperaturunterschied zwischen Innen- und Außenschalen ist etwas größer. Dies führte zu sehr ähnlichen Ergebnissen in dieser Simulation.

Temperaturprofile nach 5 Minuten Erwärmung

(a) Topf ohne Farbe, (b) Topf mit Acrylfarbe, (c) Topf mit Kugeln und Acrylfarbe

Abb.11 Berechnungsergebnisse der Temperaturen in den angegebenen Messpunkten in den drei oben beschriebenen Fällen bei Erwärmung mit einer Wärmequelle von 15 W. Die Grafik zeigt einen deutlichen Temperaturanstieg innerhalb von 6 Minuten von links nach rechts und auch eine geringere Erwärmung der äußeren Messpunkte von links nach rechts.

Zusätzlich zu den dynamischen Berechnungen während der 6 Minuten wurde auch eine statische Berechnung durchgeführt, die den Endzustand ermittelte.

Statische Berechnung der Erwärmung „Blumentopf“

Abb.12 Repräsentatives Ergebnis der statischen Berechnung der Temperaturen mit der Anzeige von Diagonal-Linien, entlang derer die Endtemperatur für drei Fälle bestimmt wurde.

Als Ergebnis dieser Berechnungen wurden die Temperaturunterschiede für die drei Fälle festgelegt:

Statische Berechnung der Erwärmung „Blumentopf“

(a) Topf ohne Farbe, (b) Topf mit Acrylfarbe, (c) Topf mit Kugeln und Acrylfarbe

Abb.13 Endgültige Temperaturen entlang der Diagonale, die auf Abb. 12 gezeichnet wurde, für die drei Fälle der Farbüberzüge in der statischen Berechnung. Es zeigt auch den stabilen Temperaturanstieg von links nach rechts entsprechend den Ergebnissen des Pankow-Experiments. Beachten Sie, dass die Skalenaufteilung für die Fälle (a), (b) und (c) unterschiedlich ist. Im Fall (c) geben die Mikrokugeln der Kurve eine leichte Erhöhung.

Die Berechnungen wurden zur Überprüfung der FEM-Methode unter Verwendung experimenteller Daten durchgeführt. Dieses Experiment, das auch wiederholt wurde, lieferte vergleichbare Ergebnisse, so dass der Ansatz bestätigt wurde. Das Münchener experimentelle Verfahren war ähnlich. Dieses Modell wurde vollständig neu entwickelt und in 3 Dimensionen berechnet. Solch eine Berechnung ist aufgrund der sehr hohen Anzahl an Finite-Elementen äußerst komplex, weshalb sie nur für den Fall der Porenbetonwände (Münchener Experiment) durchgeführt wurde. Dasselbe experimentelle Arrangement mit Holzwänden (Pergula-Experiment) ändert nur die physikalischen Materialwerte der Wand. Zur Überprüfung der Programmierung war dies daher nicht mehr erforderlich, und daher wurde es nicht durchgeführt.

Berechnung der Erwärmung eines isolierten Würfels

Münchener Experiment

(a) Würfel ohne Farbe, (b) Würfel mit Acrylfarbe, (c) Würfel mit Kugeln und Acrylfarbe

Abb.14 Berechnung des Heizexperiments im Inneren eines Würfels mit einer Wärmequelle von 15 W und Porenbetonwänden (a), zusätzlich mit Acrylfarbe (b) und mit ClimateCoating (c). Wie beim Blumentopf kam es auch im Inneren zu einer Erhöhung der Temperatur, insbesondere im Fall (c).

Temperaturkurven im wiederholten Münchener Experiment

(a) Würfel ohne Farbe, (b) Würfel mit Acrylfarbe oder mit Kugeln und Acrylfarbe

Abb.15 Berechnung des Heizexperiments im Inneren eines Würfels mit einer Wärmequelle von 15 W und Porenbetonwänden (a), zusätzlich mit Acrylfarbe (b) und mit ClimateCoating (c). Wie beim Blumentopf kam es auch im Inneren zu einer Erhöhung der Temperatur, insbesondere im Fall (c).

Temperaturkurven im wiederholten Münchener Experiment

(a) Würfel ohne Farbe, (b) Würfel mit Acrylfarbe oder mit Kugeln und Acrylfarbe

Abb.16 Repräsentative Darstellung des Temperaturprofils im Würfel für drei unterschiedliche Farbanstriche, nach einer Stunde Erwärmung bei 15 W Heizleistung. Diese Diagramme zeigen die Temperaturerhöhung und den Einfluss der Farben auf die Temperaturverteilung im Raum.

Ergebnisse der Berechnungen zur Raumheizung und Temperaturprofile

Die Experimente in den Münchener Testfeldern bestätigten eine signifikante Verbesserung der Heizleistung bei Verwendung von ClimateCoating im Vergleich zu herkömmlichen Acrylfarben.

Zusätzlich zeigte sich, dass die Verwendung von ClimateCoating nicht nur zu einer besseren Wärmespeicherung und einer gleichmäßigeren Wärmeverteilung führt, sondern auch die Effizienz des gesamten Heizsystems steigert.

Fazit: Die Integration von ClimateCoating in Gebäuden führt zu einer spürbaren Verbesserung der Energieeffizienz, indem die Temperaturverteilung optimiert und die Heizkosten gesenkt werden. Die Verwendung von keramischen Mikrokugeln in der Farbe trägt zur Steigerung der Wärmespeicherung und der thermischen Behaglichkeit bei.

Die durchgeführten Tests und Simulationen belegen die Vorteile des Materials für den effizienten Betrieb von Heizsystemen in Innenräumen und die Förderung eines angenehmen Raumklimas bei reduziertem Energieverbrauch.

6. Simulationen der Energieeinsparung bei der Heizung mit der Technologie der thermokeramischen Membran für Innen- und/oder Außenanstriche von Gebäuden. (AP 6)

Fakturierbarer Schritt: Validierung der Berechnungen und Animationen, Präsentation der Ergebnisse

Basierend auf den oben genannten vorläufigen Untersuchungen wurden nun vollständige Simulationen der Raumklimawirkung durchgeführt, die die Funktionalität der Farbe verdeutlichten und sie mit der Funktionalität herkömmlicher Acrylfarben verglichen.

Zu diesem Zweck wurde die linke Seite mit den vollständig beschriebenen physikalischen Effekten mit der normalen Acrylfarbe auf der rechten Seite in zwei Simulationen mit konvektiver Heizung und modernem Deckenstrahler-Heizungssystem verglichen. Um ein Festhalten am Boden zu verhindern, wurde die Testperson höher positioniert, um einen besseren Luftaustausch nahe dem Boden zu ermöglichen.

Temperaturunterschiede rechts und links sind deutlich sichtbar. Ein ruhiger Luftstrom ist auch in der Strahlungsheizung links zu sehen, die nur bei der kalten Brücke rechts Turbulenzen erzeugt. Im Gegensatz dazu zeigt die konvektive Heizung relativ hohe Turbulenzen im gesamten Raum.

Vergleich der Temperaturprofile für zwei Heizsysteme

(a) Deckenheizung, (b) Konvektionsheizung

Abb.21 Darstellung der Temperaturprofile in jedem Testraum mit zwei Heizarten und Farbanstrich: links – ClimateCoating, rechts – Acrylfarbe, wobei beiden Farbschichten der Reflexionsfaktor 0,5 zugeordnet wurde. Detailansichten auf beiden Seiten zeigen die Temperatur der Farbe und die Lufttemperatur in der Grenzschicht. Während sich die ClimateCoating-Farbe bereits erwärmt hat und so sowohl die Wand- als auch die kalte Brücke temperiert, zeigt die Acrylfarbe nach einer Stunde eine deutlich niedrigere Temperatur sowie die benachbarte Grenzschicht.

Berechnete Temperaturen sind in Abb. 21 dargestellt und zeigen die erwarteten Unterschiede zwischen der rechten und linken Seite unten und in der Mitte. In Kopfhöhe gibt es einen geringen Unterschied. Starke Schwankungen der gemessenen Werte bei der konvektiven Heizung werden durch Luftturbulenzen verursacht.

Körpertemperatur der getesteten Person

(a) Deckenheizung, (b) Konvektionsheizung

Abb. 22 Darstellung der Temperaturkurven der getesteten Person in drei untersuchten Fällen mit unterschiedlichen Reflexionseigenschaften der Farbe. Diese zeigen eindeutig mehr Erwärmung auf der linken Seite während der Heizphase.

Schichtaufbau: links – ClimateCoating, rechts – Acrylfarbe, wobei beiden Farbschichten der Reflexionsfaktor 0,5 zugeordnet wurde. In beiden Fällen ist der Unterschied zwischen der rechten und linken Seite gering, wobei die konvektive Heizung mehr Luftzirkulation verursacht, was zu stärkeren Schwankungen der gemessenen Werte führt. Eine stärkere Absorption von Strahlung auf der ClimateCoating-Seite, die durch die Erwärmung der ClimateCoating-Oberfläche verursacht wird, wird hier nicht dargestellt.

Mit diesen Illustrationen konnte der Effekt der Farbe hervorragend erklärt werden. Sie zeigen, wie sich die linke Seite des ClimateCoatings aufgrund ihrer niedrigen Wärmeleitfähigkeit erwärmt, während sie aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit einen starken Temperaturgradienten zur Wand darunter erzeugt. Die warme Oberfläche wird von den Menschen als angenehm empfunden und trägt erheblich zu einer guten Atmosphäre bei. Gleichzeitig zeigte sich, dass nicht einmal die kalte Brücke auf die innere Oberfläche durchdringt. Der kalte Luftstrom richtete sich nur auf den nicht isolierten Boden. Die Farbschicht ist also in der Lage, Feuchtigkeit zu verhindern, die sich dann an der kalten Oberfläche bildet. Dies ist ein weiterer wichtiger Argumentationspunkt für die positive Wirkung der Farbe. Die Beheizung des Raums mit zwei Heizsystemen und einer
verschiedenen Oberflächenbehandlung der Wände wurde ebenfalls als Video erstellt und dem Unternehmen auf der Messe präsentiert.

Ein weiteres wichtiges Argument bezüglich der Wirkung des Anstrichs kann durch die Feststellung der Energieeinsparung beim Heizen gemacht werden. Zu diesem Zweck wurden zwei FEM-Berechnungen mit einem Raummodell durchgeführt, das eine Außenwand auf der linken Seite und eine Außentemperatur von -10°C hat. Im Inneren wurde ein konvektiver Heizkörper installiert, der mit verschiedenen Zulauftemperaturen (90°C oder 60°C) unterschiedliche Heizleistungen erzeugte. Zwei Modelle erhielten eine Acryl- oder ClimateCoating-Schicht an der inneren und äußeren Wand auf der linken Seite. Das endgültige Temperaturprofil wurde in einer statischen Berechnung ermittelt. Die für beide Fälle benötigte Heizleistung über die Fläche des Heizkörpers, um denselben Endzustand zu erreichen, wurde dann verwendet, um die Energieeinsparungen beim Heizen dieser beiden Raumvarianten zu ermitteln.

Innenraum-Variante mit Acrylanstrich innen und außen links

(a) Detailliertes Bild der Acrylfarbe innen und außen, (b) Raumtemperatur mit Acrylfarbe

Abb.23 Darstellung der Temperaturkurven im Testraum mit konvektiver Heizung und Acrylfarbe auf der linken Außenwand und innen. Außentemperatur ist -10°C und Ausgangstemperatur des Heizkörpers beträgt 90°C. Im Abschnitt des Bildes, der auf der rechten Seite mit einem Rahmen markiert ist, sehen Sie die vollständige Abkühlung der Außenwand und den kalten Luftstrom, der auf der Oberfläche existiert. Nur die Luft, die die getestete Person umgibt, hat eine Temperatur von etwa 24/25°C.

Innenraum-Variante mit ClimateCoating-Anstrich innen und außen links

(a) Detailliertes Bild von ClimateCoating innen und außen, (b) Raumtemperatur mit ClimateCoating-Anstrich

Abb.24 Darstellung der Temperaturkurven im Testraum mit konvektiver Heizung und ClimateCoating-Anstrich (Reflexionsfaktor 0,5) auf der linken Außenwand und innen. Außentemperatur ist -10°C und Ausgangstemperatur des Heizkörpers beträgt 60°C. Im Abschnitt des Bildes, der auf der rechten Seite mit einem Rahmen markiert ist, sehen Sie den Temperaturgradienten von der äußeren Farbe zur Außenwand und zur inneren Farbe. Im Inneren gibt es keinen Oberflächenluftstrom. Darüber hinaus erwärmt sich der Raum gleichmäßiger mit einer Temperatur von etwa 24/25°C.
Die Berechnungen der Heizleistung zeigen eine klare Einsparung der Heizenergie von etwa 40 % bei Verwendung der ClimateCoating-Farbe.

Schlussfolgerung: Durch das Modellieren der Innenwandfarbe mit ClimateCoating auf der linken Seite und Acrylfarbe auf der rechten Seite konnte ein wichtiger Beweis für die Funktion der Farbe erbracht werden, der den Isolierungseffekt, die schnelle Erwärmung der Oberfläche und den Einfluss des Luftstroms in einem Vergleich links und rechts zeigt. Darüber hinaus wurde die Wirksamkeit der kalten Brücke demonstriert, die im Standardfall zu einer feuchten und somit schimmeligen Ecke führt.

Im zweiten Vergleich wurde die erforderliche Heizleistung berechnet, um die Wand innen und auf einer äußeren Wand zu streichen. Es gab eine signifikante Einsparung an Heizenergie von mehr als 40 %.

7. Zusammenfassung der Berechnungen und Dokumentation. (AP 7)

Abrechnbarer Schritt: Umgestaltung und Dokumentation der Ergebnisse

Die Abschlussdokumentation wird mit der Bereitstellung des Berichts und der DVD 16. Woche erstellt.

Mit diesem Dokument wird der Abschlussbericht vorgelegt. Er gibt klare Informationen über die Funktion und Wirkung der ClimateCoating-Farbe. Einerseits besteht der Isolierungseffekt der Vakuumkugeln in der Farbe, andererseits erzeugt die sehr niedrige Wärmekapazität, die durch die hohe „Verdünnung“ der Farbe mit Vakuumkugeln entsteht, eine schnelle Erwärmung der Farbe sowohl durch Strahlung als auch durch die umgebende Luft. Dies erzeugt ein spürbares Wohlbefinden, da die warme Oberfläche gleichzeitig Wärmestrahlung abgibt. Weiterhin wurden in der dynamischen Berechnung der Luftstromverlauf für verschiedene Heizsysteme und zwei Farbvarianten gleichzeitig demonstriert.

Es wurden auch Vorschläge zur Optimierung der Farbgebung gemacht, die dem Unternehmen bei der weiteren Entwicklung sehr helfen könnten. Dies umfasst die Verteilung der Größe der Glaskugeln, die Reflektivität und nach später vereinbarten physikalischen Messungen auch die Möglichkeiten zur Oberflächenstrukturierung.

Da die erstellten dynamischen Berechnungen hervorragende Simulationsprozesse liefern, wurde auch eine Reihe von Animationsvideos erstellt, die dem Unternehmen für Werbezwecke zur Verfügung gestellt wurden.

Zusammenfassendes Fazit

Es konnte gezeigt werden, dass die Wirkung der Farbe auf zwei wesentlichen Eigenschaften basiert. Der hohe Anteil an Vakuumkugeln in der Farbe erzeugt zunächst einen Isoliereffekt, während gleichzeitig die hohe Verdünnung des Acrylgehalts eine deutlich niedrigere Wärmekapazität schafft. Die einfallende Strahlung wird stark gestreut und innerlich absorbiert.

Diese Eigenschaften (Streuung und Saugfähigkeit in Kombination mit niedriger Wärmekapazität) führen zu einer schnellen Erwärmung der Farbe auf der Oberfläche und einer geringen Wärmeleitung von der kalten Rückseite. Dadurch entsteht eine wärmerer Oberfläche für den Menschen im Raum, die ebenfalls als angenehme Wärmequelle wahrgenommen wird, die mit geringen Temperatursteigerungen ein angenehmes Raumklima schafft.

In Verbindung mit Strahlungsheizung ist eine deutliche Reduzierung der Heizleistung möglich. Gleichzeitig entsteht eine geringere Luftzirkulation, da an der kalten Wand kein starker Abströmungskanal mehr entstehen kann. Wie gezeigt, erzeugt auch die kalte Brücke eine Isolierung, die die Bildung eines feuchten Winkels verhindert.

Die Demonstration dieser gewünschten Effekte auf das Raumklima und deren großer Einfluss mit minimalem Aufwand zeigt die Farbe der Zukunft. Obwohl die Farbe teurer ist als die derzeit verfügbaren Acrylfarben, bietet sie eine kosteneffiziente und hoch effiziente Alternative zu teuren Isolierungsmaßnahmen in der aktuellen Baubranche.

About The Author