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Dämmeigenschaften von Isolationsvlies
In Zeiten der steigenden Strom- und Energiepreise ist die Energieeffizienz nicht nur im Privaten sondern vor allem in der Industrie zu einer wichtigen Themenstellung geworden. Eine Möglichkeit, um die Energieeffizienz einer Anlage zu erhöhen, ist Dämmung. Mithilfe von wirtschaftlichen Dämmmaßnahmen können diese Energieverluste vermieden und der Energieverbrauch und die Kosten erheblich reduziert werden. Gedämmt werden sowohl Leitungen oder Bauteile, die möglichst die Temperatur - ob kalt oder warm halten sollen. Die Dimensionierung der Dämmung für eine effektive Dämmung kann dabei mit FEM-Simulation berechnet werden.
Aufgabenstellung
Die Dämmung von Rohrleitungen an wichtigen Stellen kann zur Kostenreduzierung beitragen. In einem Forschungsprojekt soll jedoch nicht nur gedämmt, sondern gleichzeitig Strom erzeugt werden. Dies geschieht durch das Einbringen eines thermoelektrischen Materials in den Dämmfließ. Über den Temperaturgradienten kann dabei Strom erzeugt werden, jedoch dürfen die Dämmwerte nur bis zur einem bestimmten Grade beeinflusst werden.
Lösungsansatz
Zur Lösung dieser komplexen Aufgabenstellung wurden verschie-dene Simulation mit unterschiedlichen Lochabständen durchgeführt und analysiert, wie sich das Dämmverhalten verändert. Ausgangspunkt war dabei die Berechnung der Dämmeigen-schaften des Vlieses ohne Löcher.
Ergebnisse
In Abbildung 1 ist zunächst das Temperaturprofil des Isolationsvlieses ohne Löcher erstellt worden. Im konkreten Fall soll eine warme Leitung isoliert werden. Betrachtet man das Profil, wird deutlich, dass das Fließ gut isoliert. Es entsteht eine Art Schalenmodell, bei dem sich die Temperatur von innen nach außen immer weiter verringert. In Abhängig-keit von der das Fließ umgebenden Temperatur beträgt die Temperatur bei dieser Schichtdicke noch etwa 45 K. In Abbildung 2 wurden in das Vlies Löcher eingebracht, die mit einem thermoelektrischem Material verfüllt sind. Um möglichst viel Energie mit dem Material zu produzieren, muss der Temperaturunterschied zwischen Außen- und Innenseite möglichst hoch sein. Deshalb muss herausgefunden werden welchen Abstand die Löcher minimal haben müssen, um den Unterschied aufrecht zu erhalten. In der Abbildung 2 ist zu sehen, dass das Material die Temperatur sehr gut leitet. Dort wo sich keine Löcher befinden, ist das Temperaturgefälle jedoch noch erkennbar. Nur im Rand wird jedoch eine ähnlich gute Dämmung erreicht wie in der Variante ohne Löcher.
