Auswahl und Optimierung einer Wärmedämmung für Simulationsschränke im Temperaturbereich von -100°C bis +300°C (PDF)

Diplomarbeit aus dem Jahr 2007 im Fachbereich Ingenieurwissenschaften - Maschinenbau, Note: 1,5, Hochschule für Technik, Wirtschaft und Gestaltung Konstanz (Fachbereich Maschinenbau / Verfahrenstechnik und Umwelt), Veranstaltung: Fachbereich Maschinenbau / Verfahrenstechnik und Umwelt, Sprache: Deutsch, Abstract: Die Firma Binder GmbH (Binder) ist einer der weltweit führenden Spezialisten für Simulationsschränke für das wissenschaftliche und industrielle Labor. Das Produktspektrum der Firma umfasst Geräte für die Simulation von Wärme-, Kälte-, Feuchte-, Vakuum- und Lichtumgebungen. Es gibt Geräte, die Simulationen einer Größe wie auch Kombinationen beherrschen. Wesentliche Produktmerkmale sind ein großes Leistungsspektrum und sehr gute Regelpräzision. Die derzeit vorhandenen Systeme decken einen Temperaturbereich von -70°C bis 300°C ab.

Für jeden Hersteller von Simulationsschränken ist die Minimierung von Wärme- und Kälteverlusten von großer Bedeutung. Verluste werden in konstruktionsbedingte und die vom Wärmedämmmaterial abhängige Verluste unterteilt. Zur Minimierung der wärmedämmmaterialabhängigen Kälte- und Wärmeverluste werden Wärmedämm- materialien mit den folgenden Eigenschaften gesucht:

Die Verluste müssen möglichst gering gehalten werden. Daraus folgt dass die ins System eingebrachte Energie minimiert wird. Dieses kann durch eine niedrige Wärmeleitfähigkeit erreicht werden. Darüber hinaus führt eine aus einer niedrigen Wärmeleitfähigkeit resultierende kleinere Dämmschichtdicke zu einer kompakten Bauweise der Geräte.

Die Wärmedämmung muss heute und für zukünftige Projekte im gesamten Temperaturbereich von -100°C bis +300°C einsetzbar sein. Im Einzelfall kann dieser Temperaturbereich bei bestimmten Geräteklassen eingeschränkt werden (Wärmegeräte 5-300°C).

Falls die Wärmeleitfähigkeit temperaturabhängig ist, darf sie von -100°C bis +300°C nur geringe Erhöhungen aufweisen. Das Wärmedämmmaterial muss beständig gegen Feuchte und wasser-dampfdiffusionsdicht sein.
Die Materialien sollten leicht verfügbar und in der Produktion gut verarbeitbar sein. Alternative Wärmedämmmaterialien müssen ein besseres Kosten / Nutzen - Verhältnis aufweisen.

Unter Zugrundelegung dieser Forderungen werden derzeit verfügbaren Produkte auf ihre Einsatzmöglichkeit überprüft. Die ausgewählten und geeigneten Wärmedämmmaterialien werden in den folgenden Kapiteln eingehend diskutiert und bewertet. Einige davon werden Tests unterzogen, dazu werden diese mit einem Binder Wärmesimulationsschrank FED 23 validiert und mit den theoretischen Betrachtungen verglichen.