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22.04.2019

Sonstige Beschichtungen

Sonstige Beschichtungen: 24.01.2019

Potenziale von "Cool Coatings"

Solare Reflexion messen und Temperaturen berechnen

Den sogenannten "Cool Coatings" wird ein Beitrag zum Klimaschutz zugeschrieben, indem sie die stärkere Aufheizung größerer Städte im Sommer gegenüber ländlichen Regionen verringern sollen.

Geöffnete Integrationskugel eines UV/VIS/NIR-Spektrometers mit einer blauen Probe. Foto: iLF

Geöffnete Integrationskugel eines UV/VIS/NIR-Spektrometers mit einer blauen Probe. Foto: iLF

Hierbei kommen Materialien zum Einsatz, die vermehrt den unsichtbaren relativ kurzwelligen Nahinfra­rot-Anteil (NIR) des Sonnenlichts reflektieren. Zusätzlich müssen sie einen relativ hohen thermischen Emissionsgrad aufweisen, damit sie die langwellige IR-Strahlung infolge ihrer Aufheizung wieder gut an die Umgebung bzw. den Himmel abstrahlen können.

Wie gut ein Material oder eine Beschichtung das Sonnenlicht reflektieren kann, wird im solaren Reflexionswert, auch als TSR-Wert bekannt, ausgedrückt. Er kann mit Hilfe eines UV/VIS/NIR-Spektrometers in Kombination mit einer Integrationskugel bestimmt werden. Grundlage zur Berechnung der solaren Reflexion ist meist die ASTM G 173, bei der das Reflexionsspektrum einer Probe im Wellenlängenbereich von 300-2500 nm mit einem Sonnen­spektrum verrechnet wird. Hierbei wird die gesamte spektrale Information zu einer handlichen Kenngröße verdichtet.

Ein hoher solarer Reflexionswert geht mit einer geringeren Auf­heizung einher, reduziert die Kosten für den Betrieb einer Klimaanlage und verringert den thermischen Stress des Materials z.B. bei farblichen Anstrichen, Fensterrahmen aus Kunststoff oder beschichteten Fassadenelementen aus Aluminium. Dies kann sich positiv auf die Lebensdauer dieser Materialien auswirken und somit ihre Nachhaltigkeit verbessern. Möchte man Pigmente oder Füllstoffe untereinander vergleichen, dann sollten nach Möglichkeit gleiche Bedingungen gewählt werden.

Aus diesem Grund hat das iLF im Rahmen eines Forschungsprojekts eine Vielzahl von Pigmenten und Füllstoffen mit einem Wachs im Verhältnis von drei Teilen anorganischem Feststoff zu einem Teil Wachs zu handlichen Ta­bletten gepresst und gemessen. Messtechnisch lassen sich thermische Emissionsgrade z.B. mit Hilfe der diffusen IR-Reflexionsspektroskopie (DRIFT) bestimmen. Sind die Kenngrößen solare Reflexion und thermische Emission bekannt, dann können die Oberflächentemperaturen bei Sonneneinstrahlung nach ASTM E 1980 berechnet werden. Ebenso kann der solare Reflexionsindex (SRI) nach ASTM 1980 berechnet werden.

Er gibt die relative Oberflächentemperatur eines Materials im Vergleich zu Standard Schwarz (SRI = 0) und Standard Weiß (SRI = 100) an. Für den SRI-Wert gilt ebenfalls, dass ein hoher Wert mit einer geringeren Aufheizung einhergeht. SRI-Werte werden i.d.R. für Dach- und Bodenmaterialien angegeben. Auch bei Fensterrahmen aus Kunststoff bzw. Kaschierfolien ist die Aufheizung von Interesse, was u.a. im Gütesiegel RAL-GZ 716 Berücksichtigung findet.
Besonders hoch reflektierende Materialien können z.B. beim European Cool Roofs Council (ECRC) registriert werden und geben dem Anwender eine Hilfe bei der Auswahl.

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Zum Netzwerken:
iLF Magdeburg, Dr. Bernd Neumann, Tel. +49 391 6090-241, bernd.neumann@ilf-magdeburg.de, www.lackinstitut-magdeburg.de

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