Was Sie über Hochtemperaturisolierung wissen müssen

Inhaltsverzeichnis

Was ist eine Hochtemperaturisolierung

Eine Hochtemperaturisolierung ist eine Isolierung mit maximaler Belastbarkeit, die speziell für den Einsatz bei extremen Temperaturen entwickelt wurde. Sie reduziert die Übertragung von Wärmeenergie, die von heißen Komponenten ausgeht, und schützt somit umliegende Bauteile vor hohen Temperaturen. Dadurch erhöht die Hochtemperaturisolierung nicht nur die Lebensdauer umliegender Bauteile, sondern reduziert erhebliche Risiken unterschiedlichster Art.

In Maschinen und Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren, Elektro- und Wasserstoff-Anwendung herrschen oftmals sehr hohe Temperaturen von über 1.000 °C. Die heißen Oberflächen im Motorraum geben schnell Hitze ab und stellen ein enormes Sicherheitsrisiko für Mensch und Maschine dar, wofür herkömmliche Wärmedämmsysteme keine ausreichende Isolierung bieten. Hochtemperaturisolierungen reduzieren die Hitze auf ein angemessenes Niveau und ermöglichen somit nicht nur die sichere Inbetriebnahme der Maschine, sondern auch eine bemerkenswerte Steigerung des Wirkungsgrades und helfen dabei strenge Emissionsrichtlinien einzuhalten.

In welchen Branchen werden Hochtemperaturisolierungen eingesetzt?

Hochtemperaturisolierungen werden überall dort eingesetzt, wo hohe Temperaturen herrschen und kein ordnungsgemäßes Temperaturmanagement eine Gefahr für Mensch, Maschine und die Wirtschaftlichkeit bedeuten. Denn im Brandfall wiegen die Folgen schwer. Im Motorraum befinden sich sowohl entflammbare Materialien als auch extrem heiße Oberflächen. Trifft beides aufeinander, kann es zu einem Brand kommen. Auch wenn keine Menschen zu Schaden kommen, sind die wirtschaftlichen Konsequenzen für den Betrieb unerfreulich.

Daher entscheiden sich immer mehr Unternehmen für eine qualitativ hochwertige Hochtemperaturisolierung, um zum einen Brandrisiken zu minimieren, aber auch um von den Vorteilen moderner Isolierungen zu profitieren. Wir, bei der tmax Group, merken seit vielen Jahren, dass die Themen Schall, Berührschutz sowie die Steigerung des Wirkungsgrades von großer Bedeutung sind und von unseren Kunden explizit angefragt werden. All diese Anforderungen sind mit modernen Isolierlösungen umsetzbar und führen zu den geforderten Ergebnissen.

Railway

Marine

Power Sports

Construction

On-Highway

Agriculture

Welche Eigenschaften sollte eine Hochtemperaturisolierung haben?

Hochtemperaturdämmsysteme müssen robust, langlebig und effizient sein. Um dies zu gewährleisten, müssen alle verwendeten Materialien von höchster Qualität sein und sehr gute Isoliereigenschaften besitzen. Besonders wichtig sind eine optimale Dichte und geringe Wärmespeicherung des Dämmstoffes, sowie die flexible Montage und der passgenaue Sitz der gesamten Isolierung.

Diese Eigenschaften sollte eine gute Hochtemperaturisolierung besitzen:

Welche Anforderungen muss eine Hochtemperaturisolierung erfüllen?

Die Anforderungen an eine Hochtemperaturisolierung sind so unterschiedlich und individuell wie das zu isolierende Bauteil selbst. Je nach Anwendungsbereich müssen folgende Themen erfüllt werden:

Icon für Abgasnormen

Erfüllung Abgasnormen

Icon für Brandschutz

Brandschutz

Icon für Berührschutz

Optimaler Berührschutz

Icon für SOLAS

Erfüllung SOLAS

Icon für Schutzumliegender Bauteile

Schutz umliegender Bauteile

Icon für Lebensdauer steigern

Lebensdauer steigern

Icon für Wirkungsgrad steigern

Wirkungsgrad steigern

Icon für Schallschutz

Schallschutz

Die Anforderungen an eine Hochtemperaturisolierung sind vielfältig. Und sie sind alle realisierbar.

Abgasnachbehandlung

Die Emissionsrichtlinien werden immer strenger, daher ist eine effiziente Abgasnachbehandlung relevanter denn je. Diese ist abhängig von einer optimalen Temperaturverteilung im gesamten Abgasstrang. Denn überall dort, wo Wärme verloren geht, entsteht ein Energiedefizit, welches an andere Stelle kompensiert werden muss. Die richtige Hochtemperaturdämmung vermeidet Energieverluste und sorgt dafür, dass an allen wichtigen Stellen im Abgasstrang zu jeder Zeit optimale Temperaturen herrschen und trägt somit dazu bei, Emissionsrichtlinien und Abgasnormen einzuhalten. 

Die gezielte Temperatursteuerung verhindert, dass sich während der Urea Einspritzung Kristall im Diffusor bilden, die die Abgasreinigung weniger effektiv machen. Zudem verbessert sie auch das Light-Off-Verhalten und reduziert den Energie- und Kraftstoffverbrauch, wodurch die Abgasnachbehandlung früher und zuverlässiger arbeitet. Hierdurch sind CO₂-Einsparungen und die Erzielung besserer Abgaswerte möglich.

Brandschutz

Im Motorraum von Maschinen, Fahrzeugen und Anlagen können Oberflächentemperaturen von bis zu 850 °C auftreten. Diese hohen Temperaturen stellen ein enormes Brandrisiko dar, da sich im Motorraum auch schnell entflammbare Materialien befinden und es bei Kontakt schnell zu einem Brand oder einer Explosion kommen kann. Hydrauliköle und Antriebsstoffe entzünden sich bereits ab einer Temperatur von 250 °C. Eine Hochtemperaturisolierung reduziert die Oberflächentemperaturen im Motorraum auf ungefährliche 220 °C, damit im Falle einer Leckage oder Ablagerung hitzeempfindlicher Stoffe wirksamer Brandschutz gewährleistet wird.

Bei Hochtemperaturanwendungen im Marine-Bereich und auf Ölplattformen schreibt die UN-Konvention SOLAS (Safety of Life at Sea) vor, dass kein exponiertes Bauteil eine Oberflächentemperatur von über 220 °C überschreiten darf. Dies und mehr kann eine geeignete Hochtemperaturisolierung garantieren.

Schallschutz

Motorgeräusche sind sehr laut und stellen auf Dauer eine hohe, nur schwer zumutbare Belastung dar und können nachhaltige gesundheitliche Einschränkungen und Schäden hervorrufen. Deshalb werden auch die gesetzlichen Vorgaben im Bereich Schallschutz immer strenger. Um diese einhalten zu können, sind neben einer thermischen Isolierung auch schallabsorbierende Maßnahmen im Motorraum erforderlich.

Der Bauraum in Fahrzeugen und Maschinen ist jedoch begrenzt. Thermische und akustische Isolierung müssen auf engstem Raum untergebracht werden und gleichzeitig eine Vielzahl an Anforderung erfüllen. Eine gute Hochtemperaturisolierung vereint also thermische Direktisolierung mit dem Prinzip der Schallabsorption und reduziert somit zuverlässig störende Geräusche, ohne dabei die thermischen und mechanischen Eigenschaften der Isolierung oder die Motorleistung zu beeinträchtigen.

Wie ist eine Hochtemperaturisolierung aufgebaut?

Für die perfekte Hochtemperaturisolierung ist das richtige Material entscheidend. Sie besteht in der Regel aus drei Komponenten: Einer Außenschicht, dem Dämmstoff und einer Innenschicht, die das zu isolierende Bauteil ummanteln und heiße Oberflächentemperaturen und Strahlungswärme reduzieren. Der genaue Aufbau und die verwendeten Materialien variieren entsprechend der technischen Erfordernisse sowie gesetzlichen Vorgaben und individuellen Kundenwünschen.

Metallische Isolierverkleidung

Eine metallische Isolierverkleidung besteht aus drei Komponenten in Kassettenbauweise: dem Außenblech, dem Isolierwerkstoff aus Glas- oder Silikatfaser und dem Innenblech. Sie ummantelt das zu dämmende Bauteil und reduziert die für den Motorraum typischen heißen Oberflächentemperaturen maßgeblich.

Textile Isolierung

Eine Textile Isolierung setzt sich aus einem Außengewebe (1), dem Dämmmaterial (2) aus Glas- oder Silikatfaser (3) und einem Innengewebe (4) zusammen. Das Außengewebe schützt die Isolierung vor Schmutz, Spritzwasser, Öl und weiteren Außeneinwirkungen, während das Innengewebe temperaturbeständiger ist und direkt auf dem heißen Bauteil aufliegt.
Zusätzlich wird die Textile Isolierung durch ein weiteres vibrationsbeständiges Gewebe unterstützt, um das Isoliersystem vor dem Verschleiß zu schützen sowie die Lebensdauer zu steigern.

Nahaufnahme von Materialien einer tmax Textile Isolierung.
Materialien einer tmax Textile Isolierung.

Folienisolierung

Eine Folienisolierung besteht aus zwei bis drei Komponenten. So gibt es etwa die Integraldämmung, welche aus einer Außenschale aus Edelstahlfolie und einem, auf dem zu isolierende Bauteil aufliegende, Faserformteil aus Dämmfaser (Glas- oder Silikatfaser) besteht. Blankets hingegen haben sowohl eine Außen- als auch eine Innenschale aus Edelstahlfolie, welche den innen liegenden Dämmstoff vor schädigenden Einflüssen aller Art schützen.

Beide Formen der Folienisolierung werden mithilfe von Präge- und Umformwerkzeugen in Form gebracht und sorgen durch ihre perfekte, millimetergenaue Passform für optimale Hochtemperaturdämmung. Die Werkstoffe und die Stärken der Dämmstoffeinlage werden entsprechend der jeweiligen technischen Anforderungen entwickelt und kombiniert.

Bei Bedarf kann die Dämmfasermatte zudem hydrophobiert werden und ist noch wirksamer und langlebiger, auch bei regelmäßigem Kontakt mit Schmutz und Spritzwasser.

Wie funktioniert eine Hochtemperaturisolierung?

Eine Hochtemperaturdämmung reduziert den Durchgang von Hitze auf ein Minimum. Aber wie funktioniert das? Das Grundprinzip ist einfach. Je geringer die Dichte eines Körpers, desto schlechter funktioniert dieser als Wärmeleiter und desto besser als Dämmstoff.

(Hochtemperatur-) Dämmstoffe binden viel Luft auf einem kleinen Raum, wie etwa in Styropor oder zwischen den Fasern von Flachs-, Stein- und Glaswolle. Dadurch macht sich der Dämmstoff die physikalische Eigenschaft der Luft zunutze, denn Luft ist ein schlechter Wärmeleiter.

Hochtemperaturdämmsysteme von tmax enthalten eine Glasfaser- oder Silikatfasermatte, welche als Dämmstoff dient. Durch unterschiedliche Materialdicke kann die individuelle Isolierwirkung gesteuert werden.

Welche Temperaturreduktionen sind möglich?

Pauschale Aussagen darüber, welche Temperaturreduktionen eine Hochtemperaturisolierung erreichten kann, können nicht getätigt werden. Denn die Ergebnisse hängen von zahlreichen Faktoren ab, z. B. den Parametern des zu isolierenden Bauteils und dessen Temperatur, der Umgebungstemperatur, dem Isoliermaterial und der Materialstärke.

Die nachfolgenden Angaben beziehen sich auf eine Messung der Isolierwirkungen von tmax Hochtemperaturisolierungen in unterschiedlicher Ausführung, anhand der Veränderung der Oberflächentemperaturen eines Abgasrohrs. Gemessen wurde an einem Abgasrohr mit einem Rohrdurchmesser von 100 mm und Wandstärke von t = 2,5 mm bei einer Umgebungstemperatur von 25 °C. Unter diesen Grundvoraussetzungen kann mit einer Hochtemperaturisolierung ab 10 mm Materialstärke eine Temperaturreduktion von ca. 50 % aufwärts erreicht werden. Bei entsprechender Isolierstärke kann sogar eine Reduktion auf ungefährliche 60 °C erzielt werden.

Berechnungsgrundlage:
Rohrdurchmesser: 100 mm
Wandstärke Abgasrohr: t = 2,5 mm
Umgebungstemperatur: 25 °C

IsoliermaterialMaterialstärkeOberflächentemperatur der Isolierung
bei einer Abgastemperatur von 500 °C
Metallisch10 mm
155 °C
20 mm120 °C
Folie10 mm255 °C
20 mm190 °C
Textile10 mm200 °C
20 mm145 °C
IsoliermaterialMaterialstärkeOberflächentemperatur der Isolierung
bei einer Abgastemperatur von 750 °C
Metallisch10 mm
250 °C
20 mm200 °C
Folie10 mm370 °C
20 mm275 °C
Textile10 mm290 °C
20 mm220 °C
IsoliermaterialMaterialstärkeOberflächentemperatur der Isolierung
bei einer Abgastemperatur von 1.000 °C
Metallisch10 mm
345 °C
20 mm275 °C
Folie10 mm470 °C
20 mm360 °C
Textile10 mm380 °C
20 mm295 °C

Disclaimer: Die vorstehenden Angaben stützen sich auf den heutigen Stand unserer Kenntnisse über die angegebenen Produkte und sind nach bestem Wissen und Gewissen gemacht. Die Angaben haben nicht die Bedeutung von Eigenschaftszusicherungen.

Materialstärke10mm15mm20mm25mm30mm
Temperaturreduktion 49 – 69%58 – 74% 62– 76%74 – 78%76 – 80%

Fazit: Das sind die Vorteile einer Hochtemperaturisolierung

Eine Isolierung für besonders hohe Temperaturen ist eine wichtige Ergänzung für jegliche Arten von Hitzequellen. Werden Bauteile oder Maschinen ordnungsgemäß isoliert.

Alle Vorteile einer Hochtemperaturisolierung auf einen Blick:

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  • Marine

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