Aerogelbaserad puts – superisolering för framtiden?

Applicering av den superisolerande putsen med spraymaskin på en väggprototyp.

7 januari 2021 I ett forskningsprojekt på Chalmers studeras en aerogelbaserad puts med mycket bra isolerande egenskaper. Förhoppningen är att användningen av den så kallade superisolerande putsen ska bidra till att minska byggsektorns energianvändning, både för existerande och nya byggnader. Superisolerande puts kan, förutom att spara energi, dessutom resultera i funktionella väggar med mindre tjocklek. Detta bidrar i sin tur till att öka mängden uthyrningsbar golvyta inomhus, yta som annars skulle tagits upp av väggens isolering. I denna artikel vill vi informera om vad vi planerar att göra i projektet och berätta om den superisolerande putsens egenskaper.
Läs hela artikeln som pdf här.

Puts används traditionellt som fasadens vattenavledande skikt och skyddar konstruktionen. Putsade fasader tillhör den vanligaste typen av fasadmaterial i flerfamiljshus i Sverige med cirka 41 miljoner kvadratmeter, motsvarande 27 % av byggnadsbeståndets fasadarea. Bristande energiprestanda och inomhusklimat är bland de vanligaste utmaningar vid renovering av dessa byggnader som oftast har murade och oisolerade väggar. Därmed finns en stor potential att använda nya och mer effektiva isoleringslösningar för putsade byggnader. Detta kan ge en stor påverkan på hela byggnadsbeståndets energiprestanda.

Stor energibesparingspotential vid renovering
Den största fördelen med superisolerande puts (SIP) jämfört med traditionell puts är den lägre värmekonduktiviteten. Med ett 5–6 cm tjockt putslager kan en avsevärd effekt fås på byggnadens energianvändning. U-värdet på en oisolerad vägg kan minska med upp mot 70 %. Detta ger en årlig energibesparing på cirka 77 GWh om 10 % av Sveriges putsade byggnader (med tegel- och lättbetongstomme) utrustas med ett 5–6 cm tjockt lager SIP. Enligt BBR ska ett U-värde på 0,18 W/(m²·K) eftersträvas för byggnadens yttervägg. Med konventionella isoleringsmaterial ger detta en isoleringstjocklek på 15–20 cm, förutom den puts som krävs på utsidan av fasaden. Dessutom kan SIP användas både som utvändigt och invändigt ytskikt.

Att reducera energianvändningen och minimera tjockleken på isoleringen är extra viktigt både i existerande byggnader där väggens tjocklek ofta är begränsad i bygglov, liksom i nya byggnader där varje uthyrningsbar kvadratmeter räknas. Förutom energieffektiviseringsaspekterna kan det även finnas andra fördelar med att använda SIP i byggbranschen. Vid reparation och renovering av en del historiska- och q-märkta byggnader, till exempel kyrkor, där byggnadens karaktärsdrag ska beaktas, kan den superisolerande putsen öppna upp för större möjlighet att energieffektivisera samtidigt som kraven på bevarande av kulturvärden tillgodoses.

Forskning om aerogelbaserad puts
På avdelningen för byggnadsteknologi på Chalmers tekniska högskola har det tidigare genomförts ett antal projekt där andra superisoleringsmaterial har studerats. I projekten har vakuumisolerinsgpaneler (VIP) och filtar med aerogel använts som tilläggsisolering invändigt och utvändigt. I detta projekt går vi ett steg vidare och testar olika sorters putsblandningar, både cement- och kalkbaserade, som innehåller aerogelpartiklar. I flera länder i Europa, såsom Tyskland, Schweiz, Italien och Frankrike, har materialet redan använts med gott resultat på byggnadens energianvändning. Eftersom det saknas tidigare erfarenheter av hur den superisolerande putsen fungerar med svenska byggnadsmaterial, byggnadstekniker och klimat, behöver den studeras närmare för att kunna användas säkert i svenska byggnader.

I projektet på Chalmers undersöks effekten av temperatur, luftfuktighet, alkalinitet och mekaniska belastningar på livslängden, samt fukt- och värmeegenskaper i olika typer av SIP anpassade för byggnader i Sverige. Undersökningarna görs genom numeriska simuleringar samt mätningar i laboratorium och fält. Till projektet är en referensgrupp kopplad bestående av representanter för byggbolag, arkitekter och övriga byggkonsulter. Projektet startades i januari 2019 och pågår till december 2021 med finansiering från Energimyndighetens program E2B2.

Vad är Aerogel?

Fig. 2 Aerogel som block och granulat

Superisoleringsmaterial (SIM) kan definieras som material med en värmekonduktivitet lägre än stillastående luft, dvs. lägre än 25 mW/(m·K). Aerogel har en värmeledningsförmåga på 0,010–0,020 W/(m·K), vilket är 25–50% av konventionella isoleringsmaterial. Aerogel finns i olika former (Figur 2) och kan framställas från olika material som kisel och kol. Kiselbaserad aerogel framställdes första gången på 1930-talet. Aerogel tillverkas genom att en gel torkas under superkritiska förhållanden (högt tryck och temperatur). Detta leder till att vätskan som finns bunden i gelens porösa struktur avdunstar utan att strukturen förstörs. Resultatet blir ett mycket poröst material som till största delen består av små luftfyllda porer. Materialet behöver förstärkas och blandas med andra material (till exempel puts) för att vara praktiskt användbart. Några av materialegenskaperna för kiselbaserad aerogel är sammanställda i Tabell 1.

Vad är superisolerande puts?
SIP framställs nästan på liknande sätt som vanlig puts, med skillnaden att i SIP ersätts sanden i ballasten delvis eller helt med aerogelpartiklar (Figur 3). En SIP kan vara kalk- eller cementbaserad och innehåller även andra tillsatser beroende på användningsområdet för produkten.

Idag finns det ett antal kommersiella SIP-produkter på marknaden i Europa. En lista över materialegenskaperna för en kommersiell SIP är sammanställt i Tabell 2. Denna SIP är baserad på hydraulisk kalk och är tänkt att användas till äldre tegel- eller stenbyggnader. Utöver kommersiella SIP har det även tagits fram SIP på forskningsnivå. Till exempel har en forskargrupp i Frankrike utvecklat en SIP med ett cementbaserat bindemedel som bas. Gemensamt för alla dagens SIP är att de når en värmekonduktivitet mellan 0,028–0,048 W/(m·K). Detta ska jämföras med traditionell puts som typiskt har en värmekonduktivitet kring 0,500 W/(m·K). Läs hela artikeln som pdf här.