Дори децата научават принципа на топлоизолация, като използват термоси. От техническа гледна точка това е вакуумна изолация без опорна сърцевина. Изолационният ефект на каната се основава на двустенен контейнер, налягането във вакуума между стените му е една милионна от нормалното атмосферно въздушно налягане, средната стойност на което е около 1 бара на морското равнище. Вакуумните изолационни елементи работят по същия начин, но имат пореста опорна сърцевина вътре и следователно изискват значително по-малко намаляване на налягането на газа.
Таблица 1: Топлопроводимост на вакуумната изолация и конвенционалните изолационни материали
| Изолационен материал | Топлопроводимост в W / (m2K) |
|---|---|
| Панел за вакуумна изолация | 0,002-0,008 |
| Панел за вакуумна изолация (ако вакуумът е повреден) | 0,018-0,02 |
| PUR / PIR | 0,02-0,025 |
| Минерална вата (стъкло, каменна вата (27,50 евро на Amazon *)) | 0,032-0,040 |
| Полистирол (EPS, XPS) | 0,035-0,045 |
| Дървени влакна | 0,04-0,055 |
| Калциев силикат | 0,065 |
Вакуумна изолация - изключително ниска топлопроводимост, максимална ефективност на изолацията
Пореста опорна сърцевина от минерален или синтетичен материал е разположена под газонепропускливата обвивка на вакуумните изолационни елементи. Неговата задача е да абсорбира въздушното налягане и да ограничи свободния път на газовите частици. Порите на такава опорна сърцевина са с размер само няколко 100 нанометра (nm), налягането в такъв изолационен панел е една стотна от атмосферното налягане. Поради принципа им на работа - понижаване на налягането на газа - вакуумната изолация намалява топлопроводимостта във въздуха до абсолютен минимум. Това позволява да се постигне изключително ниска топлопроводимост и много ниска дебелина на изолацията.
Форми на вакуумна изолация
Само преди няколко години вакуумната изолация беше във фаза на научно изпитване. Сега на пазара има две различни форми на вакуумна изолация:
- Вакуумни изолационни панели (VIP): Вакуумните изолационни панели могат да бъдат пет до десет пъти по-тънки от всеки конвенционален изолационен материал със същия коефициент на топлопреминаване (U-стойност). Първите VIP прототипи се използват в строителни проекти от средата на 90-те години. Днес изследванията се фокусират върху контрола на качеството и осигуряването на качеството, както и по-нататъшното усъвършенстване и комерсиализация на съответните технологии. Топлопроводимостта (?) На VIP е в диапазона от 0,002 до 0,008 W / (mK).
- Вакуумно изолационно стъкло (VIG): VIG са двойни стъкла, при които принципът на термоса се използва за топлоизолация на прозоречните повърхности. В пространството между двете стъкла има вакуум. Това води до много тънка структура на системата с дебелина под 10 mm. U-стойността на VIG е 0,5 W / (m2K). За сравнение: стъклопакетите, често използвани в пасивни къщи досега, са с дебелина от 28 до 44 mm, с U-стойност от 0,6 до 0,7 W / (m2K). Индустриалното производство на VIG е все още в зародиш.
Стандартизация и одобрение на вакуумна изолация
Понастоящем няма общоприети технически правила или стандарти за вакуумна изолация. Следователно за тяхното използване е необходимо одобрение на индивидуална строителна инспекция.
Производител на вакуумна изолация
Засега само няколко производители предлагат вакуумна изолация.
В Германия например това са компаниите va-Q-tec, Isover, Porextherm, Variotec и Vacu-Isotherm. Досега вакуумните изолационни стъкла се предлагат главно от някои азиатски производители.
VIG системите на датската компания Velux и Brandenkreis Flachglas GmbH са сред тези на германския пазар.
съвети и трикове
Нискоенергийните или пасивните къщи изискват особено високоефективна топлоизолация - с конвенционалните изолационни материали са необходими дебелини на изолационния материал до 40 см, за да отговарят на тези стандарти. Вакуумната изолация тук може да бъде ефективна, спестяваща място и икономична алтернатива. Максималната необходима дебелина на изолацията за вакуумна изолация е 1/8 до 1/10 от тази стойност.
Варианти на монтаж на вакуумна изолация
Конвенционалните изолационни материали обикновено се купуват под формата на стандартни материали и се нарязват по размер на място. Когато се използват вакуумни изолационни панели, на етапа на планиране трябва да се реши дали могат да се използват стандартни елементи или сградата трябва да се направи по мярка. По подразбиране VIP-овете се предлагат в три различни формата -
Незащитени / непокрити VIP лица
Първите вакуумни изолационни панели на пазара не са имали специална повърхностна защита. Те също играят важна роля в строителството днес. Предимствата на този вариант са особено тънката форма и обикновено неусложнена подмяна на дефектни VIP лица.
Скрити VIP лица
Ламинирането увеличава здравината на панелите и ги адаптира по-добре към определени области на приложение. Ламинирането се извършва от двете страни. Като материали често се използват тънко положени конвенционални изолационни материали или топлоизолационни композитни системи (ETICS). В случай на вътрешна и подова изолация, облицовката на стените от страната на стаята или допълнителната изолация на ударния звук могат едновременно да поемат функция на ламиниране.
ВИП лица, интегрирани в компоненти
Вакуумните изолационни панели, интегрирани в компонентите, се предлагат като сглобяеми бетонни части, сандвич панели или компоненти от изолационно стъкло. Има и отделни компоненти - например прозорци, врати и ролетни кутии с вградена вакуумна изолация. Класическа област на приложение за такива вакуумни изолационни елементи са завесите - непрозрачни (непроницаеми за светлина) и прозрачни компоненти се комбинират в еднаква система за сглобяване. С тези компоненти вакуумът вече не може да бъде проверен след това, тъй като няма свободен достъп до панелите след сглобяването.
Области на приложение за вакуумна изолация
С изключение на периметровата изолация, вакуумната изолация може да се използва във всички зони на сградата и за всички видове изолация. Те са подходящи както за нови сгради, така и за стари ремонти на сгради. По този начин сградите отговарят на стандарта на нискоенергийна или пасивна къща. Ако е необходимо, вакуумната изолация може да допълни конвенционалната изолация в специални проблемни зони на сградата.
Изисквания към материала за вакуумна изолация
Вакуумните изолационни панели постигат своите изолационни характеристики не чрез здравината и естеството на материала, а чрез допълнително намаляване на топлопроводимостта на изолационния материал посредством вакуум. Материалите, които могат да се използват като сърцевина на вакуумната изолация, трябва да отговарят на някои основни изисквания:
- Евакуация: За да е възможен вакуум, материалът трябва да има напълно отворена структура.
- Общата топлопроводимост е възможно най-ниска
- Плътност: Материалът за пълнене на VIP трябва да е в състояние да издържа на механичните сили на натиск на конструкцията. При същия тип материал това изисква по-висока плътност в сравнение с конвенционалните неевакуирани изолационни материали.
Качество на вакуума
Качеството на вакуума - степента на понижаване на налягането на газа в панела - зависи от размера на порите на материалите. По-фините пори поставят по-ниски изисквания към качеството на вакуума. В зависимост от материала налягането на газа се намалява до стойности между 0,1 и 20 mbar - съответното вакуумно налягане трябва да може да се поддържа по време на цялото използване на панелите. Това води до специфични изисквания за плътността на обвивката на панелите.
Основни материали
Като материали за сърцевината на вакуумните изолационни панели се поставят под въпрос полимерни пяни с отворен пори (специални полистироли), стъклени влакна, аерогели и пирогенен силициев диоксид под формата на насипни материали или пелети. В случай на пяна и стъклени влакна, налягането във вакуум трябва да бъде по-малко от 1 mbar; в случай на особено фино разпределени аерогели или пирогенни силициеви киселини (кислородни киселини в силиций), налягането на газа между 10 и 50 mbar е достатъчно за потискане на топлопроводимостта.
Избор на материал: В строителната практика много често се използва димен силициев диоксид
Изборът на материал за вакуумни изолационни панели зависи от предназначението и физическите свойства на плика. Като цяло панелите са относително чувствителни - ако се повредят, вакуумът се разрушава. Следователно пирогенните силициеви киселини се използват особено често като вакуумна изолация. Дори ако вакуумната изолация се провали напълно, те постигат само топлопроводимост от 0,018 до 0,2 W / (mK) и по този начин изолират около два пъти по-добре от конвенционалната изолация. В допълнение има и други положителни свойства на силикаите като строителни и изолационни материали: Те са незапалими, лесно рециклируеми, токсикологично безвредни и имат висока способност да абсорбират водни пари, които дифузират през черупката в малки количества дори с VIP.Поради материалните си свойства като наноструктуриран прах, те също могат да бъдат пресовани в листове особено добре.
Материали за черупки
Най-важните изисквания към материалите, използвани за обшиване на вакуумни изолационни панели, са газонепропускливост и ниска топлопроводимост. Степента на тяхната паронепропускливост оказва влияние върху експлоатационния живот на панелите и е важна и поради структурни причини, тъй като тази форма на топлоизолация функционира и като пароизолация. Освен това капакът трябва да е достатъчно здрав, за да издържа на механични натоварвания. Необходимата газонепропускливост се постига в комбинация с основни материали като пяна или влакна само от алуминий, неръждаема стомана и стъкло. На практика черупките на ВИП обикновено се състоят от алуминиеви композитни фолиа, фолиа или листове от неръждаема стомана, както и многослойни пластмасови високобариерни ламинати с множество алуминиеви отлагания.Покритието на панелите не е идентично с ламинирането, което насърчава здравината.
Противопожарни свойства
Необлечените вакуумни изолационни панели се класифицират основно като строителни материали B2 и следователно като нормално запалими / запалими, така че те могат да се използват само в обвивката на сградата до височина от седем метра. Съответните ламинирания позволяват класифицирането като незапалими или трудно запалими (класове строителни материали A1, A2, B1) и по този начин неограничена употреба.
Продължителност на живота на вакуумната изолация
Вакуумните изолационни елементи стареят, тъй като проникващите газове с течение на времето увеличават своята топлопроводимост. Степента, до която намалява бариерният ефект на черупката и уплътнителните шевове срещу водни пари и газове, зависи от съответните условия на околната среда - по-специално от температурния стрес върху панелите. Лабораторните тестове и симулации с продължителност от няколко години показват неограничени характеристики на изолацията за поне 25 години.
Таблица 2: m2 разходи за вакуумна изолация и конвенционални топлоизолационни материали
| Изолационен материал | Разходи на м2 (EUR) |
|---|---|
| Панел за вакуумна изолация | от 225 |
| PUR / PIR | 10-20 |
| Минерална вата (стъклена, каменна вата) | 10-20 |
| Полистирол (EPS, XPS) | 5 - 30 |
| Дървени влакна | 40-50 |
| Калциев силикат | 80 |
Разходи за вакуумна изолация
В сравнение с конвенционалните изолационни материали, вакуумната изолация причинява значително по-високи разходи. Строителите, които искат да изолират нискоенергийна или пасивна къща, все още могат да се възползват от този тип изолация - освен всичко друго, технологичното превъзходство на процеса, ниските енергийни разходи и печалбата в използваемата площ на сградата имат положителен ефект. Като се вземат предвид тези фактори, вакуумната изолация може да бъде по-икономична от конвенционалната топлоизолация. Цената на вакуум изолационните материали зависи от материалите на изолационната сърцевина и черупката, изработените по поръчка продукти естествено причиняват допълнителни разходи. Долната граница на цената за вакуумна изолация е около 225 евро на м2. Изработените по поръчка продукти обаче могат да струват значително повече от 1000 евро на м2.
Публично финансиране
С безвъзмездна помощ за строителство или заем с ниска лихва от KfW, мерките за изолация винаги могат да бъдат субсидирани, ако не са изпълнени минималните изисквания на Наредбата за енергоспестяване (EnEV) 2014 - т.е. коефициентът на топлопреминаване (U стойност) от 0,24 W / (m2K). При вакуумна изолация автоматично се дават предпоставките за финансиране, при условие че видът и ефективността на изолацията са потвърдени от експертното мнение на професионален енергиен консултант.
съвети и трикове
Монтажът на вакуумна изолация може да се извършва само от подходящо обучени специалисти. Идеално е, ако търговското дружество, извършващо работата, вече има проверим опит с планирането и монтажа на вакуум изолация. Точните насоки се отнасят за инсталирането на ВИП персоните, които трябва да се спазват.
