Čak i djeca uče princip toplinske izolacije pomoću termos tikvica. S tehničkog gledišta, ovo je vakuumska izolacija bez potporne jezgre. Izolacijski učinak vrča temelji se na dvostrukoj stijenci, tlak u vakuumu između njegovih zidova je milijunti dio normalnog atmosferskog tlaka zraka, čija je srednja vrijednost oko 1 bara na razini mora. Vakuumski izolacijski elementi djeluju na isti način, ali imaju poroznu potpornu jezgru i stoga zahtijevaju znatno manje smanjenja tlaka plina.
Tablica 1: Toplinska vodljivost vakuumske izolacije i konvencionalnih izolacijskih materijala
| Izolacijski materijal | Toplinska vodljivost u W / (m2K) |
|---|---|
| Vakumska izolacijska ploča | 0,002-0,008 |
| Izolacijska ploča za vakuum (ako je vakuum oštećen) | 0,018-0,02 |
| PUR / PIR | 0,02-0,025 |
| Mineralna vuna (staklo, kamena vuna (27,50 EUR na Amazonu *)) | 0,032-0,040 |
| Polistiren (EPS, XPS) | 0,035-0,045 |
| Drvena vlakna | 0,04-0,055 |
| Kalcijev silikat | 0,065 |
Vakuumska izolacija - izuzetno niska toplinska vodljivost, maksimalne izvedbe izolacije
Porozna potporna jezgra izrađena od mineralnog ili sintetičkog materijala nalazi se ispod plinopropusne ljuske vakuumskih izolacijskih elemenata. Njegova je zadaća apsorbirati tlak zraka i ograničiti slobodan put čestica plina. Pore takve potporne jezgre veličine su samo nekoliko 100 nanometara (nm), tlak u takvoj izolacijskoj ploči je stotinka atmosferskog tlaka. Zbog svog principa rada - snižavanja tlaka plina - vakuumska izolacija smanjuje provođenje topline kroz zrak na apsolutni minimum. To omogućuje postizanje izuzetno niske toplinske vodljivosti i vrlo male debljine izolacije.
Oblici vakuumske izolacije
Prije samo nekoliko godina vakuumska izolacija bila je u fazi znanstvenog ispitivanja. Sada su na tržištu dva različita oblika vakuumske izolacije:
- Vakuumske izolacijske ploče (VIP): Vakuumske izolacijske ploče mogu biti pet do deset puta tanje od bilo kojeg konvencionalnog izolacijskog materijala s istim koeficijentom prijenosa topline (U-vrijednost). Prvi VIP prototipi koriste se u građevinskim projektima od sredine 1990-ih. Danas su istraživanja usmjerena na kontrolu kvalitete i osiguranje kvalitete, kao i na daljnje poboljšanje i komercijalizaciju odgovarajućih tehnologija. Toplinska vodljivost (?) VIP-a je u rasponu od 0,002 do 0,008 W / (mK).
- Vakuumsko izolacijsko staklo (VIG): VIG su dvostruka ostakljenja u kojima se princip termos tikvice koristi za toplinsku izolaciju prozorskih površina. U prostoru između dvaju stakala postoji vakuum. To rezultira vrlo tankom strukturom sustava debljine manje od 10 mm. U-vrijednost VIG-ova je 0,5 W / (m2K). Za usporedbu: ostakljena stakla koja su se do sada često koristila u pasivnim kućama imaju debljinu od 28 do 44 mm, s U-vrijednošću od 0,6 do 0,7 W / (m2K). Industrijska proizvodnja VIG-ova još je uvijek u povojima.
Standardizacija i odobrenje vakuumske izolacije
Trenutno ne postoje općenito priznata tehnička pravila ili standardi za vakuumsku izolaciju. Stoga je za njihovu upotrebu potrebno odobrenje pojedinačne građevinske inspekcije.
Proizvođač vakuumske izolacije
Za sada samo nekoliko proizvođača nudi vakuumsku izolaciju.
Na primjer, u Njemačkoj su to tvrtke va-Q-tec, Isover, Porextherm, Variotec i Vacu-Isotherm. Do sada su vakuumska izolacijska stakla uglavnom nudili neki azijski proizvođači.
VIG sustavi danske tvrtke Velux i Brandenkreis Flachglas GmbH među onima su na njemačkom tržištu.
savjeti i trikovi
Niskoenergetske ili pasivne kuće zahtijevaju posebno toplinsku izolaciju visokih performansi - s konvencionalnim izolacijskim materijalima potrebne su debljine izolacijskog materijala do 40 cm kako bi se udovoljilo tim standardima. Ovdje vakuumska izolacija može biti učinkovita, štedi prostor i ekonomična alternativa. Maksimalna potrebna debljina izolacije za vakuumsku izolaciju iznosi 1/8 do 1/10 ove vrijednosti.
Varijante ugradnje vakuumske izolacije
Uobičajeni izolacijski materijali obično se kupuju u obliku standardnih materijala i režu po mjeri na mjestu. Kada se koriste vakuumske izolacijske ploče, u fazi planiranja mora se donijeti odluka mogu li se koristiti standardni elementi ili treba li zgradu izraditi po mjeri. Prema zadanim postavkama, VIP-ovi se nude u tri različita formata -
Nezaštićeni / nepokriveni VIP-ovi
Prve vakuumske izolacijske ploče na tržištu nisu imale nikakvu posebnu površinsku zaštitu. Oni danas također igraju važnu ulogu u građevinarstvu. Prednosti ove varijante su posebno tanak oblik i općenito nekomplicirana zamjena neispravnih VIP-ova.
Skriveni VIP-ovi
Laminiranje povećava robusnost ploča i bolje ih prilagođava određenim područjima primjene. Laminiranje se odvija s obje strane. Tanko položeni konvencionalni izolacijski materijali ili kompozitni sustavi toplinske izolacije (ETICS) često se koriste kao materijali. U slučaju unutarnje i podne izolacije, zidna obloga sa strane prostorije ili dodatna izolacija od udarnog zvuka mogu istodobno preuzeti funkciju laminiranja.
VIP-ovi integrirani u komponente
Vakuumske izolacijske ploče integrirane u komponente dostupne su kao gotovi betonski dijelovi, sendvič ploče ili dijelovi izolacijskog stakla. Postoje i pojedinačne komponente - na primjer prozori, vrata i rolete s integriranom vakuumskom izolacijom. Klasično područje primjene takvih vakuumskih izolacijskih elemenata su zidovi zavjesa - neprozirni (nepropusni za svjetlost) i prozirni dijelovi kombiniraju se u jedinstveni sustav montaže. S ovim komponentama, vakuum se više ne može provjeriti nakon što nema slobodnog pristupa pločama nakon montaže.
Područja primjene za vakuumsku izolaciju
Osim perimetralne izolacije, vakuumska izolacija može se koristiti u svim dijelovima zgrade i za sve vrste izolacija. Pogodni su i za nove zgrade i za obnovu starih zgrada. Zgrade tako zadovoljavaju standard niskoenergetske ili pasivne kuće. Ako je potrebno, vakuumska izolacija može nadopuniti konvencionalnu izolaciju u posebnim problematičnim područjima zgrade.
Zahtjevi za materijalom za vakuumsku izolaciju
Vakuumske izolacijske ploče ne postižu svoje izolacijske karakteristike snagom i prirodom materijala, već daljnjim smanjenjem toplinske vodljivosti izolacijskog materijala pomoću vakuuma. Materijali koji se mogu koristiti kao jezgra vakuumske izolacije moraju udovoljavati nekim osnovnim zahtjevima:
- Evakuabilnost: da bi vakuum bio moguć, materijal mora imati potpuno otvorenu strukturu.
- Najniža moguća ukupna toplinska vodljivost
- Gustoća: Materijal za punjenje VIP-ova mora biti u stanju izdržati mehaničke tlačne sile konstrukcije. Za istu vrstu materijala to zahtijeva veću gustoću u usporedbi s konvencionalnim, ne evakuiranim izolacijskim materijalima.
Kvaliteta vakuuma
Kvaliteta vakuuma - stupanj smanjenja tlaka plina u ploči - ovisi o veličini pora materijala. Fine pore postavljaju niže zahtjeve za kvalitetom vakuuma. Ovisno o materijalu, tlak plina smanjuje se na vrijednosti između 0,1 i 20 mbar - odgovarajući tlak vakuuma mora se moći održavati tijekom cijele uporabe ploča. To rezultira specifičnim zahtjevima za nepropusnost ljuske ploča.
Osnovni materijali
Kao materijali za jezgru vakuumskih izolacijskih ploča dolaze u pitanje polimerne pjene s otvorenim porama (posebni polistireni), staklena vlakna, aerogeli i pirogeni silicijev dioksid u obliku rasute mase ili peleta. U slučaju pjene i staklenih vlakana, vakuumski tlak mora biti manji od 1 mbar; u slučaju posebno fino podijeljenih aerogela ili pirogenih silicijevih dioksida (kisikove kiseline u siliciju), tlak plina između 10 i 50 mbar dovoljan je da u velikoj mjeri suzbije provođenje topline.
Odabir materijala: U građevinskoj praksi vrlo se često koristi dimljeni silicijev dioksid
Izbor materijala za vakuumske izolacijske ploče ovisi o namjeni i fizičkim svojstvima ovojnice. Općenito, ploče su relativno osjetljive - ako su oštećene, vakuum se uništava. Stoga se pirogene silike posebno često koriste kao vakuumska izolacija. Čak i ako vakuumska izolacija potpuno zakaže, postižu samo toplinsku vodljivost od 0,018 do 0,2 W / (mK) i tako izoliraju otprilike dvostruko bolje od uobičajene izolacije. Postoje i druga pozitivna svojstva silicija kao građevinski i izolacijski materijali: oni su nezapaljivi, lako se mogu reciklirati, toksikološki su neškodljivi i imaju visoku sposobnost upijanja vodene pare, koja kroz ljusku u malim količinama difundira čak i kod VIP-ova.Zbog svojstava materijala kao nano-strukturirani prah, oni se također mogu posebno dobro prešati u listove.
Materijali za školjke
Najvažniji zahtjevi za materijale za oblaganje vakuumskih izolacijskih ploča su nepropusnost za plin i niska toplinska vodljivost. Stupanj njihove paropropusnosti utječe na vijek trajanja ploča, a također je važan iz strukturnih razloga, jer ovaj oblik toplinske izolacije također djeluje kao parna barijera. Uz to, poklopac bi trebao biti dovoljno robustan da podnosi mehanička opterećenja. U kombinaciji s jezgrenim materijalima kao što su pjena ili vlakna, potrebnu nepropusnost za plin postižu samo aluminij, nehrđajući čelik i staklo. U praksi se ljuske VIP-a obično sastoje od aluminijskih kompozitnih folija, folija ili limova od nehrđajućeg čelika, kao i višeslojnih plastičnih visokotlačnih laminata s višestrukim taloženjem pare aluminija.Pokrivanje ploča nije identično slojevima koji promiču robusnost.
Svojstva zaštite od požara
Neobložene vakuumske izolacijske ploče obično se klasificiraju kao B2 građevinski materijali, a time i kao normalno zapaljive / zapaljive, pa se mogu koristiti samo u omotaču zgrade do visine od sedam metara. Odgovarajuće obloge omogućuju klasifikaciju kao nezapaljive ili teško zapaljive (klase građevinskih materijala A1, A2, B1) i time neograničenu upotrebu.
Životni vijek vakuumske izolacije
Vakuumski izolacijski elementi stare kako prodirući plinovi s vremenom povećavaju toplinsku vodljivost. Opseg u kojem se smanjuje barijerni učinak ljuske i brtvljenih šavova protiv vodene pare i plinova ovisi o odgovarajućim uvjetima okoline - posebno temperaturnom naprezanju na pločama. Laboratorijska ispitivanja i simulacije u trajanju od nekoliko godina pokazuju neograničene performanse izolacije najmanje 25 godina.
Tablica 2: m2 troškovi za vakuumsku izolaciju i konvencionalne termoizolacijske materijale
| Izolacijski materijal | Troškovi po m2 (EUR) |
|---|---|
| Vakumska izolacijska ploča | od 225 |
| PUR / PIR | 10-20 |
| Mineralna vuna (staklo, kamena vuna) | 10-20 |
| Polistiren (EPS, XPS) | 5 - 30 |
| Drvena vlakna | 40-50 |
| Kalcijev silikat | 80 |
Troškovi vakuumske izolacije
U usporedbi s konvencionalnim izolacijskim materijalima, vakuumska izolacija uzrokuje znatno veće troškove. Graditelji koji žele izolirati niskoenergetsku ili pasivnu kuću i dalje mogu imati koristi od ove vrste izolacije - između ostalog, pozitivna posljedica je tehnološka superiornost postupka, niski troškovi energije i dobitak na korisnoj površini zgrade. Uzimajući u obzir ove čimbenike, vakuumska izolacija može biti ekonomičnija od uobičajene toplinske izolacije. Cijena vakuumskih izolacijskih materijala ovisi o materijalima izolacijske jezgre i ljuske, proizvodi po mjeri prirodno uzrokuju dodatne troškove. Donja granica cijene za vakuumsku izolaciju iznosi oko 225 EUR po m2. Međutim, proizvodi po mjeri mogu koštati znatno više od 1.000 EUR po m2.
Javno financiranje
Građevinskom potporom ili zajmom od niske kamate od KfW-a uvijek se mogu financirati mjere izolacije ako to padne ispod minimalnih zahtjeva Pravilnika o uštedi energije (EnEV) 2014. - tj. Koeficijenta prijenosa topline (U vrijednost) od 0,24 W / (m2K). Vakuumskom izolacijom automatski se daju preduvjeti za financiranje, pod uvjetom da vrstu i učinkovitost izolacije potvrdi stručno mišljenje profesionalnog energetskog savjetnika.
savjeti i trikovi
Postavljanje vakuumske izolacije smiju izvoditi samo odgovarajuće obučeni stručnjaci. Idealno je ako obrtnička tvrtka koja izvodi radove ima provjerljivo iskustvo s planiranjem i ugradnjom vakuumske izolacije. Točne smjernice primjenjuju se na instalaciju VIP-ova, kojih se morate pridržavati.
