Вакуумные панели

Вакуумная теплоизоляция в строительстве

Экология потребления. Технологии: Вакуумная теплоизоляция – это современная и достаточно высокоэффективная теплоизоляция. Основана она на том, что вакуум, который создается внутри оболочки теплоизоляционных материалов (плит или панелей), уменьшает их теплопроводность.

Вакуумная теплоизоляция – это современная и достаточно высокоэффективная теплоизоляция. Основана она на том, что вакуум, который создается внутри оболочки теплоизоляционных материалов (плит или панелей), уменьшает их теплопроводность.

Современные тенденции повышения качества теплоизоляции предполагают использование вакуумированных веществ. Теплопроводность разных материалов может быть понижена за счет помещения их в вакуум. Часто используют пустотелые вакуумные изоляционные панели для обеспечения повышенного термического сопротивления в ограждающих конструкциях. В пустоте межстеночного пространства панели образуется высокий вакуум, которым противодействует передачи тепла.

Благодаря новым техническим решениям, появилась возможность толщину перегородок уменьшить до 0,2 мм. Но все же обеспечение высокой степени вакуума между стенками панели на срок всего использования не так уж и просто, тем более что при появлении даже маленького давления может произойти ухудшение теплоизоляции.

Продолжительность теплоизолирующих свойств вакуумной панели зависит от нескольких факторов: свойства самого наполнителя, изначальная степень вакуума, качество оболочки, габаритами панели, эффективность поглотителя остатков газа.

Более многообещающе в этой современной термоизоляции — это использование пористых материалов в качестве наполнения в вакуумной пустоте между стенками. Например, это могут быть аэрогели или мелкие порошки. Еще в 60-х годах использовали такую технологию, правда, только в пространствах для глубокого охлаждения. За счет того, что современные технологии создают пленочные упаковочные материалы, стало возможным изготавливать вакуумную теплоизоляцию для более массового применения.

Если мы вспомним механизм передачи тепла, то мы поймем огромный потенциал теплоизоляционных свойств вакуумной технологии. Вспомним, как тепло передается в твердых телах, например, при нагревании одного конца стального стержня тепло постепенно будет двигаться к другому.

Подобный принцип теплопроводности и с газообразными веществами. Чем выше температура, тем быстрее движутся молекулы газа, сталкиваясь с более медленными, и соответственно разгоняя их. Чем больше масса у молекул газа, тем он хуже проводит тепло. Также при повышении температуры, плотность газообразного вещества уменьшается.

Процесс переноса тепла электромагнитными волнами называет излучением. Таким образом, солнце нагревает поверхность земли. Тело может излучать и поглощать электромагнитные волны благодаря своей атомной структуре.

В вакуумной теплоизоляционной панели наполнитель, различный пористый материал, помещается в герметичную оболочку, из которой выкачивается воздух. Оболочки состоят из несколько слоев, а также должна содержать алюминиевую пленку, покрытую с двух сторон пластиком для большей прочности. У них довольно хорошие барьерные свойства, но также они могут проводить значительное количество теплоты через свои края.

Этот эффект называется краевым, и он намного понижает полезное действие панелей. Для того чтобы его минимизировать определенные оболочки создают по технике тонкопленочного напыления. Эта технология позволяет делать толщину слоя алюминия еще меньше.

Доступно множество различных пленок формирования оболочек. После выбора пленки у нее заваривают края, на внутреннюю часть наносят довольно тонкий слой пластика, который имеет небольшую температуру плавления. И после чего она заваривается при помощи температуры и давления. Так как проницаемость для газа и влаги на местах сваривания выше, чем на остальной поверхности, на производстве стараются делать сварочное соединение тоньше и шире.

Наполнитель же используется для поддержки стенок панели, сокращения движения молекул газа и устранения радиационной теплопередачи через себя. На данный момент вещества, которые могут включаться в его состав, это – дымный и осажденный кремнезем, пенополистирол, пенополиуритан и аэрогели.

Для большей продолжительности жизни панелей производители применяют поглотители газа и влаги. Его тип обязательно должен соответствовать типу оболочки и наполнителя. То же самое и с количеством. Мелкопористые наполнители в основе, которых содержится кремнезем, не требуют использования поглотителя, так как сами прекрасно выступают в этой роли. Даже если эксплуатационный период будет составлять пару десятилетия, материал такого рода отлично справится с этой задачей.

В прошлом область применения порошковой теплоизоляции с вакуумированием в основном была криогенная техника, теперь же благодаря современным способам создания материалов для упаковки и наполнителя стало возможным использовать его для утепления в повседневном строительстве.

При использовании технологи такой теплоизоляции нужно обязательно проверять герметичность вакуумных панелей. Лучше всего использовать трехслойные стеновые панели. Тогда теплоизоляционная панель будет защищена бетоном с обеих сторон. Но также можно применять и между рядами кирпичной кладки. Такой тип утепления позволяет уменьшить толщину пласта утеплителя с 15 см до 2 см. опубликовано econet.ru

«Вакуумная теплоизоляция, что это?»

Применение вакуумной теплоизоляции в строительстве

В современных условиях наблюдается тенденция увеличения требований к термозащите зданий. В большинстве случаев данный вопрос решается путем наращиванием толщины теплоизоляции, однако это повышает сложность выполнения работ, а также ведет к уменьшению полезной площади зданий. Поэтому целесообразным является создание высокоэффективного термоизоляционного материала, что в данное время является наиболее актуальным вопросом в строительстве. В современном мире повышение качества теплоизоляции привязывают к использованию вакуумных материалов.

Из школьного курса физики всем известно, , что теплопроводимость различных материалов возможно снизить при помещении их в вакуум. В пространстве между стенками плитки создается вакуум, и теплоотдача, обусловленная конвекцией и воздуха, практически невозможна.

При использовании различных технических приемов толщину стенок плитки, площадью 1 м2 получилось понизить до 0,2 мм. Однако получить высокую степень вакуума в меж стеночном пространстве плитки в течение срока эксплуатации является практически очень сложно, а появление даже незначительного давления на уровне 10-4 –10-5 бар приведет к значительному ухудшению термоизоляции. Наиболее перспективным направлением при производстве вакуумной теплоизоляционной плитки с наполнителем из пористых материалов — ими могут быть мелкопорошковые материалы или аэрогели.

Физические свойства рассматриваемого вида термо-теплоизоляции были рассмотрены еще в середине прошлого века, но применялась она только в технике для сильного охлаждения.

Если в прошлые десятилетия порошковая теплоизоляция с вакуумом применялась исключительно в криогенной технологии, то современные технологии изготовления мелкопористых материалов позволяют массово применять данную технологию утепления в строительстве.

Исследования, проведенные по истечению года эксплуатации, свидетельствуют об устойчивости свойств плитки. Давление внутри повысилось в течении этого времени на 100 Па.

Следовательно, при таком начальном давлении материал будет сохранять свои теплоизоляционные свойства как минимум в течении ста лет. Использование в вакуумной плитке более крупнопористого материала приводит к увеличению показателя коэффициента тепло проводимости до этого же показателя уже при показателе давления внутри панели — 200 Па, то есть применение менее целесообразно, так как материал сохранит свои свойства в течении не более 2-х лет.

При применении вакуумных теплоизоляционной плитки необходимо принять во внимание обязательное требование сохранение герметичности. Это обуславливает некоторые ограничения на конструкцию системы утепления и первоочередные сферы использования таких материалов, а именно в трехслойных стеновых плитках.

Если в современном сооружении требуется слой утеплителя не менее чем 15-ть см, то при использовании вакуумной плитки его толщина снизится до 2 см.

В таком случае изделие будет защищено от механического повреждения бетоном с двух сторон. Также возможно применение вакуумной плитки при кирпичной кладки, а также применяется для утепления перекрытий между этажами.

Использование вакуумного теплоизоляционного материала для утепления фасада домов, пола в зданиях, и так далее — достаточно многообразно. Предложено использование вакуумных плиток в 3-х слойной конструкции, где внешним слоем является стекло, а внутренним слоем — лист металла; — в высотном строительстве с целью понижения толщины наружных стен, также использования данных материалов в различных строительных сооружениях. Так, с помощью вакуумной теплоизоляции возможно выполнять тепловую модернизацию старого здания.

Следовательно, современное состояние технологии упаковочных материалов позволяет применять вакуумную теплоизоляцию с применением порошковых материалов.

Порошковая и экранно-вакуумная теплоизоляция: характеристики

Многообещающим направлением в разработке высокоэффективных материалов для снижения энергопотерь здания стала экранно-вакуумная теплоизоляция. Технология основана на свойстве веществ, уменьшать свою теплопроводность при попадании в вакуум. Изначально разработки проводились для обеспечения защиты и терморегуляции внешней оболочки космического корабля, а также изоляции криогенного оборудования. Использование вакуумированных веществ в строительстве позволяет существенно снизить толщину утеплителя, повысив на порядок его сопротивление теплопередаче.

Что такое вакуумная теплоизоляция?

Идея использования вакуума для теплоизоляции основывается на отсутствии передачи тепла в разреженном пространстве. Разработано три метода использования технологии:

• Высоковакуумная изоляция — из полости откачивают воздух, исключая перенос энергии газом. Этот метод оставляет теплопотери с поверхности твердого тела.
• Вакуумно-порошковая изоляция — в вакуумированную полость помещается мелкий порошок, поглощающий движение оставшихся молекул газа. Использование наполнителя позволяет поддерживать геометрическую форму теплоизоляции и удешевляет производство.
• Вакуумно-многослойная изоляция — самая эффективная технология, она включает создание нескольких отражающих слоев, служащих экранами для теплового излучения. Они разделяются прокладками из стеклоткани, а внутри поддерживается вакуум.

Разработки перспективного направления и создание прочных пленочных материалов позволило использовать технологию для массового изготовления нового строительного утепления. Экранно-вакуумная теплоизоляция зданий изготавливается в виде панелей, наполненных порошком или аэрогелем. Это изделие имеет пленку-оболочку, формирующую стенки панели. Материалом для нее служит металлизированная полиэфирная пленка или алюминиевая фольга.

Для обеспечения прочности на нее с обеих сторон наносится пластик. От передачи тепла путем излучения панели защищает металлический экран, создаваемый слоем фольги. Чтобы избежать потери тепла по краям изделия оболочка наносится методом тонкопленочного напыления. Заваривание корпуса происходит под действием температуры и давления. Соединение должно быть широким и тонким, чтобы исключить проницаемость для газа и влаги.

Наполнителем для панелей служит мелкий пористый порошок: вспученный перлит или аэрогель кремниевой кислоты, а также пенополистирол и пенополиуретан. От величины его пор и разветвленности структуры зависят теплофизические свойства материала. Наполнитель поддерживает стенки панели и исключает радиационную передачу тепла электромагнитными волнами. Оптимальным выбором являются кремнегели и перлит с многочисленными мелкими порами и отличной способностью поглощать газ и влагу.

Свойства утепления на основе вакуума

Уникально низкий коэффициент теплопроводности вакуумных изоляционных панелей составляет 0,004-0,006 Вт/м*К. Для сравнения:

• пенополиуретан — 0,024 Вт/м*К;
• пеноплекс — 0,03 Вт/м*К;
• пенопласт — 0,041 Вт/м*К;
• минеральная вата — 0,05Вт/м*К.

Использование нового утеплителя позволяет уменьшить толщину изоляционного слоя в 6-10 раз. Например, 4,6 см вакуумной панели по сопротивлению передачи тепла соответствует 4,6 м кирпичной кладки.

Среди основных характеристик материала:

• Безопасность при пожаре, его класс огнестойкости А.
• Толщина панели составляет 20 мм.
• Отсутствие запаха и токсичных выделений.
• Длительный срок службы — 50-80 лет.
• Полная паронепроницаемость.
• Отсутствие ограничений формы, панели выпускают круглые, шаровые, цилиндрические, с 3D-поверхностью, с готовыми отверстиями.
• Возможность повторного применения.
• Безопасность для здоровья людей.

На срок эксплуатации вакуумных панелей влияет нескольких факторов: степень первоначального вакуума, размер изделия, свойства наполнителя, качество материала оболочки, эффективность поглотителя газа и влаги. Поглотители играют важную роль в увеличении продолжительности использования теплоизоляции.

Они нейтрализуют молекулы газа, проникающие снаружи или выделяющиеся из материала, помещенного в оболочку. Даже минимальное увеличение внутреннего давления повлечет снижение уровня теплоизоляции. Пористые наполнители (кремнезем, перлит) сами справляются с абсорбированием влаги и поглощением газа.

Производство вакуумных теплоизоляционных материалов

Новый вид утеплителей производится не во всех странах. Успехов в разработке и производстве вакуумной теплоизоляции добилась Германия. Панели FRONT-VIP компании VACU-IZOTEC KG имеют сердцевину из порошка кремниевой кислоты, завернутого в многослойную комбинированную пленку. Вакуумная оболочка защищается плитами вспененного полистирола толщиной 10 мм.

Изделие используется при возведении фасадов, устройстве полов и слуховых окон. Использование натуральных материалов гарантирует 100% утилизацию и безопасность панелей. Их теплопроводность составляет 0,005 Вт/м*К.

Один из мировых лидеров в производстве теплоизоляции компания IZOVER предлагает вакуумный утеплитель для размещения внутри здания. Она представляет собой панель, состоящую из вакуумированной сердцевины с алюминиевой пленкой и защитного покрытия для упрощения монтажа. Центральный слой по периметру окружает эластичный материал, обеспечивающий плотное прилегание конструкции. Изделие называется VacuPad 007, цифровое обозначение соответствует степени теплопроводности утеплителя. Использование панелей гарантирует минимальное уменьшение пространства помещений при высокой эффективности изоляции.

Внешнее покрытие материала подбирается исходя из назначения:

• полиэстеровая фибролитовая плита — крыши и террасы;
• экструдированный пенополистирол — внутренние стены и подвалы;
• МДФ — монтаж каркасных конструкций.

Монтаж панелей выполняется с помощью клеевой смеси, их нельзя крепить шурупами или резать.

Недостатки вакуумной теплоизоляции:

• Сложность монтажа, для установки необходимы знания и аккуратность. Особенность материала исключает возможность разрезания, сверления или подгонки под нужный размер. При повреждении оболочки панели лишаются теплоизоляционных свойств.
• Необходимо соблюдать осторожность не только при монтаже, но и в процессе складирования и транспортировки.
• Высокая стоимость вакуумной теплоизоляции не способствует популяризации материала.
  Область применения вакуумных панелей

Экранно-вакуумная теплоизоляция часто устанавливается внутри ограждающих конструкций на этапе возведения стен. Размещение между двумя перегородками из бетона или кирпича исключает механическое воздействие и повреждение утеплителя.

Сфера применения не ограничивается стенами, часто дорогостоящая изоляция используется для входной двери и кровли. Материал с каучуковым защитным покрытием устанавливается на пол.

Вакуумная изоляция применяется во многих сферах:

• животноводческие комплексы;
• теплицы и овощехранилища;
• медицина и криогенная техника;
• спортивные комплексы;
• холодильное оборудование;
• судостроение.

Вакуумные изоляционные панели (VIP) представляют собой ультратонкие, высокоэффективные утеплители, которые могут быть в 20 раз более эффективными, чем традиционные изоляционные материалы. VIP обеспечивают энергетическую эффективность и преимущества использования пространства для бытовых приборов, упаковок с регулируемой температурой, транспортных систем – рефрижераторов и любых других приложений, которые требуют низкого уровня потерь энергии от теплообмена.

Вакуумная изоляционная панель состоит из жесткого высокопористого материала сердечника, заключенного в тонкую газопроницаемую оболочку, которая превращается в вакуум и герметизируется для предотвращения проникновения внешних газов в панель. Комбинация простого материала и вакуума приводит к чрезвычайно высокой теплостойкости, что позволяет использовать более тонкую изоляцию в тех случаях, когда места заведомо мало.

Первый VIP был сделан в 1930 году из пористого материала, заключенного в резину. Наноструктурные материалы стали появляться в 1960-х годах. В 1950-х годах ядро из стекловолокна было приварено к стальной панели. Развитие VIP-материалов активизировалось, и первые VIP-материалы из осажденного кремнезема начали появляться в 1990-х годах.

Принципы вакуумной изоляции известны уже около 100 лет и уже многие десятилетия используются в дизайне электроприборов. Теперь, благодаря достижениям в области материаловедения и повышенному вниманию к энергетической эффективности зданий, VIP-продукты широко применяются во многих отраслях промышленности, где они ранее не использовались.

Преимущества:

Теплопроводность хорошо эвакуированного сухого VIP с коллоидальным кварцевым сердечником после производства составляет около 0,004 Вт/(мК), а при атмосферном давлении он составляет около 0,020 Вт/(мК). Для сравнения теплопроводность обычных изоляционных материалов составляет обычно от 0,030 до 0,040 Вт/(мК).

Технологию вакуумной изоляционной панели обеспечивают:

• Чрезвычайно низкая толщина (от 10 мм до 25 мм), которая увеличивает объемную производительность приложений в тех случаях, когда недостаток места для изоляции является проблемой.

• Стабильные долгосрочные тепловые характеристики при правильной установке и защите от повреждений и проникновения.

• Высокоэффективная теплоизоляционная панель имеет теплопроводность в 8-10 раз ниже, чем другие обычные изоляционные материалы.

Основные материалы.

Материалы для сердечников для VIP требуют полностью открытой пористой структуры для обеспечения вакуумирования и должны обладать достаточной прочностью при сжатии, чтобы выдерживать механическую нагрузку под давлением. Основные материалы включают в основном три структуры в виде микропористых порошков, волокон и пенопластов. Каждая структура имеет присущие ей твердые механические свойства. Отличительной является минимальная плотность, которая нужна, чтобы выдерживать нагрузки при атмосферном давлении, а также значение центра панели для теплопроводности, которая зависит от твердой основы материалы сердечника. Материал сердечника должен иметь минимально возможную теплопроводность для обеспечения наилучшей производительности VIP. Оптимальные материалы должны иметь микропористую структуру и способность поглощать влагу. В противном случае должны быть добавлены геттеры. Наиболее распространенными материалами сердцевины являются коллоидальный диоксид кремния и стекловолокно, а в некоторых случаях полимерные вспененные материалы с открытыми ячейками, например, специальные полиуретановые или полистирольные пены.

Материалы для конвертов (внешней оболочки).

Газонепроницаемость является основным фактором, влияющим на выбор материалов для конвертов для VIP. Что касается ожидаемой продолжительности служения VIP, то здесь немаловажную роль играет непроницаемость для пара. Кроме того, низкая теплопроводность также жизненно важна. Из-за механических нагрузок, возникающих во время строительства, материалы оболочки также должны иметь достаточную прочность перед повреждениями.

Материалы оболочки, используемые для термосов, а именно из нержавеющей стали, алюминия и стекла, также в целом подходят для плоских вакуумных изоляционных панелей. В сочетании с материалами наполнителя, такими как пеноматериалы и волокна, панели достигают требуемой высокой газонепроницаемости, необходимой для долговечности изделий. Большинство изготовителей используют алюминиевые металлизированные высокобарьерные пластиковые ламинаты, алюминиевые композитные пленки и пленки или листы из нержавеющей стали.