RP-Energie-Lexikon - vákuové izolačné panely, vákuové izolačné panely, vákuová izolácia, funkčný princíp,

Skratka: VIP = vákuový izolačný panel

Definícia: tepelnoizolačný panel, ktorý využíva princíp vákuovej tepelnej izolácie

Originálna tvorba: 29.09.2016; posledná zmena: 08.05.2020

Na tepelnoizolačné účely sa používajú rôzne typy izolačných dosiek; Zvlášť efektívnym typom sú vákuové izolačné panely, známe tiež ako vákuové izolačné panely. Je založená na princípe vákuovej izolácie, ktorá umožňuje veľmi nízke súčinitele prechodu tepla aj napriek malej hrúbke vrstvy.

Funkčný princíp a štruktúra vákuových izolačných panelov

Základnou myšlienkou vákuovej izolácie je, že vedenie tepla vo vákuu nie je možné, to znamená, že mu v zásade možno do veľkej miery zabrániť evakuovanou dutinou. Nefungovalo by však napríklad jednoducho navrhnúť kvádrovú dosku tak, aby predstavovala iba bezvzduchovú dutinu s tenkou stenou, a to z dvoch dôvodov:

Tepelnoizolačný efekt by nebol zvlášť dobrý ani pri veľmi dobrom vákuu, pretože medzi vonkajšími stenami by sa stále mohlo prenášať teplo vo forme tepelného žiarenia. (Neexistujú žiadne materiály s presne nulovou emisivitou a tepelné žiarenie = infračervené svetlo môže ľahko prechádzať cez vákuum.)
Praktickým problémom by tiež bola mechanická stabilita, pretože takáto doska je vystavená veľmi veľkým silám v dôsledku vonkajšieho tlaku vzduchu, ktoré nie sú vyvážené protitlakom, napríklad vzduchom naplnenou dutinou. Pri normálnom atmosférickom tlaku asi 1 000 hPa vzniká sila zodpovedajúca hmotnosti 10 ton na meter štvorcový povrchu dosky, na ktorú by mohla nie veľmi stabilná doska ľahko zapôsobiť.

Tieto problémy rieši skutočnosť, že vákuový izolačný panel neobsahuje vo vnútri iba veľkú bezvzduchovú dutinu, ale takzvané nosné jadro, ktoré pozostáva z materiálu s otvorenými pórmi a je obklopené plášťovým systémom s vysokou hustotou. Jadro podpory musí spĺňať nasledujúce požiadavky:

Konečný výsledný koeficient prestupu tepla (hodnota U) vákuovej izolačnej dosky obsahuje dva príspevky: jeden z pevného materiálu, ktorý je určený vedením tepla v materiáli a tepelným žiarením cez póry, a jeden, ktorý závisí od tlaku vzduchu v póroch. Druhý príspevok je možné výrazne znížiť znížením tohto tlaku vzduchu (t. J. Čo najlepším vákuom). Na to však nepotrebujete dokonalé vákuum. Vákuová izolačná doska má takzvaný polovičný tlak, ktorý je definovaný ako tlak vzduchu, pri ktorom je tlakovo závislá časť prenosu tepla polovičná ako pri normálnom tlaku vzduchu. V praxi postačuje vákuum kvality, pri ktorej je zostávajúci tlak vzduchu podstatne nižší (napr. Desaťkrát nižší) ako tento tlak polovičnej hodnoty; ďalšie zlepšenie vákua by prinieslo len malý dodatočný izolačný efekt.

Boli vyvinuté rôzne materiály pre tieto nosné jadrá, najmä plastové peny s otvorenými pórmi, materiály z mikrovlákien, perlit (minerálne materiály) a pyrogénne kyseliny kremičité. Posledné dve sa dajú dokonca použiť ako sypký prášok. Dosiahnuteľné tepelné vodivosti pri dobrom vákuu sú približne v rozmedzí od 0,003 do 0,008 W/(K m) - treba porovnať s hodnotou 0,026 W/(K m) pre nehybný vzduch pri normálnom tlaku. Je zaujímavé, že takéto materiály sa veľmi líšia z hľadiska tlaku polčasu rozpadu. Pre mnoho materiálov (napr. Materiály z mikrovlákien) je to asi 1 mbar, t.j. H. iba pri promile normálneho tlaku vzduchu, zatiaľ čo pre mikronizovaný oxid kremičitý to môžu byť stovky milibarov. V druhom prípade je pre dobrý izolačný efekt potrebná iba veľmi zlá kvalita vákua (podobne ako u iných výplňových materiálov).

Aby sa udržal podtlak vytvorený pri výrobe čo najtrvalejšie, mal by mať obalový systém veľmi dobré trvalé utesnenie. Tu nestačí zabrániť poškodeniu škrupiny, ale materiál musí tiež čo najviac potlačiť difúziu všetkých zložiek vzduchu (vrátane vodných pár). Vedenie tepla cez krycí materiál na úzkych stranách dosiek, ktoré sa počas používania stávajú tupými spojmi, by samozrejme malo byť čo najmenšie. Jeden často používa hliníkové parou potiahnuté (metalizované) plastové fólie, v ktorých veľmi tenká vrstva hliníka na jednej strane významne prispieva k tesnosti (zníženie difúzie plynu), ale na druhej strane k vedeniu tepla prispieva iba nepatrne. Vysoko kvalitné systémy tak dosahujú životnosť niekoľkých desaťročí.

Životnosť vákuových izolačných panelov pod vplyvom určitej úrovne difúzie plynov je možné značne predĺžiť použitím takzvaných getrových materiálov, ktoré na seba chemicky viažu molekuly dusíka a kyslíka a tým ich odoberajú zo vstupovaného plynu. Neovplyvňujú však chemicky veľmi inertné vzácne plyny, ktoré sú tiež v malej miere obsiahnuté vo vzduchu; Najmä argón preto naďalej prispieva k postupnému zhoršovaniu izolačného účinku. Ostatné látky pôsobia ako sušičky, t.j. H. viažu vodnú paru.

Vo vnútri tesného krytu sa často používa rúno, aby sa zabránilo nasávaniu prachu pri odčerpávaní vzduchu.

Strata izolačného účinku, ak je poškodená

Ak dôjde k mechanickému poškodeniu vákuovej izolačnej dosky, napríklad vŕtaním alebo príklepom klinca, dôjde k veľmi rýchlemu strate vákua. Celý panel potom stráca značnú časť svojho izolačného účinku; nielenže v bezprostrednej blízkosti poškodeného územia vzniká miestny tepelný most. Bohužiaľ nie je vždy ľahké zistiť, či bol disk poškodený; to je nevýhoda tohto systému. Nakoniec, izolačný efekt nie je obvykle ani po takomto poškodení skutočne zlý. B. zvýšiť na trojnásobok ideálnej hodnoty, ale stále byť lepší ako bežná izolačná doska s rovnakou malou hrúbkou.

Je samozrejmé, že také panely sa na mieste nedajú rezať; môžu byť položené iba v dodanej forme. Z tohto dôvodu má zvyčajne zmysel najskôr vypracovať presný plán kladenia. Menšie časti oblasti, ktorá sa má tepelne izolovať, je možné vyplniť bežnými izolačnými doskami, ktoré sa dajú na mieste ľahko zrezať.

Na stavbách je riziko poškodenia pomerne vysoké, ak sa neurobí opatrne. Na stavbe by mali byť napríklad zabezpečené bezpečné skladovacie priestory pre nespracované panely, ktoré sú vyrobené z častí s ostrými hranami, ako sú napr. B. nechty a kamienky sa udržiavajú voľné. Pred inštaláciou by mali byť panely opäť vizuálne a hapticky skontrolované.

Určitý stupeň ochrany pred poškodením je možné dosiahnuť dodaním izolačných dosiek už laminovaných. Z tohto dôvodu sú niektoré produkty k dispozícii iba v tejto podobe. Tento prístup má však nevýhodu v tom, že výrazne zvyšuje celkovú hrúbku a že poškodenie je ešte ťažšie zistiť.

Boli vyvinuté rôzne systémy, ktoré nevyhnutne neumožňujú priame meranie tlaku plynu v izolačnej doske, ale aspoň nepriame riadenie funkčnosti. Napríklad sací zvon aplikovaný zvonka sa môže použiť na kontrolu vonkajšieho tlaku, pri ktorom je obalová membrána vyťahovaná smerom von. Ostatné metódy sú založené na miestnej kontrole tepelnej vodivosti. V niektorých prípadoch je možné poškodené a neporušené panely rozlíšiť jednoduchou skúškou klepaním.

Aplikácie vákuových izolačných panelov

Hlavnou výhodou týchto panelov je, že pri malej hrúbke vrstvy je možné dosiahnuť veľmi nízky koeficient prestupu tepla (hodnota U). Napríklad, ak má podporné jadro tepelnú vodivosť 0,005 W/(K m) a plášťový materiál prispieva k vedeniu tepla iba malým spôsobom, je efektívny koeficient prestupu tepla okolo 0,25 W/(K m 2) (čo by bolo pre fasádu domu celkom dobré). ) možné už pri hrúbke vrstvy iba 2 cm; pri zohľadnení systému obálok by ste mohli získať 2,5 až 3 cm. Typická izolačná doska z expandovaného polystyrénu by musela mať hrúbku asi 16 cm. Vákuová tepelná izolácia umožňuje vysokovýkonnú izoláciu aj v stiesnených priestoroch. Upozorňujeme však, že skutočné hodnoty U dostupných vákuových izolačných panelov sa môžu v závislosti od typu značne líšiť.

Na druhej strane sú tu nevýhody relatívne vysokej ceny a značná strata izolačného účinku, ak sú poškodené. Tieto nevýhody spôsobujú obmedzenia pri používaní a tiež vyžadujú zvlášť starostlivé spracovanie.

Vákuové izolačné panely sa osvedčili ako obzvlášť vhodné pre určité aplikácie, pretože výhody sú obzvlášť účinné, zatiaľ čo nevýhody sú iba obmedzené. Príkladom toho je tepelná izolácia chladničiek, mrazničiek a elektrických kotlov. V týchto aplikáciách je zvlášť dôležitá malá hrúbka izolačného materiálu, pretože inak by sa stratil napríklad cenný objem chladenej miestnosti. Na druhej strane, spracovanie materiálu prebieha v dobre kontrolovateľných podmienkach v továrni a je nepravdepodobné, že by sa neskôr v továrni poškodilo. Príspevok týchto materiálov k výrobným nákladom môže byť pri zariadeniach vysokej kvality relatívne malý.

Na druhej strane nie sú vákuové izolačné panely ideálne vhodné na veľkoplošné použitie pri tepelnej izolácii budov z dôvodu spomenutých nevýhod (aj keď len vysokej ceny). Existujú však aj prípady, keď je účelné ich použiť, najmä pri energeticky efektívnej obnove budov. Napríklad v prípade následnej tepelnej izolácie prístupnej oblasti balkóna, pod ktorým je umiestnená vykurovaná miestnosť, môže byť veľmi žiaduca veľmi nízka hrúbka izolačnej vrstvy, pretože inak by došlo k nepraktickému kroku pri vstupných dverách; problémy by mohli byť aj s odtokom dažďovej vody. Naproti tomu náklady na niekoľko metrov štvorcových takýchto panelov nie sú v porovnaní s ostatnými nákladmi príliš významné. Ďalšími typickými aplikáciami sú vnútorná izolácia fasád, striech a podláh, roletových boxov, výklenkov radiátorov, vikierov a okenných ostení.

Otázky a komentáre čitateľov

Ako by vyzerala izolácia vozidla (obytného automobilu) s vákuovými izolačnými panelmi? Bolo by to uskutočniteľné?

Obávam sa, že by to bolo ťažko praktické. Je to tak preto, lebo také panely nemožno rezať na veľkosť alebo inak upraviť; ak ho poškodíte, dôjde k strate vákua.

Tu môžete navrhnúť otázky a komentáre na zverejnenie a zodpovedanie. Autor knihy RP-Energie-Lexikon rozhodne o prijatí podľa určitých kritérií. V podstate ide o to, že záležitosť je predmetom širokého záujmu.

Ak tu získate pomoc, možno budete chcieť láskavosť vrátiť darom, ktorým podporíte ďalší rozvoj energetického slovníka.

Ochrana údajov: Nezadávajte sem žiadne osobné údaje. Aj tak by sme ich nezverejnili a čoskoro by sme ich vymazali. Prečítajte si tiež naše pravidlá ochrany osobných údajov.

Ak potrebujete osobnú spätnú väzbu alebo radu od autora, napíšte mu ho e-mailom.

Odoslaním vyjadrujete súhlas so zverejnením svojich záznamov tu v súlade s našimi pravidlami.

Ak sa vám tento web páči, dajte o tom vedieť svojim priateľom a kolegom - napr. B. prostredníctvom sociálnych médií kliknutím sem:

Tieto tlačidlá zdieľania sú nastavené spôsobom, ktorý je priateľský k ochrane údajov!

Kód odkazov na iné webové stránky

Ak chcete umiestniť odkaz na tento článok inde (napr. Na svoje webové stránky, sociálne médiá, diskusné fóra alebo Wikipedia), kód nájdete tu. Takéto odkazy môžu napr. B. byť veľmi užitočné pre slovné vysvetlenia.

Odkaz HTML na tento článok:

S obrázkom ukážky (pozri rámček priamo nad týmto):

Ak si myslíte, že je vhodné umiestniť na Wikipédiu odkaz, napr. B. v časti „== Webové odkazy ==“:

Kvízová otázka

Ak vyberiete odpovede a potom stlačte toto tlačidlo, získate ďalšie vysvetlenia vľavo.