Dokonce i děti se učí principu tepelné izolace pomocí termosek. Z technického hlediska se jedná o vakuovou izolaci bez nosného jádra. Izolační účinek džbánu je založen na dvoustěnném zásobníku, tlak ve vakuu mezi jeho stěnami je jedna miliontina normálního atmosférického tlaku vzduchu, jehož průměrná hodnota je kolem 1 baru na hladině moře. Vakuové izolační prvky fungují stejným způsobem, ale uvnitř mají porézní nosné jádro, a proto vyžadují podstatně menší snížení tlaku plynu.
Tabulka 1: Tepelná vodivost vakuové izolace a běžných izolačních materiálů
| Izolační materiál | Tepelná vodivost ve W / (m2K) |
|---|---|
| Vakuová izolační deska | 0,002-0,008 |
| Vakuový izolační panel (pokud je vakuum poškozeno) | 0,018-0,02 |
| PUR / PIR | 0,02-0,025 |
| Minerální vlna (sklo, minerální vlna (27,50 EUR na Amazonu *)) | 0,032-0,040 |
| Polystyren (EPS, XPS) | 0,035-0,045 |
| Dřevěné vlákno | 0,04-0,055 |
| Křemičitan vápenatý | 0,065 |
Vakuová izolace - extrémně nízká tepelná vodivost, maximální izolační výkon
Porézní nosné jádro z minerálního nebo syntetického materiálu je umístěno pod plynotěsným pláštěm vakuových izolačních prvků. Jeho úkolem je absorbovat tlak vzduchu a omezit volnou cestu plynných částic. Póry takového nosného jádra jsou velké jen několik 100 nanometrů (nm), tlak v takovém izolačním panelu je jedna setina atmosférického tlaku. Díky svému principu činnosti - snížení tlaku plynu - vakuová izolace snižuje vedení tepla vzduchem na absolutní minimum. To umožňuje dosáhnout extrémně nízké tepelné vodivosti a velmi nízké tloušťky izolace.
Formy vakuové izolace
Jen před několika lety byla vakuová izolace ve fázi vědeckého testování. Na trhu nyní existují dvě různé formy vakuové izolace:
- Vakuové izolační panely (VIP): Vakuové izolační panely mohou být pětkrát až desetkrát tenčí než jakýkoli běžný izolační materiál se stejným koeficientem přenosu tepla (hodnota U). První VIP prototypy se ve stavebních projektech používají od poloviny 90. let. Výzkum se dnes zaměřuje na kontrolu a zajišťování kvality, jakož i na další zlepšování a komercializaci odpovídajících technologií. Tepelná vodivost (?) VIP je v rozmezí od 0,002 do 0,008 W / (mK).
- Vakuové izolační sklo (VIG): VIG jsou dvojitá skla, u nichž se pro tepelnou izolaci povrchů oken používá princip termosky. V prostoru mezi dvěma tabulemi je vakuum. Výsledkem je velmi štíhlá struktura systému s tloušťkou menší než 10 mm. Hodnota U VIG je 0,5 W / (m2K). Pro srovnání: běžně používaná zasklení v pasivních domech je silná 28 až 44 mm s hodnotou U 0,6 až 0,7 W / (m2K). Průmyslová výroba VIG je stále z velké části v plenkách.
Standardizace a schválení vakuové izolace
V současné době neexistují obecně uznávaná technická pravidla nebo normy pro vakuovou izolaci. K jejich použití je proto vyžadován individuální souhlas stavebního dozoru.
Výrobce vakuové izolace
Dosud nabízí vakuovou izolaci jen několik výrobců.
Například v Německu se jedná o společnosti va-Q-tec, Isover, Porextherm, Variotec a Vacu-Isotherm. Dosavadní vakuové izolační sklo dosud nabízeli hlavně někteří asijští výrobci.
Mezi systémy na německém trhu patří systémy VIG od dánské společnosti Velux a Brandenkreis Flachglas GmbH.
tipy a triky
Nízkoenergetické nebo pasivní domy vyžadují obzvláště výkonnou tepelnou izolaci - u běžných izolačních materiálů jsou pro splnění těchto norem nutné tloušťky izolačního materiálu až 40 cm. Zde může být vakuová izolace účinnou, prostorově úspornou a ekonomickou alternativou. Maximální požadovaná tloušťka izolace pro vakuovou izolaci je 1/8 až 1/10 této hodnoty.
Varianty instalace vakuové izolace
Běžné izolační materiály se obvykle nakupují ve formě standardních materiálů a nařezávají se na místě. Při použití vakuových izolačních panelů je třeba již ve fázi plánování rozhodnout, zda lze použít standardní prvky nebo zda je nutné provést izolační prvky na míru pro budovu. Ve výchozím nastavení jsou VIP nabízeny ve třech různých formátech -
Nechráněné / nekryté VIP
První vakuové izolační panely na trhu neměly žádnou speciální ochranu povrchu. Také dnes hrají důležitou roli ve stavebnictví. Výhodou této varianty je obzvláště tenký tvar a obecně nekomplikovaná výměna vadných VIP.
Skryté VIP
Laminace zvyšují robustnost panelů a lépe je přizpůsobují určitým oblastem použití. Laminování probíhá na obou stranách. Jako materiály se často používají běžně používané izolační materiály nebo tepelně izolační kompozitní systémy (ETICS). U vnitřní a podlahové izolace může obložení stěn na straně místnosti nebo dodatečná kročejová neprůzvučnost současně převzít funkci laminace.
VIP integrované do komponent
Vakuové izolační panely integrované do komponent jsou k dispozici jako prefabrikované betonové díly, sendvičové panely nebo izolační skleněné komponenty. Existují také jednotlivé komponenty - například okna, dveře a rolety s integrovanou vakuovou izolací. Klasickou oblastí použití těchto vakuových izolačních prvků jsou obvodové pláště - neprůhledné (nepropustné pro světlo) a průhledné komponenty jsou kombinovány do jednotného montážního systému. U těchto komponent již není možné kontrolovat vakuum, protože po montáži není k panelům volný přístup.
Oblasti použití vakuové izolace
S výjimkou obvodové izolace lze vakuovou izolaci použít ve všech oblastech budovy a pro všechny typy izolace. Jsou vhodné jak pro nové budovy, tak pro renovace starých budov. Budovy tak splňují standard nízkoenergetického nebo pasivního domu. V případě potřeby může vakuová izolace doplnit konvenční izolaci ve zvláštních problémových oblastech budovy.
Materiálové požadavky na vakuovou izolaci
Vakuové izolační panely dosahují svého izolačního výkonu nikoli pevností a povahou materiálu, ale dalším snížením tepelné vodivosti izolačního materiálu pomocí vakua. Materiály, které lze použít jako jádro vakuové izolace, musí splňovat některé základní požadavky:
- Evakuovatelnost: Aby bylo možné vakuum, musí mít materiál zcela otevřenou strukturu.
- Nejnižší možná celková tepelná vodivost
- Hustota: Výplňový materiál VIP musí být schopen odolat mechanickým tlakovým silám konstrukce. U stejného typu materiálu to vyžaduje vyšší hustotu ve srovnání s běžnými neevakuovanými izolačními materiály.
Kvalita vakua
Kvalita vakua - stupeň snížení tlaku plynu v panelu - závisí na velikosti pórů materiálů. Jemnější póry kladou nižší nároky na kvalitu vakua. V závislosti na materiálu se tlak plynu sníží na hodnoty mezi 0,1 a 20 mbar - příslušný vakuový tlak musí být možné udržovat po celou dobu používání panelů. To má za následek specifické požadavky na těsnost pláště panelů.
Základní materiály
Jako materiály pro jádro vakuových izolačních panelů přicházejí v úvahu polymerní pěny s otevřenými póry (speciální polystyreny), skleněná vlákna, aerogely a pyrogenní oxid křemičitý ve formě sypkých materiálů nebo pelet. V případě pěn a skleněných vláken musí být vakuový tlak menší než 1 mbar; v případě zvláště jemně rozmělněných aerogelů nebo pyrogenních oxidů křemičitých (kyslíkaté kyseliny v křemíku) je dostatečný tlak plynu mezi 10 a 50 mbar, který do značné míry potlačuje vedení tepla.
Výběr materiálu: Ve stavební praxi se velmi často používá mikronizovaný oxid křemičitý
Výběr materiálu pro vakuové izolační panely závisí na aplikaci a fyzikálních vlastnostech pláště. Panely jsou obecně relativně citlivé - v případě poškození je vakuum zničeno. Pyrogenní oxidy křemičité se proto používají zvláště často jako vakuová izolace. I když vakuová izolace selže úplně, dosáhnou pouze tepelné vodivosti 0,018 až 0,2 W / (mK), a izolují tak asi dvakrát tak dobře jako běžná izolace. Kromě toho existují další pozitivní vlastnosti oxidů křemičitých jako stavebních a izolačních materiálů: jsou nehořlavé, snadno recyklovatelné, toxikologicky nezávadné a mají vysokou schopnost absorbovat vodní páru, která i v případě VIP proniká v malém množství do pláště.Díky svým materiálovým vlastnostem jako nanostrukturovaný prášek je také možné je obzvláště dobře lisovat do plechů.
Materiály skořepiny
Nejdůležitějšími požadavky na materiály pro opláštění vakuových izolačních panelů jsou plynotěsnost a nízká tepelná vodivost. Stupeň jejich parotěsnosti má vliv na životnost panelů a je také důležitý ze strukturálních důvodů, protože tato forma tepelné izolace funguje také jako parozábrana. Kromě toho by měl být kryt dostatečně robustní, aby odolal mechanickému zatížení. V kombinaci s jádrovými materiály, jako jsou pěny nebo vlákna, je požadované plynotěsnosti dosaženo pouze u hliníku, nerezové oceli a skla. V praxi se skořepiny VIP obvykle skládají z hliníkových kompozitních fólií, fólií nebo plechů z nerezové oceli, stejně jako vícevrstvých plastových vysoce bariérových laminátů s vícenásobným nanášením hliníkových par.Krytí panelů není totožné s laminacemi, které podporují robustnost.
Vlastnosti požární ochrany
Neplátované vakuové izolační panely jsou v zásadě klasifikovány jako stavební materiály B2, a tedy jako běžně hořlavé / hořlavé, lze je tedy použít pouze do obvodového pláště budovy do výšky sedmi metrů. Odpovídající laminace umožňují klasifikaci jako nehořlavou nebo těžko hořlavou (třídy stavebních materiálů A1, A2, B1), a tedy neomezené použití.
Životnost vakuové izolace
Vakuové izolační prvky stárnou, protože pronikající plyny časem zvyšují svoji tepelnou vodivost. Rozsah, ve kterém se bariérový účinek pláště a těsnících švů snižuje proti vodní páře a plynům, závisí na příslušných podmínkách prostředí - zejména na teplotním namáhání panelů. Laboratorní testy a simulace trvající několik let ukazují neomezený izolační výkon po dobu nejméně 25 let.
Tabulka 2: m2 náklady na vakuovou izolaci a běžné tepelně izolační materiály
| Izolační materiál | Náklady na m2 (EUR) |
|---|---|
| Vakuová izolační deska | od 225 |
| PUR / PIR | 10-20 |
| Minerální vlna (sklo, minerální vlna) | 10-20 |
| Polystyren (EPS, XPS) | 5 - 30 |
| Dřevěné vlákno | 40-50 |
| Křemičitan vápenatý | 80 |
Náklady na vakuovou izolaci
Ve srovnání s běžnými izolačními materiály způsobuje vakuová izolace výrazně vyšší náklady. Stavitelé, kteří chtějí zateplit nízkoenergetický nebo pasivní dům, mohou z tohoto typu izolace stále těžit - zde má pozitivní efekt technologická nadřazenost procesu, nízké náklady na energii a zisk z využitelné plochy budovy. Vezmeme-li v úvahu tyto faktory, může být vakuová izolace ekonomičtější než běžná tepelná izolace. Cena vakuových izolačních materiálů závisí na materiálech izolačního jádra a pláště, výrobky na zakázku přirozeně způsobují dodatečné náklady. Dolní cenový limit pro vakuovou izolaci je kolem 225 EUR za m2. Výrobky na zakázku však mohou stát podstatně více než 1 000 EUR za m2.
Veřejné financování
Prostřednictvím stavebního grantu nebo půjčky s nízkým úrokem od KfW lze izolační opatření vždy financovat, pokud klesnou pod minimální požadavky nařízení o úsporách energie (EnEV) z roku 2014 - tj. Součinitel prostupu tepla (hodnota U) 0,24 W / (m2K). U vakuové izolace jsou předpoklady pro financování dány automaticky, pokud je typ a účinnost izolace potvrzen odborným posudkem profesionálního energetického konzultanta.
tipy a triky
Instalaci vakuové izolace smí provádět pouze příslušně vyškolení odborníci. Je ideální, pokud má odborná společnost provádějící práce prokazatelné zkušenosti s projektováním a instalací vakuové izolace. Pro instalaci VIP platí přesné pokyny, které je třeba dodržovat.
