Багатообіцяючим напрямком в розробці високоефективних матеріалів для зниження енерговитрат будівлі стала екранно-вакуумна теплоізоляція. Технологія заснована на властивості речовин, зменшувати свою теплопровідність при попаданні в вакуум. Спочатку розробки проводилися для забезпечення захисту і терморегуляції зовнішньої оболонки космічного корабля, а також ізоляції криогенного обладнання. Використання вакуумованих речовин в будівництві дозволяє істотно знизити товщину утеплювача, підвищивши на порядок його опір теплопередачі.
Що таке вакуумна теплоізоляція?
Ідея використання вакууму для теплоізоляції грунтується на відсутності передачі тепла в розрідженому просторі. Розроблено три методи використання технології:
- Високовакуумні ізоляція - з порожнини відкачують повітря, виключаючи перенесення енергії газом. Цей метод залишає тепловтрати з поверхні твердого тіла.
- Вакуумно-порошкове ізоляція - в вакуумовану порожнину поміщається дрібний порошок, який поглинає рух решти молекул газу. Використання наповнювача дозволяє підтримувати геометричну форму теплоізоляції і здешевлює виробництво.
- Вакуумно-багатошарова ізоляція - найефективніша технологія, вона включає створення декількох відображають шарів, службовців екранами для теплового випромінювання. Вони поділяються прокладками з склотканини, а всередині підтримується вакуум.
Розробки перспективного напрямку і створення міцних плівкових матеріалів дозволило використовувати технологію для масового виготовлення нового будівельного утеплення. Екранно-вакуумна теплоізоляція будинків виготовляється у вигляді панелей, наповнених порошком або аерогелем. Цей виріб має плівку-оболонку, яка формує стінки панелі. Матеріалом для неї служить металізована поліефірна плівка або алюмінієва фольга.
Для забезпечення міцності на неї з обох сторін наноситься пластик. Від передачі тепла шляхом випромінювання панелі захищає металевий екран, який створюється шаром фольги. Щоб уникнути втрати тепла по краях вироби оболонка наноситься методом тонкопленочного напилення. Заварювання корпусу відбувається під дією температури і тиску. З'єднання має бути широким і тонким, щоб виключити проникність для газу і вологи.
Наповнювачем для панелей служить дрібний пористий порошок: спучений перліт або аерогель кремнієвої кислоти, а також пінополістирол і пінополіуретан. Від величини його пір і розгалуженості структури залежать теплофізичні властивості матеріалу. Наповнювач підтримує стінки панелі і виключає радіаційну передачу тепла електромагнітними хвилями. Оптимальним вибором є кремнегеля і перліт з численними дрібними порами і відмінну здатність поглинати газ і вологу.
Властивості утеплення на основі вакууму
Унікально низький коефіцієнт теплопровідності вакуумних ізоляційних панелей складає 0,004-0,006 Вт / м * К. Для порівняння:
- пінополіуретан - 0,024 Вт / м * К;
- Піноплекс - 0,03 Вт / м * К;
- пінопласт - 0,041 Вт / м * К;
- мінеральна вата - 0,05Вт / м * К.
Використання нового утеплювача дозволяє зменшити товщину ізоляційного шару в 6-10 разів. Наприклад, 4,6 см вакуумної панелі по опору передачі тепла відповідає 4,6 м цегляної кладки.
Серед основних характеристик матеріалу:
- Безпека під час пожежі, його клас вогнестійкості А.
- Товщина панелі складає 20 мм.
- Відсутність запаху і токсичних виділень.
- Тривалий термін служби - 50-80 років.
- Повна паронепроницаемость.
- Відсутність обмежень форми, панелі випускають круглі, кульові, циліндричні, з 3D-поверхнею, з готовими отворами.
- Можливість повторного застосування.
- Безпека для здоров'я людей.
На термін експлуатації вакуумних панелей впливає декількох факторів: ступінь первісного вакууму, розмір вироби, властивості наповнювача, якість матеріалу оболонки, ефективність поглинача газу і вологи. Поглиначі грають важливу роль в збільшенні тривалості використання теплоізоляції.
Вони нейтралізують молекули газу, що проникають зовні або виділяються з матеріалу, вміщеного в оболонку. Навіть мінімальне збільшення внутрішнього тиску спричинить зниження рівня теплоізоляції. Пористі наповнювачі (кремнезем, перліт) самі справляються з абсорбування вологи і поглинанням газу.
Виробництво вакуумних теплоізоляційних матеріалів
Новий вид утеплювачів проводиться не у всіх країнах. Успіхів у розробці і виробництві вакуумної теплоізоляції домоглася Німеччина. Панелі FRONT-VIP компанії VACU-IZOTEC KG мають серцевину з порошку кремнієвої кислоти, загорнутого в багатошарову комбіновану плівку. Вакуумна оболонка захищається плитами спіненого полістиролу товщиною 10 мм.
Виріб використовується при зведенні фасадів, пристрої підлог і слухових вікон. Використання натуральних матеріалів гарантує 100% утилізацію і безпеку панелей. Їх теплопровідність становить 0,005 Вт / м * К.
Один зі світових лідерів у виробництві теплоізоляції компанія IZOVER пропонує вакуумний утеплювач для розміщення всередині будівлі. Вона являє собою панель, що складається з вакуумированной серцевини з алюмінієвою плівкою і захисного покриття для спрощення монтажу. Центральний шар по периметру оточує еластичний матеріал, який забезпечує щільне прилягання конструкції. Виріб називається VacuPad 007, цифрове позначення відповідає ступеню теплопровідності утеплювача. Використання панелей гарантує мінімальну зменшення простору приміщень при високій ефективності ізоляції.
Зовнішнє покриття матеріалу підбирається виходячи з призначення:
- поліестерова фібролітових плита - дахи і тераси;
- екструдований пінополістирол - внутрішні стіни і підвали;
- МДФ - монтаж каркасних конструкцій.
Монтаж панелей виконується за допомогою клейової суміші, їх не можна кріпити шурупами або різати.
Недоліки вакуумної теплоізоляції:
- Складність монтажу, для установки необхідні знання та акуратність. Особливість матеріалу виключає можливість розрізання, свердління або підгонки під потрібний розмір. При пошкодженні оболонки панелі позбавляються теплоізоляційних властивостей.
- Необхідно дотримуватися обережності не тільки при монтажі, а й в процесі складування і транспортування.
- Висока вартість вакуумної теплоізоляції не сприяє популяризації матеріалу.
Область застосування вакуумних панелей
Екранно-вакуумна теплоізоляція часто встановлюється всередині огороджувальних конструкцій на етапі зведення стін. Розміщення між двома перегородками з бетону або цегли виключає механічний вплив і пошкодження утеплювача.
Сфера застосування не обмежується стінами, часто дорога ізоляція використовується для вхідних дверей і покрівлі. Матеріал з каучуковим захисним покриттям встановлюється на підлогу.
Вакуумна ізоляція застосовується в багатьох сферах:
- тваринницькі комплекси;
- теплиці і овочесховища;
- медицина і кріогенна техніка;
- спортивні комплекси;
- холодильне обладнання;
- суднобудування.