RP-Energie-Lexikon - вакуумні ізоляційні панелі, вакуумні ізоляційні панелі, вакуумна ізоляція, принцип функціонування,

Скорочення: VIP = панель вакуумної ізоляції

панелі

Визначення: теплоізоляційна панель, яка використовує принцип вакуумної теплоізоляції

Оригінальне створення: 29.09.2016; остання зміна: 08.05.2020

Для цілей теплоізоляції використовуються різні типи ізоляційних плит; Особливо ефективним видом цього є вакуумні ізоляційні панелі, також відомі як вакуумні ізоляційні панелі. Він заснований на принципі вакуумної ізоляції, який забезпечує дуже низькі коефіцієнти тепловіддачі, незважаючи на невелику товщину шару.

Функціональний принцип та структура вакуумних ізоляційних панелей

Основна ідея вакуумної ізоляції полягає в тому, що теплопровідність неможлива у вакуумі, тобто її в принципі можна запобігти, наскільки це можливо, за допомогою евакуйованої порожнини. Однак не вдалося б, наприклад, просто спроектувати кубоподібну пластину таким чином, щоб вона просто представляла безповітряну порожнину з тонкою стінкою - з двох причин:

  • Ефект теплоізоляції не був би особливо хорошим навіть при дуже хорошому вакуумі, оскільки тепло у вигляді теплового випромінювання все одно може передаватися між зовнішніми стінами. (Немає матеріалів з коефіцієнтом випромінювання рівно нулю, а теплове випромінювання = інфрачервоне світло може легко пройти через вакуум.)
  • Практичною проблемою також була б механічна стійкість, оскільки така пластина піддається дуже великим силам через зовнішній тиск повітря, який не врівноважується зустрічним тиском, наприклад, заповненої повітрям порожнини. При нормальному атмосферному тиску приблизно 1000 гПа виникає сила, що відповідає вазі 10 тонн на квадратний метр поверхні плити, що не дуже стійка плита може легко справити враження.

Ці проблеми вирішуються тим, що вакуумна ізоляційна панель містить не просто велику безповітряну порожнину всередині, а так званий опорний сердечник, який складається з матеріалу з відкритим пором і укладений системою конвертів високої щільності. Ядро підтримки повинно відповідати наступним вимогам:

Кінцевий коефіцієнт тепловіддачі (U-величина) вакуумної ізоляційної плити містить два внески: один із твердого матеріалу, який визначається теплопровідністю матеріалу та тепловим випромінюванням через пори, і той, який залежить від тиску повітря в порах. Другий внесок можна значно зменшити, зменшивши цей тиск повітря (тобто за допомогою якомога більшого вакууму). Однак для цього вам не потрібен ідеальний вакуум. Вакуумна ізоляційна плита має так званий тиск на половину значення, що визначається як тиск повітря, при якому залежна від тиску частина теплового транспорту вдвічі більша, ніж при звичайному тиску повітря. На практиці достатньо вакууму такої якості, при якому залишковий тиск повітря значно нижчий (наприклад, у десять разів нижчий), ніж цей тиск на половину величини; подальше поліпшення вакууму принесе лише трохи додаткового ефекту ізоляції.

Були розроблені різні матеріали для таких опорних стрижнів, зокрема, пінопластові пінопласти, мікрофіброві матеріали, перліт (мінеральні матеріали) та пірогенні кремнеземи. Останні два навіть можна використовувати як сипучу пудру. Досяжна теплопровідність при хорошому вакуумі знаходиться приблизно в діапазоні від 0,003 до 0,008 Вт/(Км) - для порівняння зі значенням 0,026 Вт/(Км) для нерухомого повітря при нормальному тиску. Цікаво, що такі матеріали дуже сильно відрізняються за тиском напіврозпаду. Для багатьох матеріалів (наприклад, з мікроволокна) це становить приблизно 1 мбар, тобто H. лише при тисячній частці нормального тиску повітря, тоді як це може становити сотні мілібарів для димного діоксиду кремнію. В останньому випадку для отримання хорошого ізоляційного ефекту потрібна лише дуже низька якість вакууму (подібно до інших наповнювальних матеріалів).

Щоб вакуум, що створюється під час виробництва, залишався якомога постійнішим, система конвертів повинна мати дуже хорошу постійну герметичність. Тут недостатньо уникнути пошкодження оболонки, але матеріал також повинен максимально придушити дифузію всіх компонентів повітря (включаючи водяну пару). Крім того, теплопровідність через покривний матеріал на вузьких сторонах плит, які стають стиковими з’єднаннями під час використання, звичайно, повинна бути якомога нижчою. Часто використовують алюмінієві пароізольовані (металізовані) пластикові плівки, в яких дуже тонкий шар алюмінію, з одного боку, робить значний внесок у герметичність (зменшення дифузії газу), але з іншого боку лише незначно сприяє теплопровідності. Високоякісні системи таким чином забезпечують термін експлуатації кілька десятків років.

Термін служби вакуумних ізоляційних панелей під впливом певного рівня дифузії газу можна значно продовжити, використовуючи так звані геттерні матеріали, які хімічно зв’язують молекули азоту та кисню із собою і тим самим виводять їх із прониклого газу. Однак вони не мають жодного впливу на хімічно дуже інертні благородні гази, які також незначно містяться в повітрі; Тому, зокрема, аргон продовжує сприяти поступовому погіршенню ефекту ізоляції. Інші речовини діють як сушарки, тобто H. вони зв’язують водяну пару.

Всередині герметичної кришки часто використовується фліс, щоб запобігти всмоктуванню пилу при викачуванні повітря.

Втрата ізоляції при пошкодженні

Якщо вакуумна ізоляційна плита пошкоджена механічно, наприклад, свердлінням або забиванням цвяха, вакуум втрачається дуже швидко. Тоді вся панель втрачає значну частину свого ізолюючого ефекту; місцевий тепловий міст виникає не лише в безпосередній близькості від пошкодженої ділянки. На жаль, не завжди легко сказати, що диск пошкоджений; це недолік цієї системи, адже ефект ізоляції, як правило, не дуже поганий навіть після таких пошкоджень. B. збільшити до ідеального значення втричі, але все-таки краще, ніж звичайна ізоляційна плита з такою ж малою товщиною.

Звичайно, на місці вирізати такі панелі неможливо; їх можна класти лише у формі, що додається. Для цього зазвичай має сенс спочатку розробити точний план укладання. Менші частини території, що підлягає тепловій ізоляції, можна заповнити звичайними ізоляційними плитами, які можна легко вирізати за розміром на місці.

На будівельних майданчиках ризик пошкодження досить високий, якщо не робити це обережно. Наприклад, на будівельному майданчику слід забезпечити безпечні місця для зберігання необроблених панелей, які виготовлені з деталей із гострими краями, таких як Б. цвяхи та камені зберігаються безкоштовно. Перед встановленням панелі слід ще раз перевірити візуально та гаптично.

Певний захист від пошкодження можна досягти, якщо доставити ізоляційні плити вже ламіновані. З цієї причини деякі товари доступні лише у цій формі. Однак такий підхід має той недолік, що він значно збільшує загальну товщину і що пошкодження виявляється ще важче.

Були розроблені різні системи, які не обов'язково дозволяють безпосередньо вимірювати тиск газу в ізоляційній плитці, але принаймні опосередковано контролювати функціональність. Наприклад, всмоктувальний дзвін, застосований зовні, може бути використаний для перевірки зовнішнього тиску, при якому мембрана конверта витягується назовні. Інші методи засновані на місцевій перевірці теплопровідності. У деяких випадках пошкоджені та цілі панелі можна розрізнити за допомогою простого тесту на стукіт.

Застосування вакуумних ізоляційних панелей

Головною перевагою цих панелей є те, що при невеликій товщині шару можна досягти дуже низького коефіцієнта тепловіддачі (U-значення). Наприклад, якщо опорний сердечник має теплопровідність 0,005 Вт/(Км), а матеріал оболонки робить лише невеликий внесок у теплопровідність, ефективним є коефіцієнт тепловіддачі приблизно 0,25 Вт/(Км 2) (що було б непогано для фасаду будинку ) вже можливо з товщиною шару лише 2 см; враховуючи систему конвертів, ви можете отримати 2,5-3 см. Типова ізоляційна плита з пінополістиролу повинна мати товщину близько 16 см. Вакуумна теплоізоляція забезпечує високоефективну ізоляцію навіть у тісних приміщеннях. Однак зауважте, що фактичні значення U наявних вакуумних ізоляційних панелей можуть різнитися залежно від типу.

З іншого боку, є недоліки порівняно високої ціни та значної втрати ізолюючого ефекту при пошкодженні. Ці недоліки спричиняють обмеження у використанні, а також вимагають особливо ретельної обробки.

У деяких сферах застосування вакуумні ізоляційні панелі виявились особливо придатними, оскільки переваги особливо ефективні, а недоліки лише обмежені. Прикладом цього є теплоізоляція холодильників, морозильних камер та електричних котлів. У цих випадках особливо важлива низька товщина ізоляційного матеріалу, оскільки в іншому випадку втрачається цінний об’єм охолоджуваного приміщення. З іншого боку, обробка матеріалу відбувається у добре контрольованих умовах на заводі, і навряд чи він буде пошкоджений пізніше під час роботи. Внесок цих матеріалів у виробничі витрати може бути порівняно невеликим для високоякісних пристроїв.

З іншого боку, вакуумні ізоляційні панелі не ідеально підходять для використання на великих площах в теплоізоляції будівель через зазначені недоліки (якщо лише висока ціна). Однак трапляються також випадки, коли має сенс їх використовувати, особливо під час енергоефективного оновлення будівель. Наприклад, у разі подальшої теплової ізоляції доступної зони балкона, під якою розташоване опалюване приміщення, дуже бажаною може бути дуже низька товщина шару ізоляції, оскільки інакше це призведе до непрактичного кроку на вхідних дверях; також можуть виникнути проблеми з відведенням дощової води. На відміну від цього, витрати на кілька квадратних метрів таких панелей не надто значні порівняно з іншими витратами. Іншими типовими застосуваннями є внутрішня ізоляція фасадів, дахів та підлог, ролетних коробок, ніш радіаторів, мансардних вікон та віконних вікон.

Запитання та коментарі читачів

Як би виглядала ізоляція транспортного засобу (кемпера) за допомогою вакуумних ізоляційних панелей? Це було б працездатним?

Боюся, це навряд чи було б практично. Це пов’язано з тим, що такі панелі неможливо вирізати за розміром або іншим чином адаптувати; якщо його пошкодити, вакуум втрачається.

Тут ви можете запропонувати запитання та коментарі для публікації та відповіді. Автор RP-Energie-Lexikon прийме рішення про прийняття за певними критеріями. По суті, справа в тому, що справа представляє широкий інтерес.

Якщо ви отримаєте тут допомогу, ви можете повернути послугу пожертвою, за допомогою якої ви підтримаєте подальший розвиток енергетичного словника.

Захист даних: Будь ласка, не вводьте тут жодних особистих даних. Ми все одно не публікували б їх і незабаром видалили б. Дивіться також нашу політику конфіденційності.

Якщо ви хочете отримати особистий відгук або пораду від автора, напишіть йому електронною поштою.

Подаючи заявку, ви даєте згоду на публікацію своїх записів тут відповідно до наших правил.

Якщо вам подобається цей веб-сайт, повідомте про це своїм друзям та колегам - e. Б. через соціальні мережі, натиснувши тут:

Ці кнопки спільного доступу налаштовані на захист даних!

Код для посилань на інших веб-сайтах

Якщо ви хочете розмістити посилання на цю статтю в іншому місці (наприклад, на вашому веб-сайті, у соціальних мережах, на дискусійних форумах або у Вікіпедії), ви можете знайти код тут. Такі посилання можуть, наприклад, В. бути дуже корисним для пояснень слів.

HTML посилання на цю статтю:

З попереднім переглядом зображення (див. Вікно безпосередньо над цим):

Якщо ви вважаєте за доцільне розмістити посилання у Вікіпедії, напр. B. у розділі "== Веб-посилання ==":

Запитання вікторини

Якщо ви оберете відповіді, а потім натисніть цю кнопку, ви отримаєте додаткові пояснення зліва.