Selv barn lærer prinsippet om varmeisolering ved hjelp av termokolber. Fra et teknisk synspunkt er dette vakuumisolering uten støttekjerne. Den isolerende effekten av kannen er basert på en dobbeltvegget beholder, trykket i vakuumet mellom veggene er en milliondel av det normale atmosfæriske lufttrykket, og gjennomsnittsverdien er rundt 1 bar ved havnivå. Vakuumisolasjonselementer fungerer på samme måte, men har en porøs støttekjerne inni og krever derfor betydelig mindre gasstrykkreduksjoner.
Tabell 1: Varmeledningsevne for vakuumisolasjon og konvensjonelle isolasjonsmaterialer
| Isolasjonsmateriale | Varmeledningsevne i W / (m2K) |
|---|---|
| Vakuumisoleringspanel | 0,002-0,008 |
| Vakuumisoleringspanel (hvis vakuumet er skadet) | 0,018-0,02 |
| PUR / PIR | 0,02-0,025 |
| Mineralull (glass, steinull (€ 27,50 hos Amazon *)) | 0,032-0,040 |
| Polystyren (EPS, XPS) | 0,035-0,045 |
| Trefiber | 0,04-0,055 |
| Kalsiumsilikat | 0,065 |
Vakuumisolasjon - ekstremt lav varmeledningsevne, maksimal isolasjonsevne
En porøs støttekjerne laget av mineralsk eller syntetisk materiale er plassert under det gass-ugjennomtrengelige skallet av vakuumisolasjonselementer. Dens oppgave er å absorbere lufttrykket og begrense den frie banen til gasspartiklene. Porene til en slik støttekjerne er bare noen få 100 nanometer (nm) i størrelse, trykket i et slikt isolasjonspanel er en hundredel av atmosfæretrykket. På grunn av deres driftsprinsipp - senking av gasstrykket - reduserer vakuumisolasjon varmeledningen gjennom luften til et absolutt minimum. Dette gjør det mulig å oppnå ekstrem lav varmeledningsevne og svært lave isolasjonstykkelser.
Former for vakuumisolasjon
For bare noen få år siden var vakuumisolasjon i den vitenskapelige testfasen. Det er nå to forskjellige former for vakuumisolasjon på markedet:
- Vakuumisolasjonspaneler (VIP): Vakuumisolasjonspaneler kan være fem til ti ganger tynnere enn noe konvensjonelt isolasjonsmateriale med samme varmeoverføringskoeffisient (U-verdi). De første VIP-prototypene har blitt brukt i byggeprosjekter siden midten av 1990-tallet. Forskning i dag fokuserer på kvalitetskontroll og kvalitetssikring, samt ytterligere forbedring og kommersialisering av tilsvarende teknologier. Varmeledningsevnen (?) Av VIP-er ligger i området fra 0,002 til 0,008 W / (mK).
- Vakuumisoleringsglass (VIG): VIG er dobbeltvinduer der termosprinsippet brukes til varmeisolering av vindusflater. Det er et vakuum i rommet mellom de to rutene. Dette resulterer i en veldig slank systemstruktur med en tykkelse på mindre enn 10 mm. U-verdien til VIG er 0,5 W / (m2K). Til sammenligning: ruteglassene som hittil ofte er brukt i passivhus er 28 til 44 mm tykke, med en U-verdi på 0,6 til 0,7 W / (m2K). Den industrielle produksjonen av VIG er fortsatt stort sett i sin spede begynnelse.
Standardisering og godkjenning av vakuumisolasjon
Det er for tiden ingen generelt anerkjente tekniske regler eller standarder for vakuumisolasjon. Det kreves derfor godkjenning av individuell bygningstilsyn for deres bruk.
Produsent av vakuumisolasjon
Så langt tilbyr bare noen få produsenter vakuumisolasjon.
I Tyskland er dette for eksempel selskapene va-Q-tec, Isover, Porextherm, Variotec og Vacu-Isotherm. Så langt har vakuumisolasjonsglass hovedsakelig blitt tilbudt av noen asiatiske produsenter.
VIG-systemer fra det danske selskapet Velux og Brandenkreis Flachglas GmbH er blant de som er på det tyske markedet.
Tips og triks
Lavenergi- eller passivhus krever spesielt høyytelses termisk isolasjon - med konvensjonelle isolasjonsmaterialer er isolasjonstykkelser på opptil 40 cm nødvendige for å oppfylle disse standardene. Vakuumisolering kan være et effektivt, plassbesparende og økonomisk alternativ her. Den maksimale nødvendige isolasjonstykkelsen for vakuumisolasjon er 1/8 til 1/10 av denne verdien.
Installasjonsvarianter av vakuumisolasjon
Konvensjonelle isolasjonsmaterialer kjøpes vanligvis i form av standardmaterialer og kuttes etter størrelse på stedet. Ved bruk av vakuumisoleringsplater må det tas en beslutning allerede i planleggingsfasen om standardelementer kan brukes eller om isolasjonselementene må tas etter mål for bygningen. Som standard tilbys VIP-ene i tre forskjellige formater -
Ubeskyttet / avdekket VIP
De første vakuumisoleringspanelene på markedet hadde ingen spesiell overflatebeskyttelse. De spiller også en relevant rolle i konstruksjonen i dag. Fordelene med denne varianten er den spesielt slanke formen og den generelt ukompliserte erstatningen av defekte VIP-er.
Skjulte VIP-er
Laminer øker panelenes robusthet og tilpasser dem bedre til bestemte bruksområder. Lamineringen foregår på begge sider. Tynt lagt konvensjonelle isolasjonsmaterialer eller komposittvarmesystemer (ETICS) brukes ofte som materialer. Ved innvendig og gulvisolering kan veggkledningen på romsiden eller ytterligere støtdempende lyd samtidig få en laminasjonsfunksjon.
VIP-er integrert i komponenter
Vakuumisoleringspaneler integrert i komponenter er tilgjengelige som prefabrikerte betongdeler, sandwichpaneler eller isolerglasskomponenter. Det er også individuelle komponenter - for eksempel vinduer, dører og rulleskodder med integrert vakuumisolasjon. Et klassisk bruksområde for slike vakuumisolasjonselementer er gardinvegger - ugjennomsiktige (lysgjennomtrengelige) og gjennomsiktige komponenter kombineres i et enhetlig monteringssystem. Med disse komponentene kan ikke vakuumet lenger kontrolleres etterpå, siden det ikke er fri tilgang til panelene etter montering.
Bruksområder for vakuumisolasjon
Med unntak av perimeterisolasjon kan vakuumisolasjon brukes i alle områder av bygningen og til alle typer isolasjon. De egner seg til både nybygg og gamle bygningsrenoveringer. Bygningene oppfyller dermed standarden for et lavenergi- eller passivhus. Om nødvendig kan vakuumisolering supplere konvensjonell isolasjon i spesielle problemområder i bygningen.
Materialkrav for vakuumisolasjon
Vakuumisolasjonspaneler oppnår ikke deres isolasjonsytelse gjennom materialets styrke og natur, men gjennom en ytterligere reduksjon i isolasjonsmaterialets varmeledningsevne ved hjelp av et vakuum. Materialer som kan brukes som kjernen i vakuumisolasjon, må oppfylle noen grunnleggende krav:
- Evakuerbarhet: For at et vakuum skal være mulig, må materialet ha en helt åpen struktur.
- Lavest mulig varmeledningsevne
- Tetthet: Fyllingsmaterialet til VIP-er må kunne tåle konstruksjonens mekaniske trykkrefter. Med samme type materiale krever dette en høyere tetthet sammenlignet med konvensjonelle, ikke-evakuerte isolasjonsmaterialer.
Vakuumets kvalitet
Kvaliteten på vakuumet - graden av senking av gasstrykket i panelet - avhenger av porestørrelsen på materialene. Finere porer stiller lavere krav til vakuumkvaliteten. Avhengig av materialet reduseres gastrykket til verdier mellom 0,1 og 20 mbar - det respektive vakuumtrykket må kunne opprettholdes under hele bruken av panelene. Dette resulterer i spesifikke krav til tettheten av skallet på panelene.
Kjernematerialer
Som materialer til kjernen av vakuumisolasjonspaneler, kommer det polymerskum med åpne porer (spesielle polystyrener), glassfibre, aerogeler og pyrogen silika i form av bulk eller pellets i spørsmål. Når det gjelder skum og glassfibre, må vakuumtrykket være mindre enn 1 mbar; i tilfelle spesielt finfordelte aerogeler eller pyrogene silisiumdioksider (oksygensyrer i silisium), er et gasstrykk på mellom 10 og 50 mbar tilstrekkelig til i stor grad å undertrykke varmeledning.
Materialvalg: I byggepraksis brukes pyrogene silisiumdioksider veldig ofte
Valg av materiale til vakuumisoleringspaneler avhenger av tiltenkt bruk og konvoluttens fysiske egenskaper. Generelt er panelene relativt følsomme - hvis det blir skadet, blir vakuumet ødelagt. Pyrogene silisiumdioksider brukes derfor spesielt ofte som vakuumisolasjon. Selv om vakuumisolasjonen svikter fullstendig, oppnår de bare en varmeledningsevne på 0,018 til 0,2 W / (mK) og isolerer dermed omtrent dobbelt så mye som konvensjonell isolasjon. I tillegg er det andre positive egenskaper av silisiumdioksyd som bygnings- og isolasjonsmaterialer: De er ikke brennbare, lett resirkulerbare, toksikologisk ufarlige og har høy evne til å absorbere vanndamp, som diffunderer gjennom skallet i små mengder selv med VIP-er.På grunn av materialegenskapene som nanostrukturert pulver, kan de også presses særlig godt inn i ark.
Skallmaterialer
De viktigste kravene til materialene som brukes til å omslutte vakuumisolasjonspaneler, er gasstetthet og lav varmeledningsevne. Graden av deres damptetthet har innflytelse på levetiden til panelene og er også viktig av strukturelle årsaker, siden denne formen for varmeisolasjon også fungerer som en dampsperre. I tillegg skal dekselet være robust nok til å tåle mekaniske belastninger. I kombinasjon med kjernematerialer som skum eller fibre oppnås den nødvendige gasstettheten bare av aluminium, rustfritt stål og glass. I praksis består skjellene til VIP-ene vanligvis av komposittfolier av aluminium, folier eller ark av rustfritt stål, samt flerlagsplastik med høy barriere med flere aluminiumsdampavsetninger.Belegget til panelene er ikke identisk med lamineringer som fremmer robusthet.
Brannbeskyttelsesegenskaper
Ukledde vakuumisoleringspaneler er i utgangspunktet klassifisert som B2-byggematerialer og dermed som normalt brennbare / brennbare, så de kan bare brukes i bygningskonvolutten opp til en høyde på syv meter. Tilsvarende lamineringer muliggjør klassifisering som ikke-brannfarlig eller knapt brannfarlig (byggemateriellklasse A1, A2, B1) og dermed ubegrenset bruk.
Levetid for vakuumisolasjon
Vakuumisolasjonselementer eldes når gjennomtrengende gasser øker sin varmeledningsevne over tid. I hvilken grad barriereeffekten av foringsrøret og tetningssømmene mot vanndamp og gasser avtar, avhenger av de respektive miljøforholdene - spesielt temperaturbelastningen på panelene. Laboratorietester og simuleringer som varer flere år viser en ubegrenset isolasjonsytelse i minst 25 år.
Tabell 2: m2 kostnader for vakuumisolasjon og konvensjonelle varmeisolasjonsmaterialer
| Isolasjonsmateriale | Kostnader per m2 (EUR) |
|---|---|
| Vakuumisoleringspanel | fra 225 |
| PUR / PIR | 10-20 |
| Mineralull (glass, steinull) | 10-20 |
| Polystyren (EPS, XPS) | 5 - 30 |
| Trefiber | 40-50 |
| Kalsiumsilikat | 80 |
Vakuumisolasjon koster
Sammenlignet med konvensjonelle isolasjonsmaterialer medfører vakuumisolasjon betydelig høyere kostnader. Byggere som ønsker å isolere et lavenergi- eller passivhus, kan fortsatt ha nytte av denne typen isolasjon - den teknologiske overlegenheten i prosessen, lave energikostnader og gevinsten i bruksarealet av bygningen har en positiv effekt her. Tatt i betraktning disse faktorene, kan vakuumisolasjon være mer økonomisk enn konvensjonell varmeisolasjon. Prisen på vakuumisolasjonsmaterialer avhenger av materialene i isolasjonskjernen og skallet, skreddersydde produkter gir naturlig ekstra kostnader. Den nedre prisgrensen for vakuumisolering er rundt EUR 225 per m2. Skreddersydde produkter kan imidlertid koste betydelig mer enn EUR 1000 per m2.
Offentlig finansiering
Med et byggestipend eller et lavrentelån fra KfW kan isolasjonstiltak alltid subsidieres dersom minimumskravene i energispareforordningen (EnEV) 2014 - dvs. varmeoverføringskoeffisienten (U-verdi) på 0,24 W / (m2K) - ikke blir oppfylt. Med vakuumisolasjon gis vilkårene for finansiering automatisk, forutsatt at isolasjonstypen og effektiviteten bekreftes av en ekspertuttalelse fra en profesjonell energikonsulent.
Tips og triks
Installering av vakuumisolering kan bare utføres av faglærte spesialister. Det er ideelt hvis handelsselskapet som utfører arbeidet allerede har kontrollerbar erfaring med planlegging og installasjon av vakuumisolasjon. Nøyaktige retningslinjer gjelder installasjon av VIP-er, som må følges.
