Вакуумный утеплитель для стен

Обновлено: 11.05.2024

В странах Северной Европы наблюдается устойчивая тенденция повышения требований к теплозащите зданий. Эта задача решается в основном увеличением толщины слоя теплоизоляции, что, однако, усложняет выполнение работ и уменьшает полезную площадь сооружений. Поэтому создание высокоэффективного теплоизоляционного материала является в настоящее время актуальной задачей в строительстве.

Современные перспективы улучшения качества теплоизоляции связывают с использованием вакуумированных материалов. Как известно, теплопроводность различных материалов может быть значительно снижена при помещении их в вакуум. Во многих работах для обеспечения высокого термического сопротивления ограждающих конструкций предлагается использовать полые вакуумные изоляционные панели. В пространстве между стенками панели создается высокий вакуум, и перенос тепла, обусловленный конвекцией и теплопроводностью воздуха, практически исключается. За счет применения ряда технических решений толщину стенок панели площадью 1 м 2 удалось снизить до 0,2 мм. Однако обеспечить высокую степень вакуума в межстеночном пространстве панели в течение срока эксплуатации достаточно сложно, а появление даже небольшого давления (10 −4 –10 −5 бар) приводит к существенному (на порядки) ухудшению теплоизоляции. К тому же значительная доля тепла в таких панелях передается через достаточно толстые стенки металлической оболочки.

Более перспективным направлением является вакуумная теплоизоляция, то есть создание вакуумных изоляционных панелей с наполнителем из пористых материалов – мелких порошков или аэрогелей. Физические принципы данного типа теплоизоляции разработаны еще в 60-е годы прошлого столетия, однако использовалась они лишь в технике глубокого охлаждения.

Современная технология изготовления пленочных упаковочных материалов позволяет производить теплоизоляцию с вакуумированием для массового применения в строительстве. Коэффициент теплопроводности данных изделий может достигать значения 0,002 Вт/(м•К), что более чем на порядок ниже традиционно используемых в строительстве утеплителей.

Физические принципы создания теплоизоляции с вакуумированием порошковых материалов

Фото 1. Вакуумная теплоизоляционная панель рядом с блоками традиционных утеплительных материалов – пенополистирола и пенополиуретана с такими же теплопроводящими свойствами наглядно демонстрирует преимущество с точки зрения уменьшения слоя утеплителя.

Для понимания высоких теплоизоляционных свойств вакуумной теплоизоляции необходимо вспомнить механизмы переноса тепла. Основной механизм переноса тепла в твердых телах – это теплопроводность. При нагревании одного из концов металлического стержня поток тепла движется к его другому концу.

Путем теплопроводности тепло может переноситься и через газы. При этом быстрые молекулы теплого слоя газа сталкиваются с медленными молекулами соседнего холодного слоя. В результате возникает поток тепла. Газы из легких молекул (водород) проводят тепло лучше, чем тяжелые газы (азот).

Путем конвекции теплоперенос осуществляется только в газах и жидкостях и основан на том, что при нагревании газа его плотность уменьшается. При неравномерном нагревании более легкие слои поднимаются, тяжелые опускаются. Вертикальный поток теплоты, связанный с этим движением, как правило, значительно превышает поток, связанный с теплопроводностью.

Излучение – это механизм передачи теплоты электромагнитными волнами. Таким путем происходит нагревание солнцем поверхности земли. Способность тела излучать и поглощать электромагнитные волны определяется его атомной структурой.

Рис 2. Строительные материалы с вакуумированием сохраняют свои теплоизоляционные свойства даже при высоком давлении.

Вакуумная технология позволяет исключить все три механизма передачи тепла. Сосуд Дьюара, или термос, – широко известный пример вакуумной изоляции. В пространстве между двойными стенками сосуда Дьюара создается глубокий вакуум порядка 10 −2 Пa. Из-за этого перенос тепла, обусловленный конвекцией и теплопроводностью, практически полностью устранен, и теплопроводность исключительно мала – 10 −3 – 10 −4 Вт/(м•К). Необходимость создания глубокого вакуума значительно ограничивает возможности выбора формы сосуда и конструкционных материалов. Поскольку разгерметизация сосуда способна нарушить теплоизоляцию, его стенки должны быть абсолютно газо- и влагонепроницаемы. С целью снижения радиационного переноса тепла между стенками сосуда Дьюара перечень используемых материалов ограничен металлом и стеклом с металлическим напылением.

Известно, что теплопроводность газов практически не зависит от давления до тех пор, пока длина свободного пробега молекулы газа не становится сравнимой с размерами полости, в которой находится газ. Это обстоятельство требует создания глубокого вакуума для существенного снижения теплопроводности прослойки между разделяемыми средами, но в то же время, данное свойство послужило основой для применения мелкопористых материалов в качестве теплоизоляции.

Использование мелкодисперсных пористых материалов позволяет решить задачу создания утеплителей с чрезвычайно малым значением коэффициента теплопроводности при гораздо менее жестких требованиях к конструкции теплоизоляционной системы и степени разрежения воздуха.

Требования к свойствам материалов для вакуумной теплоизоляции и основы расчета теплоизоляционных систем указанного типа также разработаны в 60-е годы прошлого века, в том числе в исследованиях советских ученых.

Основную роль в процессе передачи тепла в пористых порошковых структурах играет газ, находящийся в порах. Чем меньше размеры пор или пустот материала и разветвленнее его структура, тем раньше в нем достигается условие высокого вакуума и лучше его теплофизические свойства. Так, в микропористом материале с размером пор 10 −8 м механизм передачи тепла через молекулы воздуха практически исключается уже при давлении 100 Па. Все материалы наполнителей вакуумных изоляционных панелей при высоких уровнях вакуума имеют сравнимые характеристики, значительная разница между ними появляется при увеличении внутреннего давления до 10–100 Па.

В таблице 1 приведены расчетные и экспериментальные значения коэффициента эффективной теплопроводности ряда дисперсных материалов, находящихся в воздушной среде с различной степенью разрежения.

Заметим, что все материалы наполнителей обладают сравнимыми характеристиками при высоких уровнях вакуума до 1 Па. Значительная разница между ними появляется при небольшом увеличении внутреннего давления.

Из приведенных в таблице материалов наиболее перспективными представляются кремнегели с размером частиц 5•10 −3 мм и пористостью до 95%, а также перлит с высокой степенью пористости (до 95%). Коэффициент теплопроводности этих материалов не превышает 0,003 Вт/(м•К) до значений давления газа 100 Па для кремнегеля и 10 Па для перлита, что на порядок ниже, чем у традиционно используемых теплоизоляционных материалов.

Представленные в публикации немецких авторов за 1999 год зависимости влияния внутреннего давления на теплопроводность для вакуумной панели на основе Porextherm Vacupor-наполнителя в сравнении с панелями, сделанными на основе других наполнительных материалов, имеют хорошее совпадение с представленными в таблице числовыми данными.

Технологические аспекты изготовления и использования порошковой теплоизоляции с вакуумированием

Теплоизолирующие свойства и продолжительность жизни вакуумной изоляционной панели определяются многими факторами: свойствами наполнителя; начальным уровнем вакуума в панели; проницаемостью оболочки; количеством и эффективностью поглотителя остатков газа; размером и толщиной панели; условиями ее работы.

Рис 3. Схема теплоизоляции пола с применением вакуумных теплоизоляционных панелей.

Вакуумная теплоизоляционная панель состоит из пористого материала-наполнителя, помещенного в непроницаемую оболочку. Воздух в панели откачивается до давления от 0,1 до 100 Па, после чего оболочка герметизируется. На рис. 1 (фото автора) представлена вакуумная теплоизоляционная панель рядом с блоками традиционных утеплительных материалов – пенополистирола и пенополиуретана с такими же теплопроводящими свойствами. Наглядно видно преимущество нового материала с точки зрения уменьшения слоя утеплителя, что очень важно в строительстве.

Роль наполнителя сводится к следующему:

поддержание стенки панели – внешнее давление 10 5 Па означает, что атмосферный столб весом почти 1 т давит на оболочку панели размером 30 см 2 ;
ограничение движения газовых молекул – чем меньше величина пор наполнителя, тем более вероятно, что молекулы будут сталкиваться с его частицами, а не между собой; тем самым снижаются требования к начальному уровню разрежения в пакете;
исключение радиационного механизма передачи тепла через наполнитель – для этого в его состав часто вводят вещества (например, диоксид титана), рассеивающие и поглощающие ИК-электромагнитные волны.

В настоящее время коммерческие материалы для вакуумных панелей включают пенополистирол, пенополиуретан, дымный кремнезем и осажденный кремнезем, аэрогели. Дымный кремнезем и аэрогели превосходят все типы наполнителей даже при относительно высоких давлениях (до 1000 Па) внутри пакета. Возможность сравнительно высокого начального давления обеспечивает увеличение продолжительности жизни теплоизоляционного пакета.

Оболочки для вакуумных пакетов состоят из нескольких слоев и содержат очень тонкую металлическую пленку (алюминий), на которую для придания механической прочности с обеих сторон наносят слой пластика. Они имеют отличные барьерные характеристики, но могут проводить заметное количество тепла через торцы. Этот «краевой эффект» значительно снижает эффективность панелей. С целью его уменьшения до минимума некоторые оболочки изготавливают по технологии тонкопленочного напыления (осаждения), позволяющей сделать слой алюминия еще тоньше.

Существует достаточно много коммерчески доступных пленок. Чтобы сформировать оболочку (пакет) для наполнителя, пленка заваривается по краям. Тонкий слой пластика с низкой температурой плавления обычно наносится на внутреннюю поверхность пленки, после чего она может быть заварена под воздействием температуры и давления. Проницаемость сварных соединений пластика для газа и влаги гораздо лучше, чем проницаемость остальной поверхности оболочки. Для минимизации этого отрицательного эффекта производители пытаются уменьшить толщину сварного соединения и сделать его шире.

Для увеличения продолжительности эксплуатации панелей используют поглотители влаги и газов. Важно, чтобы количество и тип поглотителя соответствовали наполнителю и типу оболочки панели, а также времени ее эксплуатации. Наполнитель на основе пенопластиков не может адсорбировать ни газов, ни влаги. В этом случае его необходимо вводить в оболочку панели. Мелкопористые наполнители на основе кремнезема сами по себе являются естественными адсорбентами или поглотителями. Следовательно, поглотитель в панелях на основе этих материалов не требуется даже при эксплуатационном периоде 10–20 лет, если используется соответствующий материал оболочки. Поглотители могут значительно увеличить стоимость панели и, как правило, включают соли тяжелых металлов, небезопасные для окружающей среды.

Большинство материалов, помещенных в оболочку с низким давлением, выделяют газы. Их тип и количество, как и время выделения, изменяются от материала к материалу. Выделенные газы могут внести существенный вклад в увеличение внутреннего давления (или снижение вакуума в панели). В некоторых случаях скорость выделения газов из материалов наполнителя и оболочки превышает скорость, с которой они проникают извне. Есть материалы, не выделяющие газа вообще, во многих этот процесс не прекращается никогда. Газовые молекулы проникают как через оболочку, так и через сварное соединение.

Рис 4. Схема наружного утепления здания с применением вакуумных теплоизоляционных панелей.

Чем больше панель, тем больше соотношение между ее поверхностью и поверхностью сварного шва и наоборот. Таким образом, выбор подходящего материала оболочки требует, чтобы ее свойства и свойства шва соответствовали типу и размеру панелей. Более заметное влияние на их эффективность оказывает толщина. Ее уменьшение в 2 раза во столько же раз сокращает время службы панелей, поскольку размер поверхности и сварных соединений остается прежним, а изоляционный объем уменьшается вдвое. Хотя скорость проникновения газов через оболочку и сварное соединение такое же, давление внутри оболочки будет расти в 2 раза быстрее, так как ее объем в 2 раза меньше.

Условия эксплуатации влияют как на величину ее срока, так и на пригодность (Пригодность – это возможность использовать панель для данных условий эксплуатации). Пенопласты имеют ограниченный температурный диапазон, вне которого могут возникать деформации, делающие панель практически бесполезной. Например, верхний предел для пенополистирола 88 ° С, панели с кремнеземным наполнителем используются при температурах до 500 ° С.

Если применена подходящая оболочка, условия эксплуатации влияют на срок службы изделий, поскольку проницаемость их оболочки и сварного соединения для водяных паров и газов изменяется с температурой. Высокие температуры увеличивают проницаемость, а при низких движение молекул замедляется. Следствием высокой концентрации газа в окружении панели является повышение со временем его концентрации внутри оболочки и, следовательно, увеличение теплопроводности. Чем меньше молекула газа, тем быстрее она проникает внутрь панели и сильнее влияет на теплопроводность. Так, если поместить панель в полиуретановую оболочку (такой метод применяется в холодильниках), время жизни изделия возрастет, поскольку во внутреннюю полость тяжелые молекулы, выделяемые пластиком, проникают с трудом. Из-за большого размера они не становятся таким же хорошим переносчиком теплоты, как молекулы азота или кислород. Аналогично для водяных паров: чем выше влажность воздуха вокруг панели, тем быстрее внутрь ее проникает влага и тем выше будет концентрация водяных паров, когда достигается равновесие.

Использование вакуумной теплоизоляции в строительстве

Если в предыдущие десятилетия порошковая теплоизоляция с вакуумированием употреблялась преимущественно в криогенной технике, то современные способы производства упаковочных и мелкопористых материалов дают возможность массового использования данной технологии утепления в строительстве.

В 1999 году впервые в строительной практике достаточно большая площадь (около 40 м 2 ) фасада лабораторного здания в г. Вюрцбург (Германия) была утеплена вакуумными панелями, наполнителем в которых служил микропористый кремнезем. Из представленного графика (рис. 2) видно, что изделия из данного материала сохраняют свои теплоизолирующие свойства (0,002 λ 0,008 Вт/(м•К)) до давления газа внутри панели около 10000 Па, что составляет 0,1 атмосферного.

Исследования, проведенные после года эксплуатации, показали устойчивость свойств панелей. Давление внутри их выросло за это время на 100 Па.

Следовательно, при данном исходном давлении изделие будет сохранять свои теплоизолирующие свойства как минимум 100 лет. Применение в вакуумной панели более крупнопористого материала (например, пенополистирола с открытой пористостью) приводит к увеличению значения коэффициента теплопроводности до этого же значения уже при давлении внутри панели на уровне 200 Па (рис. 2), то есть изделия из данного материала сохранят свои свойства на протяжении не более 2 лет.

При использовании вакуумных теплоизоляционных панелей необходимо учитывать обязательное требование сохранения их герметичности. Это накладывает определенные ограничения на конструкцию систем утепления и первостепенные сферы применения таких изделий, в частности в трехслойных стеновых панелях. Если в их современной конструкции необходим слой утеплителя не менее 15 см, то благодаря вакуумным панелям его толщина уменьшится до 2 см. При этом изделие будет защищено с двух сторон от механических повреждений слоями бетона. Упростится конструкция системы утепления, так как снизятся требования к прочности гибких связей между слоями бетона. Возможно использование вакуумных панелей между слоями кирпичной кладки, а также для утепления перекрытий верхнего и пола первого этажей.

Существуют примеры применения вакуумных теплоизоляционных панелей для утепления фасада здания при его санировании, а также пола в помещении в области балкона пассивного здания. На рис. 3 представлена схема теплоизоляции пола. На бетонную плиту укладывается полиэтиленовая пленка, затем плита экструдированного пенополистирола (2 см), на которой лежат два слоя вакуумных панелей толщиной по 2 см каждая, что необходимо для устранения мостиков холода через стыки панелей. Затем еще одна плита экструдированного пенополистирола, покрытая полиэтиленовой пленкой. Общее термическое сопротивление системы составляет 11,8 м 2 •К/Вт.

Для высотного строительства с целью уменьшения толщины наружных стен рядом исследователей предложено использование вакуумных панелей в трехслойной конструкции, где наружным слоем служит стекло, а внутренним – металлический лист. Имеются также примеры применения данных изделий в различных строительных конструкциях. Так, с помощью вакуумной теплоизоляции выполнялась тепловая модернизация старого здания. Для устранения перегрева его восточной части в летнее время использовалась размещенная между внутренней стеной здания и наружной облицовкой из кирпича полупрозрачная ширма с электродвигателем, выдвигающим ее перед окном. Между ширмой и внутренней стеной здания с целью устранения теплопотерь установлена вакуумная теплоизоляционная панель. Схема наружного утепления здания с применением вакуумных теплоизоляционных панелей представлена на рис. 4.

Таким образом, современное состояние техники упаковочных материалов позволяет реализовать вакуумную теплоизоляцию на основе порошковых материалов. Эта технология сегодня успешно продвигается на рынках Западной Европы и находит применение как в новом строительстве, так и при выполнении работ по тепловой модернизации зданий. По сравнению с традиционными, преимущества нового теплоизоляционного материала неоспоримы. Он позволяет уменьшить толщину слоя утеплителя при увеличении сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции.

Сегодня, на наш взгляд, имеется настоятельная необходимость организации серийного выпуска вакуумной теплоизоляции для массового использования в строительстве. Производство необходимых упаковочных материалов по западным технологиям может быть освоено как в России, так и в Беларуси. Установки для создания вакуума любой степени имеются на предприятиях радиотехнического профиля, выпуск аэрогелей в состоянии наладить отечественная химическая промышленность.

Вакуумные теплоизоляционные панели изолируют лучше, чем обычные изоляционные материалы такой же толщины.

Вакуумные панели – это современный и высокоэффективный теплоизоляционный материал. Технология, используемая при создании панелей, базируется на том, что вакуум, созданный внутри оболочки теплоизоляционной плиты уменьшает ее теплопроводность.

поддерживает стенки панели. Внешнее давление 105 Па означает, что на оболочку панели площадью 30 см2 давит атмосферный столб, вес которого составляет 1 т;

ограничивает движение газовых молекул. Чем меньше размер пор наполнителя, тем выше вероятность столкновения молекул с его частицами, а не между собой, что снижает требования к начальному уровню разрежения в внутри оболочки;

противодействует радиационному механизму передачи тепла через наполнитель. С этой целью в состав наполнителя вводят вещества, которые рассеивают и поглощают инфракрасные электромагнитные волны.

Герметическая оболочка для вакуумных пакетов является многослойной и состоит из очень тонкой алюминиевой пленки, на которую для придания изделию механической прочности с обеих сторон нанесено пластиковое покрытие. В процессе изготовления панелей оболочку заваривают по краям.

Проницаемость сварных соединений для газа и влаги гораздо выше, чем проницаемость остальной поверхности оболочки. Поэтому, с целью уменьшения отрицательного эффекта сварное соединение стремятся сделать как можно шире и тоньше. Для этого при изготовлении оболочек используется технология тонкопленочного напыления, которая позволяет сократить до минимума толщину алюминиевого слоя.

Фотография наглядно демонстрирует разницу в толщине вакуумной панели и блоков, изготовленных из обычных утеплительных материалов – пенополистирола и пенополиуретана, которые обладают аналогичными показателями теплопроводности.

Вакуумная технология исключает все три механизма теплопередачи. Самый известный пример вакуумной изоляции - сосуд Дьюара или термос. В термосе в пространстве между двойными стенками цилиндра создается вакуум (99.999999%). Поэтому передача тепла теплопроводностью и конвекцией почти отсутствуют, и коэффициент теплопроводности равен 0.005 Вт/(м·K).
Однако, излучение лучше всего передается через вакуум, где нет ничего, чтобы могло ему препятствовать, поэтому в качестве материала необходимо применять металл и стекло с напылением металла.
Разгерметизация нарушает теплоизоляци-онные свойства, поэтому цилиндрические стенки должны быть абсолютно влаго- и газонепроницаемыми.

Поглотители газа - химические вещества, которые поглощают газы; поглотители влаги - химические вещества, которые поглощают влагу. Поглотители газов и влаги используются для того, чтобы увеличить срок службы вакуумных панелей, удаляя нежелательные газы и влагу, которые способствуют теплопередаче в пределах пространства оболочки.
Вакуумные панели на основе нанопористого диоксида кремния сами являются естественными поглотителями. Поэтому, не требуется введение поглотителей внутрь панели.

Во все времена человек стремился сделать жилье теплым и уютным, комфортным для проживания. Теплоизолирующие материалы в своем развитии прошли настоящую эволюцию. Сейчас наметились две основные тенденции: применение безопасных, экологичных материалов и использование суперсовременных высокотехнологичных новинок. Изобретением последних лет можно смело назвать вакуумную теплоизоляцию, которая обладает высочайшей эффективностью, при этом имеет минимально возможную толщину слоя.

Что представляет собой вакуумная изоляция?

Многие материалы при погружении в вакуум меняют свои свойства. Тщательно изучив их, ученые пришли к выводу: специальные полные вакуумные панели обеспечивают высокий уровень термического сопротивления, так как в вакууме перенос тепла стремится к нулю. Физический принцип работы вакуумной теплоизоляции был разработан еще в прошлом веке, но лишь сейчас такие материалы стали использоваться в строительстве.

Важно! Вакуумные панели для отделки зданий и других конструкций обладают низкой теплопроводностью и дают возможность уменьшить толщину изоляционного слоя в 6-10 раз в сравнении со стандартными материалами.

Существуют разные варианты таких панелей:

Высоковакуумные. Из пустот внутри изделий полностью откачивается воздух.
Вакуумно-порошковые. Внутренняя часть панелей заполняется пористым наполнителем (порошком), который поглощает движение молекул газа. Обычно в качестве наполнителя выступает нанопористый диоксид кремния с частицами 5-20 нм или аэрогель кремниевой кислоты, реже латекс, пенопласт, перлитовый песок.
Вакуумно-многослойные (экранно-вакуумные). Подобные панели считаются самыми эффективными, так как имеют несколько отражающих слоев, которые являются экранами для тепловой энергии. Сверху у них есть непроницаемая оболочка, внутри – прослойки стеклоткани, а в центре поддерживается вакуум.

Стенки панелей формируются из тонкой металлической пленки на основе алюминия, нержавеющей стали, на которую нанесен слой пластика, либо же из металлизированной полиэфирной оболочки. По краям панелей оболочку накладывают методом тонкопленочного напыления, а заваривание корпуса производят при участии высоких температур и давления.

Преимущества и недостатки материала

Теплопроводность вакуумной изоляции намного ниже, чем у большинства известных изолирующих материалов (0,004-0,006 Вт/м*К). Такое свойство достигается именно благодаря вакууму, ведь тепло переносится через газы, а в данном случае их потоки отсутствуют. Толщина слоя утеплителя может быть серьезно уменьшена, при этом вес утепляющего пласта тоже снизится в 2-6 раз.

Важно! Вакуумная панель толщиной 4,6 см дает тот же эффект, что и стена из кирпича толщиной в 4,6 м.

Все материалы этой группы экологически чистые, безопасные, не содержат токсичных элементов. Они выпускаются в разных формах – есть шаровые, круглые, цилиндрические, квадратные и прямоугольные, 3D-модели, а также изделия с готовыми отверстиями.

Вакуумную теплоизоляцию можно применять даже повторно, а срок ее службы составит не менее 50-80 лет. Материал считается пожаробезопасным (класс огнестойкости А).

К минусам вакуумной теплоизоляции относятся:

определенные трудности монтажа;
отсутствие возможности подгонки под индивидуальные замеры;
нарушение свойств при повреждении;
потребность в аккуратной транспортировке;
высокая цена.

Производители материалов для изоляции

Вакуумные панели можно приобрести далеко не во всех строительных магазинах, ведь число их производителей совсем не велико. Более успешной в плане выпуска материалов является Германия – в этой стране есть несколько фирм, которые выпускают новый тип теплоизоляции.

На заметку! Наиболее популярными остаются панели VACU-IZOTEC KG под маркой FRONT-VIP.

Их основные характеристики:

центральная часть из порошка кремниевой кислоты;
поверхность из многослойной комбинированной пленки;
транспортировка в защите из вспененного полистирола;
применение для утепления фасадов, полов;
полная безопасность;
теплопроводность — 0,005 Вт/м*К.

Компания IZOVER (Россия) также выпускает качественные теплоизолирующие вакуумные плиты, которые можно применять внутри помещений. Середина с вакуумом в них окружена специальным эластичным материалом, отвечающим за плотность прилегания, и алюминиевой пленкой.

Вакуумный утеплитель IZOVER к содержанию ↑

Как правильно ставить панели

Монтаж теплоизолирующих панелей осуществляется на клей. Для фиксации не подходят гвозди, саморезы, шурупы, их нельзя разрезать, так как это нарушит герметичность.

При утеплении пола вначале кладут слой полиэтиленовой пленки, потом пласт полистирола толщиной 2 см, после два слоя вакуумных панелей, затем снова полистирол и пленку. В целом для установки нужны определенные знания и навыки, поэтому лучше пригласить профессионалов.

Монтаж теплоизоляционных панелей к содержанию ↑

Где применяется вакуумная теплоизоляция?

Обычно такую теплоизоляцию крепят внутри стен и других ограждающих покрытий еще на этапе их возведения. Так они точно не будут повреждены и покажут максимальную эффективность.

Сферы применения материала разнообразны:

Технологии производства и монтажа вакуумных утеплителей активно развиваются. Возможно, в ближайшем будущем их стоимость снизится, что повысит доступность для рядового потребителя.

Утепление домов, квартир и других помещений сегодня — очень актуальная задача, потому что оплачивать счета за отопление с каждым годом становится все накладнее. Основной элемент конструкции зданий, который обычно утепляют — это стены.

Из дорогих и на 100% эффективных способов создания изоляционного слоя можно выделить такие технологии:

обшивка минеральной ватой;
изоляция плоскости пенополистирольными плитами или обычным пенопластом.

Эти материалы проверены временем и их положительные свойства не вызывают сомнений. А вот жидкий утеплитель для стен известен не так широко, и можно отметить, что данный химикат вызывает немало споров и (что уж тут скрывать) сомнений.

Стоит детально разобраться в том, что же это такое и есть ли смысл применять данную жидкость для изоляции стен. Лучше рассмотреть все моменты по очереди.

Что собой представляет утеплитель

Если выражаться терминологией, то это жидкая суспензия с содержанием вакуумных микрополостей, которые образованы за счет взаимодействия керамики и силикона. Кроме того материал содержит связующие из различных пигментов и полимеров.

Ну а если сказать проще, то материал внешне напоминает обычную акриловую краску, просто имеет другие свойства и структуру. Нанесение материала как снаружи, так и изнутри стен осуществляется точно так же, как накладываются слои краски — то есть валиком, кистью или пулевизатором.

Теплоизоляционные качества тут возможны за счет наличия микрополостей с вакуумом. Из преимуществ материала можно выделить следующие моменты:

легкость нанесения;
отличное «сцепление» с поверхностью изнутри, в помещениях, и снаружи — на фасадной части (при условии, что плоскость подготовлена: очищена и обработана грунтовкой);
состав хорошо держится на камне, металле и древесине;
после нанесения жидкая изоляция хорошо защищает поверхность от коррозии и появления плесени.

В принципе, со всем вышеперечисленным можно согласиться, но вот только после этого нужно задаться главным вопросом: а какие же тут теплоизоляционные характеристики? В конце концов, заявлено ведь, что это жидкий утеплитель для стен, а не просто защитное или декоративное покрытие. Вот теперь пришла пора объективно рассмотреть этот момент.

Как обстоит дело с теплопередачей: только факты

Производители данной теплоизоляции утверждают, что 1 мм. материала аналогичен по изолирующим свойствам равен слою минеральной ваты толщиной 5 см. Однако подвох в том, что в случае утепления именно стен независимо от того, снаружи это или изнутри — эти слова несколько далеки от правды.

Что, по сути, предлагается: взяли, покрасили валиком, и после этого стало так тепло, что хоть окна в мороз открывай. Это априори невозможно. Все-таки на рынке этот состав не совсем новинка и его реальные свойства многие уже успели проверить на практике.

По факту получается, что материал хорош для отделки откосов, например, или для обработки труб с теплоносителем. Кроме того эту теплоизоляцию можно применить и в труднодоступных местах, где пенопласт никак не наклеить. Иногда таким утеплителем обрабатывают еще швы в панельных домах.

Однако 1 мм жидкости против 5 см ваты — это, объективно говоря, слишком. Для того, чтобы получить такие теплоизоляционные свойства, нужно нанести как минимум 10-15 слоев материала, а это уже несколько нецелесообразно чисто по финансовым затратам.

Также стоит обратить внимание на характеристику данной жидкости из уст бывалых мастеров — в частности все сводится к такому тезису: «утеплить этим дом невозможно, но если стоит вопрос покраски, то лучше красить этой дисперсией, так как будет и визуально красиво, и польза налицо». Польза — в виде снижения риска появление грибка изнутри дома.

Кстати, можно выделить одно очевидное и неоспоримое преимущество жидкой теплоизоляции — если она есть на стенах с их наружной стороны, то конструкция начинает как бы «отталкивать» влагу, а это значительно повышает срок службы здания в целом. Ну и, кроме того, поскольку влага внутри бетона или дерева отсутствует, то соответственно и во время мороза стенка промерзает меньше.

Если же говорить о конкретных цифрах, то можно привести в пример реальный опыт получения некоторых результатов. После обработки стены (не изнутри, а снаружи) из кирпича тремя слоями этой изоляционной жидкости — температура в помещении повысилась на 1,5 градуса. Значит какой-никакой эффект все-таки есть, но он однозначно не такой громогласный, как это преподносится в рекламе.

В принципе теперь можно подвести итоги обзора.

Заключение

Получается, что жидкая теплоизоляция не является каким-то плохим материалом — совсем нет. Просто ее нужно применять по прямому назначению, а это никак не качественное и полноценное утепление фасадов, а скорее обработка других элементов (труб, стыков, паропроводов и т.п.).

В то же время минимальная эффективность и практическая польза от этой мастики все-таки есть и в случае покрытия на стенах. Как минимум это приобретение влагоотталкивающих свойств, а если нанести дисперсию не только снаружи плоскости, но и изнутри, то в помещении пусть на градус-полтора, но станет теплее. В основном за счет блокировки поступления влаги внутрь конструкции.

Facebook Если у вас не работает этот способ авторизации, сконвертируйте свой аккаунт по ссылке ВКонтакте Google RAMBLER&Co ID

Авторизуясь в LiveJournal с помощью стороннего сервиса вы принимаете условия Пользовательского соглашения LiveJournal

Утепли дом вакуумными металлопакетами, и нагреватели даже зимой не понадобятся

Перед вами теплоизоляционный вакуумный металлопакет в разрезе. Жёлтым и оранжевым обозначены разные температуры воздуха, белым - вакуум. Металлопакет, это два листа самой обычной кровельной жести толщиной 0.5 мм. и резмером 2 на 1 м. Верхний лист ровный, нижний с небольшими вмятинами или углублениями. Одно углубление приходится на 25 кв. см. поверхности.

Сначала пригоршня стеклянных (на рисунке зелёных) шариков 4 мм. раскатывается по всей поверхности нижнего листа. Затем лист вместе со столом немного наклоняется, и все лишние шарики, не успевшие занять место в углублении, скатываются. Стеклянные шарики нужны для того, чтобы после откачки воздуха внутри металлопакета два листа не сомкнулись, чтобы между ними сохранялся зазор. Чем меньше зазор, тем лучше, поскольку тем короче длина свободного пробега молекул. Так что, в идеале иметь не шарик, а кварцевую песчинку на каждой четвертинке кв. см.

Оба листа жести герметично сварены между собой по всему периметру. Если прогреть их до температуры 150°C и откачать воздух форвакуумным и паромасляным насосами до 1/10000 мм.рт.ст., то теплоизоляция такого металлопакета толщиной 5 мм. будет эквивалентна теплоизоляции стекловаты толщиной 50 см. Особо подчеркну - при площади металлопакета в 2 кв. метра речь идёт об экономии 1 кубического метра стекловаты. Кто-то возразит, мол, производство металлопакетов окажется намного дороже производства стекловаты. Видите ли, если стеклодувы от нечего делать займутся производством электролампочек, лампочки тоже окажутся намного дороже не только восковых свечей, но и керосиновой лампы. Каких-то иных контраргументов для любителей поспорить, у меня нет.

Давно уже не удивляет тот факт, что ни одно российское предприятие на идею теплоизоляционных вакуумных металлопакетов в начале 90-х не откликнулось. Даже ЗИЛ, выпускавший когда-то холодильники. В стране, где психология населения наполовину холопская, наполовину армейская никакой другой реакции быть не может. Кроме того, производители холодильников действительно не слишком заинтересованы в улучшении теплоизоляции своих изделий. Почему? Так ведь если улучшить нынешнюю теплоизоляцию в 5-10 раз, во столько же раз сократится не только энергопотребление, но и время работы компрессора. А это значит, что в 5-10 раз увеличится срок службы каждого отдельно взятого холодильника. Им это надо?

Нет, удивили тогда не столько производственники. Удивила и продолжает удивлять мэрия Москвы. Ведь спустя 10 лет они всё-таки занялись утеплением городских зданий. Москва не Рио-де-Жанейро, поэтому вынуждены заниматься этим и по сей день. А ведь могли, казалось бы, вспомнить про мои письма. Утепляются сегодня в основном типовые здания, а значит, и металлопакеты могут иметь типовые размеры. Прикиньте в уме, сколько бюджетных денег удалось бы на утеплении сэкономить. Почему не работяги, а чиновники так сильно удивляют? Так ведь не чиновникам же предстоит налаживать производство металлопакетов. Им только заявку оформить на большой госзаказ, переписав формулировки из моих же писем. Неужели даже это поленились сделать. Неужели все их мысли и мечты на уровне плитки тротуарной находятся.

Можно ли сегодня усовершенствовать ту конструкцию? Усовершенствовать настолько, чтобы утеплённому металлопакетами дому даже зимой не требовался никакой обогрев. Звучит немного фантастично, но такое действительно возможно. Качество теплоизоляции вакуумного металлопакета зависит не только от степени откачки воздуха, но и от расстояния между двумя листами жести. При одном и том же значении вакуума меньший зазор между листами даст лучший теплоизолирующий эффект. Связано это с длиной свободного пробега молекул. Если расстояние между двумя листами оцинкованного кровельного железа сравнялось с длиной свободного пробега молекул, то дальнейшее понижение давления приводит к уменьшению количества молекул, участвующих в теплопередаче. Теперь попробуйте мысленно уменьшить расстояние между двумя листами оцинкованного кровельного железа в 40 раз. Что произойдёт с объёмом? Правильно. Объём неоткачанного воздуха между листами железа сократится в 40 раз. И ровно во столько же раз сократится количество молекул, находящихся между листами и участвующих в теплопередаче. А т ехнология ручного кустарного производства высококачественных металлопакетов может быть примерно такой.

Берём сито с ячейками 0.10 мм. и просеиваем через него те песчинки, которые меньше 0.10 мм. Потом берём другое сито с ячейками 0.09 мм. и просеиваем через него те песчинки, которые меньше 0.09 мм. После двух просеиваний внутри сита останутся песчинки, размер которых от 0.09 до 0.10 мм. Именно эти песчинки равномерно рассыпаем на нижний лист так, чтобы было примерно 10 песчинок на каждый квадратный сантиметр. В идеале иметь 4 песчинки на каждый кв. см., находящиеся в 5 мм. друг от друга. Но поскольку рассыпаем достаточно хаотично, лучше сделать густо, чем пусто. А ещё лучше, это поместить внутрь металлопакета дополнительно 1 или 2 листа жести чуть меньшего размера - 199 на 99 см. Вместе с песчаной просыпкой получится что-то вроде слоёного пирога. Когда откачаем воздух, все песчинки и листы внутри металлопакета очень плотно прижмутся.

На этом рисунке изображён один из возможных промышленных вариантов теплоизолирующего вакуумного метллопакета. Жёлтым и оранжевым цветом обозначены различные температуры воздуха. В центре зелёным цветом изображён вставной стёклопакет. Толщина каждого стекла 1 мм. Если такие стёкла окажутся слишком хрупкими, можно использовать более толстые, но это несколько утяжелит метллопакет и сделает его менее гибким. Одна сторона стекла гладкая, другая с пупырышками величиной 0.1 мм. С пупырышками и тёплый лист железа, обращённый к дому, на рисунке он внизу. Наружный лист ровный, но его внутренняя поверхность в гальваническом цеху делается зеркальной, т.е. теплоотражающей. Белым цветом на рисунке обозначен вакуум, его величина 1/10 000 мм.рт.ст. При том же самом вакууме качество теплоизоляции окажется в 40 раз выше, чем в случае со стеклянными шариками. В десятки раз выше, чем у китайского термоса. Сосуд с жидким гелием можно хранить при столь высоком качестве теплоизоляции.

Но в этой связи появляется другая не менее серьёзная и важная проблема. Если на Западе поймут, что из обычной кровельной жести можно соорудить теплоизоляцию, которая в десятки раз лучше ныне существующей, они ухватятся за эту идею обеими руками. В городе Одессе по такому поводу сказали бы - европейские чиновники и чиновники из мэрии Москвы, это две очень большие разницы. Р ечь идёт о теплоизоляции, у которой действительно пока что нет аналогов. Китайский термос не может быть аналогом из-за слишком большого расстояния между двойными стенками вакуумного сосуда. Если бы зазор был 0,1 мм, там кипяток целую неделю остывал до 50°С.

Ручное производство малорентабельно, поскольку стоимость металлопакета 2 на 1 метр получается порядка 1500-2000 руб. Но если уровень автоматизации и роботизации сделать таким же, как при производстве лампочек накаливания, этот же самый металлопакет обойдётся в 200-300 руб. А это значит, что уже через несколько лет спрос на наш газ в европах начнёт быстро и неуклонно сокращаться. Такая вот причудливая фантасмагория может получиться из всего лишь одного рацпредложения, никем не востребованного в лихие 90-е? Интересно, а что будет, если из невостребованного выложить сюда сразу и всё? Впрочем, лучше всё-таки не сразу, а по частям.

Читайте также: