Порошковая и экранно-вакуумная теплоизоляция: характеристики

Многообещающим направлением в разработке высокоэффективных материалов для снижения энергопотерь здания стала экранно-вакуумная теплоизоляция. Технология основана на свойстве веществ, уменьшать свою теплопроводность при попадании в вакуум. Изначально разработки проводились для обеспечения защиты и терморегуляции внешней оболочки космического корабля, а также изоляции криогенного оборудования. Использование вакуумированных веществ в строительстве позволяет существенно снизить толщину утеплителя, повысив на порядок его сопротивление теплопередаче.

Что такое вакуумная теплоизоляция?

Идея использования вакуума для теплоизоляции основывается на отсутствии передачи тепла в разреженном пространстве. Разработано три метода использования технологии:

• Высоковакуумная изоляция — из полости откачивают воздух, исключая перенос энергии газом. Этот метод оставляет теплопотери с поверхности твердого тела.
• Вакуумно-порошковая изоляция — в вакуумированную полость помещается мелкий порошок, поглощающий движение оставшихся молекул газа. Использование наполнителя позволяет поддерживать геометрическую форму теплоизоляции и удешевляет производство.
• Вакуумно-многослойная изоляция — самая эффективная технология, она включает создание нескольких отражающих слоев, служащих экранами для теплового излучения. Они разделяются прокладками из стеклоткани, а внутри поддерживается вакуум.

Разработки перспективного направления и создание прочных пленочных материалов позволило использовать технологию для массового изготовления нового строительного утепления. Экранно-вакуумная теплоизоляция зданий изготавливается в виде панелей, наполненных порошком или аэрогелем. Это изделие имеет пленку-оболочку, формирующую стенки панели. Материалом для нее служит металлизированная полиэфирная пленка или алюминиевая фольга.

Для обеспечения прочности на нее с обеих сторон наносится пластик. От передачи тепла путем излучения панели защищает металлический экран, создаваемый слоем фольги. Чтобы избежать потери тепла по краям изделия оболочка наносится методом тонкопленочного напыления. Заваривание корпуса происходит под действием температуры и давления. Соединение должно быть широким и тонким, чтобы исключить проницаемость для газа и влаги.

Наполнителем для панелей служит мелкий пористый порошок: вспученный перлит или аэрогель кремниевой кислоты, а также пенополистирол и пенополиуретан. От величины его пор и разветвленности структуры зависят теплофизические свойства материала. Наполнитель поддерживает стенки панели и исключает радиационную передачу тепла электромагнитными волнами. Оптимальным выбором являются кремнегели и перлит с многочисленными мелкими порами и отличной способностью поглощать газ и влагу.

Свойства утепления на основе вакуума

Уникально низкий коэффициент теплопроводности вакуумных изоляционных панелей составляет 0,004-0,006 Вт/м*К. Для сравнения:

• пенополиуретан — 0,024 Вт/м*К;
• пеноплекс — 0,03 Вт/м*К;
• пенопласт — 0,041 Вт/м*К;
• минеральная вата — 0,05Вт/м*К.

Использование нового утеплителя позволяет уменьшить толщину изоляционного слоя в 6-10 раз. Например, 4,6 см вакуумной панели по сопротивлению передачи тепла соответствует 4,6 м кирпичной кладки.

Среди основных характеристик материала:

• Безопасность при пожаре, его класс огнестойкости А.
• Толщина панели составляет 20 мм.
• Отсутствие запаха и токсичных выделений.
• Длительный срок службы — 50-80 лет.
• Полная паронепроницаемость.
• Отсутствие ограничений формы, панели выпускают круглые, шаровые, цилиндрические, с 3D-поверхностью, с готовыми отверстиями.
• Возможность повторного применения.
• Безопасность для здоровья людей.

На срок эксплуатации вакуумных панелей влияет нескольких факторов: степень первоначального вакуума, размер изделия, свойства наполнителя, качество материала оболочки, эффективность поглотителя газа и влаги. Поглотители играют важную роль в увеличении продолжительности использования теплоизоляции.

Они нейтрализуют молекулы газа, проникающие снаружи или выделяющиеся из материала, помещенного в оболочку. Даже минимальное увеличение внутреннего давления повлечет снижение уровня теплоизоляции. Пористые наполнители (кремнезем, перлит) сами справляются с абсорбированием влаги и поглощением газа.

Производство вакуумных теплоизоляционных материалов

Новый вид утеплителей производится не во всех странах. Успехов в разработке и производстве вакуумной теплоизоляции добилась Германия. Панели FRONT-VIP компании VACU-IZOTEC KG имеют сердцевину из порошка кремниевой кислоты, завернутого в многослойную комбинированную пленку. Вакуумная оболочка защищается плитами вспененного полистирола толщиной 10 мм.

Изделие используется при возведении фасадов, устройстве полов и слуховых окон. Использование натуральных материалов гарантирует 100% утилизацию и безопасность панелей. Их теплопроводность составляет 0,005 Вт/м*К.

Один из мировых лидеров в производстве теплоизоляции компания IZOVER предлагает вакуумный утеплитель для размещения внутри здания. Она представляет собой панель, состоящую из вакуумированной сердцевины с алюминиевой пленкой и защитного покрытия для упрощения монтажа. Центральный слой по периметру окружает эластичный материал, обеспечивающий плотное прилегание конструкции. Изделие называется VacuPad 007, цифровое обозначение соответствует степени теплопроводности утеплителя. Использование панелей гарантирует минимальное уменьшение пространства помещений при высокой эффективности изоляции.

Внешнее покрытие материала подбирается исходя из назначения:

• полиэстеровая фибролитовая плита — крыши и террасы;
• экструдированный пенополистирол — внутренние стены и подвалы;
• МДФ — монтаж каркасных конструкций.

Монтаж панелей выполняется с помощью клеевой смеси, их нельзя крепить шурупами или резать.

Недостатки вакуумной теплоизоляции:

• Сложность монтажа, для установки необходимы знания и аккуратность. Особенность материала исключает возможность разрезания, сверления или подгонки под нужный размер. При повреждении оболочки панели лишаются теплоизоляционных свойств.
• Необходимо соблюдать осторожность не только при монтаже, но и в процессе складирования и транспортировки.
• Высокая стоимость вакуумной теплоизоляции не способствует популяризации материала.
  Область применения вакуумных панелей

Экранно-вакуумная теплоизоляция часто устанавливается внутри ограждающих конструкций на этапе возведения стен. Размещение между двумя перегородками из бетона или кирпича исключает механическое воздействие и повреждение утеплителя.

Сфера применения не ограничивается стенами, часто дорогостоящая изоляция используется для входной двери и кровли. Материал с каучуковым защитным покрытием устанавливается на пол.

Вакуумная изоляция применяется во многих сферах:

• животноводческие комплексы;
• теплицы и овощехранилища;
• медицина и криогенная техника;
• спортивные комплексы;
• холодильное оборудование;
• судостроение.