Isolamento sottovuoto: l'isolante sottile e innovativo ad alte prestazioni


L'isolamento sottovuoto è una forma innovativa di isolamento termico. Le corrispondenti soluzioni di isolamento si basano su pannelli isolanti sottovuoto o - nell'area vetrata - su vetri isolanti sottovuoto. L'isolamento sottovuoto è adatto alla maggior parte delle aree domestiche. Effettuano con uno strato isolante molto sottile prestazioni di isolamento straordinariamente elevate.

Il principio dell'isolamento termico è già noto ai bambini attraverso i thermos. Tecnicamente, questo è un isolamento sottovuoto senza nucleo di supporto. L'effetto di isolamento del vaso è basato su un contenitore a due pareti, la pressione nel vuoto tra le sue pareti è un milionesimo della normale pressione atmosferica, la media a livello del mare è di circa 1 bar. Gli elementi isolanti sottovuoto agiscono allo stesso modo, ma hanno al loro interno un nucleo poroso di supporto e pertanto richiedono riduzioni della pressione del gas significativamente più basse.

Tabella 1: Conduttività termica dell'isolamento sottovuoto e materiali isolanti convenzionali

isolamentoConducibilità termica in W / (m2K)
Pannello per isolamento termico0,002 – 0,008
Pannello isolante sottovuoto (se il vuoto è danneggiato)0,018 – 0,02
PUR / PIR0,02 – 0,025
Lana minerale (vetro, lana di roccia)0,032 – 0,040
Polistirolo (EPS, XPS)0,035 – 0,045
fibra di legno0,04 – 0,055
silicato di calcio0,065

Isolamento sottovuoto: conduttività termica estremamente bassa, massima prestazione di isolamento

Sotto il guscio impermeabile al gas di Vakuumdämmelementen è un nucleo poroso di supporto di materiale minerale o sintetico. Il suo compito è quello di assorbire la pressione dell'aria e limitare il percorso libero delle particelle di gas. I pori di tale nucleo di supporto hanno dimensioni di poche centinaia di nanometri (nm), la pressione in un tale Dampolo corrisponde a un centesimo della pressione atmosferica atmosferica. Con il loro principio d'azione - l'abbassamento della pressione del gas - l'isolamento del vuoto riduce al minimo la conduzione del calore attraverso l'aria. Di conseguenza, è possibile realizzare una conduttività termica estremamente bassa e spessori di isolamento molto bassi.

Forme di isolamento sottovuoto

Solo pochi anni fa, l'isolamento sotto vuoto era nella fase di test scientifico. Ora ci sono due diversi tipi di isolamento sottovuoto sul mercato:

  • Pannelli isolanti sottovuoto (VIP): i pannelli isolanti sottovuoto possono essere da 5 a 10 volte più sottili di qualsiasi materiale isolante convenzionale con lo stesso coefficiente di scambio termico (valore U). I primi prototipi VIP sono stati utilizzati nei progetti di costruzione dalla metà degli anni '90. La ricerca oggi si concentra sul controllo della qualità e sulla garanzia della qualità, nonché sull'ulteriore miglioramento e commercializzazione di tecnologie appropriate. La conduttività termica (?) Dei VIP è nell'intervallo da 0,002 a 0,008 W / (mK).
  • Vacuum Insulating Glass (VIG): I VIG sono doppi vetri che utilizzano il principio del thermos per l'isolamento termico delle superfici delle finestre. Nello spazio tra i due dischi c'è un vuoto. Ciò si traduce in una struttura del sistema molto sottile con spessori inferiori a 10 mm. Il valore U dei VIG è 0,5 W / (m2K). Per confronto: i vetri utilizzati nelle case passive hanno uno spessore da 28 a 44 mm con un valore U da 0,6 a 0,7 W / (m2K). La produzione industriale di VIG è ancora in gran parte all'inizio.

Standardizzazione e approvazione dell'isolamento sottovuoto

Per l'isolamento sottovuoto non ci sono regole o standard tecnici generalmente accettati. Pertanto, per la loro applicazione è richiesta l'approvazione dell'autorità edile.

Produttore di isolamento sottovuoto

L'isolamento sottovuoto è attualmente offerto solo da pochi produttori.
In Germania, ad esempio, si tratta delle società va-Q-tec, Isover, Porextherm, Variotec e Vacu-Isotherm. Il vetro isolante sottovuoto è attualmente offerto principalmente da alcuni produttori asiatici.
I sistemi VIG della società danese Velux e il marchio Flachglas GmbH sono sul mercato tedesco.

Consigli e trucchi

Le case a basso consumo energetico o passive richiedono un isolamento termico particolarmente performante - i materiali isolanti convenzionali richiedono spessori di isolamento fino a 40 cm per soddisfare questi standard. Un isolamento sottovuoto può essere un'alternativa efficiente, poco ingombrante ed economica. Gli spessori di isolamento massimi richiesti per un isolamento sottovuoto sono da 1/8 a 1/10 di questo valore.

Varianti di installazione dell'isolamento sottovuoto

I materiali isolanti convenzionali vengono solitamente acquistati sotto forma di materiali standard e tagliati a misura sul posto. Quando si utilizzano pannelli isolanti sottovuoto, è necessario prendere una decisione in fase di pianificazione per stabilire se è possibile utilizzare elementi standard o se l'edificio richiede la personalizzazione degli elementi isolanti. Per impostazione predefinita, i VIP sono offerti in tre formati diversi:

VIP non protetti / unkaschierte

I primi pannelli isolanti sottovuoto sul mercato non avevano alcuna protezione superficiale speciale. Nella pratica di costruzione, giocano ancora un ruolo importante oggi. I vantaggi di questa variante sono la forma particolarmente sottile e la sostituzione generica di VIP difettosi.

VIP laminati

Le laminazioni aumentano la robustezza dei pannelli e li adattano meglio a specifiche aree di applicazione. La laminazione avviene su entrambi i lati. I materiali isolanti convenzionali sottili o i sistemi compositi di isolamento termico (ETICS) sono spesso usati come materiali. Per l'isolamento interno e l'isolamento del pavimento, il rivestimento della parete del locale o l'isolamento acustico supplementare del calpestio possono eseguire simultaneamente le funzioni di laminazione.

VIP integrati ai componenti

I pannelli isolanti sottovuoto integrati nei componenti sono disponibili come componenti prefabbricati in calcestruzzo, pannelli sandwich o componenti in vetro isolante. Esistono anche singoli componenti, ad esempio finestre, porte e cassonetti con isolamento del vuoto integrato. Un campo classico di applicazione per tali elementi isolanti sotto vuoto è costituito da facciate continue ("facciate continue") - opache (opache) e componenti trasparenti sono combinati in un sistema di assemblaggio uniforme. Il vuoto non è più controllabile in questi componenti in seguito, come un accesso libero ai pannelli dopo il montaggio non è dato.

Aree di applicazione per l'isolamento sottovuoto

Ad eccezione dell'isolamento perimetrale, l'isolamento sottovuoto può essere utilizzato in tutte le aree dell'edificio e per tutti i tipi di isolamento. Sono adatti sia per i nuovi edifici che per i vecchi edifici. Gli edifici soddisfano così gli standard di una casa a basso consumo energetico o passiva. Opzionalmente, un isolamento sottovuoto può integrare l'isolamento convenzionale in particolari aree problematiche dell'edificio.

Requisiti materiali di un isolamento sottovuoto

I pannelli isolanti sottovuoto raggiungono le loro prestazioni di isolamento non dalla forza e dalla natura del materiale, ma da un'ulteriore riduzione della conduttività termica del materiale isolante mediante il vuoto. I materiali che sono considerati il ​​nucleo dell'isolamento sottovuoto devono soddisfare alcuni requisiti di base:

  • Evacuabilità: per la creazione di un vuoto, il materiale deve avere una struttura completamente aperta.
  • Il più basso possibile conduttività termica complessiva
  • Densità: il materiale di riempimento dei VIP deve essere in grado di supportare le forze meccaniche di compressione della costruzione. Per lo stesso tipo di materiale, ciò richiede una densità maggiore rispetto ai materiali isolanti convenzionali non evacuati.

Qualità del vuoto

La qualità del vuoto - il grado di abbassamento della pressione del gas nel pannello - dipende dalla dimensione dei pori dei materiali. I pori più sottili fanno richieste inferiori sulla qualità del vuoto. A seconda del materiale, la pressione del gas viene ridotta a valori compresi tra 0,1 e 20 mbar - la pressione relativa del vuoto deve essere mantenuta per tutto l'uso dei pannelli. Ciò si traduce in ogni specifico requisito per la tenuta del guscio dei pannelli.

materiali nucleari

Come materiali per il nucleo dei pannelli isolanti sottovuoto vengono le schiume polimeriche a poro aperto (polistiroli speciali), le fibre di vetro, gli aerogel e la silice fumata sotto forma di letti o pellet in questione. Nel caso di schiume e fibre di vetro, la pressione del vuoto deve essere inferiore a 1 mbar, nel caso di aerogel particolarmente finemente suddivisi o acidi silicici fumati (ossiacidi di silicio) una pressione del gas tra 10 e 50 mbar è sufficiente per la sostanziale soppressione della conduzione di calore.

Scelta del materiale: molto spesso acido silicico pirogeno nella costruzione

La scelta del materiale per i pannelli isolanti sottovuoto dipende dall'applicazione e dalle proprietà fisiche dell'involucro. In generale, i pannelli sono relativamente sensibili: in caso di danni, il vuoto viene distrutto. Gli acidi silicici pirogenici sono quindi utilizzati con particolare frequenza come materiale isolante sotto vuoto. Anche con un guasto completo dell'isolamento sottovuoto, raggiungono solo una conduttività termica da 0,018 a 0,2 W / (mK) e quindi isolano circa il doppio e un materiale isolante convenzionale. Inoltre, ci sono altre proprietà positive delle silici come materiale da costruzione e isolante: sono non-combustibili, di buona riciclabilità, tossicologicamente innocui e hanno un'alta capacità di assorbimento per il vapore acqueo, che si diffonde anche in VIP in piccole quantità attraverso il guscio. A causa delle loro proprietà del materiale come polvere nanostrutturata, possono anche essere compresse particolarmente bene nelle piastre.

materiali delle coperture

I requisiti più importanti per i materiali per il rivestimento dei pannelli isolanti sottovuoto consistono nella tenuta ai gas e una bassa conduttività termica. Il grado della loro resistenza al vapore influisce sulla durata dei pannelli ed è anche importante per ragioni strutturali, poiché questa forma di isolamento termico soddisfa anche la funzione di barriera al vapore. Inoltre, il caso dovrebbe essere abbastanza robusto per far fronte alle sollecitazioni meccaniche. La necessaria tenuta ai gas è fornita in combinazione con materiali di base come schiume o fibre solo di alluminio, acciaio inossidabile e vetro. In pratica, gli involucri dei VIP consistono solitamente in fogli compositi di alluminio, fogli o lastre di acciaio inossidabile nonché in laminati plastici multistrato applicati ad alta barriera e multistrato rivestiti di alluminio. Il rivestimento dei pannelli non è identico a laminazioni che aumentano la robustezza.

infiammabilità

I pannelli isolanti sottovuoto sono generalmente classificati come materiali da costruzione B2 e quindi come normalmente combustibili / infiammabili, quindi possono essere utilizzati solo nell'involucro dell'edificio fino ad un'altezza di sette metri. Laminazioni corrispondenti consentono una classificazione come non infiammabile o difficilmente infiammabile (classi di materiali da costruzione A1, A2, B1) e quindi un uso illimitato.

Durata dell'isolamento sottovuoto

Gli elementi dell'isolamento sotto vuoto invecchiano perché i gas penetranti aumentano la loro conduttività termica nel tempo. La misura in cui l'effetto barriera del guscio e le giunture di sigillamento al vapore acqueo e ai gas diminuiscono, dipende dalle condizioni ambientali particolari, in particolare dallo stress termico dei pannelli. Test e simulazioni di laboratorio pluriennali mostrano una prestazione di isolamento illimitata per almeno 25 anni.

Tabella 2: costi di m2 per un isolamento sottovuoto e materiali convenzionali di isolamento termico

isolamentoCosto per m2 (EUR)
Pannello per isolamento termicoda 225
PUR / PIR10 – 20
Lana minerale (vetro, lana di roccia)10 – 20
Polistirolo (EPS, XPS)5 – 30
fibra di legno40 – 50
silicato di calcio80

Costo di un isolamento sottovuoto

Rispetto ai tradizionali materiali isolanti, l'isolamento sottovuoto causa costi significativamente più elevati. I costruttori che desiderano isolare una casa a basso consumo energetico o passivo possono comunque beneficiare di questo tipo di isolamento: qui i fattori positivi comprendono la superiorità tecnologica del processo, i bassi costi energetici e l'aumento dello spazio occupato dall'edificio. Tenendo conto di questi fattori, l'isolamento sottovuoto può essere più economico rispetto all'isolamento termico convenzionale. Il prezzo dei materiali isolanti sottovuoto si basa sui materiali del nucleo isolante e del guscio, i prodotti su misura, ovviamente, comportano costi aggiuntivi. Il limite inferiore di prezzo per un isolamento sottovuoto è di circa 225 euro al m2. Tuttavia, i prodotti su misura possono costare molto più di € 1.000 al m2.

Finanziamento pubblico

Con un sussidio per la costruzione o un prestito a basso interesse da parte della KfW, le misure di isolamento possono sempre essere sovvenzionate se cadono al di sotto dei requisiti minimi dell'Energy Saving Ordinance (EnEV) 2014 - cioè il coefficiente di trasferimento termico (valore U) di 0,24 W / (m2K). Con un isolamento sottovuoto, le condizioni per la promozione vengono fornite automaticamente, se il tipo e l'efficienza dell'isolamento sono confermate dall'opinione di un consulente energetico professionista.

Consigli e trucchi

L'installazione di un isolamento sottovuoto può essere eseguita solo da personale specializzato opportunamente addestrato. È ottimale se l'appaltatore ha una comprovata esperienza nella progettazione e installazione dell'isolamento sottovuoto. L'installazione dei VIP è soggetta a specifiche esatte, che devono essere rispettate.


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