Zelfs kinderen leren het principe van thermische isolatie met behulp van thermosflessen. Technisch gezien is dit vacuümisolatie zonder steunkern. Het isolerende effect van de kan is gebaseerd op een dubbelwandige container, de druk in het vacuüm tussen de wanden is een miljoenste van de normale atmosferische luchtdruk, waarvan de gemiddelde waarde ongeveer 1 bar op zeeniveau is. Vacuümisolatie-elementen werken op dezelfde manier, maar hebben een poreuze steunkern aan de binnenkant en vereisen daarom aanzienlijk minder gasdrukverlagingen.
Tabel 1: Thermische geleidbaarheid van vacuümisolatie en conventionele isolatiematerialen
| Isolatie materiaal | Warmtegeleidingsvermogen in W / (m2K) |
|---|---|
| Vacuümisolatiepaneel | 0.002-0.008 |
| Vacuümisolatiepaneel (als het vacuüm beschadigd is) | 0,018-0,02 |
| PUR / PIR | 0,02-0,025 |
| Minerale wol (glas, steenwol (€ 27,50 bij Amazon *)) | 0,032-0,040 |
| Polystyreen (EPS, XPS) | 0,035-0,045 |
| Houtvezel | 0,04-0,055 |
| Calciumsilicaat | 0,065 |
Vacuümisolatie - extreem lage thermische geleidbaarheid, maximale isolatieprestaties
Onder de gasondoorlatende schaal van vacuümisolatie-elementen bevindt zich een poreuze steunkern van mineraal of synthetisch materiaal. Zijn taak is om de luchtdruk op te vangen en de vrije doorgang van de gasdeeltjes te beperken. De poriën van zo'n steunkern zijn slechts enkele 100 nanometer (nm) groot en de druk in zo'n isolatiepaneel is een honderdste van de atmosferische druk. Door hun werkingsprincipe - verlaging van de gasdruk - reduceert vacuümisolatie de warmtegeleiding door de lucht tot een absoluut minimum. Hierdoor kunnen een extreem lage thermische geleidbaarheid en zeer lage isolatiediktes worden bereikt.
Vormen van vacuümisolatie
Nog maar een paar jaar geleden bevond vacuümisolatie zich in de wetenschappelijke testfase. Er zijn nu twee verschillende vormen van vacuümisolatie op de markt:
- Vacuümisolatiepanelen (VIP): Vacuümisolatiepanelen kunnen vijf tot tien keer dunner zijn dan elk conventioneel isolatiemateriaal met dezelfde warmteoverdrachtscoëfficiënt (U-waarde). De eerste VIP-prototypes worden sinds het midden van de jaren negentig in bouwprojecten gebruikt. Onderzoek richt zich vandaag op kwaliteitscontrole en kwaliteitsborging, evenals de verdere verbetering en commercialisering van overeenkomstige technologieën. De thermische geleidbaarheid (?) Van VIP's ligt in het bereik van 0,002 tot 0,008 W / (mK).
- Vacuüm-isolatieglas (VIG): VIG's zijn dubbele beglazingen waarbij het principe van de thermosfles wordt gebruikt voor de thermische isolatie van raamoppervlakken. Er is een vacuüm in de ruimte tussen de twee ruiten. Dit resulteert in een zeer slanke systeemopbouw met een dikte van minder dan 10 mm. De U-waarde van VIG's is 0,5 W / (m2K). Ter vergelijking: de in passiefhuizen veel gebruikte ruitbeglazing is 28 tot 44 mm dik met een U-waarde van 0,6 tot 0,7 W / (m2K). De industriële productie van VIG's staat nog grotendeels in de kinderschoenen.
Standaardisatie en goedkeuring van vacuümisolatie
Er zijn momenteel geen algemeen erkende technische regels of normen voor vacuümisolatie. Voor het gebruik ervan is daarom een individuele goedkeuring van de bouwinspectie vereist.
Fabrikant van vacuümisolatie
Tot nu toe bieden slechts enkele fabrikanten vacuümisolatie aan.
In Duitsland zijn dit bijvoorbeeld de bedrijven va-Q-tec, Isover, Porextherm, Variotec en Vacu-Isotherm. Vacuüm-isolatieglas wordt tot dusver voornamelijk aangeboden door enkele Aziatische fabrikanten.
VIG-systemen van het Deense Velux en Brandenkreis Flachglas GmbH behoren tot de systemen op de Duitse markt.
tips en trucs
Energiezuinige of passiefhuizen vereisen een bijzonder hoogwaardige thermische isolatie - bij conventionele isolatiematerialen zijn isolatiemateriaal met een dikte tot 40 cm nodig om aan deze normen te voldoen. Vacuümisolatie kan hier een efficiënt, ruimtebesparend en economisch alternatief zijn. De maximaal vereiste isolatiedikte voor vacuümisolatie is 1/8 tot 1/10 van deze waarde.
Installatievarianten van vacuümisolatie
Conventionele isolatiematerialen worden veelal in de vorm van standaardmaterialen ingekocht en ter plaatse op maat gezaagd. Bij het gebruik van vacuümisolatiepanelen moet al in de planningsfase worden besloten of standaardelementen kunnen worden toegepast of dat de isolatie-elementen op maat moeten worden gemaakt voor het gebouw. Standaard worden de VIP's aangeboden in drie verschillende formaten -
Onbeschermde / onbedekte VIP's
De eerste vacuümisolatiepanelen op de markt hadden geen speciale oppervlaktebescherming. Ze spelen tegenwoordig ook een relevante rol in de bouw. Voordelen van deze variant zijn de bijzonder slanke vorm en de doorgaans ongecompliceerde vervanging van defecte VIP's.
Verborgen VIP's
Laminaties verhogen de robuustheid van de panelen en passen ze beter aan op bepaalde toepassingsgebieden. Het lamineren gebeurt aan beide zijden. Als materiaal worden vaak dun gelegde conventionele isolatiematerialen of thermische isolatie composietsystemen (ETICS) gebruikt. Bij binnen- en vloerisolatie kan de wandbekleding aan de kamerzijde of extra contactgeluidisolatie gelijktijdig een lamineerfunctie vervullen.
VIP's geïntegreerd in componenten
Vacuümisolatiepanelen geïntegreerd in componenten zijn verkrijgbaar als prefabbetondelen, sandwichpanelen of isolatieglascomponenten. Er zijn ook losse componenten - bijvoorbeeld ramen, deuren en rolluikkasten met geïntegreerde vacuümisolatie. Een klassiek toepassingsgebied voor dergelijke vacuümisolatie-elementen zijn vliesgevels - ondoorzichtige (lichtdoorlatende) en transparante componenten worden gecombineerd in een uniform montagesysteem. Bij deze componenten is het vacuüm achteraf niet meer te controleren, aangezien er na montage geen vrije toegang tot de panelen is.
Toepassingsgebieden voor vacuümisolatie
Met uitzondering van de omtrekisolatie, kan vacuümisolatie worden gebruikt in alle delen van het gebouw en voor alle soorten isolatie. Ze zijn geschikt voor zowel nieuwbouw als renovatie van oude gebouwen. De gebouwen voldoen daarmee aan de norm van een laagenergie- of passiefhuis. Indien nodig kan vacuümisolatie een aanvulling zijn op conventionele isolatie in speciale probleemgebieden van het gebouw.
Materiaalvereisten voor vacuümisolatie
Vacuümisolatiepanelen bereiken hun isolatieprestaties niet door de sterkte en aard van het materiaal, maar door een verdere vermindering van de thermische geleidbaarheid van het isolatiemateriaal door middel van een vacuüm. Materialen die kunnen worden gebruikt als de kern van vacuümisolatie, moeten aan enkele basisvereisten voldoen:
- Evacueerbaarheid: Om een vacuüm mogelijk te maken, moet het materiaal een volledig open structuur hebben.
- De laagst mogelijke algehele thermische geleidbaarheid
- Dichtheid: Het vulmateriaal van VIP's moet de mechanische drukkrachten van de constructie kunnen weerstaan. Met hetzelfde type materiaal vereist dit een hogere dichtheid in vergelijking met conventionele, niet-geëvacueerde isolatiematerialen.
Kwaliteit van het vacuüm
De kwaliteit van het vacuüm - de mate waarin de gasdruk in het paneel wordt verlaagd - is afhankelijk van de poriegrootte van de materialen. Fijnere poriën stellen lagere eisen aan de vacuümkwaliteit. Afhankelijk van het materiaal wordt de gasdruk verlaagd tot waarden tussen 0,1 en 20 mbar - de respectievelijke vacuümdruk moet tijdens het volledige gebruik van de panelen kunnen worden gehandhaafd. Dit resulteert in specifieke eisen aan de dichtheid van de schaal van de panelen.
Kernmaterialen
Als materiaal voor de kern van vacuümisolatiepanelen komen in kwestie polymeerschuimen met open poriën (speciale polystyrenen), glasvezels, aerogels en pyrogeen silica in de vorm van bulk of pellets in aanmerking. Bij schuimen en glasvezels moet de vacuümdruk lager zijn dan 1 mbar, bij bijzonder fijn verdeelde aerogels of pyrogene silica's (zuurstofzuren in silicium) is een gasdruk tussen 10 en 50 mbar voldoende om de warmtegeleiding grotendeels te onderdrukken.
Materiaalkeuze: In de bouwpraktijk wordt pyrogeen kiezelzuur heel vaak gebruikt
De materiaalkeuze voor vacuümisolatiepanelen hangt af van de toepassing en de fysische eigenschappen van de omhulling. Over het algemeen zijn de panelen relatief gevoelig - bij beschadiging wordt het vacuüm vernietigd. Pyrogene kiezelzuren worden daarom bijzonder vaak gebruikt als vacuümisolatie. Zelfs als de vacuümisolatie volledig faalt, bereiken ze slechts een thermische geleidbaarheid van 0,018 tot 0,2 W / (mK) en isoleren ze dus ongeveer twee keer zo goed als conventionele isolatie. Er zijn ook andere positieve eigenschappen van silica's als constructie- en isolatiematerialen: ze zijn niet brandbaar, gemakkelijk recyclebaar, toxicologisch onschadelijk en hebben een hoog absorptievermogen voor waterdamp, die zelfs met VIP's in kleine hoeveelheden door de schaal diffundeert.Door hun materiaaleigenschappen als nano-gestructureerd poeder kunnen ze ook bijzonder goed tot platen worden geperst.
Shell-materialen
De belangrijkste eisen aan de materialen voor het omhullen van vacuümisolatiepanelen zijn gasdichtheid en lage thermische geleidbaarheid. De mate van dampdichtheid ervan heeft invloed op de levensduur van de panelen en is ook constructief van belang, aangezien deze vorm van thermische isolatie tevens als dampscherm fungeert. Bovendien moet het deksel robuust genoeg zijn om mechanische belastingen te weerstaan. De vereiste gasdichtheid wordt bereikt in combinatie met kernmaterialen zoals schuimen of vezels alleen uit aluminium, RVS en glas. In de praktijk bestaan de schalen van de VIP's meestal uit aluminium composietfolies, roestvrijstalen folies of platen, evenals meerlagige kunststof laminaten met hoge barrière met meervoudige opdamping van aluminium.De bekleding van de panelen is niet identiek aan laminaten die de stevigheid bevorderen.
Brandwerende eigenschappen
Onbeklede vacuümisolatiepanelen worden over het algemeen geclassificeerd als B2-bouwmaterialen en dus als normaal brandbaar / ontvlambaar, dus ze mogen alleen in de bouwschil worden gebruikt tot een hoogte van zeven meter. Bijbehorende lamellen maken classificatie als niet of nauwelijks brandbaar (bouwmateriaalklasse A1, A2, B1) en dus onbeperkt gebruik mogelijk.
Levensduur van vacuümisolatie
Vacuümisolatie-elementen verouderen doordat binnendringende gassen hun thermische geleidbaarheid in de loop van de tijd verhogen. De mate waarin de barrièrewerking van de omkasting en de afdichtingsnaden tegen waterdamp en gassen afneemt, hangt af van de respectievelijke omgevingscondities - in het bijzonder de temperatuurbelasting op de panelen. Laboratoriumtesten en simulaties op lange termijn laten een onbeperkte isolatieprestatie zien gedurende minstens 25 jaar.
Tabel 2: m2 kosten voor vacuümisolatie en conventionele thermische isolatiematerialen
| Isolatie materiaal | Kosten per m2 (EUR) |
|---|---|
| Vacuümisolatiepaneel | vanaf 225, |
| PUR / PIR | 10-20 |
| Minerale wol (glas, steenwol) | 10-20 |
| Polystyreen (EPS, XPS) | 5 - 30 |
| Houtvezel | 40-50 |
| Calciumsilicaat | 80 |
Vacuümisolatie kosten
In vergelijking met conventionele isolatiematerialen zorgt vacuümisolatie voor aanzienlijk hogere kosten. Bouwers die een laagenergie- of passiefhuis willen isoleren, kunnen nog steeds profiteren van dit type isolatie - onder meer de technologische superioriteit van het proces, lage energiekosten en de winst in bruikbare oppervlakte van het gebouw hebben een positief effect. Rekening houdend met deze factoren, kan vacuümisolatie zuiniger zijn dan conventionele thermische isolatie. De prijs van vacuümisolatiematerialen is afhankelijk van de materialen van de isolatiekern en de schil, maatwerk levert natuurlijk extra kosten op. De ondergrens voor vacuümisolatie ligt rond de € 225, - per m2. Maatwerkproducten kunnen echter beduidend meer kosten dan 1.000 euro per m2.
Overheidsfinanciering
Met een bouwsubsidie of een laagrentende lening van KfW kunnen isolatiemaatregelen altijd worden gefinancierd als niet wordt voldaan aan de minimumvereisten van de Energiebesparingsverordening (EnEV) 2014 - namelijk de warmteoverdrachtscoëfficiënt (U-waarde) van 0,24 W / (m2K) -. Bij vacuümisolatie worden de voorwaarden voor financiering automatisch gegeven, op voorwaarde dat het type en de efficiëntie van de isolatie worden bevestigd door het deskundig advies van een professionele energieadviseur.
tips en trucs
Het aanbrengen van vacuümisolatie mag alleen worden uitgevoerd door daarvoor opgeleide specialisten. Ideaal als het bedrijf dat de werkzaamheden uitvoert al aantoonbare ervaring heeft met de planning en installatie van vacuümisolatie. Voor de installatie van de VIP's gelden exacte richtlijnen die in acht moeten worden genomen.
