Anche i bambini imparano il principio dell'isolamento termico con l'aiuto dei thermos. Da un punto di vista tecnico, questo è un isolamento sottovuoto senza anima di supporto. L'effetto isolante della brocca si basa su un contenitore a doppia parete, la pressione nel vuoto tra le sue pareti è un milionesimo della normale pressione atmosferica, il cui valore medio è di circa 1 bar a livello del mare. Gli elementi di isolamento sottovuoto funzionano allo stesso modo, ma hanno un nucleo di supporto poroso all'interno e quindi richiedono riduzioni di pressione del gas significativamente inferiori.
Tabella 1: conducibilità termica dell'isolamento sotto vuoto e dei materiali isolanti convenzionali
| Materiale isolante | Conducibilità termica in W / (m2K) |
|---|---|
| Pannello isolante sottovuoto | 0.002-0.008 |
| Pannello isolante sottovuoto (se il vuoto è danneggiato) | 0.018-0.02 |
| PUR / PIR | 0,02-0,025 |
| Lana minerale (vetro, lana di roccia (€ 27,50 su Amazon *)) | 0.032-0.040 |
| Polistirene (EPS, XPS) | 0,035-0,045 |
| Fibra di legno | 0,04-0,055 |
| Silicato di calcio | 0,065 |
Isolamento sotto vuoto: conduttività termica estremamente bassa, massime prestazioni di isolamento
Un nucleo di supporto poroso in materiale minerale o sintetico si trova sotto il guscio impermeabile ai gas degli elementi isolanti sotto vuoto. Il suo compito è assorbire la pressione dell'aria e limitare il percorso libero delle particelle di gas. I pori di un tale nucleo di supporto hanno una dimensione di pochi 100 nanometri (nm) e la pressione in un tale pannello isolante è un centesimo della pressione atmosferica. Grazie al loro principio di funzionamento - abbassamento della pressione del gas - l'isolamento sottovuoto riduce la conduzione del calore attraverso l'aria al minimo assoluto. Ciò consente di ottenere una conducibilità termica estremamente bassa e spessori di isolamento molto bassi.
Forme di isolamento sottovuoto
Solo pochi anni fa l'isolamento sottovuoto era in fase di sperimentazione scientifica. Attualmente esistono due diverse forme di isolamento sottovuoto sul mercato:
- Pannelli isolanti sottovuoto (VIP): i pannelli isolanti sottovuoto possono essere da cinque a dieci 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 e sulla garanzia della qualità, nonché sull'ulteriore miglioramento e commercializzazione delle tecnologie corrispondenti. La conducibilità termica (?) Dei VIP è compresa tra 0,002 e 0,008 W / (mK).
- Vetro isolante sottovuoto (VIG): I VIG sono doppi vetri, in cui il principio del thermos viene utilizzato per l'isolamento termico delle superfici delle finestre. C'è un vuoto nello spazio tra i due vetri. Ciò si traduce in una struttura del sistema molto sottile con uno spessore inferiore a 10 mm. Il valore U dei VIG è 0,5 W / (m2K). A titolo di confronto: le lastre di vetro finora utilizzate nelle case passive hanno uno spessore da 28 a 44 mm con un valore U compreso tra 0,6 e 0,7 W / (m2K). La produzione industriale di VIG è ancora in gran parte agli inizi.
Standardizzazione e approvazione dell'isolamento sotto vuoto
Attualmente non esistono regole tecniche o standard generalmente riconosciuti per l'isolamento sotto vuoto. Per il loro utilizzo è quindi richiesta l'approvazione individuale dell'ispettorato edile.
Produttore di isolamento sottovuoto
Finora, solo pochi produttori offrono isolamento sottovuoto.
In Germania, ad esempio, si tratta delle società va-Q-tec, Isover, Porextherm, Variotec e Vacu-Isotherm. Finora, il vetro isolante sottovuoto è stato offerto principalmente da alcuni produttori asiatici.
I sistemi VIG dell'azienda danese Velux e Brandenkreis Flachglas GmbH sono tra quelli sul mercato tedesco.
suggerimenti e trucchi
Le case a basso consumo energetico o passive richiedono un isolamento termico particolarmente performante: con i materiali isolanti convenzionali, per soddisfare questi standard sono necessari spessori del materiale isolante fino a 40 cm. L'isolamento sotto vuoto può essere un'alternativa efficiente, salvaspazio ed economica. Lo spessore di isolamento massimo richiesto per l'isolamento sotto vuoto è compreso tra 1/8 e 1/10 di questo valore.
Varianti di installazione dell'isolamento sottovuoto
I materiali isolanti convenzionali vengono generalmente acquistati sotto forma di materiali standard e tagliati a misura in loco. Quando si utilizzano pannelli isolanti sottovuoto, è necessario decidere in fase di progettazione se possono essere utilizzati elementi standard o se l'edificio deve essere realizzato su misura. Per impostazione predefinita, i VIP sono offerti in tre diversi formati:
VIP non protetti / scoperti
I primi pannelli isolanti sottovuoto sul mercato non avevano alcuna protezione speciale della superficie. Oggi svolgono anche un ruolo importante nella costruzione. I vantaggi di questa variante sono la forma particolarmente sottile e la sostituzione generalmente semplice dei VIP difettosi.
VIP nascosti
I laminati aumentano la robustezza dei pannelli e li adattano meglio a determinati settori di applicazione. La laminazione avviene su entrambi i lati. Come materiali vengono spesso utilizzati materiali isolanti convenzionali a strato sottile o sistemi compositi di isolamento termico (ETICS). Nel caso dell'isolamento interno e del pavimento, il rivestimento della parete sul lato della stanza o l'isolamento acustico aggiuntivo possono assumere contemporaneamente una funzione di laminazione.
VIP integrati nei componenti
I pannelli isolanti sottovuoto integrati nei componenti sono disponibili come parti prefabbricate in calcestruzzo, pannelli sandwich o componenti in vetro isolante. Ci sono anche singoli componenti, ad esempio finestre, porte e cassonetti per avvolgibili con isolamento sottovuoto integrato. Un'area di applicazione classica per tali elementi di isolamento sottovuoto sono le facciate continue: i componenti opachi (impermeabili alla luce) e trasparenti sono combinati in un sistema di assemblaggio uniforme. Con questi componenti non è più possibile controllare il vuoto in seguito, non essendoci libero accesso ai pannelli dopo il montaggio.
Campi di applicazione dell'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 nuove costruzioni che per ristrutturazioni di edifici antichi. Gli edifici soddisfano così lo standard di una casa a basso consumo energetico o passiva. Se necessario, l'isolamento sotto vuoto può integrare l'isolamento convenzionale in aree problematiche speciali dell'edificio.
Requisiti dei materiali per l'isolamento sotto vuoto
I pannelli isolanti sottovuoto raggiungono le loro prestazioni di isolamento non attraverso la resistenza e la natura del materiale, ma attraverso un'ulteriore riduzione della conducibilità termica del materiale isolante mediante il vuoto. I materiali che possono essere utilizzati come nucleo dell'isolamento sottovuoto devono soddisfare alcuni requisiti di base:
- Evacuabilità: Affinché il vuoto sia possibile, il materiale deve avere una struttura completamente aperta.
- La conducibilità termica complessiva più bassa possibile
- Densità: il materiale di riempimento dei VIP deve essere in grado di resistere alle forze di compressione meccaniche della costruzione. Con 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 fini impongono requisiti inferiori alla qualità del vuoto. A seconda del materiale, la pressione del gas viene ridotta a valori compresi tra 0,1 e 20 mbar - la rispettiva pressione del vuoto deve essere in grado di essere mantenuta durante l'intero utilizzo dei pannelli. Ciò si traduce in requisiti specifici per la tenuta del guscio dei pannelli.
Materiali principali
Come materiali per l'anima dei pannelli isolanti sottovuoto possono essere utilizzate schiume polimeriche a poro aperto (polistireni speciali), fibre di vetro, aerogel e silice pirogena sotto forma di sfuso o pellet. 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 silici pirogene (acidi di ossigeno nel silicio), una pressione del gas compresa tra 10 e 50 mbar è sufficiente per sopprimere in gran parte la conduzione del calore.
Scelta del materiale: nella pratica edilizia vengono utilizzate molto spesso silici pirogene
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: se danneggiati, il vuoto viene distrutto. Le silici pirogene sono quindi utilizzate particolarmente frequentemente come isolamento sotto vuoto. Anche se l'isolamento sotto vuoto si guasta completamente, raggiungono solo una conduttività termica da 0,018 a 0,2 W / (mK) e quindi isolano circa il doppio dell'isolamento convenzionale. Inoltre, ci sono altre proprietà positive delle silici come materiali da costruzione e isolanti: sono ininfiammabili, facilmente riciclabili, tossicologicamente innocue e hanno un'elevata capacità di assorbire il vapore acqueo, che si diffonde attraverso il guscio in piccole quantità anche con i VIP.Grazie alle loro proprietà materiali come polvere nanostrutturata, possono anche essere pressate particolarmente bene in fogli.
Materiali delle coperture
I requisiti più importanti per i materiali per il rivestimento dei pannelli isolanti sottovuoto sono la tenuta ai gas e la bassa conduttività termica. Il grado di tenuta al vapore ha un'influenza sulla durata dei pannelli ed è importante anche per ragioni strutturali, poiché questa forma di isolamento termico funge anche da barriera al vapore. Inoltre, la copertura dovrebbe essere abbastanza robusta da sopportare carichi meccanici. In combinazione con materiali di base come schiume o fibre, la tenuta ai gas richiesta è ottenuta solo da alluminio, acciaio inossidabile e vetro. In pratica, i gusci dei VIP sono solitamente costituiti da fogli di alluminio composito, fogli o fogli di acciaio inossidabile, nonché laminati di plastica multistrato ad alta barriera con deposizione multipla di vapore di alluminio.Il rivestimento dei pannelli non è identico ai laminati che ne favoriscono la robustezza.
Proprietà antincendio
I pannelli isolanti sottovuoto non rivestiti sono fondamentalmente classificati come materiali da costruzione B2 e quindi normalmente combustibili / infiammabili, quindi possono essere utilizzati solo nell'involucro dell'edificio fino ad un'altezza di sette metri. Le lamelle corrispondenti consentono la classificazione come non infiammabile o difficilmente infiammabile (classi di materiali da costruzione A1, A2, B1) e quindi un uso illimitato.
Durata dell'isolamento sotto vuoto
Gli elementi isolanti sottovuoto invecchiano poiché i gas penetranti aumentano la loro conduttività termica nel tempo. La misura in cui diminuisce l'effetto barriera dell'involucro e delle giunture di tenuta contro il vapore acqueo e i gas dipende dalle rispettive condizioni ambientali, in particolare dallo stress termico sui pannelli. Test di laboratorio e simulazioni della durata di diversi anni mostrano una prestazione di isolamento illimitata per almeno 25 anni.
Tabella 2: costi in m2 per isolamento sottovuoto e materiali isolanti termici convenzionali
| Materiale isolante | Costi per m2 (EUR) |
|---|---|
| Pannello isolante sottovuoto | dal 225 |
| PUR / PIR | 10-20 |
| Lana minerale (vetro, lana di roccia) | 10-20 |
| Polistirene (EPS, XPS) | 5 - 30 |
| Fibra di legno | 40-50 |
| Silicato di calcio | 80 |
Costi di isolamento sotto vuoto
Rispetto ai tradizionali materiali isolanti, l'isolamento sottovuoto causa costi notevolmente più elevati. I costruttori che desiderano isolare una casa a basso consumo energetico o passiva possono comunque beneficiare di questo tipo di isolamento - tra le altre cose, la superiorità tecnologica del processo, i bassi costi energetici e il guadagno dell'area utilizzabile dell'edificio hanno un effetto positivo. Tenendo conto di questi fattori, l'isolamento sotto vuoto può essere più economico dell'isolamento termico convenzionale. Il prezzo dei materiali isolanti sottovuoto dipende dai materiali del nucleo isolante e del guscio, i prodotti su misura comportano naturalmente costi aggiuntivi. Il limite di prezzo inferiore per l'isolamento sottovuoto è di circa 225 euro al m2. Tuttavia, i prodotti su misura possono costare molto più di 1.000 EUR al m2.
Finanziamento pubblico
Con una sovvenzione di costruzione o un prestito a tasso agevolato di KfW, è sempre possibile finanziare misure di isolamento se questo scende al di sotto dei requisiti minimi dell'ordinanza sul risparmio energetico (EnEV) 2014, ovvero il coefficiente di scambio termico (valore U) di 0,24 W / (m2K). Con l'isolamento sottovuoto i presupposti per il finanziamento sono automaticamente forniti, a condizione che la tipologia e l'efficienza dell'isolamento siano confermate dalla perizia di un consulente energetico professionista.
suggerimenti e trucchi
L'installazione dell'isolamento sottovuoto può essere eseguita solo da specialisti adeguatamente formati. È l'ideale se l'azienda commerciale che esegue i lavori ha già un'esperienza dimostrabile nella progettazione e installazione di isolamenti sottovuoto. Per l'installazione dei VIP si applicano precise linee guida, che devono essere rispettate.
