Até as crianças aprendem o princípio do isolamento térmico em garrafas térmicas. Do ponto de vista técnico, trata-se de isolamento a vácuo sem núcleo de suporte. O efeito isolante do jarro é baseado em um recipiente de parede dupla, a pressão no vácuo entre suas paredes é um milionésimo da pressão atmosférica normal do ar, cujo valor médio é de cerca de 1 bar ao nível do mar. Os elementos de isolamento a vácuo funcionam da mesma maneira, mas têm um núcleo de suporte poroso interno e, portanto, requerem reduções significativamente menores da pressão do gás.
Tabela 1: Condutividade térmica do isolamento a vácuo e materiais de isolamento convencionais
| Material isolante | Condutividade térmica em W / (m2K) |
|---|---|
| Painel de isolamento a vácuo | 0,002-0,008 |
| Painel de isolamento a vácuo (se o vácuo estiver danificado) | 0,018-0,02 |
| PUR / PIR | 0,02-0,025 |
| Lã mineral (vidro, lã de rocha (€ 27,50 na Amazon *)) | 0,032-0,040 |
| Poliestireno (EPS, XPS) | 0,035-0,045 |
| Fibra de madeira | 0,04-0,055 |
| Silicato de cálcio | 0,065 |
Isolamento a vácuo - condutividade térmica extremamente baixa, desempenho máximo de isolamento
Um núcleo de suporte poroso feito de material mineral ou sintético está localizado sob a concha impermeável a gás dos elementos de isolamento a vácuo. Sua tarefa é absorver a pressão do ar e limitar o caminho livre das partículas de gás. Os poros desse núcleo de suporte têm apenas alguns 100 nanômetros (nm) de tamanho, a pressão em tal painel isolante é um centésimo da pressão atmosférica. Devido ao seu princípio de funcionamento - redução da pressão do gás - o isolamento a vácuo reduz a condução de calor através do ar a um mínimo absoluto. Isso permite que uma condutividade térmica extremamente baixa e espessuras de isolamento muito baixas sejam alcançadas.
Formas de isolamento a vácuo
Há poucos anos, o isolamento a vácuo estava em fase de testes científicos. Existem agora duas formas diferentes de isolamento a vácuo no mercado:
- Painéis de isolamento a vácuo (VIP): Os painéis de isolamento a vácuo podem ser cinco a dez vezes mais finos do que qualquer material de isolamento convencional com o mesmo coeficiente de transferência de calor (valor U). Os primeiros protótipos VIP foram usados em projetos de construção desde meados da década de 1990. A pesquisa hoje se concentra no controle e garantia da qualidade, bem como no aprimoramento e comercialização das tecnologias correspondentes. A condutividade térmica (?) De VIPs está na faixa de 0,002 a 0,008 W / (mK).
- Vidros isolantes a vácuo (VIG): VIGs são vidros duplos nos quais o princípio da garrafa térmica é utilizado para o isolamento térmico das superfícies das janelas. Existe um vácuo no espaço entre os dois painéis. Isso resulta em uma estrutura de sistema muito estreita com uma espessura de menos de 10 mm. O valor U dos VIGs é 0,5 W / (m2K). A título de comparação: a vidraça comumente usada em casas passivas tem 28 a 44 mm de espessura com um valor U de 0,6 a 0,7 W / (m2K). A produção industrial de VIGs ainda está em sua infância.
Padronização e aprovação de isolamento a vácuo
Atualmente, não há regras ou padrões técnicos geralmente reconhecidos para isolamento a vácuo. A aprovação individual da inspeção de construção é portanto necessária para seu uso.
Fabricante de isolamento a vácuo
Até agora, apenas alguns fabricantes oferecem isolamento a vácuo.
Na Alemanha, por exemplo, são as empresas va-Q-tec, Isover, Porextherm, Variotec e Vacu-Isotherm. Até agora, o vidro isolante a vácuo tem sido oferecido principalmente por alguns fabricantes asiáticos.
Os sistemas VIG da empresa dinamarquesa Velux e Brandenkreis Flachglas GmbH estão entre os do mercado alemão.
dicas e truques
Casas de baixa energia ou passivas requerem isolamento térmico de alto desempenho particularmente - com materiais de isolamento convencionais, espessuras de material de isolamento de até 40 cm são necessárias para atender a esses padrões. O isolamento a vácuo pode ser uma alternativa eficiente, econômica e com economia de espaço aqui. A espessura de isolamento máxima exigida para isolamento a vácuo é de 1/8 a 1/10 desse valor.
Variantes de instalação de isolamento a vácuo
Os materiais de isolamento convencionais são geralmente adquiridos na forma de materiais padrão e cortados no local. Ao usar painéis de isolamento a vácuo, uma decisão deve ser tomada já na fase de planejamento se os elementos padrão podem ser usados ou se os elementos de isolamento precisam ser feitos sob medida para o edifício. Por padrão, os VIPs são oferecidos em três formatos diferentes -
VIPs desprotegidos / descobertos
Os primeiros painéis isolantes a vácuo do mercado não contavam com nenhuma proteção especial de superfície. Eles também desempenham um papel relevante na construção hoje. As vantagens desta variante são o formato particularmente estreito e a substituição geralmente descomplicada de VIPs defeituosos.
VIPs ocultos
As laminações aumentam a robustez dos painéis e melhor os adaptam a determinadas áreas de aplicação. A laminação ocorre em ambos os lados. Materiais de isolamento convencionais finamente dispostos ou sistemas compostos de isolamento térmico (ETICS) são freqüentemente usados como materiais. No caso do isolamento interior e do solo, o revestimento da parede lateral ou o isolamento acústico de impacto adicional podem assumir simultaneamente uma função de laminação.
VIPs integrados em componentes
Painéis de isolamento a vácuo integrados em componentes estão disponíveis como peças de concreto pré-moldado, painéis sanduíche ou componentes de vidro isolante. Existem também componentes individuais - por exemplo, janelas, portas e caixas de persianas com isolamento a vácuo integrado. Uma área clássica de aplicação para esses elementos de isolamento a vácuo são as paredes de cortina - componentes opacos (impermeáveis à luz) e transparentes são combinados em um sistema de montagem uniforme. Com esses componentes, o vácuo não pode mais ser verificado posteriormente, uma vez que não há livre acesso aos painéis após a montagem.
Áreas de aplicação para isolamento a vácuo
Com exceção do isolamento de perímetro, o isolamento a vácuo pode ser usado em todas as áreas do edifício e para todos os tipos de isolamento. São adequados tanto para edifícios novos como para renovações de edifícios antigos. Os edifícios, portanto, atendem ao padrão de uma casa passiva ou de baixo consumo de energia. Se necessário, o isolamento a vácuo pode complementar o isolamento convencional em áreas com problemas especiais do edifício.
Requisitos de material para isolamento a vácuo
Os painéis de isolamento a vácuo atingem seu desempenho de isolamento não pela força e natureza do material, mas por meio de uma redução adicional na condutividade térmica do material de isolamento por meio do vácuo. Os materiais que podem ser usados como o núcleo do isolamento a vácuo devem atender a alguns requisitos básicos:
- Evacuabilidade: Para que o vácuo seja possível, o material deve ter uma estrutura totalmente aberta.
- A menor condutividade térmica geral possível
- Densidade: O material de enchimento dos VIPs deve ser capaz de suportar as forças de compressão mecânicas da construção. Com o mesmo tipo de material, isso requer uma densidade mais alta em comparação com os materiais de isolamento convencionais não evacuados.
Qualidade do vácuo
A qualidade do vácuo - o grau em que a pressão do gás no painel é reduzida - depende do tamanho dos poros dos materiais. Poros mais finos exigem menos da qualidade do vácuo. Dependendo do material, a pressão do gás é reduzida para valores entre 0,1 e 20 mbar - a respectiva pressão de vácuo deve poder ser mantida durante todo o uso dos painéis. Isso resulta em requisitos específicos para o aperto da casca dos painéis.
Materiais básicos
Como materiais para o núcleo de painéis de isolamento a vácuo, são questionadas as espumas de polímero de poros abertos (poliestirenos especiais), fibras de vidro, aerogéis e sílica pirogênica a granel ou em pellets. No caso de espumas e fibras de vidro, a pressão de vácuo deve ser inferior a 1 mbar; no caso de aerogéis particularmente finamente divididos ou sílicas pirogênicas (ácidos de oxigênio em silício), uma pressão de gás entre 10 e 50 mbar é suficiente para suprimir amplamente a condução de calor.
Seleção de material: Na prática de construção, a sílica pirogênica é muito usada
A escolha do material para painéis de isolamento a vácuo depende do uso pretendido e das propriedades físicas do envelope. Em geral, os painéis são relativamente sensíveis - se danificados, o vácuo é destruído. As sílicas pirogênicas são, portanto, usadas com especial frequência como isolamento a vácuo. Mesmo se o isolamento a vácuo falhar completamente, eles alcançam apenas uma condutividade térmica de 0,018 a 0,2 W / (mK) e, portanto, isolam cerca de duas vezes mais do que o isolamento convencional. Além disso, existem outras propriedades positivas das sílicas como materiais de construção e isolantes: são não inflamáveis, facilmente recicláveis, toxicologicamente inofensivas e têm uma alta capacidade de absorver o vapor de água, que se difunde pela casca em pequenas quantidades, mesmo com VIPs.Devido às suas propriedades de material como um pó nanoestruturado, eles também podem ser prensados em folhas particularmente bem.
Materiais de Shell
Os requisitos mais importantes para os materiais de revestimento dos painéis de isolamento a vácuo são a estanqueidade ao gás e a baixa condutividade térmica. O grau de estanqueidade ao vapor tem influência na vida útil dos painéis e também é importante por razões estruturais, visto que esta forma de isolamento térmico também funciona como barreira ao vapor. Além disso, a tampa deve ser robusta o suficiente para suportar cargas mecânicas. Em combinação com materiais de núcleo, como espumas ou fibras, a estanqueidade necessária aos gases só é alcançada por alumínio, aço inoxidável e vidro. Na prática, os invólucros dos VIPs geralmente consistem em folhas compostas de alumínio, folhas ou folhas de aço inoxidável, bem como laminados plásticos multicamadas de alta barreira com deposição múltipla de vapor de alumínio.A cobertura dos painéis não é idêntica às laminações que promovem robustez.
Propriedades de proteção contra fogo
Os painéis de isolamento a vácuo não revestidos são basicamente classificados como materiais de construção B2 e, portanto, normalmente combustíveis / inflamáveis, portanto, só podem ser usados na envolvente da construção até uma altura de sete metros. As laminações correspondentes permitem a classificação como não inflamável ou dificilmente inflamável (classes de materiais de construção A1, A2, B1) e, portanto, uso ilimitado.
Vida útil do isolamento a vácuo
Os elementos de isolamento a vácuo envelhecem à medida que os gases penetrantes aumentam sua condutividade térmica com o tempo. O grau de redução do efeito de barreira do invólucro e das costuras de vedação contra o vapor de água e os gases depende das respectivas condições ambientais - em particular do estresse de temperatura nos painéis. Testes e simulações de laboratório com duração de vários anos mostram um desempenho de isolamento irrestrito por pelo menos 25 anos.
Tabela 2: custos m2 para isolamento a vácuo e materiais convencionais de isolamento térmico
| Material isolante | Custos por m2 (EUR) |
|---|---|
| Painel de isolamento a vácuo | de 225 |
| PUR / PIR | 10-20 |
| Lã mineral (vidro, lã de rocha) | 10-20 |
| Poliestireno (EPS, XPS) | 5 - 30 |
| Fibra de madeira | 40-50 |
| Silicato de cálcio | 80 |
Custos de isolamento a vácuo
Em comparação com os materiais de isolamento convencionais, o isolamento a vácuo causa custos significativamente mais elevados. Os construtores que desejam isolar uma casa passiva ou de baixo consumo de energia ainda podem se beneficiar deste tipo de isolamento - entre outras coisas, a superioridade tecnológica do processo, o baixo custo de energia e o ganho de área útil da edificação têm um efeito positivo. Levando esses fatores em consideração, o isolamento a vácuo pode ser mais econômico do que o isolamento térmico convencional. O preço dos materiais de isolamento a vácuo depende dos materiais do núcleo de isolamento e do invólucro, produtos feitos sob medida naturalmente causam custos extras. O limite mínimo de preço para isolamento a vácuo é de cerca de 225 euros por m2. No entanto, os produtos feitos sob medida podem custar significativamente mais do que EUR 1.000 por m2.
Financiamento público
Com um subsídio para construção ou um empréstimo a juros baixos do KfW, medidas de isolamento podem sempre ser financiadas se isso cair abaixo dos requisitos mínimos da Portaria de Economia de Energia (EnEV) 2014 - ou seja, o coeficiente de transferência de calor (valor U) de 0,24 W / (m2K). No caso do isolamento a vácuo, os pré-requisitos de financiamento são dados automaticamente, desde que o tipo e a eficácia do isolamento sejam confirmados por perícia de um consultor profissional de energia.
dicas e truques
A instalação do isolamento a vácuo só pode ser realizada por especialistas devidamente treinados. É ideal se a empresa comercial que realiza a obra já possui experiência comprovada com o planejamento e instalação de isolamento a vácuo. Diretrizes exatas se aplicam à instalação dos VIPs, que devem ser observadas.
