Вакуумно-порошковая теплоизоляция
Вакуумно-порошковая теплоизоляция представляет собой порошкообразный материал, находящийся в ваку-умированном пространстве. При использовании этого вида изоляции процесс теплопередачи включает три одновременно действующих механизма переноса тепла: 1) теплопроводность газа; 2) теплопроводность твердых частиц; 3) излучение. Для получения хорошей теплоизоляции необходимо свести к минимуму действие всех трех механизмов. Отмечалось , что через крупные перлитные порошки теплопередача осуществляется на 70 % за счет теплопроводности и только на 30 % за счет излучения.
К материалам для вакуумно-порошковой теплоизоляции предъявляется ряд дополнительных требований, вследствие чего на практике нашли применение лишь немногие материалы. К этим требованиям, помимо низкого коэффициента теплопроводности относятся малая объемная масса, отсутствие легколетучих примесей, доступность и дешевизна, негорючесть, медленное возрастание теплопроводности при ухудшении вакуума.
В настоящее время для вакуумно-порошковой теплоизоляции применяются, в основном, аэрогель кремниевой кислоты и перлит. Достоинство аэрогеля – низкий коэффициент теплопроводности, сравнительно медленно возрастающий при увеличении давления. Благодаря чрезвычайно малому диаметру пор аэрогель довольно прозрачен для теплового излучения.
Чешуйки пудр, применяемых для вакуумно-порошковой теплоизоляции, имеют одинаковую форму и одинаковую удельную массу. Поэтому в данном случае достаточно иметь эталонную кривую и, сравнивая полученную кривую с эталонной, контролировать, имеет ли пудра требуемую дисперсность.
Жидкий азот также перевозят в железнодорожных цистернах с вакуумно-порошковой теплоизоляцией. Его перевозка не отличается от перевозки жидкого кислорода.
Теплопроводность пористых материалов понижается, как известно, при уменьшении давления газа, заполняющего поры, что используется для создания вакуумно-порошковой теплоизоляции.
Белая сажа и аэросил, представляющие собой разновидности тонкодисперсной двуокиси кремния и отличающиеся от аэрогеля способом получения, также являются эффективными материалами для вакуумно-порошковой теплоизоляции.
Теплоизоляция при хранении жидкого кислорода осуществляется либо созданием глубокого вакуума ( до 0 001 мм рт. ст.) в простран стве между внутренней и внешней стенками сосуда, либо засыпкой теплоизолирующим материалом всех промежутков между стенками сосудов с кислородом и наружным кожухом хранилища. Наибольший эффект достигается при применении так называемой вакуумно-порошковой теплоизоляции, состоящей в том, что в пространство между наружной и внутренней стенками сосуда с жидким кислородом засыпают порошок углекислого магния и затем из этого пространства откачивают воздух до получения глубокого вакуума. Повышенная влажность и наличие трещин в теплоизоляции приводят к значительному увеличению ее теплопроводности и, следовательно, потерь кислорода от испарения.
Теплопроводность газа, находящегося в норах, уменьшается с понижением давления относительно атмосферного и при 10 – 2 – К) 3 AIM рт. ст. становится пренебрежимо малой. Мелкодисперсные материалы, такие как аэрогель кремневой кислоты, перлит, применяются для создания высокоэффективной вакуумно-порошковой теплоизоляции сосудов для сжиженных газов. Еще меньшую теплопроводность имеет вакуумно-многослойная изоляция, представляющая собой набор экранов из ме-таллич.
Литературные данные о коэффициентах переноса в газах при переходном вакууме очень ограничены и носят эмпирический характер. Поэтому были проведены теоретические исследования вопроса, в результате которых удалось получить обобщенные уравнения для коэффициентов переноса в газе ( паре), жидкости и твердом теле. Оказалось, что эти уравнения не только объясняют особенности теплопереноса в топках, но и могут быть использованы для решения ряда актуальных задач теплофизики, газодинамики, приборостроения и вакуумной техники. В частности, на основе обобщенных уравнений построен критериальный метод расчета газодинамического сопротивления и теплообмена тел, обтекаемых дозвуковым и сверхзвуковым потоком разреженного газа, осуществлен расчет вакуумно-порошковой теплоизоляции и теплоэлектрических вакуумметров.
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.
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.
Что представляет собой вакуумная изоляция?
Многие материалы при погружении в вакуум меняют свои свойства. Тщательно изучив их, ученые пришли к выводу: специальные полные вакуумные панели обеспечивают высокий уровень термического сопротивления, так как в вакууме перенос тепла стремится к нулю. Физический принцип работы вакуумной теплоизоляции был разработан еще в прошлом веке, но лишь сейчас такие материалы стали использоваться в строительстве.
Важно! Вакуумные панели для отделки зданий и других конструкций обладают низкой теплопроводностью и дают возможность уменьшить толщину изоляционного слоя в 6-10 раз в сравнении со стандартными материалами. Существуют разные варианты таких панелей:. Существуют разные варианты таких панелей:
Существуют разные варианты таких панелей:
- Высоковакуумные. Из пустот внутри изделий полностью откачивается воздух.
- Вакуумно-порошковые. Внутренняя часть панелей заполняется пористым наполнителем (порошком), который поглощает движение молекул газа. Обычно в качестве наполнителя выступает нанопористый диоксид кремния с частицами 5-20 нм или аэрогель кремниевой кислоты, реже латекс, пенопласт, перлитовый песок.
- Вакуумно-многослойные (экранно-вакуумные). Подобные панели считаются самыми эффективными, так как имеют несколько отражающих слоев, которые являются экранами для тепловой энергии. Сверху у них есть непроницаемая оболочка, внутри – прослойки стеклоткани, а в центре поддерживается вакуум.
Вакуумно-порошковая изоляция
Стенки панелей формируются из тонкой металлической пленки на основе алюминия, нержавеющей стали, на которую нанесен слой пластика, либо же из металлизированной полиэфирной оболочки. По краям панелей оболочку накладывают методом тонкопленочного напыления, а заваривание корпуса производят при участии высоких температур и давления.
Виды криогенных резервуаров
Емкости для хранения СПГ и сжиженных технических газов производят в следующих формах:
- горизонтальные цилиндры;
- вертикальные цилиндры;
- сферические резервуары;
Наружные сосуды стационарных емкостей изготавливают либо из низколегированной стали, либо из алюминиевого сплава. Внутренние сосуды криогенных резервуаров делают из нержавеющей стали. Максимальный объём криогенных цилиндров составляет 250 м³. Сферические резервуары имеют гораздо больший объём — до 1440 м³. Цилиндры чаще применяют для хранения СПГ, поскольку себестоимость сферических резервуаров гораздо выше. К тому же они представляют некоторые трудности при сборке. Эти сосуды собирают на месте из лепестков сферы(развертки), купола и донышка. Однако, данные типы криогенных емкостей имеют неоспоримые преимущества: больший объем хранимого газа при минимальной площади поверхности, соприкасающейся с хранимым веществом, меньше вероятность коррозии металла.
Цилиндрические горизонтальные резервуары удобные и простые в эксплуатации и обслуживании, отличаются высокой заводской готовностью. Их производят из высокопрочных материалов. Вакуумная изоляция позволяет сохранять заданную температуру с минимальными потерями хранимого вещества. Примерный срок службы таких резервуаров — 20 лет.
Цистерна для транспортировки газа имеет похожее строение. Это два горизонтально расположенных сосуда, внутренний и наружный (сосуд в сосуде), с вакуумной теплоизоляцией между ними, предотвращающей теплопритоки из окружающей среды. Исходные характеристики сохраняются примерно 2 года без дополнительной откачки воздуха из теплоизоляционной полости. Такие емкости можно эксплуатировать при любых погодных условиях и температуре воздуха от -60 до +60°С.
Транспортные криоцистерны оснащены специальной рамой с полозьями. Их можно крепить как на транспортное средство, так и на бетонную площадку, где мобильные криогенные емкости используются в составе газификационных установок. Стандартный комплект поставки мобильных криоцилиндров:
- Криогенная цистерна;
- Манометр, уровнемер;
- Рама с полозьями;
- Испаритель подъёма давления;
- Арматурный шкаф с запорной и предохранительной арматурой;
- Устройство для строповки.
- Техническая документация
Многослойная криогенная изоляция (невакуумная)
Это вид изоляции отличается от экранно-вакуумной изоляции отсутствием необходимости создания вакуума в изоляционной полости.
При использовании многослойной криогенной изоляции выбор теплоизоляционного материала определяется его гидрофобными свойствами. Чтобы невлагостойкие материалы не теряли своих теплоизолирующих свойств и не разрушались под воздействием криогенных температур из-за превышения допустимой влажности, необходимы дополнительные меры по их защите от возможного намокания.
Для проведения изоляционных работ по технологии многослойной криогенной изоляции предпочтительно использование гидрофобных материалов. Одним из таких материалов является довольно широко применяемый вспененный каучук Armaflex германского производства. Однако применение данного материала ограничено нижним пределом рабочих температур (до -200°С).
На сегодняшний день, наиболее универсальным и эффективным материалом для решения задач по изоляции криогенного оборудования является теплоизоляция на основе аэрогеля – криогель.
Производители материалов для изоляции
Вакуумные панели можно приобрести далеко не во всех строительных магазинах, ведь число их производителей совсем не велико. Более успешной в плане выпуска материалов является Германия – в этой стране есть несколько фирм, которые выпускают новый тип теплоизоляции.
Их основные характеристики:
- центральная часть из порошка кремниевой кислоты;
- поверхность из многослойной комбинированной пленки;
- транспортировка в защите из вспененного полистирола;
- применение для утепления фасадов, полов;
- полная безопасность;
- теплопроводность — 0,005 Вт/м*К.
Компания IZOVER (Россия) также выпускает качественные теплоизолирующие вакуумные плиты, которые можно применять внутри помещений. Середина с вакуумом в них окружена специальным эластичным материалом, отвечающим за плотность прилегания, и алюминиевой пленкой.
Как правильно ставить панели
Монтаж теплоизолирующих панелей осуществляется на клей. Для фиксации не подходят гвозди, саморезы, шурупы, их нельзя разрезать, так как это нарушит герметичность.
При утеплении пола вначале кладут слой полиэтиленовой пленки, потом пласт полистирола толщиной 2 см, после два слоя вакуумных панелей, затем снова полистирол и пленку. В целом для установки нужны определенные знания и навыки, поэтому лучше пригласить профессионалов.
- https://www.TechGas.ru/2018/09/ekranno-vakkumnaya-izolyatsiya-realnost-primeneniya/
- https://remontami.ru/poroshkovaya-i-vakuumnaya-teploizolyaciya/
- https://kraska.guru/dom/istorii/vakuumnaya-teploizolyaciya.html
Преимущества PIR-воздуховодов
PIR-воздуховоды обладают рядом преимуществ:
- значительно легче стальных, поэтому снижается нагрузка на несущие строительные конструкции;
- не образуется конденсат, что позволяет успешно применять их в системах вентиляции помещений с повышенной влажностью;
- огнестойкость и низкая пожароопасность позволяют применять в помещениях с повышенными требованиями к обеспечению пожарной безопасности;
- термоизоляционные PIR-плиты не передают резонирующие вибрации, характерные для стальных воздуховодов, что обеспечивает в системах вентиляции акустический комфорт.
В 6 раз легче стальных
Малый вес воздуховодов на основе PIR-плит позволяет их применять в условиях ограниченных нагрузок на несущие строительные конструкции. Благодаря низкому весу воздуховоды из PIR-плит являются единственной альтернативой в проектах реконструкции и реставрации зданий.
Простые и эффективные решения в сборке PIR-воздуховодов позволяют выгодно применять их на объектах со сложными условиями монтажа.
Нет стали — нет и конденсата
Поскольку в воздуховодах из PIR-плит нет стали, поэтому устраняется вероятность образования конденсата, т. к. сталь вследствие высокой теплопроводности быстрее отдает накопленное тепло окружающему воздуху, и первая достигает точки росы, поэтому конденсат в стальных воздуховодах и образуется. А нет стали — нет и конденсата.
Высокий уровень термоизоляции PIR-панелей предотвращает образование конденсата с обеих сторон панели. Даже в экстремальных климатических условиях поверхность PIR-воздуховодов остается сухой. Алюминиевая внутренняя облицовка воздуховода состоит из алюминия с чистотой более чем 99%, она действует в качестве пароизоляции, предотвращая накопление влаги внутри панелей. Как результат, исключено образование конденсата, накопление пыли, развитие популяций бактерий и возникновение плесени. Тем самым, транспортируемый воздух в системе вентиляции остается чистым на протяжении всего PIR-воздуховода.
Термоизоляционные PIR-материалы стабильно поддерживают влажность воздуха и температурную константу, сокращая затраты на эксплуатацию и обслуживание воздуховодов в системах вентиляции помещений с повышенной влажностью.
Огнестойкость и низкая пожароопасность
Закрытая пористая структура PIR-изоляции препятствует горению полимеров, позволяя им лишь обугливаться при воздействии пламени. PIR-плиты не поддерживают горение, не распространяют пламя, не плавятся и не образуют «горящие капли». PIR-плиты прошли испытания в России и имеют сертификат пожарной безопасности с классом горючести Г1.
В этой связи PIR-воздуховоды могут применяться в помещениях с повышенными требованиями к обеспечению пожарной безопасности.
Видео ниже наглядно демонстрирует испытание PIR-утеплителя ТехноНИКОЛЬ из полиизоцианурата огнем.
Чистота воздуха
PIR-воздуховоды обеспечивают чистоту воздуха, так как произведены из материалов (полиизоцианурат, алюминий, клей и силикон), которые не являются источником развития микроорганизмов. Воздуховоды на основе PIR-плит не содержат вредных примесей, не имеют запаха, являются химически инертным продуктом, не вредным для использования. Следует так же отметить, что воздуховоды на основе PIR-плит очень просты в гигиеническом обслуживании и чистке, что позволяет соблюдать требуемые стандарты чистоты воздуха.
Акустический комфорт
Отсутствие стали в системе PIR-воздуховодов положительно влияет и на другие пользовательские характеристики системы вентиляции. К примеру, акустический комфорт в системе вентиляции на основе воздуховодов из пенополиизоцианурата (PIR) будет выше, так как термоизоляционные PIR-плиты, из которых они состоят, не передают резонирующие вибрации, характерные для стальных воздуховодов.
Вакуумные установки для напыления – конструкция и принцип работы
Напыление в вакууме происходит при помощи направленного потока частиц, которые наносятся на поверхность изделия, а затем конденсируются. Такая техника применяется в создании микросхем, гибридных схем, изделий в оптике, в машиностроении и других областях.
Вакуумные установки для напыления – конструкция и принцип работы
Устройство установки вакуумного напыления включается следующие элементы:
- Рабочая камера. В нее загружается изделие для последующей обработки, и осуществляется напыление пленок.
- Источники материалов для расплавления или испарения. Каждый оснащен системой контроля и питания.
- Откачная система. Применяется при создании вакуума и обеспечении газового потока. Система включает вакуумные насосы, нагнетатели, клапаны, вакуумные датчики, фланцы.
- Система электропитания всех узлов.
- Система управления. Обеспечивает автоматическую работу оборудования. Оператор устанавливает скорость напыления, температуру рабочей камеры, толщину пленок и прочие характеристики, которые поддерживаются в автоматическом порядке.
- Система транспортировки. Обеспечивает загрузку-выгрузку деталей из рабочей камеры, правильное их размещение на подставках для напыления, перемещение из одной позиции в другую в случае создания многослойной пленки.
- Система вспомогательного оборудования. Включает заслонки, очистительные приборы, внутрикамерные экраны и прочее.
При работе вакуумных напылительных установок происходит несколько стадий. Сначала напыляемое вещество переходит из конденсированной стадии в газовую. Молекулы газовой фазы переносятся на изделие, которое подвергается напылению. Они конденсируются, и формируется пленка.
Напыление может быть ионным, когда атомы твердого тела бомбардируются тяжелыми нейтральными или заряженными частицами. Напыление может происходить в присутствии химических реагентов в газовой фазе. В этом случае на поверхности обрабатываемого изделия образуются продукты взаимодействия веществ. Такое напыление называется реактивным.
Где применяется вакуумная теплоизоляция?
Обычно такую теплоизоляцию крепят внутри стен и других ограждающих покрытий еще на этапе их возведения. Так они точно не будут повреждены и покажут максимальную эффективность.
Сферы применения материала разнообразны:
- частное и многоэтажное строительство;
- животноводческие комплексы;
- овощехранилища;
- теплицы;
- медицина;
- охлаждающее оборудование;
- судостроение и т.д.
Панели Филимоненко для теплиц
Технологии производства и монтажа вакуумных утеплителей активно развиваются. Возможно, в ближайшем будущем их стоимость снизится, что повысит доступность для рядового потребителя.
Вакуумная панель
Вакуумная панель имеет очень низкий коэффициент теплопроводности – 0,002 Вт/м·К. Она позволяет уменьшить толщину изоляционного слоя в 6 – 10 раз по сравнению с другими теплоизоляционными материалами.
Вакуумная панель
Преимущества вакуумной панели
Принцип действия вакуумной панели
Сравнение теплопроводности вакуумной панели и иных материалов
Описание вакуумной панели:
Вакуумная панель состоит из пористого материала-наполнителя, который помещается в непроницаемую пленку-оболочку, воздух из которой откачивается до давления 1 мбар., после чего оболочка герметизируется.
Вакуумная панель имеет очень низкий коэффициент теплопроводности. Коэффициент теплопроводности может достигать значения 0,002 Вт/м·К.
Основную роль в процессе передачи тепла играет газ, находящийся в порах. Чем меньше размеры пор материала и разветвленнее его структура, тем лучше его теплофизические свойства и, следовательно, ниже коэффициент теплопроводности.
В качестве материала-наполнителя используются дисперсные материалы.
Например, может использоваться нанопористый диоксид кремния SiO2, состоящий из частиц размером 5 – 20 нм, которые объединены в каркас с характерными размерами пор 20 – 150 нм.
Пленка-оболочка – материал, из которого формируются стенки вакуумной изоляционной панели.
Она имеет превосходные барьерные характеристики. Чтобы сформировать оболочку для материала-наполнителя, мембранные пленки завариваются по краям.
Преимущества вакуумной панели:
– применение вакуумной изоляции позволяет уменьшить толщину изоляционного слоя в 6 – 10 раз по сравнению с другими материалами,
– применение вакуумной изоляции позволяет уменьшить вес изоляционного слоя в 2 – 6 раз,
– вакуумная панель – экологически чистый теплоизоляционный материал.
Принцип действия вакуумной панели:
Для понимания высоких теплоизоляционных свойств вакуумной теплоизоляции необходимо знать механизмы переноса тепла.
Основной механизм переноса тепла в твердых телах — это теплопроводность. При нагревании одного из концов металлического стержня поток тепла движется к его другому концу.
Путем теплопроводности тепло может переноситься и через газы. При этом быстрые молекулы теплого слоя газа сталкиваются с медленными молекулами соседнего холодного слоя. В результате возникает поток тепла. Газы из легких молекул (водород) проводят тепло лучше, чем тяжелые газы (азот).
Путем конвекции теплоперенос осуществляется только в газах и жидкостях и основан на том, что при нагревании газа его плотность уменьшается. При неравномерном нагревании более легкие слои поднимаются, тяжелые опускаются.
Вертикальный поток теплоты, связанный с этим движением, как правило, значительно превышает поток, связанный с теплопроводностью.
Излучение — это механизм передачи теплоты электромагнитными волнами. Таким путем происходит нагревание солнцем поверхности земли. Способность тела излучать и поглощать электромагнитные волны определяется его атомной структурой.
Вакуумная технология (вакуумная панель) позволяет исключить все три механизма передачи тепла.
Сосуд Дьюара, или термос, — широко известный пример вакуумной изоляции. В пространстве между двойными стенками сосуда Дьюара создается глубокий вакуум порядка 10-2 Пa. Из-за этого перенос тепла, обусловленный конвекцией и теплопроводностью, практически полностью устранен, и теплопроводность исключительно мала — 10-3 — 10-4Вт/(м•К).
Поскольку разгерметизация сосуда способна нарушить теплоизоляцию, стенки его должны быть абсолютно газо- и влагонепроницаемы.
С целью снижения переноса тепла электромагнитными волнами между стенками сосуда Дьюара перечень используемых материалов ограничен металлом, пленкой и стеклом с металлическим напылением.
Сравнение теплопроводности вакуумной панели и иных материалов:
| Материал | Вакуумная панель | Льняная теплоизоляция | Минеральная вата | Керамзитобетон | Пескоблок | Кирпич |
| Теплопроводность, Вт/м•К | 0,002 – 0,0046 | 0,037 | 0,046 | 0,14 – 0,66 | 0,3 – 0,5 | 0,52-0,81 |
Примечание: Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com
карта сайта
как сделать дома вакуумные изоляционные теплоизоляционные панели для теплицывакуумная солнечная панель ценавакуумные панели для дома для теплиц купить филимоненко своими рукамивакуумный подъемник подъемники захват стол пресс присоски для монтажа сэндвич панелей купить аренда ценапринцип вакуумной пайки сэндвич панелейтеплицы из вакуумных панелей без отопления филимоненкотехнологии вакуумных панелей филимоненко 859
