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Vakuum Isolationspaneele, innovative Dämmstoffe, Hochbarriere-Kunststoff-Folien

Innovative Lösungen vom Technologie - Partner Ihres Vertrauens.

Technische Beschreibung des Vakuumisolations-Paneels

1. Was versteht man unter Vakuumisolation?

Dass der Wärmedämmwert mancher Materialien in einem evakuierten Raum ungewöhnlich stark gesteigert werden kann, ist schon lange bekannt. Die Wahl des Isolationsmaterials in Kombination mit der Höhe des verwendeten Vakuums, beeinflusst stark den endgültigen Dämmwert eines Vakuum-Isolationspaneels.
Um das Prinzip des Vakuum-Isolationspaneels zu verstehen ist eine kurze Betrachtung der Mechanismen, die der Wärmeübertragung zugrunde liegen, notwendig.

Wärmeleitung
Bei der Wärmeleitung handelt es sich um die Wärmeübertragung in Feststoffen. Erwärmt man z.B. einen Metallstab an einem Ende, so wird die Wärme zum anderen Ende weitergeleitet. Ein Wärmetransport kann aber auch in Gasen erfolgen, wenn Moleküle mit höherer Temperatur, d.h. schnellere Moleküle mit kälteren und somit langsameren Molekülen zusammenstoßen. Feststoffe besitzen eine von ihrer Atomstruktur abhängige Eigenleitfähigkeit. So sind z.B. die Metalle gute, Glas und andere Silikatmaterialien hingegen schlechte Wärmeleiter. Kleine Gasmoleküle wie Wasserstoff leiten die Wärme besser, als große Moleküle wie Sauerstoff und Stickstoff.

Konvektion
Wärmeübertragung durch Konvektion ist hauptsächlich bekannt bei Flüssigkeiten. Dieser Effekt ist allerdings ebenso bei Gasen zu beobachten. Durch Wärme angeregte Moleküle geben dabei ihre Energie an kältere, also energieärmere, Moleküle weiter. Bei Gasen wie z.B. der Luft hat dies zur Folge, dass warme Luft nach oben steigt und kalte Luft nach unten sinkt. Dadurch findet ein Energieaustausch statt. Diesen Mechanismus macht man sich zum Beispiel beim Heißluftballon zunutze.

Wärmestrahlung
Bei der Strahlung handelt es sich um Energieübertragung durch elektromagnetische Wellen. Auf diese Weise wird die Erde durch die Sonne erwärmt. Inwieweit ein Körper Strahlung abgeben und aufnehmen kann, hängt von seiner Atomstruktur ab.

2. Vakuum-Technologie

Mit der Vakuumtechnik lassen sich alle drei Wärmeübertragungsmechanismen eindämmen. Das beste Beispiel für die Vakuumisolierung ist das üblicherweise als Thermosflasche bezeichnete Dewar-Gefäß, bei dem der Raum zwischen den beiden Wänden eines Zylinders fast vollständig (zu 99,9 %) evakuiert wird. Da praktisch keine Gasmoleküle mehr vorhanden sind, findet keine Wärmeübertragung durch Wärmeleitung oder Konvektion statt. Das Ergebnis ist eine extrem geringe Wärmeleitfähigkeit: 0,005 W/mk (R 30) oder noch niedriger.

Die Aufrechterhaltung eines solchen Druckgefälles zwischen der Außen- und der Innenseite des Gefäßes ist jedoch mit mechanischen Schwierigkeiten verbunden. Damit sind der Gestaltung solcher Gefäße und den hierfür geeigneten Materialien Grenzen gesetzt. Dazu kommt noch, dass die Wände des Zylinders absolut gas- und feuchtigkeitsundurchlässig sein müssen, weil schon eine kleine Zahl von Gasmolekülen das Isoliervermögen zunichte machen würde.

Das Vakuum Isolationspaneel (VIP)
Das Grundgerüst für die hocheffiziente Isolierwirkung unserer Produkte bildet eine hochdisperse Kieselsäure. Zwischen den kugelförmigen nanoporösen Primärpartikeln bilden sich nur punktförmige Übergänge. Somit wird Wärmeleitung durch möglichen Festkörperkontakt weitgehend reduziert. Die entstandenen Nanoporen minimieren außerdem die Wärmeübertragung durch Konvektion. Speziell entwickelte Infrarot-Trübungsmittel reduzieren zusätzlich Wärmetransportprozeße durch Absorption und Reflektion der Strahlung. Die Evakuierung des Werkstoffes unterbindet die Wärmeübertragung durch Konvektion vollständig. Dabei werden die Isolationspaneele in mehrlagige Barrierefolien unter Vakuum in einem speziell patentierten Verfahren verschweißt. Derartig gefertigte Vakuum-Isolationspaneele reduzieren die Gesamtwärmeübertragung auf ein Viertel des Ausgangswertes und erzielen somit einen sehr viel höheren Wirkungsgrad als herkömmliche Isolierwerkstoffe wie Mineralfasern, Feuerleichtsteine oder anorganische Dämmplatten. Bei gleicher Isolierwirkung können mit VIP Schichtdicken um den Faktor 6 reduziert werden und das Gewicht verringert sich um den Faktor 2 bis 15.

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