28 и 29 октября. Проблемы экологии в контексте цифровой трансформации общества... Архитектура. Инженерия. Цифровизация. Экология» пройдет в...


Вакуумная суперизоляция

ВАКУУМНАЯ СУПЕРИЗОЛЯЦИЯ



Эта статья развивает тему теплоизоляции, представленную на сайте Ecoteco. У нас уже есть статьи о пенобетонной изоляции и о стеклопакетах. Рынок предлагает и иные виды аэрогельной, газонаполненной, а также волоконные виды теплоизоляции. Теплоизоляция высоким вакуумом с теплоотражающим покрытием превосходит на порядок все вышеперечисленные, так как подавляет все виды теплопотерь почти под ноль. А рынок может предложить вакуумную теплоизоляцию только очень малой толщины, то есть теплопотери по периметру у неё существенны.

Автор поставил и решил задачу: как увеличить толщину вакуумной термоизоляции, чтобы максимально снизить теплопроводность по периметру, не увеличивая теплопотоков посередине изоляции, и с этой целью разработал универсальную высоковакуумную термоизоляцию с пластинчатыми изоляторами.

Такая изоляция имеет сэндвичевую конструкцию. Между обкладками, тонкими стальными – для стеновой изоляции, или стеклянными – для окон, находится особо выполненная решётка из стеклянных пластин. Эти пластины, одним краем опираясь на одну из обкладок, другим краем опираются паз в паз на поперечные им пластины решётки и противоположной обкладки не касаются. За счет этого тепловой поток сосредотачивается в ограниченных зонах – в малых окрестностях узлов решётки. Поэтому тепловой поток минимизируется, что доказано расчётом (см. [1]).



Рис.1 Суперизоляция

1 – стальные обкладки (b2 = 0,9 мм) или обкладки из листового стекла (b2 = 3 мм)
2 и 3 – стеклянные рёбра жёсткости, N – вертикальных и N – горизонтальных рёбер

h = 1,5 -2,0 см
b1 = 3-6 мм
L = 80 мм – в случае, если обкладки сстальные
L = 120 мм – в случае, если обкладки из листового стекла



Рис. 1а – Узел B





Рис.2 Температурное поле в пластине несущей решётки суперизоляции (фрагмент)

( шаг решётки L = 80 мм, высота решётки h = 15 мм,
толщина пластины b1 = 3 мм )



Рис 3 Температурное поле в пластине несущей решётки суперизоляции (фрагмент)

( шаг решётки L = 80 мм, высота решётки h = 15 мм,
толщина пластины b1 = 6 мм )



Рис 4 Температурное поле в пластине несущей решётки внутреннего слоя многослойной суперизоляции (фрагмент)

( шаг решётки L = 80 мм, высота решётки h = 15 мм,
толшина пластины b1 = 3 мм )



Расчёт показывает, что однослойная термоизоляция такого типа толщиной всего в 15 мм, способна сберечь до 80% топлива на обогрев жилищ, причем конструкция является недорогой и несложной. Но у оппонентов возникали вопросы по точности подгонки пластин к обкладкам изоляции при термоизоляции окон, если обкладки стеклянные. Хотя это нетрудно обеспечить технологически, все-таки автор предлагает здесь еще и оконный вариант с пальчиковыми изоляторами, с повышенной толщиной изоляции.

Через шаблонную форму с цилиндрическими полыми «сосками», длиной примерно в 1 см, выдавливают на стеклянную обкладку будущей термоизоляции через иглу шприца (или шприцев) малые порции керамики с органическим пластификатором. Затем через эти «соски» на эту керамику опускают стеклянные пальчиковые изоляторы, и вся такая сборка помещается в термостат, в котором пластификатор выгорает, а керамика автоматически приваривает изолятор к обкладке. Затем процесс повторяют (с выдавливанием пластифицированной керамики вниз на вторую обкладку, погружением вниз в керамику всей сборки изоляторов и термоприваркой изоляторов ко второй обкладке.

Так как стеклянные пальчиковые изоляторы имеют достаточную толщину (примерно 3 мм в диаметре) и небольшую длину (10-15 мм), то они являются достаточно прочными. Они не сломаются при изготовлении, сборке и эксплуатации. В то же время, они достаточно тонкие и длинные, чтобы суммарные теплопотоки, т.е. по середине и по периметру, были бы более, чем на порядок ниже, чем у известных до сих пор оконных термоизоляций. И это при достаточной технологичности, простоте и дешевизне. Оба варианта теплоизоляции для начала можно изготовлять на базе существующих производств стеклопакетов.

Автор: Д.М.Юдбаровский.