http://www.migutmedia.pl/kfoe/prezentacje/1150_KAPE.pdf http://www.umwelt-wand.de/ti/press/picproj.html
Opracowała: dr inż. Teresa Rucińska
Izolacje transparentne Å‚Ä…czÄ… cechy izolacji
cieplnych i materiałów transparentnych
(przezroczystych) dla promieniowania słonecznego.
Stosowanie ich pozwala na wykorzystanie energii
promieniowania słonecznego, przy znacznym
ograniczeniu strat ciepła.
Zastosowanie izolacji transparentnych:
przegrody przezroczyste (daylight walls),
umożliwiają dostęp energii promieniowania
słonecznego, a więc i światła, bezpośrednio do
wnętrza pomieszczeń, dają efekt japońskich
ścian papierowych (nie ma możliwości patrzenia
przez te ściany na zewnątrz);
 izolacje transparentne umieszczane sÄ… na
zewnętrznej elewacji budynków, promieniowanie
słoneczne przechodzi przez nie i jest pochłaniane
przez absorber, wskutek tego ściana nagrzewa się i
przekazuje część pochłoniętej energii przez
przewodzenie do wnętrza, część natomiast jest
wypromieniowywana ze ściany na zewnątrz w
postaci promieniowania cieplnego (długofalowego).
 Promieniowanie cieplne nie może się wydostać na
zewnątrz do otoczenia, ponieważ izolacja
transparentna jest materiałem nieprzezroczystym
dla promieniowania długofalowego;
 W celu uniknięcia strat ciepła
przez izolacjÄ™ wskutek
przewodzenia, przestrzeń w
materiale transparentnym
wypełniona jest materiałem o
http://www.migutmedia.pl/kfoe/prezentacje/1150_KAPE.pdf
małej gęstości, np. powietrzem
lub innym gazem.
Rys.1- z
ródło: 'Budownictwo ogólne. Fizyka budowli . Tom 2, praca zbiorcza pk. Piotra Klemma
Cechy materiałów stosowanych na izolacje
transparentne:
duża transmisyjność dla promieniowania
słonecznego, szczególnie dla zakresu
widzialnego, co jest osiÄ…gane przez stosowanie
materiałów przezroczystych, np. szkła o niskiej
zawartości żelaza lub cienkich warstw z
poliwęglanów;
 niska transmisyjność dla promieniowania
cieplnego, co jest uzyskiwane dzięki stosowaniu
wewnętrznych pokryć refleksyjnych, warstw o
niskiej emisyjności dla długofalowego
promieniowania podczerwonego;
 niska przewodność cieplna, co jest osiągane
dzięki stosowaniu lekkich materiałów
zawierających w swej objętości znaczne ilości
gazów lub próżnię;
ograniczona wymiana ciepła wskutek
konwekcji, co jest osiÄ…gane przez stosowanie
szczelnie zamkniętych przestrzeni w celu
uniknięcia ruchu cząsteczek gazu;
W wyniku kombinacji powyższych właściwości
otrzymuje siÄ™ element izolacyjny, charakteryzujÄ…cy
się współczynnikiem przenikania ciepła w
granicach 0,4÷0,6 W/(m2·K), przy jednoczesnym
70-cio%-owym zapewnieniu transmisyjności dla
promieniowania słonecznego.
Rodzaje izolacji transparentnych:
o strukturze plastra miodu (honey comb);
o strukturze kapilar włoskowatych zamkniętych
w przestrzeniach wypełnionych gazem;
 z przestrzeniÄ… powietrznÄ…
wypełnioną materiałem o małym współczynniku
przewodności cieplnej, jak aerożel czy włókna
szklane;
Wady :
latem pomieszczenia sÄ…siadujÄ…ce z
przegrodami zewnętrznymi z izolacją
transparentną mogą ulegać przegrzaniu, stąd
dobrze w tym systemie stosować zewnętrzną
roletÄ™ (patrz rys.2);
Rys.2- z
ródło: 'Budownictwo ogólne. Fizyka budowli . Tom 2, praca zbiorcza pk. Piotra Klemma
 w przypadku stosowania aerożelu wadą jest
jego kruchość i zła odporność na wodę, po
zawilgoceniu struktura materiału ulega
zniszczeniu;
 materiały o strukturze plastra miodu czy o
budowie kapilarnej nie sÄ… zalecane do
stosowania na ściany oświetleniowe, bowiem
ich reflektancja od strony wewnętrznej jest tak
wysoka, że dają zbyt duży (nieprzyjemny dla
oka) odblask w pomieszczeniach;
Tworzywa sztuczne
Najczęściej wykorzystywane tworzywa sztuczne do
produkcji izolacji transparentnych to:
poliwęglan (rys. 3)
Rys. 3. Próbka izolacji
transparentnej
opracowanej przez firmÄ™
Sto AG w formie rurek z
poliwęglanu, od zewnątrz
zamkniętych mini
soczewkami, od strony
wewnętrznej przyklejonych
do czarnej powłoki
absorbenta
Tworzywa sztuczne - poliwęglan
ZimÄ… Latem
Tynk szklany
Tworzywa sztuczne
polimetylometakryl (szkło akrylowe,
pleksiglas). Materiały te są odporne na
działanie promieniowania ultrafioletowego
(UV) i posiadajÄ… wystarczajÄ…co wysokÄ…
odporność na temperatury panujące w
systemach izolacji transparentnych.
Właściwości szkła akrylowego:
qð odporność na temperaturÄ™ maksymalnie do 90oC
(poliwęglan zachowuje swoje właściwości w temp.
do 140oC)
qð tworzone z tych materiałów struktury wykazujÄ… dużą
wytrzymałością mechaniczną, szczególnie w
układach przypominających strukturę plastra
miodu  honey comb
qð gÄ™stość objÄ™toÅ›ciowa struktur z tworzyw sztucznych
mieści się w granicach 25 40kg/m3.
Szkło
Szkło charakteryzuje się bardzo korzystnymi parametrami
dla struktur izolacji transparentnej z uwagi na:
qð niepalność,
qð odporność na dziaÅ‚anie promieni UV,
qð odporność na temperaturÄ™ do 500oC.
Dzięki tym właściwościom (szczególnie dzięki odporności
na wysokÄ… temperaturÄ™) jest wykorzystywane m.in. do
izolacji kolektorów słonecznych.
Szkło
We współczesnych rozwiązaniach budowlanych coraz
powszechniej stosowane są szyby z powłokami o
niskiej emisyjności, co dodatkowo poprawia parametry
izolacyjne zestawów izolacji transparentnej,
osłoniętych szybami.
y
ródło: Szyby z zastosowaniem aerożeli , Tadeusz Michałowski , Świat Szkła 2/2008
Transparentne elementy fasadowe OKAGEL firmy
OKALUX, wypełnione NANOGELem są nową klasą
izolacyjnych szyb zespolonych.
NANOGEL umieszczony w przestrzeni
międzyszybowej wykazuje odporność na
działanie promieni UV  elementy
zachowuję więc swój estetyczny jednolity
biały wygląd bez jakichkolwiek
przebarwień.
Własności szyb zespolonych OKAGEL
¨ð Przepuszczalność Å›wiatÅ‚a i energii sÅ‚onecznej  wg
projektu mogą spełnić określone indywidualnie
wymagania,
¨ð Różna budowa szyby zespolonej i odpowiednia
kombinacja powłok na szkle mogą umożliwić otrzymanie
szyby zespolonej jednokomorowej o współczynniku
przenikania ciepła Ug nawet mniejszym od wartości 0,3
W/(m2/K)  co oferuje zupełnie nowy zakres ich
stosowania.
W trakcie wypełniania przestrzeni międzyszybowej na
granulat jest wywierane stałe ciśnienie - granulat jest
wstępnie  sprężony i odpowiednio  pracuje w trakcie
ewentualnych odkształceń objętościowych szyby
zespolonej - aby uniknąć niekontrolowanego
osiadania w trakcie użytkowania i zagwarantować
stałe właściwości fizyczne fasady przez długi okres
czasu.
http://gallery.astronet.pl/images/02079.jpg
Aerożele krzemionkowe
Aerożele charakteryzują się:
qð dużą porowatoÅ›ciÄ…, która może przekraczać nawet 98%,
qð maÅ‚Ä… gÄ™stoÅ›ciÄ… objÄ™toÅ›ciowÄ…  od 8 do 80kg/m3).
qð współczynnikiem przewodzenia ciepÅ‚a od
0,012W/(m K) do 0,018 W/(m K).
Dzięki tym właściwościom płyta aerożelu grubości
2cm może zastąpić płytę o strukturze kapilarnej
grubości 10cm.
CzÄ…steczki krzemionki majÄ… zazwyczaj wymiary
2 5nm, natomiast wymiary porów średnio 20nm.
Firma Cabot Aerogel ze względu na zastosowaną do
ich wymiarowania jednostkę miar nanogel, nazwała
wytwarzany przez siebie materiał - aerożel.
Jest on produkowany m.in. w postaci granulek
wielkości 0,5 4mm (rys. 4), taśm i płyt.
Rys. 4. Próbka granulatu aerożelu firmy Cabot Aerogel wraz z
powiększeniem mikroskopowym struktury materiału;
y
ródło: www.cabort-corp.com
P100/P400
P200 P300
0,01-4,00mm
1,20-
0,01-
Zakres wielkości
granulek
1,20mm
4,00mm
Średnica porów
~20nm
Porowatość
90%
Gęstość granulek
120-180kg/m3
80-100 kg/m3
Gęstość nasypowa
75-95 kg/m3
65-85 kg/m3
Zwilżalność
Całkowita hydrofobowość
powierzchniowa
3,5mm/6mm/8mm (możliwa inna
Standardowa grubość tkaniny
grubość na zamówienie)
Standardowa szerokość rolki 56cm
Długość rolki do 100m
Gęstość ok. 70kg/m3
Siła zrywająca ok. 517kPa
Skład włókien poliestrowe i polietylenowe
Zakres odporności -200st.C do 125st.C (odporność ciągła),
do 160st.C max
temperaturowej
Przepuszczalność światła ok. 20% przy gr. 8mm
Zastosowanie:
" Izolacje w budownictwie
" Izolacje ropociągów
" Izolacje gazociągów
Rys. 5. Tkanina z włókien poliestrowo-
polietylenowych z udziałem aerożelu firmy
Cabot Aerogel
y
ródło: www.cabort-corp.com
¨ð zaletÄ… aerożeli jest dyfuzyjne rozpraszanie
promieniowania słonecznego (przez co widziany
przez nie obraz jest mglisty),
¨ð wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci optyczne zależą w głównej mierze od
grubości elementu i jednorodności ziaren
(praktycznie możliwe jest osiągnięcie przejrzystej
warstwy aerożelu).
¨ð Struktury aerożelowe, dziÄ™ki Å›rednicy porów
mniejszej od długości fali promieniowania
widzialnego zachowują stałe właściwości w zakresie
przepuszczalności promieniowania słonecznego,
niezależnie od nachylenia elementu i orientacji
względem stron świata, a więc kąta padania
promieniowania słonecznego.
¨ð Przepuszczalność Å›wiatÅ‚a zależna jest od gruboÅ›ci
warstwy aerożelu.
W przypadku płytek aerożelowych o grubości 10mm
może wynosić nawet 85 94%.
Panele wypełnione granulatem aerożelu (rys. 5) o
grubości 13mm charakteryzują się
przepuszczalnością światła rzędu 73%, a przy
grubości 64mm już tylko 21%.
Rys. 5. Ilustracje paneli z poliwęglanu wypełnionych aerożelem
firmy Cabot Aerogel
y
ródło: www.cabort-corp.com
Aerożele są całkowicie niepalne, nietoksyczne, odporne
na bardzo wysokie temperatury (do 1200oC).
http://www.aerogels.pl/pl/czym-jest-aerogel
http://www.aerogels.pl/pl/czym-jest-aerogel
¨ð Aerożele krzemionkowe sÄ… dobrym izolatorem
akustycznym, fale dz
więkowe rozchodzą się w
tym ośrodku z prędkością tylko 100m/s.
¨ð Produkowane obecnie aerożele majÄ… niestety
poważne wady:
vð sÄ… kruche i nieodporne na dziaÅ‚anie wody,
która niszczy ich wewnętrzną strukturę. Jest
to przyczyna ograniczonego wykorzystania
Celuloza
Materiał ten charakteryzuje się dwoma poważnymi
atutami:
¨ð zaliczany jest do grupy materiałów
ekologicznych i jest stosunkowo niedrogi
¨ð wykonywane sÄ… z niego struktury typu  plaster
miodu (rys. 6), uzyskuje siÄ™ je z kartonu
produkowanego z makulatury.
Rys. 6. Próbka izolacji transparentnej celulozowej produkowanej firmę Gap-Solar GmbH barwiona
i osłaniana np. szkłem strukturalnym
y
ródło: www.gap-solar.at
¨ð karton stosowany w izolacjach transparentnych
może być barwiony w różnych kolorach
¨ð struktura plastra miodu z kartonu nie jest tak
przezroczysta jak w przypadku innych izolacji
transparentnych (rys. 7).
Rys. 7. Celulozowa izolacja transparentna firmy Gap-Solar GmbH w panelu izolacyjnym ograniczajÄ…cym
dopływ światła i mającym za zadanie ograniczenie kontaktu wizualnego
y
ródło: www.gap-solar.at
¨ð Struktury papierowe charakteryzujÄ… siÄ™ bardzo
dobrymi właściwościami termoizolacyjnymi, ale
także pełnią funkcję absorbera pochłaniającego
energię promieniowania słonecznego
¨ð Celuloza wykorzystywana jest również do
budowy struktur quasi-homogenicznych.
W tym przypadku występuje ona w postaci nietkanej
siatki (maty) białych włókien celulozowych
umieszczonych na przykład pomiędzy dwiema
płytami kanałowymi z poliwęglanu. Taki zestaw,
poza dobrą izolacyjnością, posiada właściwości
efektywnego dyfuzyjnego rozpraszania
promieniowania słonecznego.
Ciekłe kryształy
Izolacje transparentne ciekłokrystaliczne znajdują się
obecnie w fazie badań i nie są produkowane na skalę
przemysłową. Koncepcja tego materiału polega na
wytworzeniu kropelek o wymiarach rzędu 1 mm w
cienkiej warstwie osłony polimerowej i wykorzystaniu
podwójnego załamania promieni wewnątrz kryształów.
¨ð Opracowano na podstawie publikacji
Dr inż. Adama UJMY z Politechniki
Częstochowskiej
Kompromis pomiędzy dużą izolacyjnością
materiału i przepuszczalnością dla
promieniowania słonecznego oznacza
konieczność stworzenia materiału
przepuszczającego ciepło tylko w jedną stronę 
do wewnÄ…trz budynku.
¨ð Panele RymSol Å‚Ä…czÄ… w sobie zalety jakie ma weÅ‚na
mineralna i izolacja transparentna.
¨ð WeÅ‚na mineralna wykorzystana w panelach jako
izolator termiczny ma w swojej warstwie wydrążone
specjalne kanały powietrzne służące do
jednokierunkowego transportu ciepła.
¨ð Umieszczona z przodu panelu warstwa izolacji
transparentnej pochłania promieniowanie słoneczne
w strukturze wełny. Ogrzana wełna mineralna
wymusza obieg powietrza w kanałach warstwy
izolacyjnej i ogrzewa mur, do którego jest
przytwierdzona. W nocy powietrze ulega stratyfikacji
w kanałach i nie dopuszcza do ucieczki ciepła na
zewnÄ…trz.
W ten sposób panele RymSol doprowadzają ponad
100 razy więcej ciepła do muru w ciągu słonecznego
dnia niż tracą w ciągu nocy.
Oznacza to, że nawet gdyby jeden dzień słoneczny
przypadał na 50 dni pochmurnych to i tak panele
RymSol miałyby dodatni bilans energetyczny, czego nie
jest w stanie zapewnić żadna izolacja konwencjonalna.
Panel słoneczny RymSol
Wymiary: 100 x 60 x 19 cm
Izolacja: wełna mineralna (skalna)
Warstwa zewnętrzna: poliwęglan komorowy lub szkło
Waga: 17 kg/m2
Absorpcja słoneczna: do 40%
4
Izolacyjność: do 0,4W/m2 K, najczęściej 0,2W/m2 K
3
2
Dla warunków polskich:
1
" zysk słoneczny netto 150 kWh/m*a
" dodatkowo dla ściany południowej do
1. Ramka
2. Poliwęglan komorowy
100kWh/m*a - zysk izolacyjny
3. Izolacja RymSol
Czynnik transportu ciepła: powietrze
4. Mur zewnętrzny
Przykłady realizacji obiektów
z zastosowaniem paneli RymSol
Warszawa, 1996
http://www.masatherm.pl/realizacje
Kraków, 2008
http://www.masatherm.pl/realizacje