Aerogelové materiály jsou široce používány ve stavebních energetických úsporách

Aerogel je nanoporézní pevný materiál, jehož hlavní složkou jsou ultrajemné částice. Materiál má vlastnosti velké specifické plochy povrchu, vysoké pórovitosti a malé velikosti částic. Aerogel, také známý jako pevný kouř nebo mražený kouř, je v současnosti považován za nejlehčí pevný materiál. Vzhledem ke speciální fyzikální struktuře aerogelu má silné ohnivzdorné a tepelně izolační vlastnosti, které mohou být široce používány ve stavebnictví, a má dobrou vyhlídku na rozvoj v oblasti úspory energie budov.

Úžasný aerogelový materiál

Tepelná izolace, tepelná ochrana, lehké aerogelové materiály splňují požadavky na energetickou úsporu budov v souladu s vývojovým trendem budovy lehké hmotnosti.

Od devadesátých let získaly aerogely širokou pozornost po celém světě a země investovaly do svého výzkumu spoustu peněz a pracovních sil. Domácí výzkum aerogelu také shromáždil mnoho zkušeností s výzkumem a vývojem, které vytvořily příznivé podmínky pro propagaci a aplikaci aerogelových materiálů.

Aerogely lze rozdělit na anorganické aerogely, organické aerogely a uhlíkové aerogely. Mezi nimi jsou anorganické aerogely připraveny z organických kovových látek superkritickou metodou sušení a nakonec tvoří amorfní pevný materiál s nízkou hustotou. Anorganické aerogely přicházejí v mnoha formách, běžné jsou keramické prášky, více oxidové aerogely, ultrajemné kovy a jednotkové oxidové aerogely. Hlavními materiály organického aerogelu jsou formaldehyd a chinon a proces přípravy je pouze mírně zlepšen v procesu přípravy anorganického aerogelu. Uhlíkový aerogel je především druh nanouhlíkového materiálu získaného uhlíkováním termoplastického organického aerogelu. Má hlavně vlastnosti amorfního stavu, nízké hmotnosti a porézní. Tento materiál má silnou elektrickou vodivost.

Aerogelové materiály mají mnoho vlastností a jednou z nejdůležitějších vlastností pro energeticky úsporné aplikace budov je tepelná izolace. Aerogelové materiály mají vysokou poréznost a vynikající funkci přenosu tepla. Za prvé, aerogelový materiál má nízkou hustotu a cesta šíření tepla je dlouhá v aerogelové struktuře, což výrazně snižuje účinnost přenosu tepla. Za druhé, velikost částic aerogelového materiálu je malá, obvykle pod 20nm, což omezí volný pohyb molekul vzduchu v aerogelovém materiálu a snižuje konvektivní tepelnou vodivost vzduchu. Aerogely s extrémně nízkou tepelnou vodivostí blokují většinu infračerveného záření, které má také nízké vlnové délky tepelného záření. Proto má aerogel dobrý tepelně izolační účinek.

Hustota aerogelových materiálů je mezi 0,16 a 4,0kg/m³, což je mnohem nižší než u jiných materiálů, což je v souladu s vývojovým trendem lehké konstrukce. Kromě toho mají aerogelové materiály také výhody požární prevence, zvukové izolace a odolnosti proti korozi.

Aplikace aerogelu v oblasti úspory energie budov

1. Přidání aerogelu s nízkou tepelnou vodivostí do tradičních malt a betonu může efektivně zlepšit výkon materiálu.

   Aerogelová tepelně izolační malta je vyrobena z portlandského cementu jako želírovacího prostředku, přidává aerogel, SiO2 a skleněné korálky. Velikost skleněných kuliček je mnohem větší než velikost aerogelových částic, které mohou být naplněny do malty matrice, a menší aerogelové částice dále vyplňují mezery, takže pórovitost je co nejvíce snížena a tepelná vodivost tepelně izolační malty také klesá. Lze získat očekávaný efekt izolace budovy. Naneste tepelně izolační maltu na povrch vnější stěny budovy. Čím silnější malta, tím větší teplotní rozdíl mezi uvnitř a vnější. Je vidět, že aerogelová tepelně izolační malta může blokovat teplo a zlepšit celkový tepelný izolační a energeticky úsporný účinek stavební konstrukce. Po přidání aerogelu do betonu bude hmotnost a tepelná vodivost betonu výrazně snížena, ale také poškodí mechanickou pevnost betonu, takže by se aerogelový beton měl v nosných stěnách vyhnout.

   
   

2. Aerogelový prášek lze použít v nátěrech vnitřních stěn, jako doplněk konstrukčních tepelně izolačních opatření, nejen pro izolaci vnitřních stěn budovy, ale také pro vnější stěny a izolaci střechy.

   Izolace vnitřních stěn je důležitou součástí izolačního inženýrství budov, ale často je snadno přehlédnuta. Vnitřní teplo se rozptýlí vnitřní stěnou a je přenášeno na vnější stranu. Izolace vnitřní stěny musí splňovat nejzákladnější izolační požadavky a musí mít také protipožární funkci a měly by být vybrány neznečišťující materiály. Použití aerogelových izolačních panelů může zlepšit tepelnou izolaci a zvukovou izolaci a může také splnit požadavky na požární ochranu více než 400°C. Aerogelový prášek lze použít v nátěrech vnitřních stěn, jako doplněk konstrukčních izolačních opatření, nejen pro vnitřní stěny, ale také pro vnější stěny a izolaci střechy. Hlavními materiály aerogelových práškových výrobků jsou aerogel a nano-SiO2, které jsou vyrobeny speciálními procesy a velikost pórů je extrémně malá, která může splňovat požadavky na tepelnou izolaci a může být široce používána ve stavbě tepelně izolačních vrstev.

   
   

3. Aerogelový materiál se aplikuje na zásobník vody, tepelný kolektor, potrubí a další části ohřívače vody a tepelné ztráty lze snížit o méně než 30% ve srovnání s minulostí.

   Aerogelové materiály se používají ve střešních solárních kolektorech již dlouhou dobu. Používají se hlavně v tepelně izolačních zařízeních solárních ohřívačů vody, které mohou efektivně zlepšit účinnost využití solární energie, učinit je praktičtějšími a uspokojit každodenní potřeby lidí. Aplikace aerogelových materiálů v nádržích na zásobníky vody, tepelných kolektorech, potrubích a dalších částech ohřívače vody může zvýšit účinnost sběru tepla alespoň jednou ve srovnání s běžnými solárními ohřívači vody a tepelné ztráty mohou být sníženy o méně než 30% ve srovnání s minulostí.

   
   

   Aerogelová plst má pozoruhodnou hydrofobicitu a tepelně izolační vlastnosti, které mohou zlepšit izolační účinek potrubí, a je ideálním tepelně izolačním materiálem. Trubka může být zabalena aerogelovou plstí jako hlavní izolační vrstvou izolační struktury a kovová ochranná vrstva se používá jako druhé izolační opatření k ochraně aerogelové izolační vrstvy. Při balení vícevrstvé aerogelové plsti lze použít postupně překrývající se metodu ke zvýšení tepelné izolace. Aerogelová plst má lepší pevnost v tahu, flexibilitu a odolnost proti stlačení a konstrukce izolační vrstvy je relativně jednoduchá. Kromě toho hydrofobicita aerogelové deky udržuje tepelnou vodivost téměř nezměněnou během používání a aerogelová izolační struktura je energeticky úspornější než tradiční izolační struktura.

   
   

4. Použití aerogelového skla může zlepšit tepelně izolační efekt, snížit vliv slunečního záření a uspokojit potřeby lidí.

   Aerogelové sklo obvykle snižuje koeficient přenosu tepla skla ve formě dutého, vakua a mezivrstvy a může zlepšit schopnost snižování hluku. Energeticky úsporný účinek aerogelového skla je zřejmý. V horkých letních a studených zimních oblastech může aerogelové sklo v létě oslabit sluneční záření a snížit tepelné ztráty asi o 20%. V zimě může aerogelové sklo blokovat asi 40% vnitřního horkého vzduchu, což má dobrou energetickou úsporu. Přestože okna tvoří jen malou část obvodu budovy, spotřeba energie představuje asi 25% celkové spotřeby energie. Hlavním důvodem je, že stavební okna nehrají roli při izolaci a vnitřní teplo má tendenci difuzovat okny ven. V létě svítí sluneční světlo přímo do místnosti okny, což způsobuje zvýšení vnitřní teploty. Použití aerogelového skla může zlepšit tepelně izolační efekt, snížit dopad slunečního záření a uspokojit potřeby lidí. Ve srovnání s běžným sklem má aerogelové sklo vyšší propustnost světla a má malý vliv na vnitřní osvětlení. V této fázi existují dva hlavní typy aerogelového skla, jeden je vrstvené sklo a druhý je potažené sklo. Laminované sklo spotřebuje více aerogelu a odpovídající náklady jsou vyšší. Naproti tomu cena potaženého skla je mnohem nižší než cena vrstveného skla a má dobrý tepelně izolační výkon, až 88% světelné propustnosti a neovlivní vnitřní osvětlení.

   
   

5. Aerogelové tepelně izolační materiály jsou nehořlavé materiály třídy A, které lze použít při stavbě protipožárních konstrukcí.

   Aerogelová betonová kompozitní stěna je lehký tepelně izolační materiál vyrobený z aerogelové výplně a modifikovaného lehkého kameniva. Plnění aerogelové výplně expandovaným perlitem může připravit aerogelový expandovaný perlit a použít ho jako lehký agregát k vytvoření nového typu tepelně izolačního materiálu. Aerogelový expandovaný perlit má pevnost v tlaku 4,39MPa a tepelnou vodivost 0,062W/(m·K). Aerogelová struktura je hlavně porézní síť, která může pokrýt povrch ocelové konstrukce tepelně izolačním kompozitním materiálem aerogelového materiálu pro prodloužení doby hoření bez produkce toxických látek. Současně může aerogelový materiál bránit šíření ohně, je nehořlavý materiál třídy A a může být použit při stavbě ohnivzdorných konstrukcí.

   Aerogel má vynikající výkon, ale pevnost čistého aerogelového materiálu je nízká. Výzkum a vývoj kompozitních aerogelových materiálů by měl být dále posílen a aerogelový materiál by měl být přiměřeně kombinován s jinými materiály, aby účinně zvýšil výkon materiálu a vynahradil aerogel. Nedostatečný materiál. Současně je nutné dále snížit náklady na přípravu a použití aerogelu s cílem zaujmout větší podíl na stavebním trhu a efektivně zlepšit komplexní výhody aerogelových materiálů.