Aerogel-materiaaleja käytetään laajalti rakennusten energiansäästökentällä

Aerogel on nanohuokoinen kiinteä materiaali, jonka pääkomponentti on ultrahienot hiukkaset. Materiaalilla on suuri erityinen pinta-ala, korkea huokoisuus ja pieni hiukkaskoko. Aerogeeliä, joka tunnetaan myös nimellä kiinteä savu tai jäädytetty savu, pidetään tällä hetkellä kevyimpana kiinteänä materiaalina. Aerogeelin erityisen fyysisen rakenteen vuoksi sillä on vahvat palo- ja lämmöneristysominaisuudet, joita voidaan käyttää laajalti rakennusalalla, ja sillä on hyvät kehitysnäkymät rakennusten energiansäästön alalla.

The Amazing Aerogel Material

Lämmöneristys, lämmönsuojelu, kevyet aerogeelimateriaalit täyttävät rakennuksen energiansäästövaatimukset rakennuksen kevyen kehityksen mukaisesti.

1990-luvulta lähtien aerogeelit ovat saaneet laajaa huomiota maailmanlaajuisesti, ja maat ovat investoineet tutkimukseen paljon rahaa ja työvoimaa. Aerogeelin kotimainen tutkimus on myös kerännyt paljon tutkimus- ja kehityskokemusta, mikä on luonut suotuisat olosuhteet aerogeelimateriaalien edistämiselle ja soveltamiselle.

Aerogeelit voidaan jakaa epäorgaanisiin aerogeeleihin, orgaanisiin aerogeeleihin ja hiiliaerogeeleihin. Niistä epäorgaaniset aerogeelit valmistetaan orgaanisista metalliaineista superkriittisellä kuivausmenetelmällä ja lopulta muodostavat matalatiheyksisen amorfisen kiinteän materiaalin. Epäorgaanisia aerogeelejä on monissa muodoissa, tavallisia ovat keraamiset jauheet, monioksidien aerogeelit, ultrahienot metallit ja yksikköoksidien aerogeelit. Orgaanisen aerogeelin tärkeimmät materiaalit ovat formaldehydi ja kinoni, ja valmistusprosessia parannetaan vain hieman epäorgaanisen aerogeelin valmistusprosessissa. Hiili-aerogeeli on pääasiassa eräänlainen nanohiilimateriaali, joka saadaan karbonoimalla termostaattinen orgaaninen aerogeeli. Sillä on pääasiassa amorfisen tilan, kevyen painon ja huokoisen ominaisuudet. Tällä materiaalilla on vahva sähkönjohtavuus.

Aerogeelimateriaaleilla on monia ominaisuuksia, ja yksi tärkeimmistä ominaisuuksista rakennusten energiansäästösovelluksissa on lämmöneristys. Aerogeelimateriaaleilla on korkea huokoisuus ja erinomainen lämmönsiirtotoiminto. Ensinnäkin aerogeelimateriaalilla on alhainen tiheys, ja lämmön etenemisreitti on pitkä aerogeelirakenteessa, mikä vähentää merkittävästi lämmönsiirtotehokkuutta. Toiseksi aerogeelimateriaalin hiukkaskoko on pieni, yleensä alle 20 nm, mikä rajoittaa ilmamolekyylien vapaata liikkuvuutta aerogeelimateriaalissa ja vähentää ilman konvektiivista lämmönjohtavuutta. Aerogeelit, joilla on erittäin alhainen lämmönjohtavuus, estävät suurimman osan infrapunasäteilystä, jolla on myös alhaiset lämpösäteilyn aallonpituudet. Siksi aerogeelillä on hyvä lämmöneristysvaikutus.

Aerogeelimateriaalien tiheys on 0,16–4,0 kg / m³, mikä on paljon pienempi kuin muiden materiaalien, mikä on linjassa kevyen rakenteen kehityssuuntauksen kanssa. Lisäksi aerogeelimateriaaleilla on myös palontorjuntan, äänieristyksen ja korroosionkestävyyden edut.

Aerogelin käyttö rakennusten energiansäästön alalla

1. Matalan lämmönjohtavuuden aerogeelin lisääminen perinteiseen laastiin ja betoniin voi tehokkaasti parantaa materiaalin suorituskykyä.

   Aerogel lämpöeristyslasti on valmistettu Portland sementistä hyytelöaineena, lisäämällä aerogeeliä, SiO2 ja lasihelmiä. Lasihelmien koko on paljon suurempi kuin aerogeelihiukkasten, jotka voidaan täyttää laastimatriisiin, ja pienemmät aerogeelihiukkaset täyttävät aukot edelleen, niin että huokoisuus pienenee mahdollisimman paljon ja lämmöneristyslastin lämmönjohtavuus myös vähenee. Rakennuksen odotettu eristysvaikutus voidaan saavuttaa. Levitä lämpöeristyslastia rakennuksen ulkoseinän pinnalle. Mitä paksumpi laasti on, sitä suurempi lämpötila-ero sisällä ja ulkopuolella. Voidaan nähdä, että aerogeelilämmityslaasti voi estää lämmön ja parantaa rakennuksen rakenteen yleistä lämmöneristystä ja energiaa säästävää vaikutusta. Kun aerogeeli on lisätty betoniin, betonin paino ja lämmönjohtavuus pienenevät merkittävästi, mutta se vahingoittaa myös betonin mekaanista lujuutta, joten aerogeeli betonia on vältettävä kantavissa seinissä.

   
   

2. Aerogel-jauhetta voidaan käyttää sisäseinien pinnoitteissa rakenteellisten lämmöneristystoimenpiteiden täydennyksenä paitsi rakennuksen sisäseinien eristykseen, myös ulkoseinien ja katon eristykseen.

   Sisäseinän eristys on tärkeä osa rakennusten eristystekniikkaa, mutta se on usein helposti unohdettu. Sisäinen lämpö hajaantuu sisäseinän läpi ja siirtyy ulkopuolelle. Sisäseinän eristyksen on täytettävä tärkeimmät eristysvaatimukset, ja sillä on myös oltava palonkestävä toiminto, ja saastuttamattomat materiaalit on valittava. Aerogeeli-eristyspaneelien käyttö voi parantaa lämpö- ja äänieristysvaikutuksia ja täyttää myös yli 400 ° C:n palosuojausvaatimukset. Aerogeelijauhetta voidaan käyttää sisäseinien pinnoitteissa rakenteellisten eristystoimenpiteiden täydennyksenä paitsi sisäseinien rakentamisessa, myös ulkoseinien ja katon eristyksessä. Aerogeelijauhetuotteiden tärkeimmät materiaalit ovat aerogeeli ja nano-SiO2, jotka valmistetaan erityisillä prosesseilla, ja huokoskoko on erittäin pieni, joka voi täyttää lämmöneristyksen suorituskyvyn vaatimukset ja jota voidaan käyttää laajalti lämmöneristyskerrosten rakentamisessa.

   
   

3. Aerogeelimateriaalia levitetään vedenvarastointisäiliöön, lämmönkeräimeen, putkistoon ja muihin vedenlämmittimen osiin, ja lämpöhävikkiä voidaan vähentää alle 30% edelliseen verrattuna.

   Aerogeelimateriaaleja on käytetty kattoaurinkokeräimissä jo pitkään. Niitä käytetään pääasiassa aurinkovedenlämmittimien lämmöneristyslaitteissa, jotka voivat tehokkaasti parantaa aurinkoenergian käytön tehokkuutta, tehdä niistä käytännöllisempiä ja vastata ihmisten päivittäisiin tarpeisiin. Aerogeelimateriaalien käyttö vedenvarastointisäiliöihin, lämmönkeräimiin, putkiin ja muihin vedenlämmittimen osiin voi lisätä lämmönkeruutehokkuutta vähintään 1 kertaa verrattuna tavallisiin aurinkovedenlämmittimiin, ja lämpöhäviö voidaan vähentää alle 30% verrattuna menneisyyteen.

   
   

   Aerogeelihuovalla on huomattavat hydrofobisuus- ja lämmöneristysominaisuudet, jotka voivat parantaa putkistojen eristysvaikutusta, ja se on ihanteellinen lämmöneristysmateriaali. Putki voidaan kääriä aerogeelihuopalla eristysrakenteen pääasiallisena eristyskerroksena, ja metallisuojauskerrosta käytetään toisena eristystoimenpiteenä aerogeelieristyskerroksen suojaamiseksi. Monikerroksista aerogeelihuopaa kiedottaessa voidaan käyttää porrastettua päällekkäistä menetelmää lämmöneristyksen parantamiseksi. Aerogeelihuovalla on parempi vetolujuus, joustavuus ja puristuskestävyys, ja eristyskerroksen rakenne on suhteellisen yksinkertainen. Lisäksi aerogeelin huovan hydrofobisuus pitää lämmönjohtavuuden lähes muuttumattomana käytön aikana, ja aerogeelin eristysrakenne on energiaa säästävämpi kuin perinteinen eristysrakenne.

   
   

4. Aerogeelilasin käyttö voi parantaa lämmöneristysvaikutusta, vähentää auringon säteilyn vaikutusta ja vastata ihmisten tarpeisiin.

   Aerogeelilasi yleensä vähentää lasin lämmönsiirtokerrointa onttoon, tyhjiöön ja välikerrokseen, ja voi parantaa melunvaimennuskykyä. Aerogeelilasin energiaa säästävä vaikutus on ilmeinen. Kuumilla kesällä ja kylmillä talvialueilla aerogeelilasi voi heikentää auringonsäteilyä kesällä ja vähentää lämmönhukkaa noin 20%. Talvella aerogeelilasi voi tukkia noin 40% sisätilojen kuumasta ilmasta, jolla on hyvä energiaa säästävä arvo. Vaikka ikkunat muodostavat vain pienen osan rakennuksen kuoresta, energiankulutuksen osuus energian kokonaiskulutuksesta on noin 25%. Tärkein syy on se, että ikkunoilla ei ole merkitystä eristämisessä, ja sisäinen lämpö yleensä hajottaa ulos ikkunoiden kautta. Kesällä auringonvalo paistaa suoraan huoneeseen ikkunoiden kautta, jolloin sisälämpötila nousee. Aerogeelilasin käyttö voi parantaa lämmöneristysvaikutusta, vähentää auringon säteilyn vaikutusta ja vastata ihmisten tarpeisiin. Tavalliseen lasiin verrattuna aerogeelilasilla on suurempi valonläpäisevyys, ja sillä on vain vähän vaikutusta sisävalaistukseen. Tässä vaiheessa aerogeelilasia on kaksi päätyyppiä, toinen on laminoitu lasi ja toinen päällystetty lasi. Laminoitu lasi kuluttaa enemmän aerogeeliä, ja vastaavat kustannukset ovat korkeammat. Sitä vastoin päällystetyn lasin hinta on paljon alhaisempi kuin laminoidun lasin hinta, ja sillä on hyvä lämmöneristys, jopa 88% valonläpäisevyys, eikä se vaikuta sisävalaistukseen.

   
   

5. Aerogel-lämpöeristysmateriaalit ovat luokan A palamattomia materiaaleja, joita voidaan käyttää palonkestävien rakenteiden rakentamisessa.

   Aerogel-betonikomposiittiseinä on kevyt lämmöneristysseinämateriaali, joka on valmistettu aerogeeli-täytteestä ja muunnetusta kevyestä materiaalista. Laajennetun perliitin aerogeelin täyttö voi valmistaa aerogeelin laajennettua perliittia ja käyttää sitä kevyenä aggregaattina uudenlaisen lämmöneristysmateriaalin muodostamiseksi. Aerogel laajennetun perliitin puristuslujuus on 4,39 MPa ja lämmönjohtavuus 0,062W / (m·K). Aerogeelirakenne on pääasiassa huokoinen verkko, joka voi peittää teräsrakenteen pinnan aerogeelin lämpöeristävällä komposiittimateriaalilla palamisajan pidentämiseksi aiheuttamatta myrkyllisiä aineita. Samaan aikaan aerogeelimateriaali voi estää tulen leviämisen, on luokan A palamaton materiaali ja sitä voidaan käyttää palonkestävien rakenteiden rakentamisessa.

   Aerogel on erinomainen suorituskyky, mutta puhtaan aerogeelimateriaalin lujuus on alhainen. Komposiittiaerogeelimateriaalien tutkimusta ja kehittämistä olisi vahvistettava edelleen, ja aerogeelimateriaali olisi kohtuudella yhdistettävä muihin materiaaleihin materiaalin suorituskyvyn parantamiseksi ja aerogeelin korvaamiseksi. Riittämätön materiaali. Samaan aikaan aerogeelin valmistuksen ja käytön kustannuksia on edelleen vähennettävä, jotta rakennusmarkkinoilla olisi suurempi osuus ja aerogeelimateriaalien kattavia etuja voitaisiin tehokkaasti parantaa.