תכונות המכונות והטמליות של מבודד בניין משופף על ידי אראג'ל

תעשיית הבנייה ממשיכה לדרוש חומרים המציעים ביצועים יוצאי דופן תוך צמצום ההשפעה הסביבתית. Aerogel-enhanced בניין בידוד בולט כפתרון טרנספורמטיבי, שילוב משקל אולטרה-אור עם יעילות תרמית כי הרבה מעבר לאפשרויות קונבנציונליות.חומר מתקדם זה, שפותח במקור עבור יישומי אווירופייס, משולב כעת בתוך מגורים, מסחר, ותחנות בנייה תעשייתיות כדי להשיג קודים אנרגיה מחמירים ומטרות קיימות.

מה זה Aerogel?

Aerogel הוא קצף סינתטי, פתוח שנוצר מג'ל שבו המרכיב הנוזלי הוחלף על ידי גז, בדרך כלל אוויר, באמצעות תהליך שנקרא יבשה סופר קריטי.החומר שנוצר מורכב מ-95% אוויר על ידי נפח, נותן לו את הכינוי "עשן פתור" או "עשן נוזלי" (prozen) שלה רשת ממושמעת של חלקיקים מחוברים - לעתים קרובות, פחמן, מתכת או תחמוצת - 90.00) עם נפיחות מגנטית סטנדרטית גבוהה (R) עם סגסוגת גבוהה יותר מ-41 (Ric) ו- 16.

בין הסוגים השונים, silica aerogel הוא הנפוץ ביותר עבור יישומים בידוד בשל היציבות התרמית המעולה שלה, מוליכות תרמית נמוכה, וקלות יחסית של ייצור. פחמן aerogels ו פולימרגלים מציעים פרופילים שונים רכוש (כגון מוליכות חשמלית או גמישות) אבל הם פחות נפוץ בייצור מוצרים. for insulation, aerogel הוא בדרך כלל משולב לשמיכה, לוחות, או grales בצורות פולימבליקומטיות כדי לשמור על חומרים מכניים.

תכונות עשירות של Aerogel-Enhanced Insulation

היתרון העליון של בידוד אוויריגל הוא ב מוליכות תרמית נמוכה להפליא שלה.עם ערכים בדרך כלל נופלים בין 0.013 ל 0.020 W / (mK), מוצרים המבוססים על אירוביים המבוססים על אירוביים על שכבה רחבה.עבור הקשר, חומרים סיבים קונבנציונליים של שבבים מוגבלים עם עוביים סטנדרטיים של בערך 0.04 W/K), בעוד שכבת פולידור אחורית מוגבלת (x2) עומדת קרוב ל-0 גרם פנימי (p) אך ורק 0 (R) קרוב ל-0.

ערכי התנהגות תרמית ונהגי ביצועים

גורמים אחדים תורמים להתנהלות תרמית הנמוכה של Aerogel.אפקט ה- Knudsen, המתאר את ההפחתה בהתנהלות חום-phase כאשר גדלים פואר קטנים יותר מאשר הדרך החינמית של מולקולות גז, הוא מרכזי.ב nanopores של Aerogel, צפיפות אווירית התנגשות לעתים קרובות יותר עם המבנה האי-אדום מוצק מאשר עם זה, צמצום מאוד של העברת חום על ידי גז והתנהלות פנימית, בנוסף לאפקטים רחב יותר על ידי קרינת חום גבוהה יותר על ידי קרינת חום על ידי קרינת חום.

שמיכות סטנדרטיות של ארובול יש בדרך כלל מוליכות תרמיות בטווח של 0.014–0.016 W /(mK) בטמפרטורת החדר ולחץ אטמוספירי. כאשר נתון לאבק חלקי (פאנלים מחוששים), ערכים יכולים לרדת מתחת 0.004 W /(mK) עבור רוב יישומי הבנייה, ליד גירסאות לחץ אטמוספירי משמשים, אבל הביצועים יוצאי דופן זה חשוב לציין כי התנהגות תרמית של קצבת עשוי להיות יעיל עם עלייה במקצת עם חום, אם כי אם כי עשוי להיות יעיל יותר עם עלייה קלה של חום רטובה, אם כי הוא עשוי להיות יעיל.

התנגדות אש ויציבות הירושה

Insulation של Aerogel מציג ביצועים מצוינים באש. Silica aerogel הוא לא-conbustible, עם נקודת התכה מעל 1200 ° C (2192 °F) הוא לא תומך בלהבות מתפשט ומייצר עשן מינימלי כאשר חשופים לשריפה.270 מוצרי מזג אוויר Blanket המשלבים אחליק בדרך כלל להשיג דירוגי אש (ASTM E84 להפיץ אינדקס ⁇ 25).זה הופך גל גבוה לטמפרטורות גבוהות של חום קיצוניות (אונקציה) גם כן, 000 חום גבוהה יותר, 000, 000, 000, 000, 000 חום, 000, 000, 000, 000 חום, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, בדרך כלל להשיג בדרך כלל להשיג בדרך כלל להשיג דירוגים, 000 חום עקביות, 000 חום עקביות, 000 חום עקביות, 000 חום עקביות, 000 חום עקביות, 000).

תכונות מכניות של Aerogel-Enhanced Insulation

בעוד aerogel הוא עדין מבחינה ויזואלית, המאפיינים המכניים שלה מורכבים יותר מאשר המראה שלה מרמז. טהור אחליק מונוליטית הם שופע, עם כוח רביר נמוך (כ 2-8 MPa) ו קשיחות שבר. עם זאת, כאשר משולבים לתוך שמיכה מורכבת - באופן רטי על ידי חדירה של מזרון (זכוכית, P, קרמיקה) עם aerogel - את היתרונות של המוצר וכתוצאה מכך, 000, 000, כדי להיות מוערך, כדי להיות מסוגלות של התנהגות מכנית.

הכחשת האור וטבע משקל

בידוד אוויריגל הוא אור יוצא דופן.אירול שן דנים טווח בין 120 ל-200 ק"ג / m3, מעט גבוה יותר מאשר אווירוגל טהור, אך עדיין קל משמעותית מאשר לוחות קצף (בדרך כלל 25-50 ק"ג / m3 עבור EPS, אבל הביצועים התרמית של Aerogel מאפשר עבור שכבות), משקל בהיר מפשט תחבורה ומתקנים, צמצום עומסים מבניים על גגות, קירות, וספקי חום נמוך יותר, כמו גם כן, כלומר, לחץ אווירי משקל נמוך יותר, עם זאת, עם זאת, אמצעי לחימה נמוך יותר.

כוח מדכא וחוסן

למרות האופי ה ⁇ שלה, silica aerogel יכול לעמוד בלחץ בולט לפני התמוטטות. aerogel מונוליטות יש נקודות דחיסה בטווח של 0.1-5 MPa, בהתאם לדחיסות. שמיכות Composite להציג דחיסות נמוכה יותר אבל לשחזר צורה לאחר דחיסה מתונה.

אחריות, ידה, ושיקולי דעת

אחד האתגרים העיקריים של בידוד אוויריגל הוא הבירות שלו בצורה טהורה. דור אבק במהלך חיתוך יכול להתרחש, ואת החומר עשוי לקרוע או מתפורר אם מופרע. יצרנים טיפלו בנושאים אלה על ידי לכידת חלקיקים אוויריים בין תבניות גלימות גמישות (מרקם זכוכית שרוף, פוליסטר לא זורק, או מחוספס) או על ידי יצירת חומרים מחוסנים aerogel-מדומים כי הם יכולים להיות מתפזרים עם חומרים פגומים (אובריקים) עם חומרים מתאימים לשימוש מיידי (מחץ) עם חומרים פגומים) עם חומרים פגומים, לאחר הסרת חום תקין, לאחר מכן, לאחר הסרת שומן, לאחר מכן, לאחר הסרת שומן מוגן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, או חסומים, או חסומים, או חסומים, או חסומים).

יישומים בבניית בנייה

בידוד Aerogel-enhanced הוא מציאת שימוש במגוון רחב של הקשרים בנייה.שילוב שלה של ביצועים תרמיים גבוהים עם עובי נמוך יחסית עושה את זה יקר במיוחד איפה חלל הפנים הוא פרמיה או שבו שינויים מבניים הם בלתי רצויים.

קיר ופאדה אינסוס

בקירות אדים, שמיכה אווירול ניתן להתקין בתוך חללים כדי להשיג ערכי R של 20 ומעלה עם רק 3-4 אינץ ' עובי.זה מאפשר למתכננים לעמוד בסטנדרטים בית פסיביים ללא עומק קיר גדל.עבור masonry או קירות קונקרטיים, aerogel טיח (תערובת של עגילים אווירגל ו a Cableer) מספק שכבת סיום מוגברת כי גם משפר את vorap או קירות קונקרטיים, 000 in agulation in avdsives (R) עם חיתוך פלדה (Ricer) עם ביצועים מתקדמים) עם ביצועים רצופים) עם חיתוך חיתוך חיתוך חיתוך חיתוך פלדה (Ricer) עם חיתוך מחדש ב-R.

גג ו בידוד

עבור גגות מקוצצים, שמיכה אירובית גמישה ניתן להזיז מעל הדרים או בין רפטינגים.היכולת שלהם להתאים לצורות לא סדירות הופכת אותם אידיאליים לתקרה ולתחומים עם מכשולים. בגגות שטוחות, לוחות אוויר קשיחים משמשים כמו בידוד מתחת למערכות membrane.ההתנגדות הגבוהה של החומרית (אפילו 10 & 37; deformation) מאפשרת לעומסים תרמיים של תפקוד נמוך של 4 אינץ ', במקום לחץ דם', במקום לפשט את רמת לחץ נמוך של לחץ דם של לחץ דם נמוך של לחץ דם נמוך של 4 אינץ', במקום לחץ נמוך של לחץ דם נמוך של לחץ דם נמוך של לחץ דם נמוך של לחץ דם נמוך של לחץ דם נמוך של 4 אינץ '.

Windows, Doors ו-Gazing Systems

ניתן לשלב את Aerogel בתוך מסגרת החלון ואת חותמות קצה כדי להפחית את אובדן החום. לוחות aerogel translucent ממוקם בין שכבות כפול או משולש גלימה ליצור אלמנט מאיר יום גדול אשר משדר אור דיפרנציואלי תוך מתן ערכי R-ערכים מקבילים לקירות אדנקיים רגילים (FLT:0 לאומי Renewable Energy LabFLT 1 חקר מערכות כאלה עבור מבנים תרמילים).

מערכות מכניות ודוכסות

פיפוס ו אינסטלציה דוקטרקטית היא יישום בוגר של aerogel. מעילי צינורות צינורות צינורות צינורות צינורות צינורות צינורות מים חמים וקרים, צינורות קירור, ו HVAC ductwork להפחית באופן דרסטי את אובדן האנרגיה.התנגדות האש של החומר הידרופוביות להפוך אותו מתאים הן בתוך מערכות מים קרירות והן בחוץ.

יתרונות סביבתיים וכלכליים

ירידה באנרגיה המבצעת היא הנהג העיקרי לאמץ בידוד אוויריגל.על פי מחלקת האנרגיה של ארה"ב, חימום חלל וחשבון קירור של כ-40–50% מהשימוש באנרגיה למגורים.על ידי צמצום העברת חום דרך המעטפה, אירובי יכול לקצץ את העומסים האלה באופן משמעותי.בית מבודד עם 4 אינץ 'קירות גל עשוי להשתמש בפחות אנרגיה עבור HAC, בהשוואה לתקני אנרגיה נמוכים יותר, בהשוואה לממוצע של אנרגיה, תוך שימוש לעתים קרובות יותר מאשר בתכונות נמוכות יותר.

שיקולים

הסגירה העיקרית של בידוד אוויריגל היא העלות הראשונית הגבוהה ביותר.מחירים עבור שמיכה אירובית נע כיום בין $ $ $ $ $ $ $ $ 8 רגל רבוע עבור מוצר R-10 טיפוסי, לעומת $ 50 $ 2 עבור סיבים או קצף. עם זאת, עלות-תועלת חייב להיות מוערך באופן הוליסטי: פרופילים המאפשרים שטח סביר יותר, מבנים קלים יותר עשויים לדרוש פחות פלדה או בטון, ולהפחית את עלויות אנרגיה גבוהה יותר.

כמה אישורי בנייה ירוקה (LEED, Passive House, Net Zero Energy) נקודות פרס על ביצועי המעטפה כי aerogel יכול לעזור להשיג. תמריצים ממשלתיים וקודי אנרגיה דוחפים גם לעבר ערכי R גבוהים יותר, עוד מעדיף חומרים מתקדמים. An Indicative Lifecycle Assessment מציע כי aerogel משלמת בחזרה פחמן מגולם ב-FLT2–4Freasives של פעולות אקלים קרות (R2Ferd)

תחזית לעתיד וחדשנות

מחקר מתמשך ממשיך לשפר את התכונות המכאניות והרמימיות של בידוד אווירוגל. תרכובות אירוביות גמישות שיכולה להיות ריסוס-החל או נוצר כמו סרטים דקים נמצאים בפיתוח. aerogels היברידיים המשלבים חומרים של שינוי שלב (PCMs) מציעים גם בידוד תרמי אחסון תרמי, אך אחסון תרמי עשוי להחליק את חימום שיא ועומסי קירור. 3D של aerogel יכול לאפשר מותאמים אישית עבור מקורות מורכבים, בנוסף סטנדרטיים אחרים, כולל ייצור אורגני (תוספת סטנדרטית), יכול להפחית באופן ספציפי יותר, או סטנדרטי, באופן ספציפי, או סטנדרטי, כולל, יכול להפחית את עלויות ייצור צמחי מרפא, או סטנדרטי, כולל, כולל, כולל, כולל, כולל, כולל, כולל, באופן ספציפי יותר, יכול להפחית את עלויות בנייה סטנדרטי, 000, 000, 000, 000, או קירור, או קירור, עשוי להפחית את עלויות בנייה סטנדרטי, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, באופן טבעי, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, יכול להיות יעיל יותר, 000, יכול להיות יעיל יותר, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000,

על ידי שילוב של אווירול לתוך עיצוב של זרימות עבודה, אדריכלים ובניינים יכולים לבנות מעטפות שעומדות בפני מטרות האנרגיה התובעניות ביותר ללא הקרבת המרחב הפנימי או האסתטיקה האדריכלית. השילוב של החומר של ביצועים תרמיים סופר-עלטיביים, מכניקה קלה והתנגדות אש להפוך אותו כלי חיוני במאבק נגד שינוי האקלים ועלות אנרגיה עולה.