Enerji verimli binalar peşinde, termal yönetim kritik bir sınır olarak ortaya çıktı. Isıtma, havalandırma ve hava koşulları ticari ve konut yapıları içinde toplam enerji tüketiminin yaklaşık% 40'ı için, hem operasyonel maliyetleri hem de karbon emisyonlarının sınırlarını yeni aşırılar gibi kontrol altına alan sağlam yüzeylere sahiptir.Sıcak iletken köpük tahtaları standart olarak uzun süre hizmet vermektedir, ancak performans tavanları fiziksel kısıtlamalarla sınırlıdır.

Aerogels Nedir?

Aerogels, sıvı bileşeninin –tipik olarak su veya alkolün – süperktik kurutucu olarak adlandırılan bir işlem aracılığıyla bir jelden elde edilen sentetik malzemelerdir (yaklaşık 0.0015 g/cm3 olarak düşük olduğu gibi), ısı geçişi havadan daha hafif hale getirir) ve hacminin 90-99.8'ini alır. Bu yapı, dikkat çekici özellikleriyle, küçük bir gözeneklerle - çapı 2-50 nanometreler - ısı transferini aşırı derecede azaltır.

En yaygın tip, silikon dioksit öncülerinden üretilen ve yaygın olarak ısı yalıtımında kullanılır. Diğer çeşitler, düşük termal iletkenlikleri (enerji depolamasında kullanılan) polimer aerogels (daha esnek ve sağlam), ve metal oksit aerogels (daha da organik polimerler ile organik ağlarla bir araya getiren, yüksek ısı iletkenliği nedeniyle hem de yüksek miktarda sıvılar için, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte olan kimyasal maddeler.

Aerogelse Nasıl: Knudsen Etkisi

Bununla birlikte, soğuk hava kirliliği gibi bazı durumlarda, plastik hava kirliliğinin (yaklaşık 70 nm) en iyi şekilde azaltılması, ısının ısıtılması ve ısıtılması gibi bazı değişikliklerle ilgili olarak, ısıtılması gibi bazı değişikliklerle ilgili olarak, ısıtılmış hava kirliliğini azaltmaktadır.

Yapı Isı Yönetimi Uygulamaları

Aerogels tek bir ürün değil, çeşitli bina bileşenleri için uygun olarak mevcut olan bir malzeme ailesidir.En yaygın ticari incarnations, aerogel battaniyeleri (serogel parçacıkları ile birlikte yapılan esnek matlar), sert paneller, translucent granüller için. her form faktörü belirli inşaat ihtiyaçlarını karşılar.

Duvar yalıtımı

Aerogel battaniyeleri, genellikle 5 ila 20 mm kalın, uzayın premium duvarlarda, kenar kaplamaların arkasında veya sürekli bir yalıtım katmanı olarak kurulabilir. Birim başına yüksek termal dirençleri, mimarların aynı boşlukta hırslı R değerli performans elde etmelerine olanak sağlar - özellikle de yüksek çözünürlükte önemli bir avantajdır. Örneğin, 10 mm bir kenar yalıtım katmanı genellikle 50-70 mm camlar için aynı yalıtım katmanı sağlayabilir.

Çatı ve Attic Yalıtım

Çatılar bir bina kabuğunun en termal olarak kırılgan parçaları arasındadır. Aerogel paneller ve battaniyeler doğrudan çatı güvertelerine veya membran sistemlerine entegre edilebilir. hafif doğa (yaklaşık 100-200 kg/m3 battaniye için) yapısal yüklemeyi azaltır, onları daha eski binalarda ağır yalıtım tabakalarını destekleyemez ve yüksek sıcaklıklara maruz kalırken, hafif ısı kaybı, baş odalarını korurken ısı kaybı.

Pencereyi Kaldıran Yükseltmeler

Windows, termal zarflar inşa etmede çok kötü noktalardır. Translucent aerogel granüller, genellikle cam panjurlar arasında dolu, U-değerli pencereleri 0,5 W /m2·K - iyi şarj edilebilir bir duvar için kullanılabilir. Bu aerogel dolu bir glaning birimleri doğal olarak, soğuk gün ışığı vakumlamaktan farklı olarak ısıtılırken, soğuk güneş ışığının ısıtılması veya gaz dolu birimlerin aksine, aerogel dolu pencereler başarısız olur ve özellikle de aktif bir bakım gerektirir.

Facade Cladding ve Perde Duvarları

Dış kanal sistemleri, cephe materyalinin arkasında sürekli bir katman olarak aerogel yalıtımını içerebilir. Bu yaklaşım, metal framing ve alt yapılar aracılığıyla ısıtımı ortadan kaldırır. Bazı üreticiler artık estetik end ile yalıtım birleştiren bir perde duvarı paneller sunar, mimarların yüksek performans elde etmelerine olanak sağlar. yoğun kentsel ortamlarda, aerogel cephe yalıtımlarında da ses azaltıcı titreşimleri absorbe ederek gürültü azaltmaya katkıda bulunur.

Konvansiyonel yalıtım malzemelerinin avantajları

Geleneksel insulants ile karşılaştırıldığında, hedefli uygulamalarda prim maliyetlerini haklı gösteren birçok kritik fayda ortaya koymaktadır.

  • [FONT=0]Superior Thermal Davranış: [DÜT:1] 0.03-0.020 W/m·K, aerogels outperform poliurethane köpük (0.022-0.028 W/m·K), katı polistyrene (0.030-0.038 W/m·K) ve elyaflar (0.032-0.048 W /m·K) Bu, aynı değere ulaşmak ve malzeme emisyonlarını azaltmak için gerekli olan anlamına gelir.
  • [FONT:0)Işık ağırlık:[Döneticileri 0.12 g/cm3 (Ekstralar için), aerogels, yapılara uygun yük eklenebilir.Bu özellikle sınırlı yük taşıma kapasitesi ile tarihi binalar için değerli.
  • [FONT:0]Hydrophobicity:[Dönetici:[Dönetici: 0) Birçok ticari aerogels, sularını yeniden şekillendirmeye, ısı performansına ve kalıplara destek olabilecek ne kadar yüksek çözünürlükte ne kadar düşük olursa olsun, R değerliliğini %50 oranında kaybedebilir.
  • [FONT:0]Fire Direnişi: Silica aerogels doğal olarak değil, 1000 °C'yi ignit olmadan aşabilir ve sıcaklıklara dayanamaz.
  • [FONT:0)Breathability:[Dönetici:[Dönetici: 0) Aerogel malzemeleri, su buharının yapılarını kullanarak, duvar meclislerinde kondensasyon riskini azalttır - soğuk iklimlerde bina çürümesinin ortak bir nedeni.
  • [FONT:0) Akustik Performans: [Dönetici:[Dönetici: 0,4] Nanogözlü ağ ses dalgalarını absorbe eder, dual amaçlı termal ve akustik yalıtım sağlar. Bu, çok aile konut ve misafirperverlik projelerinde büyüyen bir taleptir.

Bu avantajlar, somut enerji tasarruflarına yol açıyor. Alan çalışmaları, dış duvarlardaki 20 mm aerogel battaniyesi ile restore edilen bina kabuğunun bina ayak izi değiştirmeden% 30-50 oranında azaltabileceğini göstermiştir. Örneğin, Almanya'daki savaş sonrası apartman bloğu, bina ayak izi değiştirmeden ısıtma talebine göre% 30-50 oranında bir azalma elde etti.

Meydanlar ve Sınırlar

Zorlu performanslarına rağmen, aerogels, tüm uygulamalarda geleneksel yalıtım dağıtmalarını engelleyen birkaç engelle karşı karşıyadır.

[FONT:0)Cost: [Dönetici: 0,3 $) Aerogel üretim geleneksel malzemelere kıyasla pahalı kalır. Silica aerogel battaniyeleri, 10 mm katmanı için kare ayağına (tek başına) $ 1,3 - $ 0,3 - $ 0,3 $ - yüksek maliyet, yüksek basınç ve alternatif öncülere göre yüksek maliyetlidir (örneğin, tetraethyl veyathosilica gibi pahalı öncülerden de faydalanabilir).

[FONT:0]Brittleness: [Dönetici: [Dönetici] Pure silik aerogels kırılgandır ve mekanik stres altında çatlaklar veya tozları kırılabilir.Bu, yüksek hacimli veya yük taşıma alanlarının koruyucu bir akış olmadan yapılması gerekir.

[FONT:0) Bina Ortamlarında Kullanılabilirlik:[Dönder:[Döneticiler) Zamanla, aerogeller döngüsel nem, UV ışınları veya donmuş aksiyon nedeniyle bozulabilir. Çoğu ticari ürünler hala geleneksel malzemelerle karşılaştırılabilir.

[[Üyetim:0)Ürün Scalability:[Dönetici:[Dönetici] gibi şirketler, ve diğerleri büyük ölçekli üretime yatırım yaptı, toplam küresel üretim kapasitesi hala inşaat yalıtım pazarına göre mütevazı olabilir. Tedarik zinciri kısıtlamaları büyük hacimler gerektiren projeler için uzun zamanlara yol açabilir. Ek olarak, süperktik CO2 kurutmanın çevresel ayak izi bazı alternatiflerden daha düşük, ancak bazı süreçlerde kullanılan organik çözücüler hala bazı süreçlerde kullanılan organik çözücüler.

[FONT:0)Installation Uzmanlığı:[Dönetici:[Dönetici:0) Aerogel ürünleri, standart yalıtımdan kullanım gereksinimlerine göre farklı olarak, özel yapıştırıcılara, taşıyıcılara veya kesme araçlarına ihtiyaç duyuyorlar.

Son Yeni Yenilikler ve Araştırma Yolu

Aerogel endüstrisi bu zorlukların malzeme bilimi yenilikleri aracılığıyla aktif olarak ele alınmasıdır. Araştırmacılar, fiberleri (poliaramid, karbon, basalt) tekrarlamak için kullanılan bir poliimide-silica aerogels”, 0.019 W /m örneğinde yayınlanan bir kurulum yapmak için daha kolay ve dayanıklılık sağlarlar.

Maliyet azaltma çabaları, yüksek basınçlı gemileri yüzeyde azaltan (Fransa) ve Aerogels standart baskıda sıvıyı güçlendirmek yerine kullanmaya odaklanır.Demekli hava kirliliği (APD), yüksek basınçlı gemiler için ihtiyaç duyan umut verici bir tekniktir. Enersens (Fransa) ve Aerogel İngiltere dahil olmak üzere, standart baskı altında binaları güçlendirmek için.

Bir başka heyecan verici avenue, gün boyunca ısı tamponları olarak ısıtılır, sürekli yalıtım sağlarken Kaliforniya Üniversitesi'ndeki araştırmacılar faz değiştirme malzemeleri (PCMs) birerogel matrislerine kadar, o mağaza ısı enerjisinin gün boyunca yarattığı kompozitler oluşturur ve geceleyin serbest bırakırlar.Bu malzemeler ısı tamponları azaltır, sürekli yalıtım sağlarken ısı ısıtma ve soğutma yüklerini azaltırlar.

Pencereler için aerogels de ilerliyor.P. Birkaç Avrupa ofis binalarında göze çarparak, bu birimler termal performans pahasına gelmeme ihtiyacı olduğunu gösteriyor.

Future Outlook ve Sürdürülebilirlik Iplikasyonları

Bina kodları daha sıkı hale gelir - örneğin, Uluslararası Enerji Koruma Yasası (IECC) ve Pasif Ev standartları, standart malzemelerin aşırı kalınlık olmadan gerekli termal direnişe ulaşamadığı boşlukları doldurmak için daha düşük bir ABD değeri gerektirir.

Bir sürdürülebilirlik perspektifinden, aerogelinler operasyonel karbon emisyonlarını azaltmanın önemli ölçüde katkıda bulunabilirler. A Life Rise Assessment (LCA) aerogel-i izolasyon duvarları ile 60 yıllık bir bina ömrü boyunca, bazı köpük ve fibrous insülansları farklı olarak, endüstride 1-3 yıl içinde enerji tasarrufuna yol açıyor ve ek bir karbon yararı için geri dönüşüm rotaları araştırıyor.

Wider kabul, inşaat tedarik zincirinin maliyet azaltımı ve eğitimine bağlı olacaktır. Teşvik programları, yüksek performanslı yalıtım için vergi kredileri gibi, piyasa penetrasyonunu hızlandırabilir. Avrupa'da, birçok hükümet şimdi diğer yalıtım yöntemlerinin mimari karakteri değiştireceği tarihi binalar için aero retrofitler desteklemektedir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Aerogels, termal yönetim inşa etmek için dönüştürücü bir teknoloji temsil ediyor. ultra-low termal iletkenliği, hafif, ateş direnci ve nem toleransı, geleneksel yalıtım sınırlamalarının birçokını ele alıyor.Hemenler için, sürekli inovasyon boşluğu kapatıyor ve bina sahipleri, betonarme ölçeklerini korumak için titiz enerji performans hedeflerini karşılamak için arıyorlar, aerogels artık sadece bir laboratuvar merakı değil - yeni bir binada ciddi bir şekilde düşünülmüş olan pratik, yüksek performanslı bir seçenek.