A környezetkímélő építés anyagai

Átírás

1 A környezetkímélő építés anyagai Dr. Józsa Zsuzsanna c. egyetemi tanár lehetnek természetes anyagok (föld, vályog, kő.) megújuló anyagok (fa, szalma, len, kender ) újrahasznosított anyagok (papír, műanyag, tégla ) olyan high-tech anyagok, amikkel csökkenthetők a környezetkárosító technológiák tól elvárjuk, hogy legyen kicsi az előállítás nyersanyag- és energiaszükséglete, kevés a kibocsátott káros anyagok mennyisége, kevés hulladék keletkezzen, kicsi a beépítés energiaszükséglete, a használata során kialakuló lakóklíma egészséges. életciklus elemzése a teljes életpályára. Természetes anyagok Szárított tégla már i.e babilóniaiak, asszírok, hettiták, kínaiak Vályog épületek - Jemen 1

2 Kínai Nagyfal építése (Bourdon, Abrams) Steve Webel Peru Asram templom építése A térképlapot Posner Károly Lajos és Fia térképészeti műintézete metszette és nyomtatta, Budapesten, 1896-ban 2

3 Hagyományos vályogfalak (Istvánfi, 1997) A) hantfal gyeptéglából B) gömbölyeges sárfal C) rakott fal D) sövény közé tömött (többrétegű) fal E, F) vertfal G) patics fal H) vályogtégla fal Csömöszölt (vert) vályogfalas és rakott falas építési mód [Molnár V.] Tibet a falak szerkezeti rendszere A falak a felsőbb szinteken vályog téglából, vagy döngölt földből, míg a földszinten és az alsóbb szinteken kőből, illetve apró kövekből készültek. Tibet Zhigatse Tashilhunpo Monastery Foto: DeZső Mustang - Chele 3050 m Foto: DeZső Mustang - Lo Manthang Thugchen Gompa Foto: National Geographic Tibet Dr. Gyance Józsa Zs. Monastery Foto: DeZső 3

4 Mustang - Lo Manthang Thugchen Gompa Foto: National Geographic Mustang - Lo Manthang Thugchen Gompa Foto: National Geographic Mustang - Lo Manthang Thugchen Gompa Foto: National Geographic Mustang - Nyphu Gompa 4100 m Foto: DeZső Préselt vályogtégla Vályogvetés. Felső felület lehúzása [Szűcs M.] 4

5 Réteges szerkezetű anyagásvány (montmorillonit) A sovány vályog jó vályogkészítésre Homokos vályog Sovány vályog Kövér vályog túl agyagos Az agyagok testsűrűsége és zsugorodása Agyagfajták Homokos, löszös agyag Testsűrűség [kg/m 3 ] 1750 Zsugorodás [%] szétesik, nincs adat Az agyag száradáskor zsugorodik! Sovány agyag ,5 Félkövér agyag ,5 Kövér agyag Nagyon kövér agyag

6 Soványító anyagok homok szalma pelyva törek fűrészpor kender szecska stb. Vályogfajták Testsűrűség [kg/m 3 ] Nyomószilárdság [N/mm 2 ] Hővezetési tényező [W/mK] Könnyűvályog ,0 0,47 Rosterősítésű vályog ,0 0,7 Nehéz vályog ,0 0,93 6

7 A vályogépítés előnyei I. kellemes belső klíma; jóhőtároló képesség; kedvező hőmérséklet- és páraszabályozás; jó épületakusztikai tulajdonságok; nem éghető, tűzbiztos; konzerválja a beépített faanyagokat; a kozmikus elektromágneses sugárzások jelentős részét elnyeli; A vályogépítés előnyei II. természetes, visszaforgatható nyersanyagok használata; olcsó építőanyag; könnyen formálható, alakítható; bárki számára megtanulható, elsajátítható technológia; zömében helyi anyagok használata, kicsi környezetterhelés (szállítás, építés); kicsi bevitt (primer) energiatartalom. A hagyományos vályogépítés hátrányai szilárdsága nagyon függ a nedvességtartalomtól a víztől (árvíz, belvíz, csőtörés stb.) óvni kell! lassan szárad ki fagyveszélyes nagy a száradási zsugorodása nem mindig megfelelő a vakolattartása rossz a hőszigetelő képessége folyamatos karbantartást igényel a kivitelezés az időjárástól függ Alapozás nélküli, alápincézetlen épület lábazata és kapcsolódó szerkezetei felújítás előtt. (Szűcs M.) Szupervályog (Szűcs M.) 7

8 Szupervályog Nader Khalili ( ) Mi az a szupervályog? A szupervályog-technológia eredete Szupervályog = földzsák = szuperblokk = zsákvályog Nader Khalili ( ) iráni származású amerikai építész 1991-ben alapította meg a California Institute of Earth Art and Architecture (Cal-Earth) t. Az építési módszer ötvözi a tradicionális, évezredes technikákat a legújabb módszerekkel, anyagokkal. A technológián alapuló javaslataival Khalili meghívást nyert a NASA Hold bázisok és aktivitás a világűrben a XXI. században programjába is. Szupervályog-építés 1. Föld: helyben kitermelt 5-30%-os agyagtartalmú föld; 2. Stabilizáló anyag (opcionális) amely a földet megköti, növeli a szerkezet stabilitását és vízállóságát, pl. mész, gipsz, cement, kátrány, gyanta, lenolajkence, enyv stb.; 3. Körszövött (víz- és légáteresztő) polipropilén tömlő vagy zsák, amelybe a kialakítandó fal helyén beletöltjük a földet; 4. Döngölés: a tömlőbe/zsákba töltött földkeveréket összetömöríti; 5. Horganyzott szögesdrót: a földzsák-hurka sorokat egymáshoz rögzíti; 6. Ívelt falak, formák, ablak- és ajtónyílások: az építéskor még hajlékony szupervályog-hurkákból ívelt falakat, boltíveket, kupolákat lehet formálni 8

9 A vályogépítés hátrányai, amelyeket a szupervályog kiküszöböl megfelelő szilárdság tartós, időtálló építőanyag földrengés biztosabb, mint a hagyományos víz- és nedvesség ellenálló (árvíz, belvíz!) időjárástól (eső) független kivitelezés csökken a fal beépítés utáni zsugorodása Hf Agura Eszter Szalmabála építés A szalmának három fő ellensége: a tűz, a víz és a rágcsálók - ha vakolt, mindhárom ellen védett 50 Szalmabála panel Szalmabála panel A szalmabála építészet rendkívül környezetbarát és energia hatékony módszer, ugyanakkor nagyon gondos kivitelezést és nagy szakértelmet igényel. A brit Modcell cég nemrég előállt egy olyan rendszerrel, amelynél a szalmabála építészetet az előre gyártott panelek technológiájával ötvözik. Az eredmény egy nagyon tetszetős és a fenntartható építészet elveinek teljes mértékben megfelelő készház. Hőszigetelő képességük kitűnő, fajlagos energia fogyasztásuk kevesebb, mint 50 kwh/m 2 év, de 15 kwh/m 2 év re is csökkenthető. A természetes anyagok használata pedig lehetővé teszi, hogy az épületben tartózkodóknak ne kelljen káros oldószereket belélegezniük. A kicsi energia fogyasztás eredményeként a fenntartási költségeket hosszú távon is alacsonyan lehet tartani. 53 Mezei Virág F9RFSY Építőanyagok 3. Házi feladat Szalmabála panel, környezetbarát és energia hatékony Technológia: A házak építéséhez szükséges panelek előre gyártva, üzemben készülnek el, fa vázszerkezettel és az azt kitöltő, helyileg megtermelt szalmával. A panelek légtömörek, ellenállnak a korhadásnak, és gyártásukkor szinte egyáltalán nem keletkezik hulladék. A panelek külsejét mészvakolattal vonják be, erre a tűz és mechanikai károsodások megakadályozása végett van szükség ezen kívül fontos szerepe van a légzárás és a páraáteresztés biztosításában. Végül a vakolatot kazeinos mészfestéssel kezelik, hogy a felület védelmét biztosítsák. 54 Mezei Virág F9RFSY Építőanyagok 3. Házi feladat Szalmabála panel, környezetbarát és energia hatékony

10 Szalmabála panel Szalmabála panel A szalmaház előnyös tulajdonságai Alacsony energiafelhasználás (A, A+). A levegő páratartalma természetes módon szabályozott, és mindig közelít az optimálishoz. Az épület nyáron nem igényel mesterséges hűtést. Jó hangszigetelő. A felhasznált természetes anyagoknak nincs károsanyag kibocsátásuk. A felhasznált építőanyagok előállítása nagyrészt megújuló energiaforrásokat vesz igénybe. Más hagyományos építési módokkal azonos élettartam, a tervezésre, kivitelezésre és használatra vonatkozó előírások betartása esetén. A visszamaradt anyagok megsemmisítése nem károsítja a környezetet. A megújuló, gyakran helyi anyagok alkalmazásával alacsony a beépített energia. A szalma és fa keletkezése szemben más építőanyagokkal nagy mennyiségű negatív CO 2 kibocsátással, azaz CO 2 elnyeléssel jár, így az átlagos szalmaház építése CO 2 semleges. 55 Mezei Virág F9RFSY Építőanyagok 3. Házi feladat Szalmabála panel, környezetbarát és energia hatékony Tűzvédelmi jellemzői: A szalmaház úgynevezett hármas tűzvédelmi fokozatba tartozik. Vagyis az épületek legalább 45 percen át bírják a tűz ostromát sérülés vagy füstszivárgás nélkül. A szalma tehát hiába könnyen éghető, a vakolatba burkolva épp annyira biztonságos, mint a hagyományos építőanyagok. A hármas tűzvédelmi fokozat alapján a szalmaházak akár oktatási, egészségügyi intézményeknek is helyet adhatnak. A Termékjellemzők és Vizsgálati/értékelési Besorolás mértékegységeik mód szerkezet tűzvédelmi tulajdonságait az A 1/2008 számú A falszerkezet tűzállósági határértéke REI 45 MSZ :1989 ÉME és a hozzá tartozó Alkalmassági Vizsgálati MSZ EN A falszerkezet tűzvédelmi osztálya B 2:2008 Jegyzőkönyv adja meg: MSZ EN A vakolóanyag tűzvédelmi osztály A2 1:2007 Felhasznált irodalom: Födém tűzállósági határértéke REI 30 MSZ :1989 [1] A födémszerkezet tűzvédelmi MSZ EN B, C, D osztálya 2:2008 belelt_panelekbol_keszult_haz_a [2] Mezei Virág F9RFSY Építőanyagok 3. Házi feladat Szalmabála panel, környezetbarát és energia hatékony A növényzet, mint építőanyag hőszigetel, aránylag állandó hőmérséklet van a zöld fal, és a hordozófal közötti kis résben, ami segíti tartani a főfal hőháztartását energiatakarékos, csökkenti az energiafelhasználást a fal hangszigetelő tulajdonságait is javítja a levegőre is kedvezően hat, megköti a szennyeződéseket, és oxigént termel a növények megtisztítják a kissé szennyezett vizet is Az alumínium tárolóegységek mérete: 500mm/széles/*500mm/magas/*100mm/mély/ tömege: - szárazon: 3,6kg - nedvesen: 5,8kg Cellulózszigetelés Műszaki paraméterek: Hővezetési tényező: 0,037-0,041W/mK Tűzveszélyességi osztály: B2 s2 d0 vagyis éghetetlen, tűznek 30 percig ellenálló anyag Zajvédelmi besorolás: EN ISO (7,5cm vastagságban 49 db) Hőtároló képesség: 1,9KJ/kg K Testsűrűség: vízszintes felületen 28-40kg/m 3 függőleges felületen kg/m 3 tetősík felületen 38-65kg/m 3 Lépésállóság: zárt befújásos technológia esetén lépésálló Kémhatás: 7,8-8,3 (enyhén lúgos) Összetétel: 81% újrafelhasznált papír 12%antipyrin-borsav (rágcsálóvédelem miatt) 7% antiseptic-borax Hf Baranyai Ágnes Len Len növény (lágyszárú gólyaorrféle) cm magas. Számos felhasználású: étkezési célra, lenolaj előállítása (magok), hőszigetelés, textil (rostok) Kialakítás Tömítés Szigetelő tábla Lemez ρ kg/m kb. 20 λ W/mK 0,045 0,04 0,042 Len Teljes élettartam jellemzői Alapanyag: megújuló Előállítás: aratás (géppel), harmatáztatás (6-8-hét), préselés, magok elválasztása, rostok elválasztása (törés, tilolás), tisztítás, kóc tömítőanyag, további feldolgozás Használata nem káros Élettartam feltehetően magas (szövet) Újrafelhasználható ill. komposztálható Szállítás költséges és energiaigényes 10

11 Farostlemez Tűlevelű fenyőfélék hulladékai, amik a fafeldolgozás során keletkeznek. Építőiparban, pl. lépéshangszigetelés, tetőtér-beépítés lemezei, stb. Kialakítás Hőszigetelő lemez enyv kötésű Hőszigetelő lemez bitumen kötésű ρ kg/m λ W/mK 0,06 0,045 Farostlemez Teljes élettartam jellemzői Alapanyag: megújuló Előállítás: aprítás, forró gőzős kezelés, szálakra bontás, rögzítő anyag hozzáadása (bitumen, Na-hidroxid, Parafin v. fehérenyv), nedvesítés, préselés, szárítás, vágás Használata nem káros (ha nem bitumenes) Élettartam száraz helyen magas Újrafelhasználható ill. komposztálható (ha nem bitumenes) Helyben rendelkezésre áll Fagyapot lemez Faforgács lemez Famaradékból készül, cement, ill. magnezit kötéssel pl: építőlemezek (vakolható), hőszigetelő lemezek gyakran más anyaggal kombinálva. Kialakítás Magnezitkötésű Cementkötésű ρ kg/m λ W/mK 0,09-0,1 0,09 Fagyapot lemez Faforgács lemez Teljes élettartam jellemzői Alapanyag: részben megújuló Előállítás: famaradék legyalulása/aprítása, ásványosítás, (alumíniumszulfát/ magnéziumszulfát/ kalciumklorid) nedvesítés, kötés magnezittel (49% fa), vagy cementtel (35% fa), formába préselés, kizsaluzás (2 nap után), szárítás, szélezés Káros hatások nem ismertek Használható felújításoknál vakolat alá, vagy bennmaradó zsaluzatként, zajárnyékoló falként stb. Elméletileg újrafelhasználható Szállítás gyárból az építkezésre PAPÍR Épületek, építmények Shigeru Ban, World Architecture-díjas japán építész hírnevét az építésben alapvetően szokatlan papírszerkezeteinek köszönheti. Szerinte papírból építeni azért helyénvaló, mert könnyű, olcsó, gyors, földrengésbiztos és takarékos ban a velencei Építészeti Biennále egyik sztárja Li Xianggang papírháza volt. Építéséhez papírtéglákat, papírhengereket és ragasztót használtak fel. A szerkezet stabilitása érdekében fém elemeket is be kellett építeni, ám a ház jelentős része papírból készült. A kínai pavilon akkori témája a hétköznapi építészet volt. A témát és megoldásokat azonban nagyban befolyásolta a májusban, Szecsuánban pusztító földrengés. Tízezreket temettek alá a nem megfelelő minőségű lakó- és középületek. A papírház nem ad szükségképpen választ a felmerült kérdésekre, de rámutat arra, hogy a gondos tervezés és kivitelezés a megoldás hosszú távon, még akkor is, ha néha meghökkentő anyagokkal próbálkoznak. Xianggang azt remélte, hogy a papírház rámutat arra, hogy mennyire fontos a jól megtervezett szerkezet. Papír koncert csarnok, l Aquila, Itália, 2009 A svájci Gerd Niemöller találmánya alapján újrahasznosított papírból és műgyantából készített panelekből összeszerelhető házat lehet építeni. A gyantával átitatott újrahasznosított papírból vékony, könnyű és erős, méhsejt alakú elemeket készítenek, amely a falpanel belső szerkezetét alkotja. Az új építőanyag neve Swisscell, kiváló hőszigetelő, meglepően erős és rugalmas. Gyártása rendkívül olcsó, a gyártógép könnyen mobilizálható. A találmány felhasználásával egy német segélyszervezet (GTZ) és Dirk Donath építész a weimari Bauhaus Egyetemről kifejlesztett egy bárhol felállítható moduláris házat. A 36 m 2 alapterületű, 800 kg tömegű szállás mindössze 5000 dollárból felépíthető. Az összeszerelhető papírház gyors és olcsó megoldást jelenthet a fejlődő országok és katasztrófa sújtotta területek lakásproblémáira. Hf Harmat Anna Papír templom, Taiwan, 2008 HF Pusztai Anna 11

12 Épületek, építmények PAPÍRBETON Szingapúri biennálé, Szingapúri pavilon, 2006 Papírhíd, Nimes, Franciaország, 2007 Felhasznált irodalom: KS/SBA_PAPER/SBA_Paper_index.htm HF Pusztai Anna A papírbeton előállítása nagyon egyszerű folyamat. Legfőbb alkotóelemei a papír, a föld és a víz. A papírt vízben kell puhára áztatni és összeturmixolni, majd homokkal és portlandcementtel elkeverni. A papír aránya 50-80% közötti lehet, míg a cement elég, ha 10% körüli arányú. A homokot földdel is lehet helyettesíteni, a legerősebb papírbetonhoz pedig homok helyett mészkövet kell alkalmazni. Aminek a legfontosabb szerepe van az előállítás során az a vízadagolás, mely során a rost-beton rostszálai telítődnek cementtel, ami biztosítja az anyag egyenletes szerkezetét. Ennek köszönhetően a felesleges víz egyszerűen elpárolog, vagy a földbe szivárog. A massza elkészülése után következik a formázás. A falazáshoz tetszőleges formájú és méretű rostcement téglák készíthetők (beönthetjük zsaluelemek közé), vagy akár szórással is felhordható valamilyen más felületre (pl. vakológéppel). Egy kicsit fejlettebb technológiával akár csaphornyos téglát is ki lehet alakítani, mely a jobb illeszthetőség szempontjából fontos. Aljzatbetonként a hagyományos betonhoz hasonlóan kiöntés után csak el kell simítani Hf Gulyás Márta Újrahasznosított tégla Debrecen, október 13. Pécs, Barbakán Debrecen, október 13. Hulladékhasznosítás 12

13 EcoARK (Taipei, Taiwan) PET palack Hf. Gál Tamás Iskola építése PET palackból Épületek PET palackból Hf. Gál Tamás Hf. Gál Tamás AUTÓGUMI, MINT ÉPÍTŐANYAG? Parafadugó Hf Kostka Judit Az autóguminak 4 fő összetevője van: gumi, szövet, vegyi anyagok és fém. Belülről a gumiabroncs szilárdsága vázas szerkezetből épül fel, amelyet szövet-textilbetétek alkotnak és körbefutó szövet- vagy acélbetéteket tartalmaz. A gumiabroncs merev vázát a - nagy szakítószilárdságú, gumibevonatú acélszálakból álló - peremek adják, amelyek használat közben a gumiabroncsot biztonsággal a tárcsához szorítják. A gumiabroncsot vegyi összetevői ellenállóvá teszik az elhasználódással, a hővel és az elöregedéssel szemben. Reynolds felfedezte, hogy az eldobott autógumi egy rendkívül ellenálló, rugalmas anyag, ami földdel megtömve szélnek és földrengésnek jól ellenáll, és bármilyen téglafallal vetekszik, arról nem is beszélve, hogy hőtároló kapacitása óriási. A közhiedelemmel ellentétben a gumi egy természetbarát anyag, mely csak megsemmisítve szennyezi a környezetet. Azon kívül, hogy ingyen rendelkezésre álló szemetet hasznosít újra,a háznak további előnyei is vannak: például nem kell alapokat ásni, mivel a gumifalak elég szélesek ahhoz, hogy ne terheljék a földet: egyszerűen leterítenek egy műanyag fóliát, és arra van ráépítve a ház. Úgy akadályozzák meg, hogy a falak el ne ferdüljenek, hogy minden fal tetőig körbe van hányva földdel a földréteg szigetelés szempontjából is hasznos, így a házban még télen is fokos hőmérséklet lehet. A gumiház hátránya, ha a gumik földdel való megtömése nem tökéletes a falak megereszkedhetnek. A parafát szigetelésként burkolatként gyakran alkalmazzák, viszont homlokzatburkolatként, dugó formájában ritkán. Ezt a szokatlan megoldást alkalmazta Miroslav Svoboda családi házán, akinek két évébe és 180 ezer dugóba került ez az kialakítás. HF 2011 Földesi Tímea 13

14 Parafadugó Műszaki paraméterek: Nyersanyaga: paratölgy kérge Sűrűség: kb 120 kg/m 3 Hővezetési tényező: 0,04 W/mK Hajlítószilárdság: 0,18 N/mm 2 Nyomószilárdság: 0,02 N/mm 2 Rugalmassági modulus: 5 N/mm 2 Felületi szakítószilárdság: 0,094 N/mm 2 Fajhő: 1,67 KJ/kgK Hőátbocsátási tényezője 40 mm-es dugó réteg esetén: 0,862 W/m 2 K Méretstabilitás: Stabil, nem tágul nem zsugorodik. Általános kémiai összetétele: -szuberin: (45%) ez a sejtfalak fő alkotórésze, a dugó rugalmasságát biztosítja, -lignin: (27%) kötőanyagként funkcionál, -poliszacharidok: (12%) a sejtfal struktúrájának kialakítását segítő vegyületek, -tanninok: (6%) polifenol-vegyületek, melyek elsősorban a színért felelősek, -ceroidok: (5%) hidrofób elemek, amelyek a dugó impermeábilitásában is szerepet játszanak a fennmaradó 4% pedig ásványi anyagok, víz, glycerin, stb. HF 2011 Földesi Tímea Parafadugó Alkalmazás módja: A már használt dugók esetében (borosdugók): A szagok, baktériumok okozta penész, illetve elszíneződés megszüntetése érdekében fertőtlenítő fürdőt vett dugókat a szárítás után félbevágott állapotban, cementbe ágyazva helyezték fel a falakra. Ez esetben a már hasznavehetetlen dugók újra felhasználásra kerülnek. A még natúr dugók esetében: A dugókon mosást és fertőtlenítést alkalmaznak, erre a célra hidrogén-peroxidos mosást, mikrohullámos kezelést, esetleg ózont használnak. A szárítás során beállítják a dugók végleges nedvességtartalmát. Esetenként parafaporral is beborítják őket. A felületkezelés után ágyazórétegbe helyezve a falra kerülnek. A felhasználás lehetséges területei: homlokzatburkolat, fokozott hangszigetelési követelményeket előíró falazat burkolataként is (belső burkolat, padlóburkolat) HF 2011 Földesi Tímea Parafadugó Előnyei: - környezetbarát: természetes anyag, burkolat - kopásálló, rugalmas: a külső nyomás megszünésével visszanyeri eredeti alakját - tartós burkolat - vízálló, a nedvesség ellen is kiváló szigetelő tulajdonságokkal rendelkezik méh-sejt szerkezetének köszönhetően. A parafa burkolat nem penészedik, nem gombásodik, amennyiben megfelelő a felületkezelés -jóhőszigetelő, az egyenletesen, pontosan és aprólékosan elhelyezkedő levegő-cellák biztosítják, a parafa burkolatnak ez az egyik óriási előnye a kővel szemben, mivel meleg, otthonos, természetes hatás alakítható ki általa - hang- és rezgésszigetelő, a levegővel telített sejtek "légpárnaként" működnek, a parafa így a kívülről közvetlenül érkező zajokat, rezgéseket ugyanolyan jól csökkenti, mint az átszűrődő zajokat - antiallergén - dekoratív - nehezen gyullad, rosszul ég, tűzveszélyességi szempontból biztonságosabb, mint más faburkolólap Ma még drága high-tech anyagok, amelyekkel az épületek energiavesztesége csökkenthető: transzparens hőszigetelés aerogél vákuumpanel fotovoltaikus üveg HF 2011 Földesi Tímea Transzparens hőszigetelés 1. Transzparens hőszigetelés 2. úgy működik, mint a Trombe fal Honeycomb Transparent Insulation with Improved Insulating Ability Douglas I. Milburn U.S. Patent No.: US 6,699,559 B

15 télen, nappal nyáron, nappal Transzparens hőszigetelések Épületenergetikailag három változat: 1. Közvetlen hasznosítású rendszerek A hőszigetelő anyagot üvegtáblák, üvegpallók közé beépítve áttetsző felületek építhetők, melyeken a látható fény, illetve a sugárzás is bejut a belső térbe, mely a felületeken elnyelődve hőként sugárzik vissza,felmelegítve a tér levegőjét. 2. Szolár-falak A szolár-falaknál a transzparens hőszigetelésen átjutó sugárzás a hátfal felületének bevonatán nyelődik el. A keletkező hőáram a hőszigetelés miatt kifelé nem, csak befelé tud mozogni, s a fal belső felületén átadódik a tér levegőjének. 3. Hőtechnikailag elválasztott rendszerek Ezekben a rendszerekben a napsugárzás a belső tértől elszigetelt hőnyelő felületen alakul hővé. A hő csatornarendszeren keresztül a belső térbe, vagy hőtárolóba jut. A hő szállítása gépészeti rendszerekkel történik, ezért jól szabályozható, egész épületre hasznosítható. Ez az úgynevezett hibrid szoláris rendszer. Aerogél Rövid történet 1931-ben Samuel Stephens Kistler állított elő aerogélt, miután fogadott Charles Learneddel, hogy képes a zselében a folyadékot gázzal kicserélni, anélkül, hogy a zselé összeroskadna. - mögöttes fallal párhuzamos síkokból áll - hátfalra merőleges, sejtszerű vagy kapilláris - durva pórusú (kamrás szerkezetű) - finom pórusú (kvázi-homogén). A szuperkritikus szárításnak nevezett eljárással nagy nyomáson és hőmérsékleten vízüvegből állított elő szilika aerogélt. A porózus anyagot, amelyet így kapott, Kistler nevezte el aerogélnek. Aerogél Aerogélek áttetsző vagy opaque A pórusok átmérője nm közötti. A levegő nem tud cirkulálni a pórusrendszerében, ezért kitűnő hőszigetelő anyag, ezen kívül jó elektromos szigetelő, tűzálló, víztaszító. Az nm közötti részecskéken a látható fény rövidebb hullámhosszúságú sugarai áthaladása során Rayleigh-szórás jön létre (ez ugyanaz a jelenség, amitől az eget kéknek látjuk), ami miatt az átlátszó anyag sötét háttér előtt kéknek, világos háttér előtt sárgának látszik, ezért is nevezik megfagyott füstnek. Több mint 90%-át levegő alkotja, ettől olyan kicsi a testsűrűsége. A leggyakrabban alkalmazott fajta a szilika aerogél, mely a kvarcüveghez hasonlóan szilícium és oxigén atomokból áll. Az eddig ismert legkisebb testsűrűségű anyag Rendkívül jó hőszigetelő anyag, a kis érintkezési felület miatt és a nanopórusok kicsi üregei miatt, amely megakadályozza levegő cirkulációját Kis testsűrűsége ellenére strukturálisan rendkívül erős, saját súlyának kétezerszeresét is képes megtartani AMBERGER CINNIA AEROGÉLEK 88 Előállítás Ma már számos különböző anyagból készíthető Fajtái: szilika aerogél, szén aerogél Gélből származik, a folyékony komponenst gáznemű anyaggal cserélve ki Normális légköri nyomáson a gáz eltávozik, nanopórusokat (1-100 nm) hagyva maga mögött Tulajdonságok (szilika aerogél) Testsűrűség: ρ =1,9 kg/m 3 Hővezetési tényező: λ=0,013 W/mK Porozitás: % Törésmutató: 1,03 (közel a gázok törésmutatójához) Kiváló elektromos szigetelő Nagy nyomószilárdság AMBERGER CINNIA AEROGÉLEK 89 AMBERGER CINNIA AEROGÉLEK 90 15

16 Felhasználás Hőszigetelés Transzparens hőszigetelés (átlátszóság) Molekulaszűrők, membránok pl. víztisztítás (nanopórusok) Űrhajósok ruhája (rendkívüli hőszigetelés) Katalizátorhordozó (pórusok nagy felülete) Szuperkondenzátorok (pórusok nagy felülete) AMBERGER CINNIA AEROGÉLEK 91 Sportcsarnok Carquefou, Franciaország3360 m 2 alapterület, 1500 m 2 homlokzat Homlokzat U értéke: 0.89 W/m 2 K Megtakarítás: l tüzelőanyag, euro, kg szén-dioxid/év - hagyományos üvegezéshez képest Dedmon Atlétikai Központ, Radford, VA Régi tetőszerkezet cseréje: 2 réteg PTFE réteg között aerogél szigetelés - az összesen 5 cm vastag szerkezet hőszigetelő képessége a korábbinak háromszorosa! Aerogél Fényérzékeny, fotokróm üveg VÁKUUM: A fotokróm üveg 0,01-0,1% ezüst-halogenid kristályt tartalmaz. A kristályok szinte átlátszóak ionizált állapotukban (sötétben). A napfény hatására ultraibolya fényre, az ezüst ionok ezüst atomokká válnak, elnyelik a fényt, az üveg elsötétül, átláthatatlan lesz, az ultraibolya sugárzás erősségétől függő mértékben. Erős melegítés, Celsius fok esetén is megindul a folyamat. A fotokróm üveget építészeti célra általában 3 rétegű üveg szerkezetként gyártják. Két vasmentes átlátszó húzott síküveg lap közé ragasztanak egy fotokróm üveglapot. Összvastagság: 18 mm (3x6 mm) vagy 12 mm (3x4 mm) Hőszigetelt, két vagy három rétegű szerkezetként is készíthető. A fotokróm üveg minőségét az elsötétedéshez és kivilágosodáshoz szükséges időtartammal is mérik. Az építészeti alkalmazásra szánt termék (Corning Glass Works) 1 perc alatt sötétedik el és 2 perc alatt világosodik ki. Az OLED (Organic Light Emitting Diode) fóliát, kirakatok kijelzőihez, reklámjaihoz, fotovillamos fóliát a napsugárzásból érkező fény árammá alakításához, LED fóliát képek bemutatásához használhatunk. Alkalmazástörténet: Első laboratóriumi előállítás: 17. sz. Torricelli Vákuumszivattyú (1650) Otto von Guericke Házi befőzés, ipari konzerválás Izzólámpa (1840) Termosz Sir James Dewar (ötlet 1892) (gyártás 1904) Vákuumos napkollektor ~1930 Vákuumcsomagolás Vákuum tappancs Vákuum-matrac Vákuumpaneles hőszigetelés kép Hf Fazakas György Hf 2011 Egyed Mónika A VÁKUUM ÉPÍTŐIPARI ALKALMAZÁSA: hőszigetelő tábla hőszigetelő panel vákuummal töltött üvegezésű nyílászáró λ elvi = 0,003-0,008 W/m 2 K λ tervezési = 0,008 W/mK Töltőanyag: pirogén kovasav Fedőfólia : fémbevonatú polimer fólia A külső burkolatra nehezedő nyomás: 100 kpa Távtartó anyag Köszönöm a figyelmüket! Hf 2011 Egyed Mónika 16