Passzívházak hőszigetelése nanotechnológiával előállított anyagokkal

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Passzívházak hőszigetelése nanotechnológiával előállított anyagokkal"

Natália Pintérné
7 évvel ezelőtt
Látták:

1 Passzívházak hőszigetelése nanotechnológiával előállított anyagokkal VII. Passzívház Konferencia Dr. Orbán József főiskolai tanár Pécsi Tudományegyetem

2 Passzívházak hőszigetelése nanotechnológiával előállított anyagokkal Dr. Orbán József főiskolai tanár Pécsi Tudományegyetem PMMIK 30/ Az építőipar területén alkalmazott hőszigetelő anyagok és hőszigetelési technológiák, elsősorban a levegő hőszigetelő tulajdonságát használják ki, és ma már elérték teljesítő-képességük határát. A hagyományos hőszigetelő anyagokkal, mint például expandált polisztirol- és kőzetgyapot lemezek, nehezen teljesíthetők az EU energiatakarékossági előirányzatai a jövőben. A nanotechnológiai eljárással létrehozott hőszigetelő anyagokban a nanoméretű struktúra miatt, a hőtranszport folyamatok csak fékezetten tudnak megvalósulni. A nanoméretű pórusossággal rendelkező anyagokban már nem a megszokott módon érvényesülnek a hő terjedésével kapcsolatos törvényszerűségek. Az ilyen hatékony hőszigetelő anyagok hővezetési tényezője akár = 0,001 W/mK érték is lehet. Az előadásban elemzésre kerülnek a nanoanyagok hőtranszport folyamatai, valamint választ keresünk arra, hogy az épületek utólagos hőszigeteléseként mikor alkalmazhatók a hőszigetelő festékek és vékonybevonatok.

3 Energiatakarékosság az épületek hőszigetelésével Fokozottan hőszigetelt épületek falszerkezete Igény a hőszigetelés hatékonyságának növelésére - A kis energiafogyasztású épületek igen hatékony hőszigetelést igényelnek től nulla energiafogyasztású lakóépületek építhetők csak. - Falszerkezetek jelenlegi U = 0,45 W/m 2 K U = 0,24 0,10 W/m 2 K A hőszigetelő anyagok (polisztirol, kőzetgyapot) hatékonyságának korlátai - a levegővel való hőszigetelés (teljesítőképességük határos) - vastagság növelés (EPS = 0,038 W/mK d=30 cm; VIP = 0,005 d=5 cm)

4 Nanoporózus aerogél hőszigetelő anyagok Szilikát aerogél, mint hőszigetelő szilárd levegő A szilícium dioxid alapú nano gömbök pókháló szerkezete: A molekuláris szerkezetű nanopórusos anyag előállítása: -SiO 2 + H 2 O (vízüveg) összekeverik nagy nyomáson - a vízmolekulákat kicserélik cseppfolyós földgázzal - normális légköri nyomáson a gáz eltávozik, molekula nagyságú nano-pórusokat hagyva maga mögött (pórusméret nm) A szilikát aerogél szilárdhab tulajdonságai: - szuperkönnyű: t = 1,9 kg/m 3 = 0,013 W/mK

5 A szilikát aerogél nanopórusos szerkezete Hőközlési módok az aerogélben (hőtranszport folyamatok): Hővezetés: Részecskéről részecskére, rezgő mozgással adódik át a hő. Dielektrikum, rácsrezgés, (A) amplitúdó, (e ) elektronok, fotonok A zsákutcás molekulaláncban korlátozott a fonon-hőtranszport. Hőáramlás: Mozgó anyagrészecskék (folyadék, gáz) közvetítik a hőt. A nanopórusokban nincs konvekciós hőáramlás. Knudsen-hatás (d<l) gázmolekulák az üreg falába ütköznek. Hősugárzás: Az elektromágneses sugárzás (fotonok,hullámok >d). A hősugarak abszorbeálódnak (reflexió, szétszóródás).

6 Spaceloft aerogél hőszigetelő paplan alkalmazása Aerogél hőszigetelő paplan tulajdonságai: - üvegszövet térhálóba ágyazott aerogél lemez - hatékony hőszigetelés = 0,013 W/mK - víztaszító, és páraáteresztő - vakolható és öntapadó Felhasználás: - passzívházak -hőhidak szigetelése -műemléki épületek

7 Nanogel aerogél hőszigetelő üveg alkalmazása Nanopórusos aerogél hőszigetelő üveg - SOLERA (üvegpor) + NANOGEL (aerogél) hőszigetelő, napfényáteresztő épületszerkezeti üvegelem. Tulajdonságok: - = 0,009 0,012 W/mK - napfényvilágításnál áttetsző - könnyű, porozitása 97% Alkalmazás: - létesítmények hőszigetelő bevilágítása - válaszfalak és erkélykorlát elemek CABOT nanogel aerogel

8 Nanotechnológiás hő- és vízszigetelő bevonatok Nansulate HomeProtect nanohab Nansulate Crystal víz- és hőszigetelés A Nansulate nanoporózus bevonati réteg hőszigetelési elve: - Sok zsákutca gátolja a hőátadást ( = 0,017 W/mK ). - A nanohab üregei kisebbek, mint a bennük levő gázmolekulák szabad ütközéséhez szükséges út hossza (Knudsen hatás).

9 Hőszigetelő tulajdonságú festékek és vékonybevonatok ThermoShield Protektor TSM Ceramic vtg.= 200 nm Ø = 5 60 m vtg.= 0,3 2,0 mm A kerámia gömbök és hőszigetelési mechanizmusuk A reflektáló hőtükör felületeken korlátozott a hőátadás (reflexió). Az üreges kerámiagömbök belsejében viszonylagos vákuum van. Gömbökben a hőközlési módok fékezetten érvényesülnek. A hővezető képességet befolyásoló tényezők: Külső hősugárzás csökkenése: 60 80%-os reflexió hő-tükör felület Hővezetés csökkenése: dielektrikum, kicsi az érintkezési felület Hőáramlás (konvekció) csökkenése: belül vákuum tér van Belső tér hősugárzásának csökkenése: reflexió, hő-tükör felület

10 A hőszigetelő festékek és vékonybevonatok tulajdonságai A hőszigetelő festékbevonat jellemzői: A bevonat hőszigetelő képessége nem állandó, mint pl. Polisztirol = cost. A reflektáló festékbevonat hatékonysága változó: C; réteg vtg. függvényében - a bevonat hatékony alkalmazása: t > 200 C sugárzásos hő (űrben) - energia megtakarítás nem arányos a vastagsággal: 0,25 mm vtg. 15% 1,00 mm 40% Nagy szerepe van a reflexiónak, abszorciónak és emissziónak: - reflexiós ( ) és emissziós ( ) tényezők << 1250 C A bevonat értéke közvetlenül nem mérhető - névleges = 0,001 0,017 W/mK (épületenergetikai modellen visszaszámolva) -hőátadási tényező = 2 W/m 2 K << 8 W/m 2 K - hőelvezetési tényező (képesség) << tömör anyag Alkalmazás: - Műemléki épületek hőszigetelése, hő-híd megszüntetés -Belső oldali hőszigetelés, fa épületek hőszigetelése - Energia megtakarítás kb.: 20 50% U = 1,0 W/m 2 K > 0,7 W/m 2 K -Kőzet gyapot = 0,04 W/mK (12 cm) n = 0,001 W/mK (? mm)

11 Hőszigetelő festékek és vékonybevonat termékek ThermoShield hőpajzs (hőszigetelő festék) (USA, Német) Műszaki adatok: - rétegvastagság: kb. 0,3 mm - névleges = 0,0014 W/mK Kötőanyaga: - vízzel hígított akrilgyanta polimer - fehér pigmentek: TiO 2 és Al (OH) 3 Protektor hőszigetelő festékrendszer, bevonat Üreges kerámiagömböket (Ø m) tartalmazó falfesték. Jellemzők: névleges = 0,0014 W/mK reflexió: 60 80% energia megtakarítás: 20 50% TSM Ceramic hőszigetelő bevonat (Orosz, Ukrán) Igen hatékonyan szigetelik a sugárzó hőt (25 30%) Jellemzők: névleges = 0,001 0,0017 W/mK hőátadási tényező: e = 1,3 2,0 << 8 W/m 2 K Thermo-S kerámia hőszigetelő bevonat Rétegvastagság: 0,5 2,0 mm homlokzatra és betonra.

12 Nanotechnológiás vákuum hőszigetelés VIP panel: VARIOTEC, QASA, Bauder Vákuumpanel szerkezete Redőnytok és tetőfödém hőszigetelés VIP vákuum hőszigetelő panelek: - Nanoméretű (SiO 2 ) porból préselt fenyőfák halmaza (a nanopórus szerkezetben kevés a hőátadási pont) - A pórusok mérete gátolja a hőáramlást és a hősugárzást. - A panel vákuumozása (5 mbar belső nyomás). Műszaki adatok: t = 160 kg/m 3 Nyomószilárdság: 200 kpa (lépésálló) = 0,019 W/mK vákuumozva: = 0,005 W/mK Alkalmazás: utólagos épület-felújítások, hő-hidak, bejárati ajtók, redőnytok alacsony energiafogyasztású ház U = 0,1W/m 2 K (5 cm vtg.) U=0,29

13 A nanotechnológiás hőszigetelés jellemzői 1. A nano-pórusossággal rendelkező anyagokban és a kerámia gömbökben, már nem a megszokott módon érvényesülnek a hő terjedésével kapcsolatos törvényszerűségek (pl. Fourier egyenlet). Nagy a szerepe a reflexiónak. 2. A mikro- és nano porozitás esetén, az anyagok hővezetési tényezője, nem arányos a testsűrűséggel, mint a legtöbb építőanyagnál. 3. A értéke közvetlenül nem mérhető, névlegesnek kell tekinteni. A hőtechnikai jellemzők méréstechnikáját a jövőben még ki kell dolgozni. 4. A nanoporózus- és tükörreflexiós anyagokkal bevont falszerkezetek hőátbocsátási tényezőjét (U) nem a hagyományos módon kell számítani. A hőfizikai számításokat az épületenergetikai modelleken végzett vizsgálatok adataival célszerű helyettesíteni. 5. A műemléki épületek energiatudatos felújítását meg kell, hogy előzzék az energetikai- és épületdiagnosztikai vizsgálatok. Megjegyzés: Az előadásban ismertetett nanoporózus anyagok hőtranszport folyamatai, hipotézis jellegűek, ezért a jelen közleményben nem kerültek ismertetésre. A nanotechnológia építőipari alkalmazási lehetőségeit részletesen bemutató közlemények és kiadványok, egyéni megkeresésre elérhetők.

Hasonló dokumentumok

Nanotechnológia építőipari alkalmazása energiatakarékosság és környezetvédelem

Nanotechnológia építőipari alkalmazása energiatakarékosság és környezetvédelem A mai magyar építőipar helyzetfeltárása Baja, 2013. 09.06 Dr. Orbán József főiskolai tanár PTE Pécs Energiatakarékosság hatékony