24artstroy.ru

Строительный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Преимущества теплоизоляционных материалов на основе аэрогеля

Материалы на основе аэрогеля эффективены при использовании в качестве теплоизоляции для трубопроводов и оборудования, нуждающихся в повышенной защите от воздействия огня.

Материалы из аэрогеля на 95% состоят из воздуха, а потому практически не утяжеляют веса конструкций при утеплении труб различных инженерных систем и технологических трубопроводов, оставаясь при этом наиболее эффективными теплоизоляционными материалами.

Что такое Аэрогель?

Аэрогель – это уникальный класс материалов, которые являются гелем. Однако, его главная особенность заключается в том, что жидкая составляющая полностью замещается газообразной фазой. Благодаря этому, Аэрогель обладает минимальной плотностью. По данному показателю он только в 1.5 раза превосходит воздух, что уже является уникальным свойством.

Первые образцы данного материала на основе углерода были получены в начале 1990-х годов. На сегодняшний день существуют разновидности на основе глиноземов, олова, оксидов хрома, диоксида кремния.

Интересный факт! За счет своих уникальных характеристик, Аэрогель попал в книгу рекордов Гиннеса. Там он занимает 15 позиций.

Преимущества утеплителя на основе аэрогеля:

  • Очень низкая теплопроводность – на 30% меньше, чем теплопроводность неподвижного воздуха
  • Низкая сорбционная влажность
  • Абсолютная влагонепроницаемость
  • Легкий вес
  • Негорючесть, пожаро и взрывобезопасность
  • Высокое сопротивление механическим нагрузкам, отсутствие усадки в процессе эксплуатации
  • Гибкость и прочность (показатели прочности выше, чем у минеральной ваты)
  • Простота монтажа
  • Универсальность применения
  • Экологическая безопасность
  • Исключительная долговечность – свыше 100 лет без изменения изолирующих свойств!

Преимущества теплоизоляционных материалов в строительстве

Аэрогель может эффективно использоваться для утепления домов. Это особенно актуально в связи с систематическим и постоянным повышением цен на различные виды энергии. Возникает необходимость в рациональном использовании энергии и поддержании тепла в домах.

Теплоизоляционные материалы с аэрогелем выгодно отличаются от традиционно используемых материалов и обладают целым рядом полезных свойств:

  • Качество теплоизоляционных характеристик этого материала в 3-5 раз превосходят обычные эффективные материалы. Уникальные свойства теплоизоляции материала обусловлены очень низким коэффициентом теплопроводности среди твердых тел.
  • Данный материал позволяет сэкономить на свободном пространстве. Для достижения максимального теплосберегающего эффекта достаточно всего лишь 20 мм слоя материала с аэрогелем.
  • Для строительства этот материал незаменим. Он обладает особой прочностью при растяжении и сжатии, что делает его использование в строительных работах максимально эффективным. Например, эти характеристики предотвратят деформацию материала, в результате небрежного отношения.
  • Данные виды материалов обладают гидрофобностью. И являются практически водонепроницаемыми. Что позволяет эффективно защитить от коррозии различные трубопроводные системы. Неоценимый плюс материала в том, что он может прослужить более 20 лет.
  • Данные теплоизолирующие материалы могут найти применение при звукоизоляции помещения. И использоваться как амортизационная конструкция.
  • Этот уникальный материал полностью безопасен для экологии. Так как не содержит вредных примесей. И может утилизироваться как обычные строительные отходы.

Преимущества аэрогель теплоизоляция

1. Низкая теплопроводность. Низкая теплопроводность утеплителя аэрогеля позволяет в несколько раз снизить толщину теплоизолирующего слоя и тепловые потери в строительстве.

Читать еще:  Дует из под пола как утеплить?

Теплопроводность аэрогеля теплоизоляция представлена на графике в зависимости от температуры в интервале от 0 до 200°С.

2. Абсолютная гидрофобность. Это может поддерживать внутреннюю сухую и комфортную среду обитания.

3. Сохраняет свои теплоизолирующие свойства даже в сжатом состоянии, одновременно защищает само здание.

4. Длительный срок службы — лет 15

Виды аэрогелевого утеплителя

Для строительных нужд продукт выпускается в виде рулонов. Это стекловолокнистый материал, который содержит в себе порошок из аэрогеля. На свойства теплоизолятора влияют:
• химический состав материала;
• структура основы;
• внешнее покрытие изделия.

Выделяют несколько типов аэрогелевых утеплителей. Классификация учитывает температуру применения продукта. Чаще всего используют кремниевые изоляторы с незначительным введением оксида алюминия. Такие материалы могут выдерживать до 450°С. Есть компоненты, которые не боятся температуру в 700°С. Для получения такого продукта прибегают к добавке оксида титана. При увеличении теплотворных показателей у аэрогеля начнут ухудшаться другие важные параметры. Это связано с окислением вещества.

Выпускают композиции и для низких температур. Они обладают многослойной структурой. Качество паропроницаемости у таких материалов отсутствует. Их активно применяют для утепления холодных помещений. Показатели аэрогеля не ухудшатся даже при достижении области абсолютного нуля.

Сегодня производители предлагают несколько видов энергоэффективных изоляторов. Пирогель – материал для утепления промышленных трубопроводов, техники, работающей с высокой температурой. Криогель предназначен для утепления труб и техники, работающей с низкими температурами. Спейслофт создан экспертами для изоляции конструкций, расположенных в разных климатических условиях.


Обособленно в группе теплоизоляторов стоит Спейслофт Сабси. Данный материал используют для утепления системы типа «труба в трубе», которая находится на большой глубине. Чехлы съемные применяют для изоляции промышленных установок, работающих с высокими температурами. Цена теплоизоляции с аэрогелем зависит от ее назначения и толщины.
Материал позволяет решать различные задачи. Он утепляет конструкции любых размеров. Кроме трубопроводов, прокладка используется при монтаже:
• емкостей:
• запорно-регулирующей арматуры;
• приборов, контролирующих производственных процессы.
Продукт применяют для утепления систем внутри помещения.

Что такое гель

Итак, в основе уникальных свойств аэрогелей в первую очередь лежит их пространственная структура с крошечными открытыми порами. Материал стенок, безусловно, также имеет значение. Например, от него в значительной мере зависят механические свойства, а также электропроводность конкретного аэрогеля.

Но как на практике можно получить такие замысловатые полые «пузырики» с твердыми стенками? Ответ кроется в названии самого материала. Именно гели являются исходным материалом для создания аэрогелей. Те самые гели, влажные и тяжелые, вроде холодца. Всем известный желатин, между прочим, также подходит для создания этого наноматериала. Кстати, а что такое гель? На ощупь мы все хорошо представляем себе эту субстанцию, но что она представляет собой на микроуровне? Оказывается, любой гель состоит из двух компонентов с разными физическими свойствами: твердой фазы в виде непрерывной пористой пространственной структуры, пронизывающей весь образец, и жидкой фазы, заполняющей поры. Причем характерный размер твердой фазы — как раз десятки нанометров, ведь твердая фаза в гелях — это обычно конгломераты наночастиц или длинных макромолекул.

Читать еще:  Базальтовый утеплитель для труб дымохода

Типичный гель можно себе представить в виде поролоновой губки для мытья посуды, пропитанной жидкостью. Только поры в такой губке в сотни тысяч раз меньше, чем в той, что у нас на кухне. А что получится, если удалить всю жидкость из такой губки? Получится сухая губка с заполненными воздухом порами. Так ведь это и есть аэрогель! Выходит, что для получения этого материала достаточно просто высушить любой гель? К сожалению, нет. Практика показывает, что при испарении жидкой фазы гель начинает быстро уменьшаться в объеме и, в конце концов, мы получим маленький плотный комочек сухого вещества, а не желаемый пористый наноматериал со сверхмалой плотностью. Но почему поролоновая губка высыхает, не уменьшаясь в объеме, а ее гелевый аналог ведет себя совершенно по-другому? И как с этим бороться?

Собственно говоря, коренным отличием нашей модели с губкой от реального геля являются размеры пор: у губки они исчисляются миллиметрами, а у гелей – десятками нанометров, то есть разница составляет примерно пять порядков. Теперь представим себе, как происходит испарение жидкости из пор: в какой-то момент жидкость перестает полностью их заполнять, и появляется граница между жидкостью и парами этой жидкости, смешанными с воздухом. Как известно, на границе жидкости всегда действуют силы поверхностного натяжения, которые приводят к взаимодействию поверхности жидкости и стенок сосуда (в нашем случае стенок пор). Если стенки хорошо смачиваются, то поверхность жидкости приобретает вогнутую форму и на стенки действует сила, тянущая их внутрь сосуда. Величина этой силы, приходящаяся на единицу длины стенки поры вдоль границы жидкости, не зависит от радиуса поры. Но при этом в геле стенки этих пор в тысячи раз тоньше, чем в нашей губке. Получается, что прилагаемая к стенкам удельная сила в геле и в губке одна и та же, а вот толщина этих стенок и, соответственно, их механическая прочность — совсем разные. Не удивительно, что поры губки выдерживают высыхание наполняющей их жидкости, а поры геля — нет. Отсюда и «скукоживание» геля при высыхании — поверхность жидкости в порах просто ломает хрупкие стенки одну за другой по мере испарения, и в результате мы получаем сухой слипшийся комок из изломанных стенок, а не ажурную конструкцию, свойственную аэрогелям.

Аэрогель, что это за материал?

Аэрогель (от лат. aer — воздух и gelatus — замороженный) – класс материалов, представляющих собой гель, в котором жидкая фаза полностью замещена газообразной, вследствие чего вещество обладает рекордно низкой плотностью, всего в полтора раза превосходящей плотность воздуха, и рядом других уникальных качеств: твердостью, прозрачностью, жаропрочностью , чрезвычайно низкой теплопроводностью и отсутствием водопоглощения.

Читать еще:  Какой утеплитель выбрать для мансардной крыши?

Нередко аэрогель называют “замороженным дымом” из-за его внешнего вида. С виду он чем-то походит на застывший дым. На ощупь аэрогель напоминает легкую, но твердую пену, что-то вроде пенопласта.

Аэрогель представляет собой древовидную сеть из объединенных в кластеры наночастиц размером 2-5 нм, жестко соединенных между собой. Этот каркас занимает малую часть объема от 0,13 до 15%, все остальное приходится на поры.

Аэрогели относятся к классу мезопористых материалов.

Распространены аэрогели различной природы: как неорганической – на основе аморфного диоксида кремния (SiO2) , глинозёмов (Al2O3), графена (называется аэрографен), графита (называется аэрографит ), а также оксидов хрома и олова, так и органической – на основе полисахаридов, силикона, углерода . В зависимости от основы аэрогели проявляют различные свойства. Вместе с тем имеются общие свойства, характерные для всего класса данного материала.

Как теплоизолятор изготавливается в виде матов, рулонов.

  1. ↑Общие сведения о взрыве и процессах горения
  2. ↑Metal Oxide Aerogels. Aerogel.org. Проверено 28 августа 2017.
  3. ↑ Однако в воздушной среде при нормальных условиях плотность таких металлических микрорешёток равна 1,9 кг/м 3 за счёт внутрирешёточного воздуха.
  4. ↑Optical properties of Silica aerogels // Enviromental Technology Division of E.O. Lawrence Berkeley National Laboratory (недоступная ссылка — история) . Проверено 5 июня 2009.Архивировано 15 мая 2009 года.
  5. ↑Thermal properties of Silica aerogels // Enviromental Technology Division of E.O. Lawrence Berkeley National LaboratoryАрхивировано 5 июля 2008 года.
  6. ↑Официальный сайт United Nuclear
Аэрогель на Викискладе
  • Часто задаваемые вопросы об аэрогеле (проект «Стардаст») (англ.)
  • Тепловые свойства кремниевого аэрогеля (англ.)
  • Научный блог, посвящённый аэрогелю и всему, что с ним связано (англ.)
  • Теплопроводность, плотность, температура применения гибкой теплоизоляции на основе аэрогеля. Теплофизические свойства (рус.)
  • Термодинамическая фаза
  • Равновесие фаз
  • Правило фаз
  • Фазовая диаграмма
  • Уравнение состояния

  • Кристаллы
    • Монокристалл
    • Поликристалл
    • Кристаллит
  • Аморфные тела
    • Стеклообразное состояние
  • Жидкий кристалл
    • Нематик
    • Смектик
    • Холестерик
  • Мезоген
  • Колончатая фаза
  • Клеточная мембрана
  • Идеальная жидкость
  • Расплав
  • Перегретая жидкость
  • Переохлаждённая жидкость
  • Растянутая жидкость
  • Сверхкритическая жидкость
  • Идеальный газ
  • Реальный газ
  • Пар
  • Насыщенный пар
  • Перегретый пар
  • Пересыщенный пар
  • Электромагнитная
  • Кварк-глюонная плазма
  • Глазма
  • Странная материя
  • Бозе-конденсат
  • Фермионный конденсат
  • Квантовая жидкость
  • Сверхтекучесть
  • Сверхпроводимость
  • Сверхтекучее твёрдое тело
  • Бозе-газ
  • Ферми-газ
  • Вырожденный газ
  • Фотонная молекула
  • Плавление
  • Кристаллизация
  • Температура плавления
  • Сублимация
  • Десублимация
  • Кипение
  • Конденсация
  • Испарение
  • Парообразование
  • Температура кипения
  • Критическая точка
  • Тройная точка
  • Теплота фазового перехода
  • Мартенситное превращение
  • Эвтектика
  • Критические явления
  • Точка Кюри
  • Точка Нееля
  • Ферромагнетики—Парамагнетики—Антиферромагнетики
  • Гели
    • Аэрогель
  • Растворы
  • Коллоидные системы
    • Грубодисперсная
    • Свободнодисперсная коллоидная
  • Золь
  • Аэрозоль
    • Дым
    • Пыль
    • Туман
    • Мгла
  • Суспензия
  • Эмульсия
  • Нормальные и стандартные условия
  • Статистика Ферми — Дирака
  • Статистика Бозе — Эйнштейна

Что такое wiki.moda Вики является главным информационным ресурсом в интернете. Она открыта для любого пользователя. Вики это библиотека, которая является общественной и многоязычной.

Основа этой страницы находится в Википедии. Текст доступен по лицензии CC BY-SA 3.0 Unported License.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector