Теплоизоляционные материалы это: Теплоизоляционные материалы.Современные теплоизоляционные материалы виды.Теплоизоляция.

Теплоизоляционные материалы

Теплоизоляционные материалы — это изделия и строительные материалы, которые предназначены для тепловой изоляции конструкций зданий и сооружений. Основной особенностью теплоизоляционных материалов является их высокая пористость и, следовательно, малая плотность и низкая теплопроводность.

Главной целью применения теплоизоляционных материалов является сокращение расхода энергии на отопление здания. Кроме того, использование теплоизоляции в строительстве зданий позволяет существенно снизить массу конструкций, уменьшить расход основных строительных материалов, таких как кирпич, древесина, бетон и др.

На сегодняшний день в конструкциях зданий и сооружений применяются разнообразные теплоизоляционные материалы. Мы перечислим лишь те, которые получили наибольшее распространение. Это теплоизоляционные материалы на основе стекловаты, минеральной ваты, пенополистирола (пенополистирола экструзионного) и пенополиуретана. Крупнейшими производителями теплоизоляции является PAROC (минеральная вата), IZOVER (стекловата) и ROCKWOOL.

Теплоизоляционные материалы широко используются в конструкциях современных зданий. С их помощью утепляют кровли, наружные, внутренние и подвальные стены, полы и перекрытия. В каждом случае к теплоизоляционному материалу предъявляются особые требования, зависящие от условий его эксплуатации. Выбор того или иного материала осуществляется в соответствии с требованиями к материалу и его техническими характеристиками.

Главной технической характеристикой теплоизоляционных материалов является теплопроводность — способность материала передавать теплоту. Для количественного определения этой характеристики используется коэффициент теплопроводности λ, который равен количеству тепла, проходящему за 1 час через образец материала толщиной 1 м и площадью 1 м² при разности температур на противоположных поверхностях 1°С. Отметим, что величина теплопроводности теплоизоляционных материалов зависит от плотности материала, вида, размера, расположения пор и т.д. Также сильное влияние на теплопроводность оказывает температура и влажность материала.

В различных странах методики измерения теплопроводности значительно отличаются, поэтому при сравнении теплопроводностей различных материалов важно учитывать, при каких условиях проводились измерения.

К дополнительным параметрам, характеризующим теплоизоляционные материалы, можно отнести плотность, прочность на сжатие, сжимаемость, водопоглощение, сорбционная влажность, морозостойкость, паропроницаемость и огнестойкость.

Знание значений этих параметров и использование их в расчетах систем теплоизоляции позволяет добиться желаемых результатов — существенной экономии строительных материалов и минимального расхода энергии для отопления здания.

Теплоизоляционные материалы обладают рядом теплотехнических свойств, знание которых необходимо для правильного выбора материала конструкции и проведения теплотехнических расчетов. Точность последних в значительной степени зависит от правильного выбора значений теплотехнических показателей. Какие же это показатели?

Виды теплоизоляционных материалов

Техническая библиотека › Это полезно знать › Отопление › Виды теплоизоляционных материалов

2014-07-24 17:48:13

Теплоизоляционные материалы можно классифицировать по виду основного исходного сырья на органические, неорганические и смешанные.

Органические теплоизоляционные материалы изготавливаются путем переработки отходов деревообработки, неделовой древесины (древесностружечные плиты, древесноволокнистые плиты), торфа (торфоплиты), отходов сельского хозяйства (соломит, камышит). Эти виды теплоизоляционных материалов часто бывают неактуальны из-за их низкой био-, водо- и огнестойкости (150°С).

Смешанные теплоизоляционные материалы — это смеси асбеста, бумага, войлок, асбестоцементные и другие изделия.

Неорганические теплоизоляционные материалы нашли широкое применение в современном строительстве. Основные виды неорганических изоляционных материалов – это минеральная вата, или так называемые минераловатные плиты, а также пенобетон, газобетон, стеклянное волокно, пеностекло.

Минераловатные плиты изготавливаются путем переработки металлургического шлака или расплава горной породы в стекловидное волокно.

Одно из главных достоинств минеральной ваты, по сравнению с другими теплоизоляционными материалами, – это ее негорючесть: она может использоваться для изоляции поверхностей с температурой до 700°С. Изделия из минеральной ваты обладают высокой тепло- и звукоизоляцией, биологической и химической пассивностью и стойкостью, устойчивостью к температурным деформациям и быстро монтируются на любом объекте.

Установленные изделия из минеральной ваты характеризуются почти полным отсутствием усадки и сохраняют свои геометрические размеры на протяжении всего периода эксплуатации дома. Минераловатные изделия являются экологически чистыми продуктами и одобрены к использованию российскими и международными органами контроля в сфере строительства.

Так как минеральная вата обладает высоким водопоглощением, ее пропитывают специальным гидрофобизирующим составом для возможности монтажа в любых условиях, в том числе для монтажа в условиях повышенной влажности.

Теплоизоляционные изделия из минеральной ваты применяются в навесных фасадах, в системах с утеплителем внутри и снаружи ограждающей конструкции, в системах наружного утепления мокрого типа и для изоляции кислородных комплексов.

Другой часто используемый неорганический теплоизоляционный материал – это стекловолокно. Этот материал изготавливается из всевозможных отходов стекольной промышленности и по свойствам во многом аналогичен минеральной вате. Стекловолокно не содержит коррозионных агентов и обладает повышенной химической стойкостью. Этот материал чаще всего используется для теплоизоляции скатных крыш, легких стен, перекрытий, а также для изоляции трубопроводов и систем, где утеплитель устанавливается с внутренней стороны ограждающей конструкции.

Утепление из стекловолокна характеризуется значительной усадкой и большим водопоглощением, что при определенных обстоятельствах может считаться минусом этого материала.

Наиболее эффективной теплоизоляционной способностью обладает перлитовый вспученный песок. Этот материал отличается также хорошими звукоизоляционными свойствами. Перлитовый вспученный песок применяется в виде простых теплоизоляционных засыпок или в виде растворов, штукатурок, перлитостекольных, пластоперлитовых и перлитоцементных изделий.

Штукатурные растворы из этого материала наряду с теплоизоляцией обеспечивают эстетичную декоративную отделку стен и способствуют звукоизоляции помещения.

Штукатурные смеси из перлита могут использоваться для улучшения теплотехнических характеристик конструкций (стен, перекрытий, перегородок) в жилых домах, административных, торговых и офисных помещениях, выполненных из кирпича, железобетонных, бетонных и других конструкций.

Каменная вата и базальтовое волокно являются самыми долговечными теплоизоляционными материалами и изготавливаются из базальтовых пород (базальт, диабаз, габбро). Этот теплоизоляционный материал характеризуется наивысшей температуростойкостью и водостойкостью, если сравнивать его с рассмотренными выше теплоизоляционными материалами.

Вопросы и комментарии (0) — Виды теплоизоляционных материалов

Что такое теплоизоляция: области применения и материалы

Содержание

Toggle

Теплоизоляция снижает теплопередачу (например, передачу тепловой энергии в стене или полу здания) между объектами в диапазоне радиационного воздействия или тепловой контакт. Теплоизоляция может быть разработана с использованием специально разработанных процессов или методов, таких как оптимизация формы и выбор материала.

Типы теплопередачи

Важно знать, как тепло передается в окружающей среде и устройствах. Тепло передается конвекцией, теплопроводностью или излучением, или смешанными процессами всех трех. Тепло постоянно перемещается из более теплых зон в более холодные в поисках баланса. Предположим, что внутренняя часть изолированного контейнера

 

 

 

холоднее, чем наружный воздух. В этом случае ящик забирает тепло из внешнего пространства — чем значительнее разница температур, тем быстрее тепло перемещается в более холодную область. На практике передача тепла в интересующую область происходит за счет сочетания трех упомянутых выше форм, но обычно наиболее важным является передача тепла через стенки и границы.

Конвекция

При этом методе теплопередачи тепло передается, когда нагретая жидкость или воздух/газ перемещаются из одного места в другое, унося с собой свое тепло. Скорость теплового потока будет зависеть от температуры движущегося газа или жидкости и скорости их потока,

 

Q=hA\Delta T

 

где:

Q = скорость теплопередачи h = коэффициент конвекционной теплопередачи A = открытая площадь поверхности \Delta T = разница температур

 

Проводимость

В этом режиме передачи тепловая энергия передается через твердое тело, жидкость и газ от молекул к молекулам в материале. Для теплопроводности необходим физический контакт между частицами и некоторая разница температур между ними. Следовательно, теплопроводность является мерой скорости теплового потока, проходящего между частицами. Скорость теплового потока через конкретный материал будет определяться разницей температур и его теплопроводностью 9.0003

 

q=-k\Дельта T

 

где:

q= местная плотность теплового потока k = проводимость материала \Delta T = температурный градиент

 

Излучение

Тепловая энергия также передается в виде света или в виде электромагнитных волн, таких как инфракрасное излучение. Эта энергия может исходить от горячего тела и свободно проходить через совершенно прозрачные среды. Атмосфера и полупрозрачные материалы, так же как и стекло, пропускают значительное количество лучистого тепла, и это излучение будет поглощаться при попадании на какую-либо поверхность (например, поверхность палубы корабля поглощает лучистое тепло и в солнечный день нагревается, что плохо влияет на рыболовные корабли). Нам известен общеизвестный факт, что блестящие или светлые поверхности отражают большую часть лучистого тепла, чем темные или черные поверхности; следовательно, площадь будет нагреваться медленнее. Поглощая лучистое тепло, теплопроводность и конвекция могут продолжаться. Хорошо известное уравнение радиационного теплообмена: 9{4} А = площадь поверхности T_1 = абсолютная температура в кельвинах для среды с однородной температурой T_2 = температура поверхности

Различные типы режимов теплопередачи при кипении воды в котле (Ссылка: Superiorglove.com )

Определения параметров

Тепловые свойства изоляционных материалов и других обычных материалов для строительства рыболовных судов известны или могут быть точно определены измерено. Мы можем рассчитать количество теплопередачи (потока) в любой комбинации материалов. Однако необходимо понимать некоторые специальные технические термины для расчета тепловых потерь и знать задействованные факторы.

Окончание «-ity» указывает на свойство материала, что его толщина не имеет значения, а окончание «-ance» относится к свойству конкретного тела с заданной толщиной.

Тепловая энергия

Одна килокалория (1000 калорий или 1 ккал) – это количество тепла и энергии, необходимое для повышения температуры одного кг воды на один градус Цельсия (°C). В стандарте СИ единицей измерения энергии является Джоуль (Дж). Одна ккал составляет 4,18 кДж, что незначительно зависит от температуры. Другой единицей энергии является БТЕ (британская тепловая единица), и одна БТЕ примерно равна одному кДж.

Теплопроводность  

Проще говоря, это мера способности материала проводить тепло через свою массу. Все типы материалов, а также различные изоляционные материалы имеют определенные значения теплопроводности, которые можно использовать для измерения их изоляционной эффективности. Его можно описать как количество тепла/энергии (в ккал, БТЕ или Дж), которое может пройти в единицу времени через единицу площади с единицей толщины материала при единичной разности температур. Мы можем отображать теплопроводность в Btu ft-1 °F-1, ккал м-1 °C-1, а в системе СИ это Вт м-1 °C-1 (W относится к ваттам). Теплопроводность также определяется как значение k.

Коэффициент теплопроводности \Lambda (ккал м-2 ч-1 °C-1)

Называется \Lambda (лямбда греческая буква) и обозначается как количество тепла (в ккал), проводимого через м ²  материала за один час, при толщине 1 м, при этом перепад температуры через тело составляет 1 °С в стационарных условиях теплового потока. Теплопроводность подтверждается испытаниями и является основным показателем для любого материала. Она также может быть представлена ​​как Btu ft-2 h-1 °F-1 (на квадратный фут, час и градус Фаренгейта в британской тепловой единице) или в единицах СИ как W m-2 K-1.

Удельное тепловое сопротивление

Величина, обратная значению k (1/k), известна как удельное тепловое сопротивление.

Термическое сопротивление (значение R)

Обратная величина l (1/l) известна как тепловое сопротивление (значение R) и используется для расчета теплового сопротивления всех материалов или композиционных материалов из них. . Значение R может быть представлено простыми словами как сопротивление любого конкретного материала на пути теплового потока. Хороший изоляционный материал имеет высокое значение R. Значение R растет прямо пропорционально увеличению толщины изоляционного материала. Отношение x /л, так как x означает толщину изолятора в метрах.

Коэффициент теплопередачи (U) (ккал м-2 ч-1 °C-1)

Символ U указывает общий коэффициент теплопередачи для любого сечения или композита материала. Единицей U является ккал в час на квадратный метр секции на градус Цельсия, что представляет собой разницу между внутренней и внешней температурой секции. Мы также можем выразить это в других системах единиц. Коэффициент U включает термическое сопротивление обеих поверхностей пола или стен, а также термическое сопротивление отдельных слоев и воздушных пространств внутри стены или пола, которые мы подготовили.

Проницаемость водяного пара (стр. _v )

Это известно как количество водяного пара, которое проходит через единицу площади материала единичной толщины, в то время как разность давлений воды представляет собой единицу между обе стороны материала. Это может быть показано как г см мм рт.ст.-1 м-2 сут-1 или как г м МН-1 с-1 (МН означает меганьютон в секунду) в системе СИ.

Стойкость к водяному пару (r _v )

Стойкость к водяному пару является обратной величиной проницаемости для водяного пара и определяется как r _v = 1/p _v .

Что такое изоляция и зачем она нужна?

Теплоизоляция снижает теплообмен (т.е. передачу тепловой энергии между объектами с разной температурой) между объектами, находящимися в тепловом контакте или в зоне радиационного воздействия. Мы можем добиться теплоизоляции с помощью специально разработанных методов или процессов и подходящих конфигураций объектов и материалов.

Тепловой поток является неизбежным результатом контакта материалов с разными температурами. Теплоизоляция представляет собой область изоляции, в которой теплопроводность уменьшена или тепловое излучение отражается, а не поглощается телом с более низкой температурой.

Пример для понимания, зачем нам нужен теплоизолятор

Основная функция теплоизоляционных материалов, используемых на малых рыболовных судах, включая лед, заключается в снижении передачи тепла через стенки рыбных трюмов, стойки, люки или трубы в место, где хранится охлажденная рыба или лед. Количество тающего льда можно уменьшить за счет уменьшения утечек тепла, что повысит эффективность процесса обледенения. Другим примером использования изолятора является здание, которое ограничивает потребление энергии для вентиляторов, избегая проникновения более теплого или холодного воздуха внутрь здания.

В рыбных контейнерах мы используем лед для отвода тепловой энергии от рыбы и тепловой энергии, просачивающейся через стенки хранилища. Изоляция стенок контейнера может уменьшить количество тепла, поступающего в контейнер, и количество льда, необходимого для охлаждения содержимого.

Основными преимуществами изоляции с использованием достаточного количества материалов для этого применения являются:

• Предотвращение передачи тепла от проникновения теплого воздуха, машинного отделения и утечек тепла.
• Оптимизация максимальной полезной емкости контейнера для рыбы и эксплуатационных расходов на охлаждение рыбы;
• , чтобы помочь снизить потребность в энергии для систем охлаждения, если они применяются.

Затраты на утепление могут составить значительную цену, пропорциональную затратам, включая строительство. В результате выбор изоляционных материалов очень важен из-за требований к пространству и материальных затрат.

Опять же, для рыболовных контейнеров коммерчески используются несколько теплоизоляционных материалов для рыболовных судов, но только некоторые из них полностью подходят для этой цели. Основными трудностями являются отсутствие достаточного влагопоглощения и механической прочности, что является особенно серьезной проблемой там, где в качестве охлаждающей среды используют тающий лед. Теплоизоляторы действуют, улавливая карманы газа или пузырьков внутри структуры пены. Заполняя эти ячейки газа влагой, мы наблюдаем значительные потери в изолирующей эффективности.

Теплопроводность льда (при 0 °С) составляет 2 ккал м-1 ч-1 °С-1, а воды (при 10 °С) 0,5 ккал м-1 ч-1 °С-1 ( для льда это в четыре раза больше, чем для воды). С другой стороны, для сухого застойного воздуха она составляет около 0,02 ккал м-1 ч-1 °С-1. Вы можете найти теплопроводность материалов в книгах, таблицах или каталогах, подготовленных поставщиками; также вы можете увидеть некоторые из них здесь.

Поглощение влаги изоляционными материалами может происходить при непосредственном контакте с протечками воды и конденсацией водяного пара на стенах.

Таким образом, правильная конструкция барьера для водяного пара имеет важное значение для защиты изоляции от поглощения влаги. В большинстве климатических условий водяной пар

перемещается с внешней стороны стен трюма на внутреннюю из-за более высокой температуры внешней стороны, чем внутренней. Утеплитель нуждается в непроницаемом влагозащитном слое снаружи короба и водонепроницаемом барьере на подкладке для предотвращения попадания жидких талых вод в утеплитель. Мы можем обеспечить пароизоляцию либо с помощью водонепроницаемых покрытий, либо сборных изоляционных панелей. Например, у сэндвич-панелей одна сторона представляет собой пароизоляционный стальной лист тонкой оцинковки, а другая внутренняя отделка листами оцинкованного железа или алюминия с пластиковым покрытием. Полиэтиленовые листы, пластиковые пленки минимальной толщины 0,2 мм, армированные пластиковые материалы или алюминиевая фольга минимальной толщиной 0,02 мм, ламинированные битумной мембраной, являются другими примерами изоляции держателей рыб.

 

Наиболее распространенные теплоизоляционные материалы

У нас есть множество дешевых и распространенных изоляционных материалов, готовых к покупке на рынке прямо сейчас. Многие из них уже давно рядом. У всех этих изоляционных элементов есть свои плюсы и минусы, и при принятии решения о том, какой тип изоляционного материала вам нужен, лучше быть уверенным и знать тип материала, который лучше всего подойдет для вашего применения. Учитывайте такие различия, как цена, воздействие на окружающую среду, коэффициент теплопередачи, воспламеняемость, звукоизоляция и другие факторы, представленные в таблице. Пять наиболее распространенных видов изоляционных материалов:

Сравнение некоторых распространенных изоляторов, которые мы используем. (Ссылка: thermaxxjackets.com )

Стекловолокно

В наше время наиболее распространенным изоляционным материалом является стекловолокно. Благодаря своей структуре, благодаря эффективному вплетению тонких нитей стекла в изоляционный материал, стекловолокно может минимизировать теплопередачу. Основным недостатком стеклопластика является риск обращения с ним. Поскольку стекловолокно состоит из тонко переплетенного кремния, мельчайших осколков стекла и стеклянного порошка, оно может нанести вред легким, глазам и даже коже, если не использовать обычное защитное оборудование. Тем не менее, при использовании надлежащего защитного оборудования установка стеклопластика будет выполнена без происшествий.

Стекловолокно — отличный негорючий изоляционный материал. Его значения R варьируются от R-2,9 до R-3,8 на дюйм, и если вы ищете дешевую изоляцию, это, безусловно, то, что вам нужно. Однако при его установке необходимо соблюдать меры предосторожности, и обязательно используйте защитные очки, перчатки и маски при работе с этим продуктом.

Изоляция из стекловолокна. (Ссылка: livinator.com )

Минеральная вата

Минеральная вата относится к нескольким типам изоляции:

• Может относиться к стекловолокну, изготовленному из переработанного стекла, которое называется стекловатой.
• Может относиться к типу изоляции из базальтовой минеральной ваты.
• Это может относиться к типу изоляции, которая производится из шлака сталелитейных заводов, называемого шлаковой ватой.

Основной минеральной ватой в Соединенных Штатах является шлаковая вата. Минеральную вату можно получить в виде войлока или в виде сыпучего материала. Обычно минеральная вата не содержит добавок, придающих ей огнестойкость, и делает ее непригодной для эксплуатации в условиях экстремальной жары. Поскольку минеральная вата негорючая, при использовании в сочетании с более огнестойкими формами изоляции она может быть эффективным методом изоляции больших площадей. Значение R минеральной ваты колеблется от R-2,8 до R-3,5.

Минеральная вата. (Ссылка: Wikipedia.com )

Целлюлоза

Изоляция из целлюлозы, вероятно, является одним из самых экологически чистых видов изоляции. Целлюлоза производится из переработанной бумаги, картона и других подобных материалов и появляется в свободной форме. Значение R между R-3,1 и R-3,7 связано с целлюлозой. Некоторые текущие исследования целлюлозы показывают, что она может быть отличным продуктом для сведения к минимуму ущерба от пожара. Из-за компактности материалов целлюлоза может практически не содержать кислорода. 3). Они имеют значение R около R-6,3 на один дюйм толщины. Можно распылять на неизолированные участки и использовать пены низкой плотности. Эти типы полиуретановой изоляции имеют рейтинг R-3,6 на один дюйм толщины. Еще одним преимуществом этого вида утеплителя являются огнестойкие свойства.

Полиуретановая изоляция. (Ссылка: insulatorsky.com )

Полистирол

Полистирол представляет собой тип водостойкого термопластичного материала в форме пены и является превосходным тепло- и звукоизоляционным материалом. Он представлен в двух вариантах: вспененный (EPS) и экструдированный (XEPS), также известный как пенополистирол. Эти две модели различаются по стоимости и производительности. Более дорогой тип XEPS имеет значение R-5,5, в то время как для EPS это R-4. Полистирольный утеплитель имеет особую гладкую поверхность по сравнению с другими видами утеплителей.

Пена обычно создается или разрезается на блоки и является идеальным выбором для изоляции стен. Поскольку пена легко воспламеняется, ее необходимо покрыть огнезащитным химическим веществом под названием гексабромциклододекан (ГБЦД). В последнее время ГБЦД подвергся резкой критике из-за опасностей для здоровья и окружающей среды, связанных с его использованием.

 

Другие распространенные изоляционные материалы

Хотя перечисленные выше материалы являются наиболее типичными изоляционными материалами, они не единственные используемые элементы. В последнее время такие материалы, как аэрогель, стали доступными и доступными. НАСА использовало аэрогели для изготовления термостойких плиток, способных выдерживать нагрев примерно до 2000 градусов по Фаренгейту без теплопередачи или с небольшой теплопередачей, и одним из конкретных продуктов является Pyrogel XT. Одним из самых эффективных технических утеплителей в мире является Пирогель. Требуемая толщина этого типа примерно на 50-80% меньше по сравнению с другими изоляционными материалами. Это немного дороже, чем другие изоляционные материалы, но пирогель все чаще используется в определенных областях.

Другими изоляционными материалами, которые не обсуждаются, являются натуральные волокна, такие как пенька, хлопок, овечья шерсть и солома. Полиизоцианурат, сравнимый с полиуретаном, представляет собой термореактивный пластик с закрытыми порами. Он имеет высокое значение R, что делает его предпочтительным выбором в качестве изолятора. Некоторые опасные для здоровья материалы, которые раньше использовались в качестве изоляции, а теперь запрещены, недоступны или редко используются, – это перлит, вермикулит и карбамидоформальдегид. Эти материалы содержат формальдегид или асбест, что навсегда исключило их из списка регулярно используемых изоляционных материалов.

Асбест. (Ссылка: roarengineering.com )

Существует много видов изоляции, каждая из которых имеет свой собственный набор свойств. Только тщательно изучив каждый тип, вы сможете определить, какой из них будет подходящим для ваших особых потребностей. В качестве краткого обзора:

• Аэрогель является более дорогим, но определенно наиболее подходящим типом изоляции.
• Стекловолокно доступно по цене, но требует осторожного обращения.
• Минеральная вата практична, но не огнестойка.
• Целлюлоза огнеупорна, эффективна и экологична, но сложна в использовании.
Полиуретан
• является хорошим изоляционным материалом, хотя и не исключительно экологически чистым.
Полистирол
• — это разнообразный изоляционный продукт, но его безопасность спорна.

 

Применение изоляторов

Теплоизоляторы широко используются во многих отраслях промышленности и являются очень популярными продуктами. Некоторые из основных областей применения изоляторов:

Естественная теплоизоляция животных и одежда птиц и млекопитающих_ Газы обладают худшими свойствами теплопроводности, чем жидкости и твердые вещества, что делает их прочными изоляционными материалами, если их можно уловить.

Здания_ Поддержание удовлетворительной температуры в зданиях (за счет охлаждения и обогрева) требует большого объема глобального энергопотребления, которое необходимо сократить. В этом случае изоляция будет играть важную роль.

Механические системы_ Системы охлаждения и обогрева помещений распределяют тепло по объектам с использованием труб или воздуховодов, которые необходимо изолировать. Механическая изоляция обычно устанавливается в коммерческих и промышленных объектах.

Охлаждение_ Холодильник имеет тепловой насос и теплоизолированную камеру.

Космический аппарат_ Запуск и вход в атмосферу создают критические механические нагрузки на космический аппарат.

Automative_ Двигатели внутреннего сгорания выделяют много тепла во время своих процессов сгорания.

Какой тип изоляционных материалов является наиболее пожаробезопасным для домашнего применения?

При выборе подходящего изоляционного материала большое значение приобретают некоторые свойства этого материала и то, насколько хорошо он соответствует потребностям вашего применения. Вы, естественно, хотите быть уверены, что тип изоляции будет достаточно эффективным, чтобы обеспечить общую энергоэффективность вашего объекта, но другие характеристики могут не иметь такого же значения и внимания. Поскольку вся цель изоляции состоит в том, чтобы покрыть ваш дом, чтобы обеспечить блокировку теплопередачи, выбор огнеупорной изоляции имеет жизненно важное значение. Взгляните на некоторые из самых популярных вариантов противопожарной изоляции в домах, показывает такие результаты:

Стекловолокно:  Естественно, изоляция из стекловолокна огнестойка. Хотя стекловолокно не горит само по себе, нам нужно быть осторожными с войлоками, покрытыми фольгой и бумагой, так как эти элементы могут быстро сгореть.

Минеральная вата: Этот тип имеет высокую температуру плавления и хороший изоляционный материал. Он отлично подходит для тепловых применений благодаря своим превосходным огнестойким свойствам. Независимо от того, сформирована ли минеральная вата из побочных продуктов стали и переработанного железа или из самой минеральной породы, изоляция естественно негорючая.

Волокнистые маты:  Волокнистые маты являются одним из самых популярных типов изоляции, используемых в доме, и состоят из различных минералов, называемых асбестом. Возможные риски для здоровья от асбеста полностью понятны. Однако в настоящее время имеется очень мало запасных частей, и поэтому асбест продолжает оставаться одним из часто используемых материалов не только в производстве изоляции, но и в кровельной черепице, а также в автомобильных деталях. Асбест – твердый материал с высокой химической и термостойкостью, не пропускающий электричество, что также снижает пожароопасность изоляции.

Целлюлоза:  Хотя изоляция из целлюлозы не является огнестойкой, антипирены могут помочь материалу сопротивляться возгоранию. При обработке целлюлозы этими огнестойкими химическими веществами целлюлоза может выдерживать температуры до 300 градусов, прежде чем может загореться. Целлюлоза, состоящая из вспененных материалов, еще менее легко воспламеняется, так как выдерживает температуру до 400 градусов.

При выборе противопожарной изоляции у вас будет несколько вариантов. Тем не менее, вы должны быть уверены, что то, что вы выберете, лучше всего подходит для вашего дома, и поэтому вам могут понадобиться специалисты.

 

 

 

 

Энергии | Бесплатный полнотекстовый | Новые теплоизоляционные материалы для зданий

1. Введение

Общеизвестно, что температурное выравнивание происходит между средами с разными температурами или между частями одной и той же среды с разными температурами. Известно также, что выравнивание температур всегда происходит за счет количества тепла, перетекающего от более теплой среды (части среды) к более холодной среде (части среды). В разделе «Теплообмен» рассматриваются законы теплопередачи из одной точки пространства в другую и распространения тепла. Существует три основных способа передачи тепла: теплопроводность, конвекция и излучение. Теплоизоляционные материалы могут быть использованы для уменьшения количества теплопередачи в зданиях. С развитием промышленности и техники получили распространение самые разнообразные теплоизоляционные материалы, и их развитие продолжается и по сей день. Теплоизоляция также включает в себя изоляционный материал и меры, принимаемые для повышения энергоэффективности. На сегодняшний день известно множество теплоизоляционных материалов. К ним относятся, например, пенопласты, каменная и минеральная вата, аэрогели, вакуумные теплоизоляционные материалы, а также материалы на биологической основе. Теплоизоляция здания означает не только его «обертывание», но и уменьшение или минимизацию тепловой энергии здания, выделяемой в окружающую среду. Его основная задача – поддерживать тепло, вырабатываемое в здании или подаваемое в здание, уменьшать тепловыделение и не допускать тепло, поступающее извне через тепловое излучение. Теплоизоляционные материалы представляют собой изделия естественного или искусственного происхождения малой плотности с пористой или полой структурой, которые состоят из каркаса, состоящего из твердых компонентов, а также пор и капилляров, заполненных воздухом или другими газами [1,2,3,4]. ,5,6,7].

2. Обсуждение

Панели с аэрогелем и вакуумной изоляцией называются суперизоляционными материалами (SIM). Аэрогели представляют собой высокопористые изоляционные материалы с наноструктурированными открытыми ячейками и низкой плотностью. Их теплопроводность колеблется от 0,014 Вт/мК до 0,022 Вт/мК в зависимости от типа (спейслофт, слентекс пирогель и др.). На рынке существует несколько типов аэрогелевых изоляционных материалов, таких как органические, неорганические или углеродные, а также ксерогели и криогели. В исх. [1] Лакатос представил результаты измерения теплопроводности, удельной теплоемкости и плотности теплоизоляционных одеял мансардных помещений после термического отжига образцов при 70, 100, 130, 150, 180 и 210 °C в течение 1 часа. По результатам измерений они рассчитали как температуропроводность, так и эффузивность, дополненные результатами оценок тепловой инерции. Кроме того, были выведены эффективные теплоемкости. Во-первых, они показали, что измерители теплового потока и дифференциальные сканирующие измерения являются ключевыми аналитическими средствами для оценки тепловых характеристик изоляционных материалов. Они также показали, что изоляция стабильна до 150 °C; однако отжиг образцов выше этой температуры привел к значительным изменениям тепловых характеристик материала. Коэффициент диффузии образцов уменьшился, а эффузионная способность и эффективная теплоемкость увеличились. Переменные повышенные температуры могут вызвать нежелательное (ухудшение) теплоизоляционных свойств. Далее сообщалось, что в действительности теплопроводность может быть измерена стационарными методами, а коэффициенты диффузии могут быть найдены переходными методами. Исследования тепловых характеристик материалов очень важны, например, для определения переходного теплового поведения строительных материалов [1].

В исх. [2], Голдер и др. представил результаты расчетов гидродинамики, выполненных на аэрогеле в качестве теплоизоляции здания. Они представили пилотную экспериментальную коробку, покрытую изоляционным покрытием из аэрогеля, и исследовали температурный профиль в зависимости от времени. Они также использовали тестовую коробку для анализа теплоизоляционных характеристик аэрогелей в качестве оконного остекления. Для комплексного исследования стабильности и удобства использования аэрогелей они сформулировали следующие пять критериев:

• Температурный износ внутренней стенки коробки, окруженной аэрогелем.

• Температурное разрушение внутренней стенки окна с аэрогелевым остеклением.

• Температурная деградация стены с аэрогелевой изоляцией в помещении с аэрогелевым остеклением.

• Сравнение температурного износа аэрогелевой изоляции в помещении с аэрогелевым остеклением и аргонового остекления в помещении с изоляцией из стекловолокна.

• Сравнение энергопотребления зданий с аэрогелевой и стекловолоконной изоляцией.

Их результаты также использовались для моделирования в EnergyPlus. Было установлено, что годовое энергопотребление здания было снижено на 6% при использовании изоляции из аэрогеля по сравнению со стекловолокном. Общее потребление энергии было снижено на 12% в день пикового потребления энергии.

Другая группа сверхтеплоизоляционных материалов включает вакуумные теплоизоляционные панели. Вакуумные теплоизоляционные панели (ВИП) могут стать разумным решением для значительного снижения теплопотерь исторических зданий. Вакуумные изоляционные панели с изоляцией (волокнистой, пенопластовой) в качестве основного материала и ламинатом, покрытым снаружи для паро- и газодиффузионного барьера, могут в значительной степени способствовать повышению энергоэффективности зданий и потенциально характеризовать будущие методы теплоизоляции. Однако, несмотря на превосходную теплоизоляционную способность из-за низкого внутреннего давления, их долговечность неизвестна [2].

Zach et al., в исх. [3] представил испытания, проведенные на вакуумных изоляционных панелях. Они показали, что за счет снижения давления внутри ВИП газовые части теплопроводности (кондукция, конвекция) могут быть значительно уменьшены в общей теплопроводности. Они протестировали хлопок и лен в качестве основных материалов с точки зрения теплоизоляционных свойств. Кроме того, они представили микроскопические изображения. Аналогично измерениям Лакатоса в исх. [1], они также исследовали свои образцы с помощью дифференцированного сканирующего калориметра. Они провели эксперименты по теплопроводности как на хлопке, так и на льне. Они проверили теплопроводность при различных (низких) давлениях, а также при разных температурах. Их результаты показали интересную связь между теплопроводностью и температурой. Они показали, что теплопроводность как льна, так и хлопка падает между 10 и 20 °С, а между 20 и 40 °С остается постоянной. Следует отметить, что лен имел меньшую теплопроводность примерно на 20%. Также был представлен тест на воспламеняемость [3].

Еще одним способом сокращения выбросов CO ₂ является использование биокомпозитных материалов. Они также могут быть очень хорошим решением как для звуко-, так и для теплоизоляции. Кроме того, они могут способствовать сокращению воплощенной энергии в жилом секторе. Более того, их использование также обеспечивает устойчивые решения.

Curto et al., в исх. [4] представили экспериментальные исследования по изучению теплоизоляции и звукопоглощения материала, состоящего из натуральной извести, воды и костры из сативной конопли, разновидности конопли, пригодной для промышленного применения. В своей статье они представили предварительные тесты, подготовку образцов и лабораторные эксперименты. Они также показали, что для акустических испытаний материалы должны быть выдержаны. Для измерения звукопоглощения использовались трубки Кундта. Они показали, что лучшими впитывающими свойствами обладают материалы с 20% конопляной стружки, а для бытового использования они также предложили образец толщиной 3 см. Причина этого в том, что они обнаружили пик 65% на частоте 1 кГц. Кроме того, они выполнили измерения теплопроводности с помощью оборудования Fox 50. Они обнаружили, что теплопроводность уменьшается с уменьшением плотности; при изменении плотности от 127 кг/м ³ до 109 кг/м ³ теплопроводность изменяется с 0,601 Вт/мК до 0,537 Вт/мК. Они также показали испытаниями на изгиб и сжатие, что наибольшее сопротивление при изгибе и сжатии имел образец с 5% костры. Их результаты поддерживают разработку такого материала благодаря его приемлемым механическим, тепловым и акустическим свойствам. В своих планах они предложили дальнейшие исследования, такие как испытания на огнестойкость и возможные применения в исторических зданиях [4].

Gaujena et al., в исх. [5] также заявили о возможном применении теплоизоляционных материалов на биологической основе, таких как конопля. Они представили подготовку образцов и гидротермальные лабораторные эксперименты, проведенные на их образцах. Они представили комплексный отчет, включающий измерения теплопроводности, кинетику сушки и тесты на водопоглощение. Они подтвердили заявления, представленные в исх. [4], т. е. что изоляционные материалы на биологической основе должны иметь высокий потенциал в качестве теплового барьера, поскольку они являются экологически чистыми материалами с низким воздействием на окружающую среду. Авторы также провели интересное сравнение изоляционных материалов с точки зрения потребляемой энергии при производстве. Они подчеркнули, что энергия, используемая для производства теплоизоляции из конопли, на 60% меньше энергии, используемой для производства теплоизоляционного материала из пенополистирола. Перед презентацией результатов своих лабораторных испытаний они показали возможную подготовку образцов (конопляных волокон). Они измерили теплопроводность как сухих, так и влажных образцов с помощью измерителя теплового потока при средней температуре 10 °C. Их результаты показали, что с увеличением влажности теплопроводность увеличивается. Теплопроводность увеличивается до двух раз при влажности выше 20%. Они достигли теплопроводности около 0,05–0,07 Вт/мК. Они также показали, что конопляные волокна обладают высокой водопоглощающей способностью благодаря своей структуре и природе материала. Они также указали, что полное высыхание этих образцов труднодостижимо [5].

Басинска, в исх. [6], исследовали возможности переоборудования зданий с применением внутренней изоляции. Авторы представили расчет стоимости, дополненный динамическим моделированием образца здания с помощью программного обеспечения WUFI. Они проанализировали различные виды переоснащения оболочки здания внутренней изоляцией. Во время моделирования они также изучили потребление энергии как при нагреве, так и при охлаждении. Для расчета они использовали минеральную вату в качестве внешнего материала и пенополистирол для внутренней гипотетической изоляции, используя данные климатической зоны Варшавы и Кракова. Они пришли к выводу, что все их методы модернизации снижают потребление энергии. В тех случаях, когда они учитывали влажность, они обнаружили более высокое потребление энергии. Они также заявили, что использование внутренней изоляции для зданий с низким энергопотреблением менее эффективно с экономической точки зрения.

В исх. [7], Дилевский и соавт. продемонстрирована возможность использования теплоизоляционных материалов с экологической точки зрения. Они также спрогнозировали оптимальную толщину теплоизоляции по экономическим соображениям. Они показали, что сэкономленная энергия зависит от климатической зоны и градусо-дней. В качестве образца они взяли градусо-дни Польши в период с 2008 по 2018 год. Во-первых, они представили метод расчета экономической чистой приведенной стоимости как для экономической, так и для экологической аналитики. Кроме того, был выполнен анализ LCA. В своей статье авторы применили свою модель к климатическим зонам Польши. Они испытали теплоизоляцию из пенополистирола, экструдированного пенополистирола и минеральной ваты. Они смешивали эти утеплители как с разной кладкой, так и с разным отопительным оборудованием (газовыми, электрическими, угольными котлами). Они создали комплексную процедуру оптимизации для достижения оптимальной толщины изоляции с социальной, экономической и экологической точек зрения. Они давали указания инвесторам, планировщикам и дизайнерам, а также исследователям. Также необходимо отметить, что перед применением материалов для теплоизоляции необходимо свериться с местными нормативами [7].

3. Выводы

Снижение энергопотребления зданий является одной из наиболее важных задач в строительной отрасли. Примерно 25–30% всей энергии в здании может теряться через наружные стены. Для уменьшения этих потерь можно применять теплоизоляционные материалы.

В этой статье мы представили основные возможности использования теплоизоляции. Семь докладов охватывали такие темы, как изоляция аэрогелем, вакуумные изоляционные панели и изоляция на биологической основе, как ключевые инструменты снижения энергопотребления зданий.

Финансирование

Эта статья была поддержана исследовательской стипендией Яноша Бойяи Венгерской академии наук, номер гранта: Ákos Lakatos/BO/269/20.

Заявление о доступности данных

Неприменимо.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Ссылки

1. Лакатос, А.; Трник, А. Термическая диффузия в волокнистых аэрогелевых покрытиях. Энергии 2020 , 13, 823. [Google Scholar] [CrossRef]
2. Голдер, С.; Нараянан, Р .; Хоссейн, М.Р.; Ислам, М. Р. Экспериментальное исследование и исследование CFD по применению аэрогелевой изоляции в зданиях. Энергии 2021 , 14, 3310. [Google Scholar] [CrossRef]
3. Zach, J.; Новак, В .; Петеркова, Дж.; Бубеник, Дж. Разработка вакуумных изоляционных панелей с использованием органических побочных продуктов. Энергии 2020 , 13, 1165. [Google Scholar] [CrossRef]
4. Курто Д.; Герсио, А .; Францитта, В. Исследование биокомпозитного материала в качестве акустического поглотителя и теплоизоляции. Энергии 2020 , 13, 3699. [Google Scholar] [CrossRef]
5. Gaujena, B.; Агаповс, В.; Бородинец, А .; Стрелец К. Анализ тепловых параметров изоляции из конопляного волокна. Энергии 2020 , 13, 6385. [Google Scholar] [CrossRef]
6. Басинская, М.