Разное

Утеплитель аэрогель что это такое?

Аэрогель в строительстве

Приход нанотехнологий в строительство ознаменовал буквально начало новой эпохи в нашей консервативной отрасли. Создание различных материалов со сложной структурой и уникальными прочностными или температурными свойствами, а также процессы самоорганизации веществ на атомно-молекулярном уровне, позволяющие создавать объекты без внешнего влияния. Одним из самых перспективных и революционных материалов является наноструктурированный Аэрогель на основе диоксида кремния, который становится всё более и более востребованным в последние десятилетия.

Он находит применение в таких сферах как аэрокосмическая промышленность, медицина, военные технологии, электроника, оптика, криогеника и многих других. Особенно бурный рост применения отмечен как раз в строительстве, где уникальные свойства аэрогеля буквально задали новые стандарты теплоизоляционных систем в отрасли. И теперь, хотя многие слышали об этом материале, но, к сожалению, имеют весьма смутное представление о нём. Цель настоящей статьи дать представление о том, почему аэрогель так уверенно теснит традиционные виды теплоизоляции.

История открытия аэрогеля началась со спора двух американских химиков Тихоокеанского колледжа Стивена Кистлера и его коллеги Чарльза Лернеда. Кистлер утверждал, что сможет заменить всю жидкость в желе на газ без малейшей усадки объёма вещества. В 1931 году Стивен Кистлер получает первый образец «твёрдого газа» и публикует свои результаты в журнале «Nature». До 1990-ых годов аэрогель почти не использовался из-за высокой хрупкости. Основной вклад в развитие производства аэрогеля внесла компания «Aspen Systems». Впоследствии инженеры отделившейся компании «Aspen Aerogels» научились наполнять аэрогелем ткань (на основе керамического волокна, стеклохолста), получая таким образом гибкий и сплошной материал, что позволило существенно расширить область применения аэрогеля.

Получение рулонного материала из аэрогеля позволило применять его в качестве тепловой изоляции ограждающих конструкций. Эффективность использования аэрогеля в строительстве обусловлена рядом уникальных свойств, которыми обладает этот материал. В первую очередь это низкий коэффициент теплопроводности, значение которого составляет около 0,016 Вт/м∙К при температуре 10 ⁰С. Объясняется это структурой аэрогеля: разветвлённая сеть из сферических кластеров диоксида кремния диаметром до 5 нм и пор между ними размерами до 100 нм, большую часть которой составляет воздух в статическом состоянии. Благодаря величине пор и колоссальной площади поверхности структуры затруднены не только смачивание и последующая фильтрация влаги внутрь кластеров, но и даже сорбция влаги поверхностью аэрогеля, то есть материал является гидрофобным.

Аэрогель в силу своей структуры обладают своеобразными акустическими свойствами. Низкая скорость распространения звука в аэрогелях (до 100 м/с) позволяет использовать его в разных случаях: для изготовления звуконепроницаемых перегородок, линий звуковой задержки, разных акустических систем, в том числе систем с выделенным направлением распространения звука.

В сумме с высокой прочностью при растяжении и сжатии и химической стойкостью всё перечисленное обеспечивает комбинацию самых востребованных свойств тепловой изоляции, включая уникальные долговечность и надежность, что является необходимым условием эксплуатации ограждающих конструкций.

Останавливаясь подробнее на использовании данного материала в строительстве, можно выделить непосредственно части сооружения, где широко применяется аэрогель.

Наружное утепление стен здания, предотвращающее промерзание фасада и продлевающее срок службы конструкции. Наружное утепление всегда предпочтительнее внутреннего, так как, например, для многослойных конструкций, смещает плоскость образования конденсата за пределы несущей конструкции. Но бывают ситуации, когда вынужденно применяется внутренняя изоляция. В таких случаях использование аэрогеля для внутреннего утепления позволяет сохранить площадь используемого пространства за счет малой необходимой толщины теплоизоляции. То же самое наблюдается при теплоизоляции аэрогелем плавающего пола – за счёт малой толщины изоляции уменьшается высота бетонной стяжки.

Еще одна востребованная область применения – это утепление наружных и внутренних углов строения. Понижение температуры поверхности стены на внутреннем углу особенно неблагоприятно с санитарно-гигиенической точки зрения, так как приводит к отсыреванию и образованию плесени. К мерам по повышению температуры на внутренней поверхности углов относятся: скругления наружных углов, установка в них стояков отопления, утепляющие пилястры на наружной поверхности угла. А также скашивание внутренних поверхностей угла вертикальной плоскостью, которое нужно изолировать аэрогелем. Эта мера актуальнее всего в зданиях, теплотехнический режим которых оказывается неудовлетворительным.

При невыполнении должного утепления оконных и дверных проёмов при низких температурах на улице происходит промерзание стены по оконным проемам, например, по четвертям, с образованием влаги или льда по периметру окна или двери внутри помещения. Это ведёт к разрушению слоёв ограждающей конструкции. За счет низкой теплопроводности и уникальной влагостойкости изоляция аэрогелем предотвращает подобного рода негативные последствия.

Широкое применение аэрогель нашёл в проектах реновации зданий культурного и исторического наследия, где сочетаются высокие требования к теплоизоляции и ограничения по толщине теплоизоляционного слоя.

Являясь гидрофобным материалом, аэрогель при этом воздухопроницаем, что позволяет использовать его для теплоизоляции крыш, фронтонов и кровельных свесов, обеспечивая проветривание подкровельного пространства.

Также аэрогель применяется в теплоизоляции цокольных этажей и фундаментов, на долю которых приходится 20 % теплопотерь здания; перекрытий неотапливаемых чердаков для уменьшения тепловых потерь и, как следствие – затрат на отопление; поэтажных бетонных поясов; мостиков холода различной геометрической сложности. Аэрогель отлично себя показал для изоляции вентканалов и дымовых труб, проходящих через неотапливаемые чердаки.

Читать еще:  Производство деревянных подоконников

Один из важных вопросов использования материала на основе аэрогеля – экономическая целесообразность. Имеющийся большой опыт использования данного материала за рубежом и возрастающая востребованность в российской строительной индустрии позволяют сделать вывод об эффективности применения теплоизоляции из аэрогеля. Применение аэрогеля в строительстве обусловлено уникальными теплотехническими и физико-механическими свойствами, легкостью монтажа, экологичностью и сроком службы.

Теплоизоляция на основе аэрогеля: теплопроводность, плотность и температура применения

Представлена сводная таблица свойств гибкой теплоизоляции на основе аэрогеля производства компании Aspen Aerogels. Рассмотрены такие свойства аэрогеля, как: теплопроводность аэрогеля, плотность, температура применения и другие. Свойства аэрогеля в таблице приведены при температуре 37 o C.

Ниже подробно описаны основные характеристики и область применения рассмотренных марок аэрогеля.

Высокотемпературная гибкая теплоизоляция Pyrogel XT, Pyrogel XT-E, Pyrogel XTF

Pyrogel XT, Pyrogel XT-E, Pyrogel XTF — высокотемпературная гибкая теплоизоляция на основе кварцевого аэрогеля с наименьшим коэффициентом теплопроводности из известных твердых материалов.

Аерогель предназначен для применения в условиях обычных и высоких рабочих температур (от -40 до 650 o C). Плотность аэрогеля этих марок составляет величину 180-200 кг/м 3 .

Этот аэрогель легок, не пропускает влагу и конденсат, предотвращая коррозию, не горит, легко монтируется, безопасен для пользователя и окружающей среды, идеально подходит для теплоизоляции труб, удобен в использовании и прост в монтаже. Материал поставляется в рулонах, не выделяет пыли и при необходимости легко режется, сгибается, скручивается и очищается.

Применяется для теплоизоляции труб, паропроводов, сосудов и арматуры, обладает непревзойденной теплоизолирующей способностью, сохраняет свои теплоизолирующие свойства даже будучи в сжатом состоянии.

Высокая теплопроводность аэрогеля позволяет в несколько раз снизить толщину теплоизолирующего слоя, теплоотдающую поверхность и, соответственно, теплопотери. Теплопроводность аэрогеля этих марок представлена на графике в зависимости от температуры в интервале от 0 до 600°С.

Теплоизоляция для сверхнизких температур Cryogel Z

Cryogel Z — нанопористая теплоизоляция для сверхнизких температур и криогенной техники, которая представляет собой стекловолокнистый холст с распределенными в нем частицами аэрогеля диоксида кремния. Имеется пароизоляционный слой в виде алюминиевой фольги, дублированной полимерной пленкой.

Обеспечивает уникальную тепловую защиту при минимальном весе и толщине в диапазоне температуры от -265 до 125 о С. Плотность аэрогеля Cryogel равна 130 кг/м 3 .

Материал является паронепроницаемым, благодаря наличию пароизоляционного слоя, препятствует коррозии, не горит, легок, имеет высокое термическое сопротивление, не содержит опасных веществ и пыли, легко режется и монтируется, работает при сверхнизких температурах.

Применяется в низкотемпературной и криогенной технике, применение Криогеля повышает энергоэффективность оборудования, обеспечивает термостатирование транспортируемых или хранимых веществ, предотвращает образование конденсата и наледи.

Теплопроводность аэрогеля Cryogel Z представлена на графике в зависимости от температуры в интервале от -200 до 100°С.

Нанопористая теплоизоляция Cryogel x201

Cryogel x201 — гибкая нанопористая теплоизоляция для криогенной техники. Обеспечивает максимальную тепловую защиту при минимальном весе и толщине в диапазоне температуры от -200 до 200 о С. Плотность аэрогеля Cryogel x201 равна 130 кг/м 3 .

Криогель обладает уникальными свойствами: экстремально низкий коэффициент теплопроводности, высокая гибкость, непромокаемость, негорючесть. Такие характеристики делают материал незаменимым для тепловой защиты в условиях сверхнизких температур и криогеники.

Криогель производиться по запатентованной нанотехнологии на основе кварцевого аэрогеля с усилением микроволокнами, что позволяет материалу достигать непревзойденных теплоизолирующих свойств. Уникально низкая теплопроводность материала предотвращает потери тепла при минимальной массе и объеме теплоизолирующего слоя.

Применяется, как теплоизоляция для широкого спектра оборудования и трубопроводов, применение Криогеля повышает энергоэффективность оборудования, обеспечивает термостатирование транспортируемых или хранимых веществ, предотвращает образование конденсата и наледи.

Теплопроводность аэрогеля Pyrogel x201 представлена на графике в зависимости от температуры в интервале от -200 до 150°С.

Гибкое нанопористое теплоизоляционное полотно Pyrogel 2250

Pyrogel 2250 — гибкое нанопористое теплоизоляционное полотно с рабочей температурой до 200 о С.

Пирогель производиться по запатентованной нанотехнологии на основе кварцевого аэрогеля с усилением микроволокнами, что позволяет материалу достигать непревзойденных теплоизолирующих свойств: экстремально низкий коэффициент теплопроводности, высокая гибкость, непромокаемость, негорючесть, удобство монтажа и экологическая безопасность.

Пирогель применяется при термостатировании емкостей и сосудов, в энергетическом комплексе, в качестве тепло- и огнезащиты для труб небольшего диаметра и арматуры. Плотность аэрогеля Pyrogel 2250 равна 170 кг/м 3 .

Теплопроводность аэрогеля Pyrogel 2250 представлена на графике в зависимости от температуры в интервале от 0 до 250°С.

Нанопористая теплоизоляция Pyrogel 6650

Pyrogel 6650 — нанопористая теплоизоляция, представляющая собой гибкое полотно, разработана для высоких температур (до 650 о С).

Пирогель производиться по запатентованной нанотехнологии на основе кварцевого аэрогеля с усилением микроволокнами. Обладает низкой теплопроводностью, что позволяет снизить до пяти раз толщину слоя теплоизоляции, по сравнению с традиционными материалами. Пирогель легко режется и монтируется на поверхности любой формы, гибок, не горюч, не попускает воду, но пропускает пар, что препятствует образованию конденсата и коррозии. Плотность аэрогеля Pyrogel 6650 равна 110 кг/м 3 .

Применение Пирогеля позволяет значительно снизить потери тепла за счет теплопроводности и теплового излучения в аэрокосмической, энергетической, металлургической промышленности и других высокотемпературных производствах, где будут незаменимы высокие тепло- и огнезащитные свойства материала.

Читать еще:  Чем закрыть торец ламината на стене?

Теплопроводность аэрогеля Pyrogel 6650 представлена на графике в зависимости от температуры в интервале от 0 до 500°С.

Кварцевый аэрогель Spaceloft

Spaceloft — гибкая нанопористая теплоизоляция на основе кварцевого аэрогеля с низким коэффициентом теплопроводности, что позволяет добиться непревзойденных результатов по сокращению теплопотерь жилых, общественных и промышленных зданий и сооружений при минимальной толщине теплоизоляции в диапазоне температуры от -100 до 200 o C. Плотность аэрогеля Spaceloft равна 150 кг/м 3 .

Spaceloft легок, негорючий, отталкивает воду, не отсыревает, удобен в использовании и прост в монтаже. Материал поставляется в рулонах, идеально подходит для наружной и внутренней теплоизоляции стен, крыш, полов, потолков и стыков, сохраняет свои теплоизолирующие свойства даже будучи в сжатом состоянии. Материал легко режется, и крепится, подходит для теплоизоляции поверхностей любой конфигурации, экологичен, не содержит опасных веществ и не выделяет пыли.

Низкая теплопроводность Spaceloft позволяет в несколько раз снизить толщину теплоизолирующего слоя и тепловые потери в строительстве. Теплопроводность аэрогеля Spaceloft представлена на графике в зависимости от температуры в интервале от 0 до 200°С.

Аэрогель Spaceloft Subsea

Spaceloft Subsea — гибкая нанопористая теплоизоляция, благодаря своей низкой теплопроводности применяется для систем типа «труба в трубе» при глубоководном использовании в диапазоне температуры от -100 до 200 o C. Плотность аэрогеля Spaceloft Subsea равна 160 кг/м 3 .

Spaceloft Subsea легкий, не горит, отталкивает воду, удобен в использовании и прост в монтаже. Материал поставляется в рулонах, идеально подходит для теплоизоляции длинных труб, и стыков, сохраняет свои теплоизолирующие свойства даже будучи в сжатом состоянии. По желанию заказчика может поставляться толщиной 5, 10, 15, 20, 25, 30 мм.

Материал успешно применяется для теплоизоляции трубопроводов в Мексике, Бразилии, Северном море и Западной Африке. Низкая теплопроводность Spaceloft Subsea позволяет в несколько раз снизить толщину теплоизолирующего слоя и тепловые потери в трубопроводах.

Теплопроводность аэрогеля Spaceloft Subsea представлена на графике в зависимости от температуры в интервале от -150 до 150°С.

Источник:
Компания-производитель теплоизоляции Aspen Aerogels, Inc. USA.

Аэрогель и его свойства — aspen aerogels

Несмотря на то, что аэрогели, как искусственные мезопористые материалы состоящих из кластеров наночастиц в 2-5 нм и пор (100 нм), были изобретены свыше 70 лет назад, практическое применение уникальных теплоизоляционных свойств аэрогелей началось лишь с созданием новых форм этих замечательных материалов.

Аэрогель – новое слово в промышленной теплоизоляции

Аэрогель в прочных, долговечных гибких и эластичных пластинах обладает поистине непревзойденными теплоизоляционными и другими полезными свойствами.

Частицы вещества в аэрогелях занимают всего около 3%. Остальные 97% составляет воздух, замкнутый в крайне мелких нанопорах, ограничивающих тепловое движение воздуха, что, по сути, блокирует его теплопроводность.

Обратите внимание

Наша компания поставляет в страны СНГ продукцию американской компании Aspen Aerogels: Cryogel Z и Pyrogel XT, позволяющую эффективно решать задачи как промышленной, так и бытовой теплоизоляции самых различных строительных, производственных и иных объектов.

Чем замечателен аэрогель?

Исключительные изоляционные свойства аэрогеля заключаются в следующих его преимуществах:

Огнебезопасность

Изоляция из этого материала чрезвычайно устойчива к воздействию огненной стихии. Она становится серьезным препятствием на пути распространения огня и дыма, существенно увеличивая временной интервал для организации и проведения мероприятий по тушению пожара.

Даже нефтегазопроводы, оказавшиеся в зоне пожара, будут находиться в относительной безопасности гораздо больший срок, чем при изоляции традиционными материалами.

Влагонепроницаемость

Высокая степень влагонепроницаемости позволяет не только сохранить теплоизоляционные свойства аэрогеля в условиях повышенной влажности, но и надежно защитит изолируемые объекты от вредного воздействия атмосферных осадков и коррозионных процессов.

Срок службы

Длительный срок службы без заметного снижения полезных свойств аэрогеля обеспечивают его высокая прочность, гибкость и эластичность. Даже под влиянием сильного механического воздействия они не разрушаются и вновь принимают свою первоначальную форму.

При этом, в отличие от традиционных утеплителей, герметичность защитного слоя не нарушается, и уровень теплоизоляции сохраняется прежним.

Легкий вес

Легкий вес и рулонный вариант исполнения облегчает и транспортировку материала, и процесс монтажа, значительно сокращая сроки на его проведение. При этом нагрузка на изолируемые объекты практически не изменяется, как это происходит в случае применения других видов теплоизоляции.

Изоляционный слой при этом не требует много места, что очень важно в стесненных условиях производственных помещений.

Безопасность

Состоящие из кварцевого материала, являющегося, по сути, песком. Эти утеплители совершенно безвредны, как для человеческого здоровья, так и для окружающей среды. Процесс утилизации отходов облегчен тем, что отходы аэрогелевых утеплителей занимают очень малый объем.

Аэрогель и его применение

Конечно, главным достоинством утеплителей на основе аэрогеля является их высокие теплоизоляционные свойства. Они и определили сферу применения аэрогеля в различных областях промышленного производства и строительства:

  • утепление объектов,
  • конструкций,
  • трубопроводных систем и оборудования,
  • инженерных систем жизнеобеспечения,
  • прочих сооружений и технологических узлов.

При этом, как в случаях с высокими, так и в случаях со сверхнизкими, криогенными температурами, с применением аэрогеля достигаются самые высокие результаты энергосбережения и энергоэффективности.

Читать еще:  Утепление крыши фольгированным утеплителем

Неизменно высокая степень окупаемости затрат на теплоизоляцию этим материалом всегда сопутствует его применению.

Cryogel Z — для низкотемпературной изоляции

Рекордно низкий коэффициент теплопроводности Cryogel Z позволяет на 50%-75% изоляционный слой, а наличие пароизоляционного металлизированного покрытия позволяет значительно быстрее выполнит монтажные работы.

С учетом долговечности эксплуатации, экономический эффект при этом оказывается гораздо выше, чем при использовании обычных утеплителей.

Наиболее эффективно использование Cryogel Z на объектах и трубопроводах с низкотемпературной рабочей средой, а также на различных газопроводах промышленного и транспортного назначения при диапазоне температур от минус 270°С до плюс 90С

Благодаря небольшой толщине изоляции, поверхность соприкосновения с наружным теплым воздухом имеет меньшую площадь в сравнении с другими теплоизоляторами, что также снижает объем теплообмены и ведет к экономии средств.

Pyrogel XT — для высокотемпературной теплоизоляции

Будучи в 2-5 раз тоньше традиционных теплоизолирующих материалов, Pyrogel XT более удобен и прост для монтажа, а благодаря его водонепроницаемости, его применение наряду с теплоизоляцией, успешно решает задачу влагоизоляции объектов, а значит и защита их от коррозии.

Аэрогель не изменяет своих свойств весь период эксплуатации, что также является одним из условий обеспечивающих его высокую рентабельность.

Pyrogel XT используется на трубопроводных системах и оборудовании для подачи горячих носителей, всевозможных резервуаров, емкостей, холодных трубопроводов, систем пожаротушения, строительных конструкций и прочих объектах с условиями эксплуатации в пределах от минус 40°С до плюс 650°С.

Другая сфера применения

Еще одна сфера применения аэрогеля – внешнее обертывание старых, проблемных слоев теплоизоляции из других материалов. Это позволяет намного улучшить условия эксплуатации, не прибегая к демонтажу.

Таким образом, предлагаемый нами высокоэффективный утеплитель нового поколения — аэрогель – способствует не только решению комплекса задач по изоляции объектов, но и получить существенную экономическую выгоду в перспективе.

Аэрогель – материал будущего

В современном мире нанотехнологии в строительной области развиваются стремительными темпами. Уже придуманы новые арматурные стали, самоочищающиеся стекла, износостойкие покрытия. Недавно был придуман новый уникальный материал.

Аэрогель – это новый наноматериал, который состоит из замороженного дыма или твердого воздуха. Это гель, при производстве которого используется диоксид кремния, жидкая часть которого переведена в газообразное состояние. Вследствие чего этот материал обладает низкой плотностью. И обладает повышенной прочностью, твердостью, прозрачностью и жаропрочностью. Внешне он похож на твердую пену или пенопласт.

Применение аэрогеля

Первые аэрогели, благодаря их особенным свойствам, с успехом применялись на космической орбите для теплоизоляции батарей. Аэрогели используют в разработке специальных пленок. Которые будут применяться для производства 24-Ггц компьютеров.

Совокупность полезных свойств аэрогеля позволяет использовать его в качестве утеплительного материала. Он по качественным и экономичным показателям превосходит любой другой утеплитель. Этот материал используется, когда возникает необходимость в повышенной теплозащите.

Аэрогель применяют для:

  • для теплоизоляции различных конструкций, особенно для гражданского и промышленного строительства;
  • для защиты разнообразных трубопроводов, что обеспечивает экономную работу инженерных систем жизнеобеспечения;
  • для теплоизоляции и герметизации емкостей и резервуаров промышленной функциональности, особенно нестандартной формы;
  • также используется для влагоизоляции различных объектов, что предотвращает появление коррозии;
  • применяется для повышения параметров теплоизоляции в современных стеклопакетах.

Производство аэрогеля

Процесс производства аэрогеля достаточно сложный. Сначала гель под воздействием определенных химических реакций полемиризуется. Затем из железообразного продукта удаляется жидкость. Далее при участии сжиженного газа материал подвергается процедуре полного высыхания. Эта процедура осуществляется в специальном автоклаве при очень высоком давлении и повышенном температурном режиме. В результате чего этот материал обладает нано — пористой структурой, сверх низкой теплопроводностью, высокой удельной поверхностью и не высокой диэлектрической постоянной.

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.

Евгения Попова

Евгения Попова - главный редактор сайта. Наша миссия - помочь решить Ваши вопросы! Если Вам нужна дополнительная информация - пишите Ваш вопрос в комментариях!

Похожие статьи

Оставить комментарий

avatar
  Подписаться  
Уведомление о
Back to top button
Close
Adblock
detector