Аэрогель - теплоизоляция будущего. Аэрогель научились добавлять на различные основания: стеклохолст, керамический и углеродно-карбоновые холсты

22.04.2018

АЭРОГЕЛЬ - теплоизоляция будущего!

Аэрогель, как новый вид тепловой изоляции уже захватывает своими нано-порами рынок тепловой изоляции, в том числе и российский, семимильными шагами попутно осушая своих давно пропитанных влагой конкурентов и находя применение там, где другие материалы не выдерживают и года. Такие крупные компании как «ГАЗПРОМ», «ЛУКОЙЛ», «СИБУР» уже активно используют аэрогель на своих объектах, в частности на трубопроводах и емкостях.

И что же вообще такое аэрогель? Аэрогели (от лат. aer — воздух и gelatus — замороженный) — класс материалов, представляющих собой гель, в котором жидкая фаза полностью замещена газообразной. Бытует заблуждение, что аэрогель –это собственно гелеобразный материал, почти жидкий, который нужно наносить с помощью кисти. Но это действительно большое заблуждение, потому что аэрогель научились добавлять на различные основания, такие как стеклохолст, керамический и углеродно-карбоновые холсты, что делает аэрогель простым с точки зрения монтажа и логистики.

Среди достоинств аэрогеля надо отметить его выдающиеся физико-механические свойства при великолепных теплоизоляционных свойствах. Так коэффициент теплопроводности аэрогеля меньше коэффициента теплопроводности неподвижного воздуха.

Краткий экскурс в историю аэрогеля

• 1931 – изобретен профессором Тихоокеанского колледжа Самюэлем Стивенсоном Кислером.
• С 1990-х годов находит свое применение в теплоизоляции. Начало производства теплоизоляционных материалов.
• 2015 год – применяется более чем в 40 странах. Признан эффективным ведущими международными компаниями такими как: Shell, Газпром, Chevron, ExxonMobile, Еврохим, Petrobrass, Лукойл и другими.

Структуру аэрогеля образуют сферические кластеры диаметром примерно 2—5 нм и пор размерами до 100 нм, формирующие трехмерную сетку, поры которой заполнены воздухом.

Теплоизоляционные свойства материала

Технологическая схема процесса состоит в следующем. Предварительно приготовленные растворы жидкого стекла плотностью 1150-1170 кг/м3 и серной кислоты плотностью 1126-1128 кг/м3 поступают в смеситель. Образующийся в течение 6-8 сек гидрогель проходит через масло, коагулирует и приобретает форму шариков. Затем он промывается в чанах водой, после чего вода в гидрогеле замещается этиловым спиртом в нескольких последовательно соединенных диффузорах. Спирт удаляется из геля в автоклавах при 7-9 Па и 540° К. Остатки паров спирта отсасывают вакуумным насосом. Содержащиеся в полученном продукте примеси органических веществ удаляют прокаливанием во взвешенном слое при температуре 570-670° К.

Аэрогель на 98%-99% состоит из воздуха, из которых 75% находится в микропорах (<2 нм). В этих нанопорах воздух находится в статическом состоянии, так как величина этих пор меньше длины свободного пробега молекул газов воздуха. Благодаря нанопорам аэрогель является сверхгидрофобным, а сорбцией можно пренебречь, так как в нанопорах затруднительна даже первая фаза сорбции, что делает его на порядок лучше, как теплоизолятора, по сравнению с традиционными теплоизоляционными материалами.

Ведь именно вода создает большие проблемы в строительстве, так как, например, ржавчина и коррозия могут нести большие убытки предприятию, а намокшая и обвисшая минеральная вата не в состоянии выполнять свою функцию. В промышленной практике известны случаи, когда аэрогель действительно спасал материальные фонды компаний. Так, например, показательным случаем является потоп в Новом Орлеане, когда значительная часть города ушло под соленую воду, понятно, что это является большим стрессом для коррозийной устойчивости труб, после наводнения трубы пришли в неэксплуатационное состояние, но, когда ремонтная группа добралась до труб, изолированных аэрогелем Aspen, то результат работы аэрогеля как гидрофобизатора поверг в шок всех инженеров: трубы были в абсолютно рабочем состоянии. Природа сама провела наглядные практические испытания аэрогеля, который показал великолепный результат.

Аэрогель является негорючим материалом. Класс горючести НГ или Г1. устойчив к воздействию открытого пламени, также он устойчив к высоким температурам до 1000 градусов Цельсия, при этом материал сохраняется термостойкость на весь период эксплуатации. Стоит напомнить, что от пожаров никто не застрахован, огонь так же, как и вода может нести экономические потери, а если к такому тяжелому происшествию в добавок присоединится горение изоляции с выделением вредных веществ, то это станет угрозой для жизни окружающих и экологии. Аэрогель же может в определенных аварийных условиях стать барьером для распространения огня.

Аэрогель хорошо работает и при низких температурах до минус 260 градусов Цельсия. И лидером рейтинга качеств аэрогеля как тепловой изоляции является значение коэффициента теплопроводности, который в разы лучше конкурентов и материал по своим теплоизоляционным свойствам является вторым в мире, после вакуум-панелей. Принимая во внимание ценовой аспект, удобство монтажа, малую толщину изоляции из аэрогеля, его свойства, можно с уверенностью сказать, что этот материал в ближайшее время потеснит традиционные утеплители.

Значение же коэффициента теплопроводности при 25⁰С для рулонных аэрогелей оценивается в 0.015-0.018 Вт/м*К говорит само за себя и лишних вопросов о применении именно этого материала возникать не должно.

Ситуация с аэрогелем на рынке сейчас напоминает ситуацию с минеральными ватами в 90-ых годах, когда они только приходили на замены старожилам тепловой изоляции и прогнозы на перспективы их использования были малы, но результат превзошел все ожидания, а после разрушил все сомнения об актуальности этого продукта на строительном рынке. Будущее за аэрогелями!

Ознакомиться с ассортиментом и приобрести аэрогель, поставляемый компании Венторус Вы можете здесь

Автор:

Васильев С.И.

Специалист по теплоизоляционным материалам

Безопасность Огнестойкость Легкий вес Эффективность при ремонте Гидрофобность Тепловая производительность Материально-техническое обеспечение Простота монтажа Эстетика Малый объем Безопасность Материалы на основе аэрогеля абсолютно безопасны для человека, что позволяет производить теплоизоляцию трубопроводов и оборудования не только в ходе строительства новых объектов, но и в работающих цехах и жилых помещениях. Огнестойкость Материалы на основе аэрогеля эффективены при использовании в качестве теплоизоляции для трубопроводов и оборудования, нуждающихся в повышенной защите от воздействия огня. Легкий вес 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. Эффективность при ремонте Теплоизоляционные материалы Aspen Aerogels эффективны при проведении ремонтных работ по монтажу теплоизоляции трубопроводов и оборудования поверх поврежденного изоляционного покрова. Применение теплоизоляционных материалов Aspen Aerogels поверх существующей конструкции позволит обеспечить проектные значения теплового потока. Новый защитно-покровный слой (ЗПС) защищает конструкцию от воздействия погодных факторов. При использовании данного метода ремонта система ремонтируется быстро, дешево и легко. Двухэтапное восстановление: Удержание тепла. Сушка изоляции. Pyrogel®XT ограничивает: значение теплового потока и температуру на поверхности изоляции; нагрев основного теплоизоляционного материала. Если изоляционный материал влажный, большая часть влаги из него выводится через стыки в ЗПС. Сочетание проницаемости и гидрофобности Pyrogel®XT обеспечивает выход водяного пара. Таким образом, применение аэрогеля для изоляции трубопроводов тепловых сетей, утепленных ранее другим утеплителем, возможно без производства работ по его демонтажу. Гидрофобность Применение аэрогелей не приводит к образованию коррозии под изоляцией (CUI) Pyrogel® и Cryogel® обладают отличной водоотталкиваемостью даже при высоких температурах. Технология открытых ячеек при производстве аэрогелевых утеплителей Aspen Aerogels позволяет всей влаге, которая попадает внутрь теплоизоляционного слоя, испаряться. Таким образом аэрогель обеспечивает не только тепловую изоляцию труб, но и их эффективную защиту от коррозии. Теплопроводность Продукция Aspen Aerogels® наиболее эффективная из всех существующих материалов для тепловой изоляции трубопроводов, емкостей и оборудования, так как имеет самый низкий коэффициент теплопроводности. Что такое теплопроводность? При разности температур внутри любого тела тепловая энергия переходит из более горячей части в более холодную - эта теплопередача и представляет из себя теплопроводность. Коэффициент теплопроводности у каждого материала свой и зависит от свойств данного материала. Чем ниже теплопроводность материала, тем эффективнее он может использоваться в качестве теплоизоляции. Зависимость коэффициента теплопроводности от температуры Материально-техническое обеспечение Применение изоляционных материалов на основе аэрогеля позволяет оптимизировать систему управления материального обеспечения поставок и логистики. Пример сокращения времени на доставку материала (при использовании одной транспортной еденицы) При условии обеспечения одинакового значения теплового потока, труба диаметром 80 мм при 150°C может быть изолирована с помощью 25 мм стекловолокна или 10 мм изоляционного материала на основе аэрогеля. Рулон теплоизоляции на основе аэрогеля весом 20 кг изолирует 57 метров трубы диаметром 80 мм. Использование для утепления трубопроводов, емкостей и оборудования материалов на основе аэрогеля вместо минеральной ваты позволяет сократить время доставки материала от склада на объект строительства в 7 раз. Простота монтажа Изоляция отводов Изделия для изоляции отводов поставляются в виде плоских элементов, что позволяет сократить транспортный объем и время монтажа рис. 1 рис. 2 рис. 3 рис. 4 Изделия упаковываются и транспортируются в плоском виде (рис. 1). Изделия для изоляции отводов (в т.ч. многослойные) монтируются и фиксируются по месту (рис. 2, рис. 3). Поверхность готовой теплоизоляционной конструкции защищается паронепроницаемым и влагонепроницаемым покрытием (рис. 4). Применение аэрогеля максимально упрощает монтаж изоляции труб отопления, водоснабжения, канализации и технологических трубопроводов, а также фитингов и технологического оборудования непосредственно на местах. Изоляция прямых участков Эстетичность Использование аэрогеля для изоляции стальных трубопроводов не только защищает их от коррозии и сохраняет тепло, но и придает им эсетичный внешний вид, обеспечивая благоприятные рабочие условия. На фото представлено сравнение теплоизоляционного материала Pyrogel®XT и минеральной ваты. Малый объем Теплоизоляционные материалы компании Aspen Aerogels - самые тонкие утеплители, представленные на мировом рынке. Слой всего в 5 мм изолирует от сверхнизких или очень высоких температур За счет меньшей толщины изоляции при применении теплоизоляционных материалов на основе аэрогеля более эффективно используется объем технологических помещений, существенно сокращается объем объекта строительства, при этом СНиП соблюдается в полном объеме. Ниже приведены примеры теплоизоляции Aspen Aerogels на трубах, где графически показана толщина наносимого материала. Горячие процессы Холодные процессы

Copyright 2011, ООО Аэрогель Россия.

http://www.aerogel-russia.ru

Преимущества теплоизоляционных материалов на основе аэрогеля

Толщина слоя тепловой изоляции из аэрогеля на стекловолокне по заданной температуре на поверхности для изолируемых поверхностей, расположенных в рабочей или обслуживаемой зоне помещений.