صفحه‌های پلی‌کربنات پر شده با سیلیکا ایروژل: نورگیرهایی نوین با ویژگی عایق گرمایی برای کاهش مصرف انرژی در ساختمان‌ها

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران

چکیده

بخش عمده اتلاف گرمایی در ساختمان ­ها از طریق نورگیرها یا پنجره­ها صورت می ­گیرد. یکی از راهکارهای ارایه شده برای بهبود عملکرد گرمایی نورگیرها، استفاده از ایروژل­ ها به عنوان پرکننده میان صفحه­ های دو یا چند جداره نورگیرها می­باشد. ایروژل­ ها موادی بسیار سبک و نانوساختار با کم­ ترین ضریب انتقال گرمایی می ­باشند. همچنین عایق صوت نیز بوده و دارای عبوردهی بالای نور نیز می­باشند، که استفاده از آن‌ها در نورگیرها را جذاب می ­کند. در این پژوهش اثر افزودن ذره­ های ایروژل به فضای خالی میان صفحه ­های پلی کربنات که به تازگی کاربرد گسترده­ ای در سازه ­های گوناگون یافته ­اند، موردمطالعه قرار گرفت. صفحه­ های پلی ­کربناتی با ضخامت ­های گوناگون (5 تا 15 میلی­متر) با ذره ­های ایروژل پر شده و میزان کاهش اتلاف گرمایی در دماهای گوناگون (oC 70-40) در اثر افزودن ایروژل اندازهگیری شد؛ همچنین اثر اندازه ذره های ایروژل پر شده در میان صفحه ­ها در کارایی گرمایی آن‌ها نیز ارزیابی شده است. اندازه ذره­ های 3-2 میلی‌متر،  بهترین عملکرد را  نشان دادند. بر اساس ضخامت صفحه، دمای کاری و اندازه ذره های استفاده شده، صفحه های پرشده با ایروژل کاهش اتلاف گرمایی در بازه­ ی 21 تا 66 درصد را نشان دادند. همچنین به طور نمونه مقدار ضریب انتقال گرمای کلی (U) صفحه 10 میلی­ متری پلی کربناتی از مقدار W/m2K 74/2 در صفحه خالی به W/m2K 1/1 در صفحه پر شده با ذره های ایروژل کاهش یافت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

[1] Berardi U., The Development of a Monolithic Aerogel Glazed Window for an Energy Retrofitting Project, Applied Energy, 154: 603-615 (2015).
[2] Buratti C., Moretti E., Experimental Performance Evaluation of Aerogel Glazing Systems, Applied Energy, 97: 430-437 (2012).
[3] Cotana F., Pisello A. L., Moretti E., Buratti C., Multipurpose Characterization of Glazing Systems with Silica Aerogel: In-Field Experimental Analysis of Thermal-Energy, Lighting and Acoustic Performance, Building and Environment, 81: 92-102 (2014).
[4] Gao T., Jelle B. P., Ihara T., Gustavsen A., Insulating Glazing Units with Silica Aerogel Granules: the Impact of Particle Size, Applied Energy, 128: 27-34 (2014).
[5] Ihara T., Gao T., Grynning S., Jelle B. P., Gustavsen A., Aerogel Granulate Glazing Facades and Their Application Potential from an Energy Saving Perspective, Applied Energy, 142: 179-191 (2015).
[6] Gao T., Ihara T., Grynning S., Jelle B. P., Lien A. G., Perspective of Aerogel Glazings in Energy Efficient Buildings, Building and Environment, 95: 405-413 (2016).
[7] Buratti C., Moretti E., Glazing Systems with Silica Aerogel for Energy Savings in Buildings, Applied Energy, 98: 396-403 (2012).
[8] Garnier C., Muneer T., McCauley L., Super Insulated Aerogel Windows: Impact on Daylighting And Thermal Performance, Building and Environment, 94: 231-23 (2015).
[9] Cha J., Kim S., Park K. W., Lee D. R., Jo J. H., Kim S., Improvement of Window Thermal Performance Using Aerogel Insulation Film for Building Energy Saving, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 116: 219-224 (2014).
[10] Baetens R., Jelle B. P., Gustavsen A., Aerogel Insulation For Building Applications:  A State-of-The-Art Review, Energy and Buildings, 43: 761-769 (2011).
[11] Rubin M., Lampert C. M., Transparent Silica Aerogels for Window Insulation, Solar Energy Materials, 7: 393-400 (1983).
[12] Abdul Mujeebu M., Ashraf N., Alsuwayigh A. H., Effect of Nano Vacuum Insulation Panel and Nanogel Glazing on the Energy Performance of Office Building, Applied Energy, 173: 141-151 (2016).
[13] Huang Y., Niu J-l., Energy and Visual Performance of the Silica Aerogel Glazing System in Commercial Buildings of Hong Kong, Construction and Building Materials, 94: 57-72 (2015).
[14] Huang Y., Niu J-l., Application of Super-Insulating Translucent Silica Aerogel Glazing System on Commercial Building Envelope of Humid Subtropical Climates – Impact on Space Cooling Load, Energy, 83: 316-325 (2015).
[15] Abdul Mujeebu M., Ashraf N., Alsuwayigh A., Energy performance and Economic Viability of Nano Aerogel Glazing and Nano Vacuum Insulation Panel in Multi-Story Office Building, Energy, 113: 949-956 (2016).
[16] Chen Y., Xiao Y., Zheng S., Liu Y., Li Y., Dynamic Heat Transfer Model and Applicability Evaluation of Aerogel Glazing System in Various Climates of China, Energy, 163: 1115-1124 (2018).
[17] Wang H., Wu H., Ding Y., Feng J., Wang S., Feasibility and Optimization of Aerogel Glazing System for Building Energy Efficiency in Different Climates, International Journal of Low-Carbon Technologies, 10: 412-419 (2015).
[18] Jensen K. I., Schultz J. M., Kristiansen F. H., Development of Windows Based on Highly Insulating Aerogel Glazings, Journal of Non-Crystalline Solids, 350: 351-357 (2004).
[19] Schultz J. M., Jensen K. I., Evacuated Aerogel Glazings, Vacuum, 82: 723-729 (2008).
[20] Schultz J. M., Jensen K. I., Kristiansen F. H., Super Insulating Aerogel Glazing, Solar Energy Materials and Solar Cells, 89: 275-285 (2005).
[21] Lv Y., Wu H., Liu Y., Huang Y., Xu T., Zhou X., et al., Quantitative Research on the Influence of Particle Size and Filling Thickness on Aerogel Glazing Performance, Energy and Buildings, 174: 190-198 (2018).
[22] Lv Y., Huang R., Wu H., Wang S., Zhou X., Study on Thermal and Optical Properties and Influence Factors of Aerogel Glazing Units, Procedia Engineering, 205: 3228-3234 (2017).
[23] Liu Y., Chen Y., Li Y., Zheng S., Solar Extinction Coefficient of Silica Aerogel Calculated through Integral Model and Experimental Data, Procedia Engineering, 205: 1253-1258 (2017).
[24] Reim M., Körner W., Manara J., Korder S., Arduini-Schuster M., Ebert H.-P., Fricke J. Silica Aerogel Granulate Material for Thermal Insulation and Daylighting. Solar Energy, 79: 131-139 (2005).
 [25] Moretti E., Zinzi M., Carnielo E., Merli F., Advanced Polycarbonate Transparent Systems with Aerogel: Preliminary Characterization of Optical and Thermal Properties, Energy Procedia, 113: 9-16 (2017).
[26] Moretti E., Zinzi M., Merli F., Buratti C., Optical, Thermal, and Energy Performance of Advanced Polycarbonate Systems with Granular Aerogel, Energy and Buildings, 166: 407-417 (2018).

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار