Nanotechnológia építőipari alkalmazása Dr. Orbán József főiskolai tanár, PTE Pécs
Bevetető gondolatok a nanotechnológiáról A nanoméretű anyagokat, más anyagnak kell tekinteni, mint a hétköznapi életünkben alkalmazott makroméretűeket. Az ilyen kisméretű anyagszerkezetekre elsősorban az jellemző, hogy a fajlagos felületük sokkal nagyobb, mint tömbi formában. Fő jellegzetességük, hogy az anyagok méretének csökkenésével, igen jelentősen növekszik a kémiai reakcióképességük és a mechanikai tulajdonságuk, valamint új tulajdonságok jelennek meg. Mára a “nano" szó egy márkává nőtte ki magát a köztudatban, így a „nano” kifejezést arra is használják, hogy kiemeljék a termékek nem mindennapos tulajdonságát. Nanotechnológia alkalmazási területei az építőiparban: 1. Környezetvédelem (öntisztuló falfelületek és épülethomlokzatok) - Fotokatalizis reakcióval öntisztuló beton- és üvegfelületek - Légszennyezettséget csökkentő beton-, kerámia- és üvegfelületek - Öntisztuló-, vízlepergető- és antibakteriális kerámiafelületek - Öntisztuló vakolt- és festett falfelületek - Falfelületek graffiti elleni nanotechnológiás védelme - Lakótereink UV sugárzás elleni védelme nanobevonatos üvegfóliával 2. Energiatakarékosság (hatékony hőszigetelő anyagok előállítása) - Grafitadalékos expandált polisztirol lemezek - Nano- porózus aerogél hőszigetelő anyagok - Kerámiagömbös hőszigetelő festékek és vékonybevonatok - Nanotechnológiás vákuumpanel hőszigetelések 3. Építmények védelme és tartóssága (betontechnológiai alkalmazások) - Nanotechnológiás beton-adalékszerek alkalmazása - Betonok vízzáróságának fokozása nano- adalékanyagokkal - Betonok szilárdságának növelése nanocső szálerősítéssel - Habarcsok tulajdonságainak javítása nanotechnológiával - Nanocementtel előállított nagy teljesítőképességű betonok 1. Környezetvédelmi alkalmazások 1.1 Öntisztuló betonfelületek és bevonatok A nanotechnológia építőiparban történő hasznosításának igen nagy területét fedi le a fotokatalizis elvén működő öntisztuló falfelületek alkalmazása. Az eljárás lényege, hogy a titándioxidot tartalmazó felületen (pl. beton, üveg) a TiO2 fotokatalizátorként működve, elnyeli a napfény UV (λ=388 nm) sugárzását. Ez az energia gerjeszti a titándioxid vegyértékelektronját, létrehozva a (e¯) negatív elektront és a (h+) pozitív lyuk párt, melyek a környezetükben levő vízzel és oxigénnel reakcióba lépve, hidrogént (H+) és szuperoxidot (O2¯) hoznak létre. További reakciókon keresztül, hidroxidionok (OH¯ és OH*) keletkeznek, melyek oxidációs közegként működve, felbontják a beton felületére lerakódott szerves anyagokat, széndioxidra és vízre. Ez a folyamat mindaddig működik, amíg a fényhatás tart. Az eljárás építőiparban már meghonosodott alkalmazási területe az öntisztuló betonfelület, melyet fotokatalitikus tulajdonságú titándioxid tartalmú cementtel készítenek, és mint öntisztuló felületet alkalmazzák az építészetben.
Öntisztuló betonfelületek és épülethomlokzatok Öntisztuló beton- és üvegfelületet eredményez a titándioxiddal való felületkezelés is, melynek lényege, hogy a légköri szennyeződés hatásának folyamatosan kitett épületszerkezetek felületét, vékony titándioxid réteggel vonják be. A Titan Shield® bevonat, fény és nedvesség hatására teljesen öntisztuló felületet ad. Elsősorban a nehezen hozzáférhető és tisztántartható épülethomlokzati felületeken alkalmazzák. 1.2 Öntisztuló üvegfelületek és fürdőszoba berendezések Az építőipar számára nehéz feladatot jelent a magas középületek üvegfelületeinek folyamatos tisztántartása. Az üvegfelületek öntisztulóvá tehetők, titándioxiddal való felületkezelésével, melynek reakciója során keletkező szuperoxid (O2‾) csökkenti a víz felületi feszültségét, hidrofillé téve az üvegfelületet, amin a víz, cseppeket nem képezve hártyaszerűen szétfut és lemossa a szennyeződést. A vízcseppmentes felületek létrehozásában eredményesen alkalmazzák a TiPE öntisztuló TiO2 nanobevonatot, melynek hatásaként a kezelt fürdőszoba berendezés szuper hidrofilitást mutat. A víz nem cseppformában jelenik meg a felületen, hanem egyenletes vékony vízhártyát képez.
Öntisztuló üvegfelület
Vízcseppmentes fürdőszoba berendezés 2
1.3 Fotokatalitikus bevonatok környezetvédelmi alkalmazása A kipufogó gázok okozta légszennyezés csökkentésére fotokatalitikus cementet alkalmaznak, mely a betonfelület öntisztítása mellett, csökkenti a légszennyezés mértékét. A cement titándioxid tartalma az UV sugárzás által aktiválva, aktív szuperoxid reagenst generál, mely a levegőben lévő és az egészségre veszélyes nitrogénoxidokat átalakítja ártalmatlan nitráttá és ammóniává, mely a meszes betonfelületen lejátszódó további reakciókat követően, kalcium karbonáttá, azaz műtrágyává alakul. TiO2……e- + O2 → O2- + NO → NO3- (nitrát) h+ + H2O → H+ + NO3- → HNO3 (ammónia) 2HNO3 + CaCO3 → Ca(NO3)2×4H2O (műtrágya) Európában eredményesen alkalmazzák a légszennyezettség csökkentésére az Ercole EcoActive® márkanevű vékony védőbevonatot, mely fotokatalizis reakciója révén elősegíti a szerves és szervetlen szennyező anyagok lebomlását és ártalmatlanítását. A HeidelbergCement Group által gyártott TioCem® titándioxid tartalmú cement, (forgalmazója a DDC Beremendi Gyára) mely fotokatalitikus hatása révén, csökkenti a légszennyezés mértékét. Felhasználási területei a beton termékek, térkő betonelemek, járdaszegélyek, hangszigetelő betonelemek és zajvédő falak. 2012. évben, Pécsett a Kálvária dombon lépcsősort és kilátói emelvényt építettek fotókatalitikus tulajdonságú, és ez által légtisztító, betonelemekből.
Fotokatalitikus cementtel készült levegőtisztító pala- és betonfelületek
1.4 Fotokatalitikusan öntisztuló vakolatok és festett felületek A nanotechnológia legújabb eredményeit is felhasználva, a Baumit kifejlesztette az öntisztuló Baumit NanoporTop vakolatot, mely egyesíti a szilikát vakolatok jó páraáteresztő képességét a fotokatalitikus öntisztulással. A NanoporTop TiO2 fehércementet tartalmazó vakolat, de az UV sugárzás és az eső tisztító hatása mellett sima felülete is nehezíti a szennyeződés megtapadását a felületen, ezért állandóan tiszta és szép a vakolt falfelület. Ma már igen széles paletta áll rendelkezésre az öntisztuló vakolatokból. Ilyen termék a JUB cég NANOXIL G szilikonos simító kültéri vakolata, magas szilikonos kötőanyag- és sziloxános adalékanyag tartalommal. A füstgázokkal, UV sugarakkal szemben rendkívül ellenálló, valamint megakadályozza a falfelület algásodását és penészesedését.
3
Széles a kínálat a fotokatalitikus hatású öntisztuló- és baktériumölő homlokzatfestékekből. Ilyen termék a StoPhotosan Color homlokzatfesték, vagy a szilikongyanta alapú Caparol Amphi Silan, melynek know-how megoldása szerint, egy rendszeren belül érvényesül a titándioxid tartalmú pigmentek fotokatalitikus hatása, valamint a festékbevonat nano részecskéiből képzett fraktált felületének hidrofób tulajdonsága. A páraáteresztő festékréteg fotokatalitikus hatású pigmentjei biztosítják a szerves szennyeződések lebontását, a hidrofób tulajdonságú pórusszerkezete pedig a felületről való eltávolítását. A festék nano ezüstöt is tartalmaz, mely által kifejtett biocid hatás miatt a falfelület baktériumölő is. A falfelületek higiénia javítására fejlesztették ki a Caparol CapaSan beltéri falfestéket, mely a fotokatalitikus hatásával a szerves szennyeződéseket lebontja a falfelületről, valamint csökkenti a baktériumok és mikroorganizmusok számát a falon és a levegőben is.
1.5 Nanotechnológiás felületkezelések és bevonatok Az anyagok tulajdonságai széles körben módosíthatók nano anyagú impregnálásokkal és bevonatokkal, mely után fokozottabb ellenálló képességgel, UV állósággal és öntisztuló képességgel rendelkeznek. A leggyakrabban használt bevonati anyagok, a nano-TiO2 és a nagy fajlagos felületű nano-SiO2. A Bramac Római Protector Plus betoncserepeket a gyártásuk utolsó fázisában, folyadékimpregnálással egy nanoméretű bevonati réteggel látják el. A szárítás után a cserepek felületére felhordott réteg véd a savas és lúgos kémhatás ellen, hidrofobizálva vízlepergető, és színtartást ad a betoncserép felületének. Az AgrobBuchtal HYDROTECT fal-, padló- és homlokzatburkoló kerámia lapjai a gyártásuk utolsó fázisában Ag-TiO2 rétegbevonatot kapnak, és ez által fotokatalitikusan öntisztulóvá válnak. A kerámialapok felületén képződő szuperoxid a burkoló lapokat hidrofilé, az ezüsttartalom pedig antibakteriálissá teszi a leburkolt falfelületeket. ActiveTM Clean Air & Antibacterial Ceramic bevonati rétegben az alábbi folyamatok játszódnak le: - a TiO2 fotokatalitikus reakcióval (OH‾) öntisztulóvá teszi a felületet, - a keletkező (O2‾ ) szuperoxid hatására (hidrofób) vízlepergető lesz felület, valamint a légszennyeződést (NO2) is csökkenti - Ag nano részecskék antibakteriális és gombaölő tulajdonságot biztosítanak A porózus burkolóanyagok Höpner homlokzati impregnáló anyaggal kezelve, úgy válnak víztaszítóvá, hogy a falszerkezet megtartja páraáteresztő képességét. Az impregnáló anyag, nanoméretű szilícium alapú vegyület.
Római Protector Plus tetőcserepek
HIDROTECT kerámia lapok 4
1.6 Lótusz-effektus elvén működő öntisztuló felületek A lótuszvirág levelén megfigyelhető „lótusz-effektus” a mikro-strukturált, hidrofób (víztaszító) fraktált felületek „öntisztuló” képessége alapján működik. A levélfelületet mikroszkopikus cella kiemelkedések alkotják, amelyeken kisebb hegyes képződmények is elhelyezkednek szabályos elrendezésben. A kiemelkedések olyan távolságra vannak egymástól, hogy a por- és piszokszemcsék megakadnak rajtuk, de nem érnek a levél felületéhez. Amikor eső éri a levelet, a víz felületi feszültsége révén a fraktált felületen cseppeket alkot, és könnyen lepereg, miközben magával ragadja a por- és piszokszemcséket.
A lótuszlevél felületi struktúrája
Vízcsepp a cella kiemelkedéseken
A „lótusz-effektus” elvén működő Sto Lotusan öntisztuló festékbevonat, több komponenst tartalmaz és több rétegből épül fel. A falfelületre elsőként a tapadó hidat képező réteg kerül a 100 nanoméretű szilikát gyöngyökkel együtt, majd ezt követően egy ultra vékony TiO2 -ot tartalmazó UV álló védőréteg tapad a felületre. Végezetül, ezen a felületen utólagos kristályosodással alakul ki a nano részecskék alkotta fraktált-felület, ami biztosítja a hidrofób vízlepergető öntisztuló hatást.
A festékréteg felületi struktúrája és vízlepergető hatása 1.7 Nanotechnológiás antigraffiti bevonatok Nem kis feladatot jelent az építőipar számára az építmények falfelületén kéretlenül megjelenő graffitik eltávolítása, illetve e „művészi” alkotások létesítésének megakadályozása. Számos antigraffiti módszer létezik, melyek megakadályozzák a graffiti festékanyagának a tapadását a falfelületre. Ezeket csak egyszer kell felhordani, és a festék a falfelületre nem kötődik, oldószerrel eltávolítható.
5
Fluorozott szénhidrogén nano-bevonat. Az elektronegatív fluor csökkenti a bevonat felületi energiáját és kapcsolatot a grafiti festékkel. Taszítja a festéket, mint a teflon a vizet és az olajt. A szilicium alapú sziloxán antigraffiti nanobevonat működése azon alapszik, hogy a falfelületre sziloxán réteget visznek fel, melynek felszínén a kolloidális oldatban bevitt nanoméretű szilika részecskék hidrofóbbá és oleofóbbá (olajtaszítóvá) teszik a bevonat felszínét. Sem a vizes-, sem az olajos alapú festékekkel nem festhető a sziloxán bevonat.
Graffiti alkotás eltávolítása a falfelületről A poliuretán antigraffiti védelem, egy oldószermentes térhálósított Emcephob NanoPerm poliuretán bevonati réteg, melynek térhálósodása nanoanyagok adagolásával történik, létrehozva a víz- és olajtaszító falfelületet. A tömörfelületű polimer, nem fogadja be a festéket, a kezelt falfelület víz- és szennyeződéstaszítóvá válik.
Graffiti eltávolítása a poliuretán bevonatú védőréteg felületéről 1.8 Nanotechnológiával kezelt UV szűrő- és védő üvegfóliák A napfény nagyenergiájú ultraibolya (UV) sugarai hatására az üvegfelületek mögötti anyagok kifakulnak, a lakberendezések pedig károsodnak. A SolarGuard® UV-védő fóliával bevont üveg, az ultraibolya sugárzás 99%-át kiszűri, így a lakásberendezések nem fakulnak ki. A fóliára egy speciális katódporlasztásos eljárással, több rétegben, d < 400 nm őszvastagságú, Ti és Cu atomokból álló fémréteget ágyaznak be, mely bevonattal szabályozható a fényáteresztés – anélkül, hogy a látható fényt kizárnák. A nano vastagságú titánfém rétegben lejátszódó interferencia jelenségek, a fémtükrökre jellemző „csapdázódással”, csökkentik az UV sugárzás intenzitását.
6
Az UV sugárzás reflexiója a védőfólia rétegén A védőfóliára felhordott fém nanoréteg paraméterei (pl. vastagsága < 400 nm) az UV sugárzás λ < 388 nm hullámhosszára van hangolva (szelektív szűrés), de a szűrőrendszer más hullámhosszra is hangolható.
UV-védő fóliával bevont üvegfelületek A sugárvédő fóliák további felhasználási területei: A SolarGuard® sugárzásvédő üvegfóliák csökkentik az elektromágneses sugárzás hatását is, így megfelelő védelmet nyújtanak az elektromágneses lehallgatás, zavarás ellen és biztosítják a megfelelő adatvédelmet. A SolarGuard® Anti Graffiti üvegfóliái védelmet nyújtanak az üveget ért festékes vagy savas támadások ellen. Az összefirkált vagy karcolt antigraffiti üvegfólia egyszerűen eltávolítható az üveglapról a felületek károsítása nélkül, és új antigraffiti üvegfólia szerelhető a helyére. A fényáteresztés is szabályozható a TiO2 nano réteggel bevont fóliával. Ugyanis, ha egy adott felületen néhányszáz nanométeres titándioxid bevonatot képezünk, az UV sugárzást nem átengedő tulajdonságra tesz szert. Például a TiO2 nano bevonatú fóliákkal védett kültéri reklámok, megőrzik élénk színüket, és öntisztuló tulajdonsággal is rendelkeznek. A speciális réteggel bevont üvegfelületek alkalmazásával, olyan fény-árnyékhatások hozhatók létre, amelyeknek köszönhetően csökkenthető az épületek energiaköltsége. Az üvegfelületekre nano- rétegben felhordott fényvezető részecskékkel pedig a napfény azonnal villamos energiává alakítható.
7
2. Energiatakarékosság az épületek hőszigetelésével Az energiafogyasztás csökkentésének egyik leghatékonyabb módja a térelhatároló épületszerkezetek megfelelő hőszigetelése, amelyekre egyre szigorúbb előírások vonatkoznak majd az elkövetkező években. Az EU normatíva szerint 2021. évtől az épületek hőátbocsátási tényezője, passzív ház esetében várhatóan U = 0,10 W/m2K érték lesz, mely igen hatékony hőszigetelést igényel. Az építőipar területén alkalmazott hőszigetelési technológiák és hőszigetelő anyagok, elsősorban a levegő hőszigetelő tulajdonságát használják ki, és ma már elérték teljesítőképességük határát. A hagyományos hőszigetelő anyagokkal, mint például expandált polisztirol- és kőzetgyapot lemezek, nehezen teljesíthetők az EU energia-takarékossági előirányzatai a jövőben. A mai passzívház minősítés eléréséhez 20-25 cm vastag (hagyományos anyagú) hőszigetelés szükséges, ami már épületszerkezeti problémákat vet fel, és tovább nem fokozható. Bizonyos helyeken, mint például az ablakkávák, ilyen vastagság nem is alkalmazható. Ezen segíthetnek a nanotechnológiával előállított hatékony hőszigetelő anyagok, amelyek sokkal kisebb vastagsággal érik el az előírt hőszigetelő képességet. Nem véletlen nyer igen széles körben alkalmazást a nanotechnológia az épületenergetika és az energiatakarékosság területén. 2.1 Grafitadalékos expandált polisztirol (EPS) lemezek Az építőiparban ma már eredményesen alkalmazzák az Austrotherm Grafit polisztirolhab lemezt, mely a mikroméretű grafitpor adalékának köszönhetően kb. 20%-al kisebb hővezetési tényezővel rendelkezik (λ = 0,032 W/mK), mint a grafitadalék nélküli EPS lemezek. Az expandálással sejtesített termékek gyártásakor a pentán gázosító mellett, mikroméretű grafitport is adagolnak a polisztirolhoz, mely sötétszürke színt ad a lemezeknek. Az expandálással sejtesített polisztirol szigetelőlemezekben a vékony falakkal elválasztott zárt levegőcellák biztosítják a hőszigetelést. A hő terjedésének formái az EPS szigetelőlemezben: 1. Hővezetés: részecskéről részecskére terjed a hő (a polisztirol cellafal molekuláinak rezgőmozgása) 2. Hőáramlás: mozgó anyagrészecskék közvetítik a hőt (a cellákba zárt levegő konvekciója) 3. Hősugárzás: elektromágneses hullámok formájában terjed a hő (hősugárzás a cella falai között)
Hőközlési módok a cellaszerkezetében
Hőszigetelt épülethomlokzat
A grafitadalékos EPS lemezben, a hősugárzást (3) nagymértékben csökkentik a sugárelnyelő- és visszaverő grafitpor szemcsék a cellák falán. A hőtükörként működő grafitszemcséken a hősugárzás szétszóródik, és részben visszaverődik, ezáltal a hővezetési tényező kb. 20%-al csökken: λ = 0,032 W/mK.
8
2.2 Nanopórusos aerogel hőszigetelő anyagok Az építőiparban, szuperkönnyű hőszigetelő anyagként ismertek a szilícium-dioxid alapú szilika (SiO2) aerogélek. Ezeknek a nanopórusos szilárd haboknak, az üregarányuk elérheti a 99%-ot, testsűrűségük 1,9 kg/m³, hővezetési tényezőjük λ = 0,013 W/mK.
A nanopórusos anyag és szerkezeti felépítése
Hőközlési módok a szerkezetben
Hőközlési módok a nanopórusos aerogélben (hővezető képességét csökkentő tényezők): 1. Hővezetés: A (SiO2) szilika részecskék között kicsik az érintkezési felületek. Az egydimenziós molekulaláncban korlátozott a hőtranszport. A hőátadás csak lineárisan érvényesül és sok a „zsákutca”. 2. Hőáramlás: A nanopórusok üregei kisebbek, mint a bennük levő gázmolekulák szabad ütközéshez szükséges út hossza. A gázmolekulák az üreg falaival ütköznek, ezért minimális a konvekciós hőáramlás. 3. Hősugárzás: A nanopórusok mérete kisebb, mint az infravörös hősugarak hullámhossza, ezért a nanopórusok felülete a hősugarak nagy részét visszaveri és szétszórja. A kiváló hőszigetelés titka abban rejlik, hogy a levegő nem tud cirkulálni az aerogélek pórusrendszerében, így a hőterjedés (1- hővezetés, 2- konvekció, 3- sugárzás) egyik típusa sem jellemző ezekre az anyagokra. Az építőiparban alkalmazott SPACELOFT® egy flexibilis és hajlékony paplan, melyet a szilika aerogél hőszigetelő anyagnak, üvegszál térhálóba való beágyazásával állítanak elő. A paplant, különösen hatékonyan alkalmazzák épületfelújításoknál, műemléki épületek hőszigetelésére, valamint a hőhidak utólagos megszüntetésére. Az építőiparban hőszigetelő anyagként alkalmazzák a NANOGEL® nanopórusos aerogél áttetsző üveget. A napfényáteresztő épületszerkezeti üvegelemnek kiváló a hőszigetelő képessége (λ = 0,009-0,012 W/mK), ezért előnyösen alkalmazzák létesítmények hőszigetelő bevilágító ablakaként, átlátszó válaszfal- és erkélykorlát elemként.
SPACELOFT paplan és NANOGEL hőszigetelő üveg alkalmazása 9
2.3 Energiamegtakarító vékonybevonatok A Nansulate® HomeProtect nanotechnológiás hőszigetelő vékonybevonat hőszigetelési mechanizmusa azon alapszik, hogy az ultravékony bevonati réteg nanokomponensű anyagrészecskéi, és a köztük lévő nanoméretű pórusszerkezet, nagymértékben fékezi a hő terjedését a hőszigetelő anyagban, így a korábban már elemzett, mindhárom hőterjedési mód korlátozva van. Az épületenergetikai mérésekből visszaszámított névleges hővezetési tényező: λ = 0,017 W/mK. Az energiaipari hőtávvezetékek szigetelésére a Nansulate Translucent vékonybevonatot alkalmazzák, mely nagymértékben csökkenti az energiafelhasználást. Nansulate® Crystal, impregnáló- és bevonó anyag, pl. kerámiacserepek hidrofóbizálására.
Nansulate bevonat felhordása hőtávvezetékre
Kerámiacserép felületkezelése
2.4 Hőszigetelő tulajdonságú festék (vékonybevonat) A hőszigetelő vékonybevonatok, mint például a ThermoShield „hőpajzs” membránbevonat, a Protektor, vagy a TSM Ceramic hőszigetelő festékek, mikroméretű (Ø 20 ÷ 120 µm) üreges kerámia gömböket tartalmaznak, rétegvastagságuk kb. 0,3÷0.6 mm, és hőszigetelő festékként alkalmazzák őket az építőiparban, elsősorban épülethomlokzatok hőszigetelésére. Alkalmazásukkal 25%-os fűtési- és akár 50%-os hűtési energia megtakarítás is elérhető. Az üreges gömböket magas hőmérsékletű üveg-kerámia olvadékból állítják elő, és lehűlésüket követően a belsejükben viszonylagosan vákuum alakul ki. Ezekben a mikroméretű vákuumterekben már nem a megszokott módon érvényesülnek a hő terjedésével és vezetésével kapcsolatos törvényszerűségek. A névleges hővezetési tényezőjük: λ = 0,014 W/mK. A vékonybevonat hővezető képességét befolyásoló tényezők: 1. A kerámia gömbök a hősugárzás 60-80 %-át a felületről visszatükrözik. 2. Hővezetés: a gömbök között kicsik az érintkezési felületek. 3. Hőáramlás: a vákuum térben minimális a konvekciós hőáramlás. 4. A belső kerámiafelület „hőtükörként” működve, a hősugárzást visszatükrözi.
Az üreges kerámia „gömbök” hőszigetelési mechanizmusa
10
2.5 Nanoporózus vákuum hőszigetelés Az építőiparban ma már egyre gyakrabban találkozunk olyan hőszigetelési feladatokkal, amelyek a hagyományos hőszigetelő-anyagok vastagságának növelésével már nehezen oldható meg. Ezeknek a hőszigetelési feladatoknak a megoldására fejlesztették ki a vákuum hőszigetelő paneleket (Vacuum Insulation Panel VIP), melyeknek anyaga nanoporózus kovasavpor, külső borításuk, egy hőszigetelő és mechanikai védelmet adó köpeny, melynek belsejében vákuumot létesítenek. A panel nanoporózus anyagában korlátozva van a konvekciós hőáramlás és a hősugárzással való hőterjedési mód is.
A vákuum panel szerkezeti felépítése
Védőfóliával borított VIP lemezek
A VIP vákuumpanelek műszaki adatai: - testsűrűség: ρt = 160 ÷ 280 kg/m3 - nyomószilárdság = 70 ÷ 350 kN/m2 (lépésálló) - hővezetési tényező λ = 0,0035 – 0,005 W/mK A QASA, Vacapur és VARIOTEC hőszigetelő panelek ott alkalmazhatók eredményesen, ahol kevés hely áll rendelkezésre a hőszigetelés számára, például az épületfelújításoknál és a hőhidak megszüntetésénél, de ide sorolhatóak még a bejárati ajtók és a terasztetők is.
Tetőfödém hőszigetelése VIP lemezekkel
Redőnytok hőszigetelése
VIP lemezzel hőszigetelt ajtó
11
Összefoglaló gondolatok A nanotechnológia építőipari alkalmazási lehetőségei közül a hőszigetelés az a terület, ahol legszembetűnőbb az eltérés a normálméretű- és a nanoszerkezetű anyagok tulajdonsága és viselkedése között. Ugyanis a nanoméretű pórusossággal rendelkező hőszigetelő anyagokban már nem a megszokott módon érvényesülnek a hő terjedésével kapcsolatos törvényszerűségek és összefüggések. Például, a nanoméretű porozitás esetén, az anyag hővezetési tényezője, már nem arányos a testsűrűséggel, mint ahogy ezt legtöbb építőanyag esetében tapasztaljuk. Nanotechnológiával létrehozott hőszigetelő szerkezet hővezetési ellenállását nem lehet egyszerű számítással meghatározni az anyagvastagság és a hővezetési tényező hányadosával. Mindezek az eltérő hőszigetelési tulajdonságok csak fokozódnak, ha az anyag hőszigetelését nem a pórusrendszerébe bezárt levegő adja, hanem egy vákuumtér. Ebből következik, hogy tervezéskor a szokásos hőfizikai számításokat, a különböző beépítési modelleken végzett vizsgálatokból nyert adatokkal célszerű helyettesíteni. Felhasznált irodalom 1. Dr. Orbán József: A nanotechnológia építőanyag-ipari alkalmazásai I. Magyar Építéstechnika 2012/1. 2. Dr. Orbán József: A nanotechnológia építőanyag-ipari alkalmazásai II. Magyar Építéstechnika 2012/2. 3 Dr. Orbán József: Nanotechnológia az építőiparban, betonipari alkalmazások. BETON. 2012. február. XX. évf. 2. szám 4. Nanotechnológia az építőiparban. Építőanyagipari és építészeti alkalmazások. Kutatási jelentés. PTE PMMIK Pécs, 2012. Témavezető: Dr. Orbán József f. tanár. 5. Nanotechnológia. Dr. Mojzes Imre; Molnár László Milán. Műegyetemi Kiadó, 2007. 6. Nanotechnológiák az európai építőiparban. State of the art 2009. Vezetői összefoglaló F.A. van Broekhuizen és J.C. van Broekhuizen. Amszterdam, 2009. nov. 7. TIPE Nanotechnológia a mindennapokban http://www.tipe.hu/products/nanotechnologia 8. TioCem-egy környezetbarát, csúcstechnológiájú cement Szabó Imre DCM Kft, Beremend. Beton. 2011. március XIX. évf. 3. szám 9. TiO2 Photocatalysis: A Historical Overview and Future Prospects Kazuhito Hashimoto; Hiroshi Irie; Akira Fujishima Japanese Journal of Applied Physics Vol. 44, No. 12, 2005. 10. Környezeti kémia. Papp Sándor; Rodolf Kümmel. Veszprémi Egyetemi Kiadó. Veszprém, 2005. 11. Grafitadalékos hőszigeteléssel csökkenthető a hőveszteség. Austrotherm Kft. www.austrotherm.hu 12. Vákuum hőszigetelések a passzívházépítésben. www.passzívház- magazin.hu 13. BRUXSAFOL üvegfóliák, termékismertető. InspeCar Vagyonvédelmi Bt. www.inspecar.hu 14. Speciális aerogél hőszigetelések. www.aerogelszigeteles.hu 15. ThermoShield kültéri hőszigetelő bevonat. www.thermoshield.hu 16. Nansulate hőszigetelő bevonatok működési elve. www.nansulate.sk Dr. Orbán József
[email protected] 06/30/9473-406
12
