صفحه هاي پلي كربنات پر شده با سيليكا ايروژل: نورگيرهايي نوين با ويژگي عايق گرمايي براي كاهش مصرف انرژي در ساختمان ها

Silica Aerogel-Filled Polycarbonate Planes: Innovative Energy-Efficient Daylighting Systems in Different Buildings

بخش عمده اتلاف گرمايي در ساختمان ها از طريق نورگيرها يا پنجره ها صورت مي گيرد. يكي از راهكارهاي ارايه شده براي بهبود عملكرد گرمايي نورگيرها، استفاده از ايروژل ها به عنوان پركننده ميان صفحه هاي دو يا چند جداره نورگيرها مي باشد. ايروژل ها موادي بسيار سبك و نانوساختار با كم ترين ضريب انتقال گرمايي مي باشند. همچنين عايق صوت نيز بوده و داراي عبوردهي بالاي نور نيز مي باشند، كه استفاده از آن ها در نورگيرها را جذاب مي كند. در اين پژوهش اثر افزودن ذره هاي ايروژل به فضاي خالي ميان صفحه هاي پلي كربنات كه به تازگي كاربرد گسترده اي در سازه هاي گوناگون يافته اند، موردمطالعه قرار گرفت. صفحه هاي پلي كربناتي با ضخامت هاي گوناگون (5 تا 15 ميلي متر) با ذره هاي ايروژل پر شده و ميزان كاهش اتلاف گرمايي در دماهاي گوناگون (oC 70-40) در اثر افزودن ايروژل اندازهگيري شد؛ همچنين اثر اندازه ذره هاي ايروژل پر شده در ميان صفحه ها در كارايي گرمايي آن ها نيز ارزيابي شده است. اندازه ذره هاي 3-2 ميلي متر، بهترين عملكرد را نشان دادند. بر اساس ضخامت صفحه، دماي كاري و اندازه ذره هاي استفاده شده، صفحه هاي پرشده با ايروژل كاهش اتلاف گرمايي در بازه ي 21 تا 66 درصد را نشان دادند. همچنين به طور نمونه مقدار ضريب انتقال گرماي كلي (U) صفحه 10 ميلي متري پلي كربناتي از مقدار W/m2K 2/74 در صفحه خالي به W/m2K 1/1 در صفحه پر شده با ذره هاي ايروژل كاهش يافت.

Windows have the most contribution to energy loss through the buildings envelope. One of the offered solutions to improve the energy efficiency of the windows and glazing units is the filling of the vacant space of the multilayer glazing systems with aerogel. Aerogels are the lightest commercialized solids and have the lowest thermal conductivity among solid materials. Furthermore, their good acoustic insulation as well as daylight and solar energy transmittance properties, make them interesting insulation materials that can be used in the vacant space of multilayer glazing units. Multilaye r polycarbonate planes recently have found extensive applications in buildings. In this work, the vacant space, air gaps, of the polycarbonate planes were filled with silica aerogel and their thermal performance as an innovative glazing system was investigated. Polycarbonate planes with different thicknesses (5-15 mm) were filled with granular aerogels and the amount of reduction in the heat loss through the planes at different temperatures (40-70oC) was measured. Also, the effect of aerogel granule size on the thermal efficiency of the planes was investigated. Granule size in the range of 2-3 mm showed the best performance. Depending on the plane thickness, applied temperature, and aerogel granule size, the energy loss through aerogel-filled planed is reduced 21 to 66 % in comparison with conventional air-filled planes. Typically, the U-value of the 10 mm polycarbonate plane was reduced from 2.74 W/m2K in the air-filled plane to 1.1 W/m2K in the aerogel-filled plane.