Космические технологии на страже тепла и экономии — инновационный теплоизоляционный материал

Технологии энергосбережения и их роль в современной жизни

Космические технологии на страже тепла и экономии — инновационный теплоизоляционный материал

Под энергосберегающими технологиями понимают различные производственные и бытовые процессы, направленные на уменьшение потребления материалов и энергоресурсов в расчёте на единицу выпускаемой продукции, либо на единицу затрачиваемой энергии – тепловой или электрической. Принципиально возможны два пути энергосбережения — либо затрачивать меньше невозобновляемых энергоносителей (газа, угля, нефти) либо более эффективно их использовать.

Рассмотрим наиболее масштабные отрасли хозяйственной деятельности, где внедрение энергосберегающих технологий особенно важно. Это промышленность, строительство и домашнее хозяйство.

Практика  применения энергосберегающих технологий на производстве

Традиционно более всего потребляют материальных и энергетических ресурсов металлургия, химическая промышленность и машиностроение (По теме: Энергосберегающие технологии на промышленных предприятиях России). Критерием эффективности любого технологического процесса считается показатель его КПД. Основными потерями считаются:

  1. Потери на трение, которые возникают при работе любых механических систем превращения энергии.
  2. Тепловые потери, при которых избыточные ресурсы расходуются на непроизводительный нагрев окружающей среды.
  3. Электрические потери мощности, сопутствующие процессам передачи значительной мощности на большие расстояния.
  4. Магнитные потери в устройствах, предназначенных для трансформации одного вида энергии в другой.

При этом с увеличением мощности единичного агрегата растёт и уровень его потерь.

Поскольку для функционирования металлургических производств чаще используют традиционные энергоресурсы, то увеличенное энергопотребление часто сопровождается и ухудшением экологической обстановки.

Не зря наиболее загрязнёнными российскими городами (наряду с ожидаемыми  Москвой или Санкт-Петербургом)  считаются Магнитогорск, Новокузнецк, Череповец, Липецк.

С целью снижения удельного энергопотребления в металлургии применяют:

  • Расширенное использование вторичного сырья и отходов производства;
  • Оптимизацию управления металлургическими объектами при помощи компьютерной техники;
  • Устройства, отличающиеся повышенным КПД при своей эксплуатации.

Подобными путями идёт внедрение ресурсосберегающих технологий в химической промышленности. А в металлообработке преимущественное применение получают безотходные технологии: так, механической обработке (при которой образуется значительное количество стружки) всё чаще предпочитают процессы пластического деформирования, причём в холодном состоянии, когда количество отходов минимально.

Особенно интенсивно развиваются энергосберегающие технологии в отраслях с массовым характером производства. Пример – производство автомобилей или двигателей.

Современные энергосберегающие технологии сопровождают всю цепочку рождения нового транспортного средства – от его проекта, при разработке которого в полной мере учитываются факторы сопротивления движению автомобиля, и до сборочных операций, выполняемых с наибольшей производительностью и качеством.

При выпуске энергоэффективных двигателей учитывают моторную нагрузку, минимум отработанного тепла и выхлопных газов, максимальный КПД, а для двигателей внутреннего сгорания – ещё и наилучший химический состав топлива.

Новые энергосберегающие технологии в строительстве

При проектировании и возведении жилых и общественных зданий в полной мере следует учитывать расходы на непроизводительные потери. Среди них:

  1. Потери при отоплении помещений.
  2. Теплопотери через кровлю зданий.
  3. Слабоконтролируемые процессы теплообмена внешней поверхности здания с окружающей средой, особенно в холодную пору года.
  4. Неэффективное кондиционирование.

Наиболее перспективной строительной энергосберегающей технологией в России является установка конденсационных модулей покрытия. Эти устройства обеспечивают более высокую эффективность сгорания топлива — от 89% до 97% и считаются самым эффективным способом отопления и вентиляции, при котором используется газовое топливо.

Конденсационные блоки устанавливаются на крышах, обеспечивая также и эффективную вентиляцию. Эти устройства содержат вторичный теплообменник. Выхлопные газы, проходя через этот теплообменник, понижают свою температуру до точки, в которой конденсируются пары воды.

Это позволяет устройствам восстанавливать скрытую теплоту, которая в противном случае была бы потеряна для отработанного воздуха.

Своё последовательное развитие современные энергосберегающие технологии получили и при выборе отопительного оборудования.

Например, инфракрасная система отопления по энергосберегающей технологии позволяет снизить удельный расход энергии на 70…75 %, при этом системы автоматики поддерживают в помещениях наилучшие показатели относительной влажности воздуха. Пока такие энергосберегающие технологии отопления используются преимущественно в малоэтажных зданиях.

Космические технологии на страже тепла и экономии — инновационный теплоизоляционный материал

Гораздо большими масштабами внедрения энергосберегающих технологий в строительстве отличаются проектирование и монтаж систем освещения зданий, улиц, других объектов.

Явное преимущество здесь получают светодиодные лампы: они обладают световым потоком, который на 85% превышает значение, которое дают лампы накаливания той же мощности.

В ближайшие несколько лет удельная мощность светодиодов, как ожидают, удвоится: с теперешних 125…135 люмен на ватт до 230 люмен на ватт.

Ещё более перспективным с точки зрения современных энергосберегающих технологий является использование индукционного освещения. По сравнению с лампами накаливания индукционные лампы примерно в четыре раза эффективнее, а их долговечность  увеличивается более чем в 40 раз.

Основные направления и программы энергосбережения в поселении

Ресурсы и энергосберегающие технологии особенно актуальны для частных домов, когда экономия материальных затрат обеспечивается только за счёт рационального их применения. Основными направлениями внедрения энергосберегающих технологий для частного дома являются:

  1. Эффективное утепление стен и использование при строительстве материалов с повышенной теплоёмкостью.
  2. Снижение энергозатрат при прокладке систем кондиционирования.
  3. Использование тепловых насосов для индивидуального водоснабжения, имеющих повышенный КПД.
  4. Использование, где это возможно, энергоустановок, использующих возобновляемые энергоносители: ветер, солнечное освещение, геотермальные воды и т.д.

Пример рационального расходования ресурсов и энергосберегающих технологий – процессы охлаждения теплоносителя в системах кондиционирования. Современные чиллеры характеризуются увеличенным объёмом конденсаторов и испарителей, а компрессоры позволяют варьировать скорость привода и управлять мощностью кондиционеров.

Перспективность развития и применения альтернативных источников энергии

Велика роль процессов энергоэффективности и энергосберегающих технологий в бытовой сантехнике. В частности, туалеты с двойным смывом и безводные гравитационные писсуары позволяют экономить до 30 % воды.

Важно, что двойной промывочный механизм является частью промывочного клапана, и может быть легко установлен на существующих сантехнических устройствах. Безводные писсуары функционируют без промывочного механизма.

Вместо традиционного слива используется сменный картридж, содержащий уникальную жидкость, которая служит герметиком. Герметизирующая жидкость действует как воздухонепроницаемый барьер, предотвращая смягчение запахов в помещении.

Она остается в картридже, поэтому очистка безводного писсуара производится примерно 3-4 раза в год, что обеспечивает существенную экономию энергоресурсов.

Планы по широкому внедрению энергосберегающих технологий составляются с учётом их значимости.

Так, до 31 % потерь материальных и энергетических ресурсов в развитых странах приходится на промышленность, 28 % — на логистику, 22 % — на бытовой сектор, и 19 % — на строительство.

Соответственно этому в России действует Национальная энергетическая стратегия, которая рассчитана на период до 2035 года. Документ предусматривает:

  • Последовательное ограничение использования энергозатратных технологических решений;
  • Льготное налогообложение для предприятий, внедряющих материало- и энергосберегающие технологии;
  • Постоянный контроль применения нормативных актов и требований, относящихся к данной области;
  • Учёт требований энергосбережения при проектировании и модернизации новой техники.

Важно, что действующий в России закон о энергосбережении носит комплексный характер, поскольку с учётом его положений впоследствии было разработано немало межотраслевых нормативных актов.

Интересные факты

  1. Дания занимает первое место в мире по уровню использования энергосберегающих технологий на душу населения. Так, до трети всей электроэнергии в стране вырабатывается ветровыми электростанциями.
  2. 35 % всех энергозатрат в мировой промышленности идет на чёрную и цветную металлургию.
  3. Компаниями Oak Ridge и General Electric создан новый тип бытового холодильника, который использует для создания холода специальные магниты. Такой холодильник, использует  магнитокалорический эффект, согласно которому снижение или повышение температуры материала достигается путем изменения магнитного поля. Удельное энергопотребление при этом снижается на 37…40 %.

Источник: https://promdevelop.ru/tehnologii-energosberezheniya-ih-rol-v-sovremennoj-zhizni/

Обзор современных технологий утепления

Космические технологии на страже тепла и экономии — инновационный теплоизоляционный материал

За последние несколько лет рынок одежды для активного отдыха на природе пережил настоящий бум появления новых технологий утепления.

Осенью 2013 года в продажу поступили первые изделия из Polartec Alpha, зимой 2013-2014 — в магазинах появились вещи от компании The North Face с утеплителем Primaloft Thermoball, а компании Columbia и Arcteryx выпустили куртки, совмещающие в себе пуховый и синтетический утеплители. При этом не кончаются попытки создать одежду и аксессуары с электро-подогревом и применением материалов, аккумулирующих тепло человеческого тела.

Причина этого кроется не только в попытках производителей увеличить функциональность своих изделий — появление новых технологий утепления, основанных на микроволоконных синтетических утеплителях, связано с заметным подорожанием сырьевого гусиного пуха за последние пять лет. По данным американского журнала «Outside» фунт сырьевого белого гусиного пуха в 2009 году стоил 10$, в 2014 — около 50$.

Отсюда и спрос на новейшие технологии утепления, которые могли бы на равных конкурировать с пуховыми изделиями, от разработчиков и производителей одежды и экипировки для активного отдыха.

И по ряду причин этот спрос в ближайшем будущем будет только расти, что подразумевает расширение коллекций основанных, прежде всего, на синтетических утеплителях у большинства производителей.

Со свойствами новейших из них мы и познакомимся.

В отличие от других производителей утеплителей и технологичных тканей, компания Polartec подошла к ценовому кризису на пуховое сырье во всеоружии. Новейший материал Polartec Alpha был разработан для войсковых спецподразделений в соответствии с требованиями Главного управления войск специального назначения Министерства обороны США (U. S. Special Operations Forces — SOF) задолго до его анонса на гражданском рынке в 2012 году. Первые изделия с его применением появились в сентябре 2013 года у компаний Rab, The North Face, Mountain Equipment, Montane и 66 North.

Требования SOF заключались в создании легкого, быстросохнущего, хорошо дышащего материала для одежды, дающего высокую теплоизоляцию и обладающего приемлемой защитой от ветра. По результатам полевых и лабораторных тестов лидером стал Polartec Alpha.

При создании Alpha, разработчики отталкивались от главного, по их мнению, недостатка уже существующих утеплителей. Так, например, пух и значительная часть микроволоконных синтетических утеплителей, имитирующих его структуру, способны проникать наружу через швы и волокна ткани.

А это обстоятельство требует от производителя использовать материалы с очень плотным плетением волокон, дабы избежать миграции утеплителя внутри изделия и его проникновения наружу. Столь плотные ткани, к сожалению, не способствую быстрому отведению пота и излишков тепла от тела.

Все это может привести к перегреву во время активных нагрузок и, как следствие, риску намокания утеплителя от пота пользователя.

Поэтому ставка была сделана на разработку комплексного решения — своеобразного «сэндвича» из прочного наружного слоя, доработанного утеплителя на основе Polartec® Power Shield® High Loft и максимально хорошо впитывающего влагу материала подкладки.

Как и Power Shield® High Loft, утеплитель Alpha представляет собой износостойкий длинноволоконный флис, с той лишь разницей, что ламинируется он не на внешнюю поверхность изделия, а является заполнением тканевого «сэндвича».

Такие меры разработчиков привели к высокой воздухопроницаемости изделия, обеспечившей ей очень высокую скорость высыхания (примерно в два раза быстрее ближайших конкурентов), очень низкий вес и, главное, снижение перегрева и потоотделения спортсмена в фазе высокой активности, что подтвердилось тестированием в реальных условиях.

Дополнением к этому стал очень гибкий подход Polartec по отношению к производителям — лицевую ткань они смогут выбирать самостоятельно, от сверхлегких материалов, таких как Pertex, до softshell.

Все это определило и основную сферу применения материала Polartec Alpha — куртки, использующиеся в качестве промежуточного или верхнего слоя одежды. Компромиссным в этом решении стало соотношение тепло/вес. По мнению, большинства тестеров и outdoor-изданий в этом Alpha все же уступает пуху и новейшей разработке от Primaloft — Thermoball.

Новейший синтетический утеплитель от Primaloft, который очень точно копирует структуру пушинки. Внешне новинка напоминает скатанный ватный шарик, что и послужило названием — Thermoball.

Вплоть до этой разработки все синтетические утеплители представляли собой смесь полых волокон мало походивших на пух внешне и лишь отчасти повторявших его свойства.

В релизе новой технологии компания The North Face, заявила о том, что новый утеплитель будет в целом повторять по свойствам Primaloft One, но будет на 15% теплее на единицу веса (соответствуя пуху с показателем Fill Power 600).

Это означает равнозначную пуху способность восстанавливать свой объем после сжатия и удерживать между волокнами эквивалентное количество воздуха, который и служит теплоизолятором. The North Face на текущий момент принадлежит право эксклюзивного использования Thermoball в своих продуктах вплоть до 2015 года, т. к. компания оказывала активное содействие при его разработке.

Как и в случае с Primaloft One, разработчики сделали особый акцент на сохранение теплоизолирующих свойств Thermoball при намокании, что подтвердилось многочисленными тестами в полевых условиях. Особо отличился тестер Sean McCoy — редактор ресурса gearjunkie.

com, основательно намочив свою куртку ThermoBall Full Zip Jacket и отправившись в ней на прогулку при температуре воздуха чуть ниже нуля. Новый материал прошел испытание с блеском, удивив даже столь искушенного пользователя.

К высокой оценке пришла и редакция журнала «Outside», назвав ThermoBall «самым теплоизолирующим синтетическим утеплителем из всех когда-либо ими тестируемых».

Примеры изделий с применением Primaloft Thermoball — куртки и жилеты The North Face Thermoball Full Zip, бивачная и городская обувь TNF, в которой ранее использовался пух 600 F.P.

Несмотря на явные успехи в области совершенствования синтетических утеплителей, от применения пуха не хотят отказываться даже в Primaloft Inc.

Однако все специалисты прекрасно осознают его главные минусы — низкая теплоизоляция при намокании и медленное высыхание, к которым добавляется упоминавшийся выше недостаток — высокая цена для производителя, и, как следствие, для конечного потребителя. Создание Primaloft Down Blend было призвано преодолеть эти недочеты.

Суть технологии сводится к смешиванию натурального пуха и искусственных волокон Primaloft Ultra-Fine, близких к нему по свойству восстанавливать свой объем после сжатия и удерживать максимальное количество воздуха между волокон.

В добавление к этому пух обрабатывается водоотталкивающим составом.

Эти меры позволили удешевить гибридный утеплитель без потери качества, обеспечить приемлемые теплоизоляционные свойства намокшей смеси, а также повысить скорость её высыхания (в сравнении с обычным пухом) в 4 раза!

Примеры изделий с применением Primaloft Down Blend — куртка Black Diamond Hot Forge (поступит в продажу весной 2015 года), куртка Adidas Outdoor Terrex Climaheat Ice Jacket.

Подробнее об этом утеплителе в материале «Инновации в утеплителях. Премьера PrimaLoft Down Blend»

Одежда с нагревательными элементами

Применение электронагревательных элементов в экипировке нельзя назвать 100% новинкой. Стельки с подогревом от компаний Sidas или Therm-ic давно и прочно вошли в обиход многих горнолыжников и сноубордистов. Однако в одежде подобные технологии успешно начали применяться относительно недавно.

Первой крупной компанией, запустившей подобный продукт, стала Columbia с линейкой одежды и обуви Thermal Electric, выпущенной в 2011 году. Суть технологии сводилась к применению аккумуляторов и нагревающегося от них углеродного волокна, вплетающегося в ткань изделия.

Увы, но особого успеха в спортивной индустрии эта коллекция не имела — сказались недоработки компании, а также довольно высокая цена — куртки и парки Columbia Thermal Electric продавались по цене от 750 до 1200$ и, увы, мало подходили для спортивного применения.

Продажам в России помешала и вовсе конфузная ситуация — вся линейка одежды в 2012 году была отозвана поставщиком в результате выявленного брака в нагревательных элементах.

В 2012 году перчатки Cayenne, основанные на нагревательных элементах и аккумуляторах Therm-ic, были представлены компанией Black Diamond. К сожалению, эту разработку постигла та же участь, что и продукцию Columbia — ненадежная работа электроники привела к временному исчезновению из каталогов компании.

Компания Outdoor Research, известна, в первую очередь, как производитель очень качественных аксессуаров (перчаток, шапок и т. д.) и одежды для активного отдыха в горах.

И нет ничего удивительного в том, что и в их коллекции зимой 2014 года появилась линейка их двух моделей перчаток (Lucent Heated Glove и Stormtracker Glove) и одной модели варежек (Lucent Heated Mitts) оснащенных нагревательными элементами. Аккумуляторы расположены в манжетах, на них же расположена кнопка переключения режимов обогрева.

На максимальном режиме регулятора, заряда батарей хватает на 2,5 часа, на минимальном — до 8 часов работы. Как и в случае с изделиями Columbia термоэлементы вплетены в материал перчаток и греют всю ладонь, а не только пальцы рук. При такой технологии сохраняется возможность стирки перчаток при отсоединенных аккумуляторах. Зарядка осуществляется от розетки.

Говорить об успехе этого начинания пока преждевременно, но в отличие от предшественников OR стартовали с такой экзотичной продукцией гораздо более уверенно. Об этом говорит и тот факт, что на всю линейку перчаток предоставлена пожизненная гарантия.

Пока что перспективы таких технологий в одежде довольно туманны, однако с развитием электроники, мы с вами наверняка увидим гораздо больше удачных примеров их применения.

Пожалуй, самый экзотичный способ утепления одежды из всего представленного. Попытки подобрать или создать с нуля правильный материал, который мог бы аккумулировать тепло человеческого тела, а затем медленно возвращать его обратно подобно разогретому на солнце камню, предпринимались производителями неоднократно.

Пока что однозначного успеха не достигла ни одна компания, хотя разработки ведутся как гигантами индустрии — The North Face, так и не столь известными брендами, такими как американский производитель одежды и аксессуаров для горных лыж Powderhorn.

Ближе всего к реализации этой идеи подошли специалисты из Picture Organic, французского производителя экологичной одежды для лыжников и сноубордистов, с технологией BioCeramic — керамические частицы, содержащиеся в мембранном материале, накапливают тепло и медленно излучают его пользователю экипировки.

Однако самим производителем эта разработка позиционируется не как элемент утепления, а как технология, улучшающая мышечный тонус.

Керамику используют, кстати, уже несколько лет и в Primaloft. Их утеплитель Primaloft Ceramic и PrimaLoft Kodenshi делаются с добавлением керамических микроволокон, помогающих отражать тепло обратно к телу. Такой утеплитель существенно более эффективный. Основной его потребитель — компания Goldwin. Однако сейчас можно встретить и продукцию других брендов с применением PrimaLoft Kodenshi. Среди них Black Diamond и Reusch, использующих технологичный утеплитель в горнолыжных перчатках и варежках.

На выставке ISPO 2014 был представлен инновационный утеплитель компании 3М, имитирующий натуральный пух. Компания выпускает технологичные утеплители более 30 лет, но это первый подобный утеплитель в ассортименте этой марки.

Синтетический утеплитель 3M Thinsulate Featherless должен стать гипоаллергенной альтернативой натурального пуха. Он имитирует внешний вид и теплоизоляционные свойства натурального пуха, при этом абсолютно не сковывает движения и не пропуская влагу.

Утеплитель 3M Thinsulate Featherless столь же легок как и натуральный пух, свободно дышит и гарантирует непревзойденную защиту от холода даже в самых экстремальных условиях.

Кроме того, он:

  • сохраняет тепло даже при намокании
  • имеет индекс качества пуха Fill Power 600, но при этом не использует пух
  • обладает большей упругостью при одинаковом с натуральным пухом весе

«Утеплитель 3M Thinsulate Featherless является более эффективной и экономически выгодной альтернативой натурального пуха», — считает Эрик Айверсон (Erik Iverson), представитель марки 3M Thinsulate. — «Это инновационное решение компании 3М лишь начало, ведь мы неустанно развиваем марку Thinsulate и выводим на рынок новые, более качественные продукты».

На данный момент еще не известно, кто из ведущих аутдор производителей решил использовать новый утеплитель для своей продукции, но наверняка он будет пользоваться большим спросом среди производителей спальных мешков и утепленной одежды.

За аббревиатурой PCM скрывается новаторская инновация швейцарских специалистов в области текстиля Schoeller. Материал с технологией schoeller®-PCM ™ содержит бесчисленные крошечные микрокапсулы, заполненные так называемыми Phase Change Materials, т.е. веществом с переменным агрегатным состоянием, как например, вода.

По сути это технология термоадаптации, суть её в том, что содержимое микрокапсул меняет свое агрегатное состояние при определенных температурах, аккумулируя тепло в жидком состоянии и рассеивая его переходя к твердой фазе. Если тело или температура окружающей среды повышается, капсулы аккумулируют избыточное тепло.

Если температура снова падает, они передают сохраненное тепло к телу снова.

Ткань с технологией schoeller®-PCM ™ используется в топовых моделях курток Mountain Force. Микрокапсулы активно регулируют температуру, когда слишком жарко или слишком холодно, обеспечивая постоянный комфорт, предотвращая перегрев или переохлаждение.

Высокая степень сжимаемости современных утеплителей

Одна из важнейших задач атудорщиков, собирающих рюкзак, подобрать снаряжение максимально легкое и компактное. Одним из важнейших достоинств пуховых изделий — их минимальный объем в рюкзаке. Современные синтетические утеплители, возможно и уступают пуху в степени компрессии, но однозначно близки к ней. Часто жилет или куртку можно сложить в свой же карман.

The North Face Thermoball

Источник: https://sport-marafon.ru/article/odezhda/obzor-sovremennykh-tekhnologiy-utepleniya/

Космический утеплитель

Космические технологии на страже тепла и экономии — инновационный теплоизоляционный материал

Полиуретаны являются неотъемлемой частью современной жизни. Ваш красивый и блестящий автомобиль, ваши любимые кроссовки и кеды, мягкий диван и удобное кресло, и даже медвежонок дочурки — все сделано с применением полиуретана.

Возможность производства из полиуретана материала с исключительной теплопроводностью наряду с целым набором особых качеств делает этот материал одним из наиболее популярных утеплителей, не только на планете Земля, но и в космосе.

Немного истории

В 1937 году немецкий химик Отто Байер изобрел полиуретан, а уже три года спустя полиуретановая пена впервые применялась в самолетостроении. Материал пришелся очень кстати: в мире начиналась эпоха освоения космоса.

Инженерам сразу же приглянулся новый легкий и прочный материал с удивительно низкой теплопроводностью, который как нельзя лучше справлялся с экстремальными температурами в открытом космосе: перепад температур колеблется от 120°C до минус 150°C в тени глубокого космоса.

Полиуретан словно создан для сложных условий эксплуатации. Его по праву можно назвать космическим материалом, поскольку он сочетает в себя ряд уникальных качеств. Во-первых, он превосходный утеплитель. Слой полиуретана толщиной 1,6 см обеспечивает такую же изоляцию, как и бетонная стена толщиной 1,34 м.

Материал демонстрирует малое водопоглощение. Полиуретан является одним из самых жестких эластомеров, отличающихся высокой прочностью. Коэффициент прочности на сжатие составляет более 120 кПа.  К тому же это долговечный материал, срок его безотказной службы без потери теплоизоляционных качеств составляет более 50 лет.

А после этого срока он может получить вторую жизнь, будучи переработанным.

Рокот космодрома: применение PIR в космической отрасли России с 1976 года

Ракета-носитель «Энергия» и космоплан «Буран». HPH (de.wikipedia)

Все уникальные свойства материала пригодились конструкторам при создании многоразовых транспортных космических кораблей, программа по созданию которых стартовала в США в 1971 году и называлась «Спейс Шаттл».

Ответом ей стала система «Энергия – Буран» в Советском Союзе, начатая в 1976 году.

Несмотря на конструктивные различия двух комплексов, оба использовали для запуска «челнока» внешний топливный бак с водородом и кислородом в жидком состоянии, который нуждался в теплоизоляции.

Для этого американцы использовали новое поколение полиуретанов – PIR, который на тот момент был в США достаточно распространенным утеплителем.

А вот лучшим научным умам Союза предстояло в кратчайшие сроки разработать аналогичную технологию изготовления и применения PIR.

И с этой задачей они справились: производство было налажено! Однако PIR был очень дорогим материалом, поскольку выпускался маленькими партиями из очень дефицитного сырья.

Так почему именно PIR?

Игорь Ромуальдович Шидловский, начальник лаборатории теплоизоляционных и теплозащитных покрытий завода «Прогресс» в 1981-1997 гг., вспоминает: «PIR (теплоизоляция на основе пенополиизоцианурата) стал безальтернативным материалом для теплоизоляции топливного бака ракеты-носителя.

Материал позволял сохранить необходимый температурный режим для газов, находящихся внутри отсеков бака в жидком состоянии — минус 183 °C для жидкого кислорода и минус 253 °C для жидкого водорода — в жесточайших условиях механических перегрузок и динамического нагрева во время запуска корабля».  

Низкий коэффициент теплопроводности материала обуславливается пористой внутренней структурой. В результате процесса полимеризации образуются закрытые ячейки, заполненные инертным газом, который, как известно, является самым лучшим теплоизолятором. Большое количество таких пор в материале – до 96% — делает его объемным и сверхлегким.

«Одним из великолепных свойств полиуретана является то, что в момент вспенивания он обладает очень хорошей адгезией, в особенности к металлам», — рассказал Игорь Ромуальдович.

От клеевого крепления панелей из полиуретана отказались — слишком большая масса, один клей весил тонны. Напыление пеной позволило увеличить полезную нагрузку, за каждый грамм которой так боролись все специалисты проекта.

«Энергия» могла вывести на орбиту около 100 тонн полезного груза, в то время как Спейс Шаттл — только 30 тонн.

Еще одно неоспоримое преимущество PIR (ПИР) – его высокие противопожарные характеристики.

PIR – это последнее поколение полиуретанов и благодаря своей структуре PIR не горит, не поддерживает горение и не распространяет пламя.

При взаимодействии с пламенем наружный слой полиизоцианурата обугливается и на поверхности образуется углеродная матрица, которая защищает внутренние слои полимера и препятствует дальнейшему распространению пламени.

Такой разный полиуретан

Сегодня полиуретаны применяются в ракетно-космической технике в самых различных областях.

«Благодаря своей низкой теплопроводности пенополиуретаны применяются для теплоизоляции, а также в качестве материала-заполнителя при создании трехслойных панелей из-за своей относительной прочности и малой плотности», — комментирует Александр Шаенко, руководитель образовательной программы «Современная космонавтика» в Университете машиностроения. Он поясняет, что трехслойные панели — это силовые элементы конструкции (створки головных обтекателей, аэродинамические рули, обшивка модулей).

Из космоса на крышу

Согласно данным ISOPA (Европейской ассоциации производителей диизоцианатов и полиола), в одной только Европе ежегодно производится до 2 млн тонн полиуретанов.

  Ожидаемое потребление материала в 2015 году во всем мире составит 7,1 млн тонн, из них 5-6 млн тонн получит применение в строительной отрасли для теплоизоляции стен, крыш и фундамента. Современной версией утеплителя на основе пенополиуретана является пенополиизоцианурат (PIR).

Благодаря своей прочности, компактности и легкости он является самым популярным утеплителем во всем мире на объектах коммерческой недвижимости, особенно при строительстве торговых центров, логистических комплексов и холодных складов.

Помимо своей экологической безопасности и прочих перечисленных выше свойствах полиуретана, PIR может предложить владельцу здания энергоэффективность — экономию энергии за счет уменьшения ее количества, необходимого для нагрева или охлаждения здания. Низкая теплопроводность PIR сохраняется в течении долгого времени.

Исследования Федерации Европейских Ассоциаций Жесткого Полиуретана PU Europe доказали, что полиуретановая изоляция полностью соответствует всем заявленным значениям и характеристикам спустя 33 года. Это обеспечивает минимальное энергопотребление зданий в течении всего жизненного цикла.

При всех своих преимуществах теплоизоляция PIR на российском рынке составляет не более 1%. Дмитрий Капранов, руководитель направления PIR компании ТехноНИКОЛЬ признается, что многие клиенты ошибочно считают этот утеплитель новым материалом. Меж тем, плиты PIR за последние 30 лет завоевали 76% доли на рынке плоских кровель США и 40% кровельного рынка Европы.

«Российский рынок сбыта полиуретанов крайне узкий. До недавнего времени собственное производство было представлено лишь несколькими предприятиями, специализирующимися на производстве сэндвич-панелей. Импорт же материала из-за рубежа получался экономически необоснованным, поэтому выбор делался в пользу других видов теплоизоляции», — объясняет Дмитрий Капранов.

Компания ТехноНИКОЛЬ в сентябре 2015 года начала в Рязани собственное производство теплоизоляционных плит PIR. Эксперты прогнозируют, что с выходом завода на проектную мощность, а это 30 млн м² продукции в год, теплоизоляция PIR станет доступнее на российском рынке по отношению к европейским аналогам и займет в ближайшие 5 лет не менее 30% рынка плоских кровель.  

Как видим, история PIR в России только начинается, и есть все шансы, что каждая третья кровля в нашей стране получит кровлю из космического утеплителя.  

Пенополиизоцианурат или PIR – это теплоизоляционный материал, хорошо зарекомендовавший себя в Европе и Америке, который, наконец-то, появился в России. PIR – это современный полимер, последнее поколение пенополиуретана.

Более 95% объема материала составляют закрытые жесткие негорючие ячейки, заполненные инертным газом. Именно благодаря своей структуре PIR обладает уникальными физико-механическими свойствами: низким коэффициентом теплопроводности 0,022 ВТ/м˚К, повышенной прочностью – более 120 кПа, высокими противопожарными характеристиками, а также большим сроком службы без потери своих качеств.


Запуск Шаттла Дискавери, фото: NASA

Американский Шаттл запускался в космос при помощи двух твердотопливных ракетных носителей (отделялись на высоте 45 км) и собственных двигателей, которые получают топливо из большого внешнего бака. Срок жизни этой гигантской канистры с криогенным топливом весьма недолгий – всего 8,5 минуты. Выполнив свое предназначение, топливный бак сгорает в атмосфере.

Вывод космоплана «Буран» на околоземную орбиту осуществляла ракета-носитель «Энергия», конструкция которой состояла из двух ступеней. Первую ступень составляют четыре боковых блока с кислородно-керосиновыми двигателями, возвращаемые на Землю с помощью парашютов.

Вторая ступень оснащена четырьмя кислородно-водородными двигателями РД-0120 и является несущей конструкцией. Несмотря на закрытие программы «Энергия-Буран», многие разработанные технологии применяются в наше время.

«Энергия» стала универсальной ракетой сверхтяжелого класса, не имеющей по своим возможностям аналогов в мировом ракетостроении.

Источник: http://logicpir.ru/articles/kosmicheskiy-uteplitel/

Инновационные утеплители: новинки рынка теплоизоляционных материалов

Космические технологии на страже тепла и экономии — инновационный теплоизоляционный материал

Перед многими домовладельцами встает проблема утепления дома, а, следовательно, и выбора теплоизоляционного материала.

Ведь теплый дом — это не только комфортное проживание, но и приличная экономия на обогреве. Практичные хозяева ответственно подходят к выбору утеплителя.

Самые популярные и доступные материалы, которые без проблем можно приобрести в любом строительном магазине, мы рассмотрели в предыдущих статьях.

А сейчас остановимся на новинках современного рынка — инновационных разработках, которые уверенно входят в нашу жизнь.

Жидкие теплоизоляторы: КОРУНД, Изолат, Теплометт, Астратек и другие

Жидкие утеплители в России выпускаются несколькими фирмами, поэтому торговые марки имеют разные названия. Но суть их действия одинакова, а обобщающие наименования — теплокраска или жидкая керамическая теплоизоляция.

Внешне это вязкая белая суспензия, обладающая хорошей адгезией к поверхностям любого типа. Наносится жидкий утеплитель кистью, валиком или распыляется.

В результате получается тонкое, эластичное, прочное полимерное покрытие, позволяющее существенно снизить теплопотери.

Теплокраска отражает и рассеивает излучение, ей никак не вредят УФ-лучи, она идеально подходит для изоляции конструкций с высокой температурой. В состав жидких теплоизоляторов входят керамические микросферы, наполненные разряженным воздухом, и акриловый связующий компонент. Кроме того, в эту смесь вводятся антипиреновые добавки, предотвращающие коррозию и образования грибка.

Изобретение теплокраски позволило получить давно искомый набор свойств: этот теплоизолятор легкий, гибкий, наносится тонким слоем, растягивается и подходит для любых поверхностей.

Достоинства:

  • экономит полезную площадь;
  • обладает высокой теплоизолирующей способностью;
  • имеет малый вес;
  • хорошо скрадывает шумы;
  • защищает не только от холода, но и летнего зноя;
  • легко наносится;
  • безопасна для здоровья человека и не вредит окружающей среде.

Теплокраска может использоваться для утепления стен, пола и кровли. Кроме того, она подходит для поверхностей со сложной геометрией (откосов, труб, запорной арматуры, емкостей разных форм). После покраски фасадов зданий можно производить последующую финишную облицовку, а после нанесения на стены изнутри — клеить обои.

Недостатком жидкой теплоизоляции является только цена. Но есть все предпосылки, что с развитием и распространением технологии ее создания теплокраска станет более доступна.

Пластмигран

Пластмигран — это новый материал, созданный на базе минеральной ваты и полистирольной пыли. После смешения компонентов состав помещается в металлический модуль с перфорацией, где под высоким давлением продувается паром. Отсутствие химических добавок обеспечивает экологичность материала. Пластмигран получается прочным, водонепроницаемым и устойчивым к огню.

Пластмигран буквальным образом лишен недостатков. Но из-за дороговизны оборудования для его производства не нашел широкого применения. Внешне это тонкие пластины или формованные изделия, которые легко и удобно монтировать.

пластмассу.

Недостатки:

  • для лучшего сцепления с основой требуется обезжиривание специальными химическими составами;
  • дороговизна производства;
  • дефицит на отечественном рынке;
  • высокая цена.

Пластмигран — это, пожалуй, самое незнакомое слово для потенциальных клиентов, интересующихся теплоизоляционными материалами. Но многие эксперты уверены, что за ним будущее.

Теплолен

Этот утеплитель не так уж нов, но мы включили его в список инноваций в виду того, что в нашей стране с ним мало кто знаком, несмотря на все его положительные качества. Итак, что же такое теплолен? Это утеплительный материал, созданный на базе льняного волокна.

Лен издавна известен своими уникальными свойствами: в льняной одежде тепло зимой и не жарко летом. Эти способности и были учтены при создании теплольна. Чтобы утеплитель держал форму, в волокна льна вводится 15% термоскрепляющего волокна.

Материал наверняка заинтересует людей, заинтересованных в создании экологичного дома. Монтаж теплольна не предполагает создания пароизоляции, он отлично регулирует влагообмен, а также обладает бактерицидными свойствами, что особенно ценно, когда речь идет о деревянных строениях.

Монтируется теплолен аналогично прочим волокнистым утеплителям. А его цена сопоставима с ценой экструдированного полистирола.

Итак, достоинства:

  • экологичность;
  • хорошие тепло- и звукоизоляционные свойства;
  • обеспечение комфортного микроклимата ввиду плавного изменения температуры и влажности;
  • отсутствие болезненной микрофлоры;
  • простота и привычность монтажа;
  • отсутствие усадки;
  • долговечность.

Теплолен очень популярен в Финляндии, там работают три фабрики по его производству. А в России утеплитель только начал завоевывать рынок, но ему уже пророчат большое будущее.

Современные вариации фибролита: Green Board®

Многие скажут, что фибролит — это не инновация, а хорошо забытое старое, ведь он выпускался еще в советские времена, а на Западе давно известен под названием плиты WWCB. Но материал, о котором пойдет речь, — это усовершенствованный фибролит, созданный на базе древесного волокна, жидкого стекла и портландцемента.

Этот утеплитель обладает уникальным свойством: его температура начинает меняться только через 10 часов после изменения температуры извне. Так, в жару фибролит прогреется лишь к вечеру, тогда как минвата примерна через пару часов.

Достоинства:

  • срок службы — 100 лет;
  • хорошие тепло- и шумоизоляционные качества;
  • устойчивость к гниению, образованию плесени и грибковым поражениям;
  • влагостойкость;
  • морозостойкость;
  • легкость;
  • удобство в монтаже (можно сверлить, забивать гвозди, пилить);
  • формостабильность;
  • трудногорючесть;
  • отсутствие вредных выделений.

Еще одним несомненным достоинством усовершенствованного фибролита является сейсмостойкость, что делает его очень популярным в Японии. К недостаткам можно отнести лишь цену, которая прилично выше цены традиционного материала.

Вакуумная изоляция

Вакуумный теплоизолятор создавался для нужд космического строения. На сегодняшний день это самая эффективная изоляция, но при этом самая сложная и дорогая. Она представляет собой прямоугольные панели с вакуумом внутри и облицовкой из фольги.

Достоинства:

  • 100% эффективность: вакуум внутри предполагает отсутствие возможности передавать как холод, так и тепло!

Недостатки:

  • сложности при изоляции стыков;
  • хрупкость;
  • невозможность монтажа в труднодоступных местах;
  • дороговизна.

Рынок теплоизоляционных материалов не стоит на месте, то и дело появляются новые утеплители, свойства которых превосходят достоинства изоляторов предыдущего поколения. Будем следить за появлением интересных новинок!

Источник: http://blog.flexyheat.ru/innovacionnye-utepliteli-novinki-rynka-teploizolyacionnyx-materialov/

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.