New materials with extremely low th

New materials with extremely low thermal conductivities are interesting because they can have architectonic, technical and possibly economic benefits in buildings. A new nano insulation material (NIM) is under development at the Research Centre on Zero Emission Buildings (ZEB). Both the environmental impact of the material and its thermal conductivity are crucial design perspectives for the new material. The objective in this report was to investigate the mechanisms behind these two parameters, and how they can be optimized.
The first part of the report addressed the insulation performance. In order to lower the thermal conductivity through, inter alia, the Knudsen effect, the NIM is based on the idea of creating a porous material with extremely small pores. Hollow silica nanospheres (HSN) are produced bottom-up through a template-assisted sol-gel synthesis. To date, there have been no concrete suggestions on how to assemble the spheres to form a porous insulation material – the NIM. The effective thermal conductivity of the NIM, which is already known to be dependent on multiple parameters and advanced physical effects, was found to be dependent also on macroscopic effects in the assembled insulation unit.
The second part of the report addressed the environmental performance of the NIM. Life cycle assessment was used to calculate green house gas emissions and energy consumption for the production scenarios close to the current synthesis procedure of the NIM. The life cycle assessment model was constructed with flexibility and can be used for further research. The results are in the order of 60 kg CO2 equivalents and 1400 MJ cumulated energy demand per kg of material, for the scenario where ethanol consumption is reduced by 50% relative to the laboratory consumption. The indirect energy and emission intensity of the raw materials consumed in the NIM production were found to be the main drivers for the environmental impact of the NIM. Especially the chemicals in the sol-gel synthesis.
The two parts of the report are connected: Higher environmental costs can be tolerated per unit material thickness, if the thickness can be kept small. The results from the LCA indicate that the environmental impact of the NIM risks being relatively high, even if very low thermal conductivities can be obtained. Hence strict optimization of both insulating and environmental performance is necessary. It was concluded that the most important recommendations for this optimization include avoiding introducing phases with higher thermal conductivities than the HSN in the assembly step and reviewing the consumption of chemicals the silica synthesis procedure.

Kết quả (Việt) 1:

Các tài liệu mới với rất thấp nhiệt conductivities là thú vị bởi vì họ có thể có architectonic, kỹ thuật và kinh tế có thể lợi ích trong các tòa nhà. Một vật liệu cách nhiệt nano mới (NIM) đang phát triển tại Trung tâm nghiên cứu trên Zero Emission tòa nhà (ZEB). Cả hai tác động môi trường của các tài liệu và độ dẫn nhiệt của nó là rất quan trọng thiết kế quan điểm cho các vật liệu mới. Mục tiêu trong báo cáo này là để điều tra các cơ chế đằng sau những hai tham số, và làm thế nào họ có thể được tối ưu hóa.
Phần đầu tiên của báo cáo địa chỉ hiệu quả cách nhiệt. Để giảm độ dẫn nhiệt thông qua, alia liên, hiệu ứng Knudsen, NIM dựa trên ý tưởng của việc tạo ra một vật liệu xốp với rất nhỏ lỗ chân lông. Rỗng silica nanospheres (HSN) được sản xuất dưới lên thông qua một tổng hợp hỗ trợ mẫu sol-gel. Đến nay, đã có không có đề xuất cụ thể về làm thế nào để lắp ráp các lĩnh vực để hình thành một vật liệu xốp cách nhiệt-NIM. Độ dẫn nhiệt hiệu quả của NIM, mà đã được biết đến là phụ thuộc vào nhiều thông số và các hiệu ứng vật lý tiên tiến, đã được tìm thấy phụ thuộc cũng vào các hiệu ứng vĩ mô trong các vật liệu cách nhiệt lắp ráp đơn vị.
Phần thứ hai của báo cáo địa chỉ các hoạt động môi trường của NIM. Đánh giá vòng đời đã được sử dụng để tính toán lượng phát thải khí nhà kính và tiêu thụ năng lượng cho các kịch bản sản xuất gần gũi với các thủ tục tổng hợp hiện tại của NIM. Mô hình đánh giá vòng đời được xây dựng với sự linh hoạt và có thể được sử dụng cho nghiên cứu thêm. Kết quả là theo thứ tự của 60 kg CO2 tương đương và 1400 MJ cumulated nhu cầu năng lượng cho một kg của chất liệu, cho các kịch bản nơi tiêu thụ ethanol giảm 50% so với mức tiêu thụ phòng thí nghiệm. Gián tiếp năng lượng và cường độ phát thải các nguyên liệu tiêu thụ trong sản xuất NIM đã được tìm thấy là các trình điều khiển chính cho tác động môi trường của NIM. Đặc biệt là các hóa chất trong tổng hợp sol-gel.
Phần hai của báo cáo được liên kết: Chi phí môi trường cao hơn có thể được dung thứ cho một đơn vị độ dày vật liệu, nếu độ dày có thể được giữ nhỏ. Kết quả từ LCA chỉ ra rằng tác động môi trường của NIM rủi ro là tương đối cao, ngay cả khi rất thấp nhiệt conductivities có thể thu được. Do đó, tối ưu hóa nghiêm ngặt của cả hai cách nhiệt và môi trường hiệu suất là cần thiết. Nó đã được kết luận rằng các khuyến nghị quan trọng nhất để tối ưu hóa này bao gồm tránh giới thiệu các giai đoạn với conductivities nhiệt cao hơn HSN trong bước hội và xem xét việc tiêu thụ của hóa chất thủ tục tổng hợp silica.

Kết quả (Việt) 2:

Vật liệu mới có độ dẫn nhiệt rất thấp là thú vị bởi vì họ có thể có những lợi ích có kiến trúc, kỹ thuật và có thể kinh tế trong các tòa nhà. Một vật liệu cách nhiệt nano mới (NIM) đang được phát triển tại Trung tâm Nghiên cứu về tòa nhà Zero Emission (ZEB). Cả hai tác động môi trường của vật liệu và dẫn nhiệt của nó là quan điểm thiết kế rất quan trọng cho các vật liệu mới. Mục tiêu trong báo cáo này là để điều tra các cơ chế đằng sau hai thông số, và làm thế nào họ có thể được tối ưu hóa.
Phần đầu của báo cáo đề cập việc thực hiện cách nhiệt. Để hạ thấp tính dẫn nhiệt qua, ngoài những điều khác, hiệu ứng Knudsen, NIM được dựa trên ý tưởng tạo ra một loại vật liệu xốp với lỗ chân lông rất nhỏ. Hạt hình cầu silica rỗng (HSN) được sản xuất từ dưới lên thông qua một tổng hợp sol-gel mẫu hỗ trợ. Cho đến nay, chưa có đề xuất cụ thể để lắp ráp các lĩnh vực để tạo thành một vật liệu cách nhiệt xốp - NIM. Dẫn nhiệt hiệu quả của NIM, mà đã được biết đến là phụ thuộc vào nhiều thông số và hiệu ứng vật lý tiên tiến, đã được tìm thấy là cũng phụ thuộc vào tác động vĩ mô trong các đơn vị cách lắp ráp.
Phần thứ hai của báo cáo đề cập đến các hoạt động môi trường của NIM. Đánh giá vòng đời đã được sử dụng để tính toán phát thải khí nhà kính và tiêu thụ năng lượng cho các kịch bản sản xuất khép kín với các thủ tục tổng hợp hiện tại của NIM. Mô hình đánh giá vòng đời được xây dựng với sự linh hoạt và có thể được sử dụng để nghiên cứu thêm. Kết quả là trong thứ tự của 60 kg tương đương CO2 và 1400 nhu cầu năng lượng MJ tích lũy mỗi kg vật liệu, cho kịch bản mà tiêu thụ ethanol giảm 50% so với tiêu thụ trong phòng thí nghiệm. Năng lượng và phát thải gián tiếp cường độ của các nguyên liệu tiêu thụ trong sản xuất NIM đã được tìm thấy các trình điều khiển chính cho các tác động môi trường của NIM. Đặc biệt là các hóa chất trong quá trình tổng hợp sol-gel.
Hai phần của báo cáo được kết nối: chi phí môi trường cao hơn có thể được dung thứ trong tài liệu dày đơn vị, nếu độ dày có thể được giữ ở mức nhỏ. Kết quả từ LCA cho thấy tác động môi trường của NIM rủi ro là tương đối cao, ngay cả khi độ dẫn nhiệt rất thấp có thể thu được. Tối ưu hóa do đó chặt chẽ của cả hai cách điện và hiệu suất môi trường là cần thiết. Nó đã được kết luận rằng các khuyến nghị quan trọng nhất để tối ưu hóa này bao gồm việc tránh giai đoạn giới thiệu với độ dẫn nhiệt cao hơn so với HSN trong bước lắp ráp và rà soát việc tiêu thụ hóa chất thủ tục tổng hợp silica.