Chanava

Ako to funguje

Základné fakty nanotechnológie a izolácie

Ako to funguje: Izolačnou zložkou náterov Nansulate je materiál, ktorý nazývame Hydro-NM-Oxide. Prestup tepelnej energie cez izolačný materiál je pokus teplejších, rýchlo vibrujúcich molekúl preniesť energiu na chladnejšie, pomaly vibrujúce molekuly tak aby sa dosiahla rovnováha. Tento proces prebieha troma spôsobmi: vedením, prúdením a žiarením. Suma týchto troch spôsobov vyjadruje tepelnú vodivosť materiálu. Náš materiál je s veľkým náskokom najlepším tepelne izolačným médiom a súčasne vykazuje výbornú odolnosť voči hrdzi a korózii, včítane korózie pod izoláciou. (pozri pre viac informácii o korózii pod izoláciou).

Prestup tepelnej energie vedením je bránené malými rozmermi spojov medzi časticami materiálu, ktoré vytvárajú tepelnú cestu a pevné častice obsiahnuté v materiály pozostávajú z veľmi malých častíc prepojených v trojrozmernej sieti (s veľkým množstvom "slepých uličiek"). Preto sa tepelný prestup vedením uskutočňuje cez veľmi komplikované bludisko a nie je veľmi efektívny. Vzduch a plyn v materiály takisto vedú tepelnú energiu, ale molekuly plynu v matrici sú vystavené Knudsenovmu efektu a výmena energie je prakticky eliminovaná. Žiarenie je limitované, pretože "tunely" sú menšie, ako je potrebná veľkosť pre voľné molekulárne kolízie, menšie ako vlnová dĺžka svetla a molekuly preto narážajú do pevnej štruktúry rovnako často, ako do seba navzájom. Unikátna štruktúra, veľkosť buniek, pórov a častíc v nanometroch dáva materiálu veľmi nízku tepelnú vodivosť. Radiačné vedenie tepla je veľmi nízke kvôli malým časticiam hmoty a veľkým povrchovým plochám.

Prestup tepla sa uskutočňuje troma spôsobmi - vedením, prúdením a žiarením. Nansulate účinne izoluje proti všetkým trom spôsobom.

Vedenie.

Z bežného života tento spôsob poznáme, keď sa napríklad chytíme teplého telesa. Vtedy prestup tepla vnímame tak, že nás tento predmet v danom mieste zohrieva.

Z fyzikálneho hľadiska je prestup tepla vedením v tuhých látkach procesom odovzdávania kinetickej energie rýchlejšie kmitajúcich molekúl molekulám s nižšou kinetickou energiou - kmitaním tak, aby bola dosiahnutá rovnováha.

V prípade materiálu Nansulate bránia prestupu tepelnej energie vedením malé rozmery spojov medzi časticami materiálu, ktoré vytvárajú tepelnú cestu, a ďalej pevné častice obsiahnuté v štruktúre náterového materiálu, pozostávajúce z veľmi malých častíc prepojených v trojrozmernej sieti s veľkým množstvom "slepých uličiek". Preto sa tepelný prestup vedením uskutočňuje cez veľmi komplikované bludisko a nie je veľmi efektívny.

Prúdenie.

Ide o proces v kvapalinách a plynoch, ktorý poznáme dobre z praxe - napr. voda v hrnci sa zohreje, pretože teplá voda s nižšou hustotou zo dna nádoby prúdi navrch, a tým sa voda premiešava a zohreje podstatne skôr, ako keby dochádzalo len k prestupu tepla vedením. To isté platí pre plyny, teda aj vzduch. Prenos tepla prúdením ovplyvňuje aj tepelno-izolačné vlastnosti pevných materiálov, pretože tieto obsahujú vždy určité množstvo vzduchu. Bežné tepelné izolácie obsahujú veľmi vysoký podiel vzduchu, pretože vzduch je veľmi dobrý izolant proti prestupu tepla vedením. Problém prestupu tepla prúdením riešia tým, že sa skladajú z veľkého množstva malých "buniek", medzi ktorými je výmena vzduchu obmedzená. Nansulate rieši tento problém podobne, ale množstvo týchto buniek je podstatne väčšie a takisto medzery medzi nimi sú podstatne menšie ako u bežných izolačných materiálov. Prenos tepla prúdením je tak prakticky eliminovaný. Vďaka tomu je Nansulate podstatne lepší izolant ako by jeho tenká hrúbka nasvedčovala.

Žiarenie.

Tento spôsob prenosu tepla poznáme z praxe - napr. ako slnečné žiarenie alebo sálanie radiátorov. V tomto prípade ide o prenos energie prostredníctvom elektromagnetického vlnenia - tepelného žiarenia, ktoré sa šíri v dôsledku rozdielnych teplôt telies. Všetky objekty súčasne emitujú energiu zo svojho povrchu a absorbujú energiu zo svojho okolia. Pomer prenosu tepla žiarením prudko rastie s teplotou a môže byť v niektorých prípadoch rozhodujúcim mechanizmom prenosu tepla. Tento fakt si uvedomujú aj výrobcovia bežných izolácií a používajú pri ich výrobkoch rôzne postupy, ako zlepšiť ich izolačné vlastnosti proti prestupu tepla žiarením. Sú to predovšetkým rôzne reflexné fólie (izolácie z minerálnej vlny obalené hliníkovou fóliou) alebo sa používa pri ich výrobe do rôznej miery uhlík (sivý polystyrén od firmy BASF), ktorý je jeden z najlepších absorbentov tepelného žiarenia. Keďže Hydro-NM-Oxid je zo značnej časti tvorený uhlíkom, jeho absorpcia tepla je vynikajúca. Vďaka kombinácii izolačného efektu proti všetkým trom spôsobom prenosu tepla je Nansulate prvou izoláciou s tenkou vrstvou, ktorá získala certifikát proti prestupu tepla vedením, keď je napr. zdokumentované, že múr s koeficientom tepelnej priepustnosti k (U)= 1,62 Wm-2K-1 mal po aplikácii k (U)= 1,25 Wm-2K-1. Teda R hodnota troch vrstiev pri hrúbke 0,12mm predstavuje 0,1791.

Nansulate vďaka odolnej vnútornej štruktúre dokáže, na rozdiel od bežných izolácií, v závislosti od aplikácie dokonca garantovať tepelno-izolačné vlastnosti počas 5 -10 rokov. Bežné izolácie, ak nie sú dokonale chránené, svoje vlastnosti rýchlo strácajú a údaje prezentované ako výsledky meraní v laboratórnych podmienkach v praxi málokedy dosahujú, takže reálne sa nedá očakávať, že budú zhodné aj po 5 rokoch používania.

Nansulate® Energetické testy:

Dve identické oceľové rúry s priemerom 28cm a výškou 25cm sú zohrievané zvnútra halogénovými žiarovkami (Osram Halolux 250W). Jedna z týchto rúr je ošetrená jednou vrstvou Nansulate HH. Vo vnútri trubiek je teplota monitorovaná tepelnými senzormi, ktoré sú zavesené z vrchu v rovnakej 35mm vzdialenosti od žiaroviek. Neboli použité žiadne medzisteny. Maximálna teplota je nastavená na 200°C.

Nameraná suchá hrúbka filmu:
Neizolovaná rúra: 2µm
Izolovaná rúra: 17µm
Teplota povrchu pred zohrievaním:
Neizolovaná rúra: 20,1°C
Izolovaná rúra: 21,1°C
Čas trvania testu Teplota vo vnútri izolovanej rúry Teplota vo vnútri neizolovanej rúry
1:00 51,0°C 44,1°C
2:00 103,6°C 93,6°C
3:00 144,9°C 133,6°C
4:00 171,6°C 157,6°C
5:00 189,0°C 174,7°C
5:49 200,2°C teplota povrchu 100-101°C 185,4°C
7:12 200,0°C 200°C teplota povrchu 125°C
8:42 opätovne meraná teplota povr teplota povrchu 108°C teplota povrchu 128°C

Izolovaná rúra dosiahla stanovenú teplotu o 83 sekúnd skôr, čo je o 20% rýchlejšie ako pri neizolovanej rúre. Rozdiel v povrchovej teplote trubiek sa pohyboval počas testu medzi 20-25°C.

Identický test bol prevedený s rúrou izolovanou suchou hrúbkou filmu 100 µm s nasledovnými výsledkami:
Izolovaná rúra dosiahla stanovenú teplotu o 27% rýchlejšie ako neizolovaná. Rozdiel povrchovej teploty medzi izolovanou a neizolovanou rúrou pri vnútornej teplote 200°C bol okolo 30°C.

Video z testu (525 MB)

Do dvoch identických uzavretých drevených krabíc boli osadené žiarovky a teplomery na rovnakých miestach. Jedna kocka bola natretá na všetkých povrchoch zvnútra aj z vonku troma nátermi Nansulate® GP. Pri teplote okolia 13°C, boli naraz zapnuté zohrievacie telesá (žiarovky) a následne bol sledovaný rast vnútornej teploty.

Čas

Nenatretá krabica Vnútorná teplota

Natretá krabica Vnútorná teplota

Rozdiel/°C

% Energetický rozdiel

00:00:00
13°C
13°C
-
-
00:45:00
37°C
40°C
3°C
11.11111
01:05:00
39°C
42°C
3°C
10.34483
01:25:00
40°C
44°C
4°C
12.90323
01:45:00
41°C
45°C
4°C
12.5
01:52:00
41°C
45°C
4°C
12.5

V krabici ošetrenej s Nansulate bola teplota 40C dosiahnutá za 45 minút, v nenatretej krabici bola táto teplota dosiahnutá po 85 minútach.
Nenatretá krabica nedosiahla viac ako 42C

V závislosti od podmienok, ako sú hlavne:

  • kvalita pôvodnej izolácie - čím je horšia pôvodná izolácia, tým sa dosiahne väčšia úspora pridaním izolácie Nansulate
  • rozdiely teplôt medzi izolovaným a neizolovaným prostredím - čím je rozdiel väčší, tým sa dosiahne väčšia úspora pridaním izolácie Nansulate sa pri odporúčaných 3 vrstvách Nansulate so suchou hrúbkou filmu min. 115 ľµm (0,115 mm) dosahujú reálne úspory energie 20-40 %. Pridaním ďalších vrstiev sa tieto úspory zvyšujú. 

Kontakt na nás