Slovenský vedec pomohol Ferrari, teraz chce použiť penový hliník v domoch

Mám alternatívu k súčasnému zatepľovaniu domov, hovorí pre portál EurActiv.sk JAROSLAV JERZ.

Jaroslav Jerz je vedúcim Smart Grid laboratória na Ústave materiálov a mechaniky strojov SAV. Rozhovor sa uskutočnil na podujatí EcoInn Danube, ktoré organizovalo Centrum vedecko-technických informácií SR.

Čomu sa venujete vo výskume?

Venujeme sa materiálovému výskumu. Vyvíjame technológie prípravy progresívnych kovových materiálov najmä na báze neželezných kovov, akými sú napríklad kompozity s kovovou matricou alebo kovové peny pre rôzne aplikácie v priemysle.

Nedávno sa nám podarilo úspešne využiť nami vyvinutý penový hliník v niekoľkých zaujímavých priemyselných aplikáciách. Súčiastky z neho sa montujú do automobilov Audi Q7, kabrioletov Ferrari Modena alebo do nárazníkov železničných vozňov Siemens. Pri týchto aplikáciách sa využíva najmä schopnosť penového hliníka absorbovať veľké množstvo nárazovej energie pri jeho deformácii.

Používa sa penový hliník v automobilovom priemysle vo veľkej miere?

Automobilový priemysel podľa môjho názoru nie je práve najvhodnejším sektorom, v ktorom sa dajú vlastnosti penového hliníka efektívne využiť. Obrovský potenciál využitia má v stavebnom priemysle, pre ktorý sme vyvinuli a úspešne aj aplikovali vo viacerých inštaláciách na Slovensku interiérové stropné vykurovacie a chladiace panely.

Využitie penového hliníka v stavebníctve môže v blízkej budúcnosti viesť k značným úsporám nákladov na stavbu a prevádzku budov.

Využitie penového hliníka v stavebníctve môže v blízkej budúcnosti viesť nielen k značným úsporám nákladov na stavbu a prevádzku budov, ale najmä k takému zníženiu energetickej náročnosti budov, aké sa pri používaní súčasných konvenčných stavebných materiálov a konštrukcií stavieb dosiahnuť nedá.

Ako konkrétne?

V stavebníctve sa v poslednej dobe začínajú používať materiály s fázovou premenou (PCM – Phase Change Materials), ktoré dokážu uskladniť veľké množstvo energie vo forme latentného tepla fázovej premeny. Sú to napríklad vosky, ktoré sa vyrábajú s rôznou teplotou fázovej premeny. Keď sa pôsobením tepla roztopia, dokážu odovzdávať do okolia teplo pri konštantnej teplote až dovtedy, kým znova celé nestuhnú.

Počas letných nocí stačí odviezť naakumulované teplo do okolia budovy, v dôsledku čoho vosk znovu stuhne a ráno je opäť pripravený celý deň akumulovať v interiéri nežiaduce teplo.

To znamená, že udržujú teplo?

Áno. No a počas horúcich letných dní naopak tie isté materiály dokážu udržovať chlad. Dokážu odoberať teplo z interiéru tým, že sa postupne roztápajú, pričom ich teplota ostáva konštantná. Počas letných nocí preto stačí odviezť naakumulované teplo do okolia budovy, v dôsledku čoho vosk znovu stuhne a ráno je opäť pripravený celý deň akumulovať v interiéri nežiaduce teplo.

Problém, s ktorým výrobcovia stavebných materiálov dlhodobo a nie celkom úspešne zápasia je, že tieto vosky, ako aj stavebné materiály, do ktorých sa vosky impregnujú (napríklad pórobetón alebo sadra) sú veľmi zle tepelne vodivé. Ich tepelne izolačná schopnosť preto znemožňuje efektívne do nich opakovane efektívne uskladňovať a odoberať latentné teplo.

My tento problém dokážeme veľmi účelne eliminovať tým, že vosk naimpregnujeme do pórovitej štruktúry veľmi dobre tepelne vodivého penového hliníka. Do neho dokážeme teplo veľmi účinne privádzať (aj z neho odvádzať) vodou cirkulujúcou vo vlnovcových rúrkach z korozivzdornej ocele zapenených v štruktúre hliníkovej peny.

Stropné „radiátory“ dokážu v zime sálaním vykurovať miestnosti 30-stupňovou vodou lebo ľahko rozvedú teplo po celej miestnosti.

V čom spočíva prínos tejto technológie pre dom? Kde umožňuje ušetriť?

Ak majú ultraľahké panely z penového hliníka na svojom povrchu nanesenú tenkú vrstvu omietky, sú na nerozoznanie od bežných stavebných materiálov. Takéto stropné „radiátory“ dokážu v zime sálaním vykurovať miestnosti 30-stupňovou vodou lebo ľahko rozvedú teplo po celej miestnosti. V lete naopak tie isté panely dokážu 22-stupňovou vodou miestnosti udržiavať v chlade.

Keď sú takéto dobre tepelne vodivé stropy naimpregnované voskom s teplotou fázovej premeny 28 stupňov Celzia, udržujú teplotu v miestnosti na tejto úrovni aj v čase, keď zdroj tepla nie je k dispozícii, až kým v nich všetok vosk nestuhne. V lete tie isté stropy odoberajú teplo z miestnosti a neohrejú sa pritom na vyššiu teplotu až kým sa všetok vosk v nich neroztopí.

Experimentmi sme preverili, že veľkoplošný systém vykurovacích a chladiacich stropných panelov s možnosťou uskladňovania latentného tepla umožní výrazne znížiť náklady na prevádzku budov s nulovou celkovou energetickou spotrebou, ktoré od roku 2020 budú v Európe už nevyhnutným štandardom. Mnohí si myslia, že cesta k nulovej energetickej spotrebe budov vedie predovšetkým cez dotácie z verejných zdrojov na súčasné technológie, ktoré sa budú neskôr využívať aj bez dotácií.

Nesúhlasíte?

Podľa Smernice Európskeho parlamentu a Rady 2010/31/EÚ o energetickej hospodárnosti budov je povinnosťou všetkých členských štátov EÚ zabezpečiť, aby od 31. decembra 2020 všetky nové budovy mali spotrebu energie takmer nulovú. Znamená to, že ich energetická hospodárnosť bude musieť byť veľmi vysoká. Prípadné malé množstvo energie potrebné na ich prevádzku sa bude musieť vo významnej miere pokryť energiou z obnoviteľných zdrojov získanou predovšetkým priamo na mieste, kde je budova postavená, alebo v jej bezprostrednej blízkosti.

Technológie používané v súčasnosti pri stavbe malých rodinných domov v pasívnom štandarde sú tak drahé, že investorovi sa zvýšené náklady na ich stavbu vrátia na úsporách energie často až po 15 až 20 rokoch.

Technológie používané v súčasnosti pri stavbe malých rodinných domov v pasívnom štandarde (s ročnou spotrebou tepla do 15 kWh/m2 a celkovou ročnou spotrebou primárnej energie vrátane elektrospotrebičov do 120 kWh/m2) sú tak drahé, že investorovi sa zvýšené náklady na ich stavbu vrátia na úsporách energie často až po 15 až 20 rokoch.

Rôzne druhy tepelných čerpadiel, fotovoltických panelov, batérií na ukladanie elektrickej energie alebo kotlov na biomasu sa síce stále ďalej vyvíjajú, no nedá sa očakávať v najbližších rokoch až taký pokles ich ceny, že by sa do roku 2020 táto situácia dramaticky zmenila k lepšiemu. Náklady na výstavbu a prevádzku budov sa však budú môcť znížiť aj podstatne viac, ak sa niektoré už v súčasnosti vyvinuté a laboratórne overené nekonvenčné technické riešenia úspešne začnú využívať v stavebnej praxi.

Nahradia azda vami vyvinuté technológie tepelné čerpadlá?

No, možno. V každom prípade som presvedčený, že naše veľkoplošné vykurovacie/chladiace stropné panely z penového hliníka majú obrovský potenciál výrazne znížiť náklady na stavbu budov v energetickom štandarde odpovedajúcom spomínanej smernici.

Penový hliník má však v stavebníctve obrovský potenciál využitia aj pri konštrukcii termosolárnych kolektorov, hybridných vodou chladených fotovoltických panelov, strešných krytín, fasád budov, žalúzií, a podobne. Dá sa pri nich dobre využiť nielen jeho dobrá tepelná vodivosť, ale aj nehorľavosť, recyklovateľnosť, zdravotná nezávadnosť a predovšetkým vysoká tuhosťou v kombinácii s mimoriadne nízkou hmotnosťou.

Leave a Comment

REKLAMA

REKLAMA