Lämpökatkot auttavat torjumaan alumiinin erittäin korkeaa lämmönjohtavuutta, joka on yli 1 000 kertaa parempi lämmön johtamisessa verrattuna polyamidimateriaaleihin. Ne toimivat estämällä lämmön vapaata siirtymistä kehän rakenteen läpi. Jos lämpökatkoja ei ole asennettu, lämpö siirtyy suoraan alumiiniosien kautta niin sanottua lämpösiltaa pitkin. Kun asennetaan eristävä este, joka on valmistettu ei-johtavasta polyamidimateriaalista, se käytännössä estää lämmön etenemisen. Tämä tekee myös suuren eron: sisä- ja ulkopintojen lämpötilaero vähenee noin 60 prosenttia verrattuna kehyksiin, joissa ei ole näitä lämpökatkoja. Vuoden 2024 lämpösuorituskykyraportti tukee tätä melko hyvin.
Tarina alkaa oikeastaan 1970-luvun energiakriisin ajalta, jolloin rakennukset menettivät noin neljänneksen lämmöstään vanhojen eristeettömien alumiinirunkoisten ikkunoiden kautta. Siitä lähtien tilanne on muuttunut huomattavasti. Nykyaikaiset lämpökatkosysteemit toimivat luomalla katkoksia metallirungossa, missä lämpö normaalisti kulkeutuisi suoraan läpi. Tämä tekee myös suuren eron – perusmuotoiset alumiinirungot saattovat olla U-arvoltaan noin 1,8, mutta nykyään hyvillä ratkaisuilla päästään markkinoilla noin 0,30:een. Erilaisten ilmasto-olosuhteiden alueilla tehdyt käytännön kenttätestit osoittavat, että nämä modernit järjestelmät vähentävät ikkunarakenteiden kautta tapahtuvaa lämpöhäviötä noin 90 prosenttia. Ja parasta kaikessa on, että ne säilyttävät edelleen riittävän rakenteellisen lujuutensa kaikkien parannusten huolimatta.
Polyamidin lämmönjohtavuus on noin 0,29 W/mK, kun taas alumiinin lämmönjohtavuus on 209 W/mK, mikä tekee polyamidista suositun valinnan eristykseen lämpökatkaisijoiden suunnittelussa. Materiaali toimii esteenä rakennusten sisä- ja ulko-osien alumiiniosien välillä, vähentäen lämmönsiirtymistä, joka muuten poistuisi rakenteen kautta. Kaupalliset kiinteistöt, jotka asentavat näitä lämpökatkaisijoita, saavat yleensä lämmitys- ja jäähdytystarpeensa laskemaan noin 30 prosenttia verrattuna vanhempiin rakennuksiin, joissa ei ole riittävää eristystä, kuten vuoden 2023 Energiatehokkuusraportin tuoreet tutkimukset osoittavat. Tällainen suorituskykyero kääntyy ajan myötä todellisiksi säästöiksi kiinteistön omistajille.
Materiaaliin, joka on vahvistettu tilavuudeltaan 25 % lasikuidulla (PA66GF25), ei liity lämpölaajenemisjännityksiä ilman eristysominaisuuksien heikkenemistä. Vuoden 2022 analyysi 150 kaupallisesta rakennuksesta osoitti, että PA66GF25-materiaalilla varustetut rakenteet säästivät keskimäärin 740 000 dollaria vuodessa energiakustannuksissa verrattuna perinteisiin pelkästään alumiinista valmistettuihin kehyksiin (Ponemon 2023).
Kun PA66GF25-keräimiin sisältyy yli 0,2 % kosteutta ennen ekstruusiota, ne pyrkivät haihtumaan prosessoinnin aikana. Tämä luo yli 50 mikronin kokoisia pieniä rakkoja, jotka muodostuvat lämmön kuljetusreiteiksi. Vuonna 2022 julkaisussa polymer engineering -lehdissä julkaistu tutkimus osoitti, että tällaiset ontelot voivat joskus vähentää eristystehokkuutta lähes puoleen. Sitten on vielä se, mitä tapahtuu, kun materiaaleja ei säilytetä asianmukaisesti tai niitä käsitellään huolimattomasti. Pöly sekoittuu mukaan muiden ei-toivottujen aineiden kanssa, häiriten materiaalin yhdenmukaisuutta ja saaden sen johtamaan lämpöä paljon nopeammin kuin suunniteltu.
Lasikuitujen oikea ajoitus tekee kaiken eron, kun kyseessä on lämmön siirtymisen estäminen mutkikkaiden reittien kautta. Kun valmistajat yhdistävät materiaaleja, ongelmia ilmenee usein, jos sekoituksessa ei ole riittävästi leikkausvoimaa tai jos puristin toimii liian nopeasti. Näiden ongelmien seurauksena kuidut murtuvat ennen saavuttamistaan ideaalista 500 mikrometrin pituutta. Viime vuonna Materials Performance Journal -julkaisussa julkaistun tutkimuksen mukaan kuituryhmät itse asiassa lisäävät lämmönjohtavuutta noin neljänneksellä verrattuna hyvin hajautettuihin kuituihin. Tämä luo materiaaliin ongelmakohtia, joissa lämmöllä on lyhyempiä reittejä sen sijaan, että kohtaisi tehokkaan esteen.
Pienet metallipalat tai väärälajiset muovit, jotka sekoittuvat kierrätettyyn PA66GF25-muoviin, voivat vahingossa luoda johtavia polkuja sinne, missä niitä ei pitäisi olla. Fraunhoferin vuonna 2021 tekemä tutkimus paljasti itse asiassa melko järkyttävän tuloksen: jo 2-prosenttinen saastuminen painosta leikkaa eristysominaisuuksia noin 30 prosentilla. Ja ne palonsammutuslisäaineet, jotka eivät sekoitu hyvin? Ne tyypillisesti klusteroituvat tiettyihin alueisiin, mikä heikentää materiaalien lämmönsiirtymistä vastaan kestävyyttä. Puhtauden ylläpitäminen ei kuitenkaan ole helppoa. Valmistajien on valvottava tarkasti raaka-aineisiinsa sisältyviä aineita ja pidettävä tuotantoprosessin aikana jatkuvasti laadunvalvontaa spektrografisen analyysin avulla.
Tynnyrin lämpötilan (± 5 °C poikkeama), paineen ja puristuksen nopeuden tarkka ohjaus on elintärkeää. Lämpötilan vaihtelut muuttavat PA66GF25:n viskositeettia, mikä edistää mikro- tyhjiöiden muodostumista ja lisää lämpökäyttöä jopa 18% (Polymer Engineering Studies, 2023). Optimaaliset ruuvin nopeudet (4060 kierrosta minuutissa) varmistavat kuitujen tasaisen jakautumisen; korkeammat nopeudet aiheuttavat kuitujen murtumista, mikä vähentää eristyskapasiteettia.
Muotin pinnan karvaisuus alle 1,6 μm minimoi mahdolliset lämmönsiirtopolut. Väärin asennettujen muotipuoliskkojen välillä voi syntyä 0,2 - 0,5 mm:n aukkoja, mikä mahdollistaa lämpösillan, joka aiheuttaa jopa 14% energian menetystä. Lopullisen elementin analyysin (FEA) simulaatiot osoittavat, että alle 1°:n vetämiskulmat lisäävät jäännöshäiriöitä 22%, mikä uhkaa eristysstabiiliutta pitkällä aikavälillä.
Yhteensä nämä vikoja ovat 63% ennenaikaisista lämpökatkosta säälittävissä ilmastoissa (2022 rakennuskuoresuunnittelu).
PA66GF25 on kompromissi mekaanisen lujuuden ja eristyksen välillä. Vaikka 25% lasikuituvahvistus lisää puristustarkkuutta 12 000 psi: een (materiaalivakausraportti 2022), se lisää lämpökäyttöä 1822% verrattuna täyttämättömään polyamidiin. Insinöörit käsittelevät tätä seuraavasti:
Tämä lähestymistapa säilyttää 85% materiaalin rakenteellisesta kapasiteetista ja saavuttaa ikkunan kokoonpanossa alle 1,0 W/m2K:n U-arvot.
NFRC 2023 -tietojen mukaan jopa 34% kaupallisista laitoksista sisältää vikoja, jotka heikentävät lämpökatkennusominaisuuksia:
Korjaavina menetelminä ovat laserohjatut kohdistamisvälineet ja ASTM E283/E331-valvoitu paine-testin avulla tehdyn lämpöesteen jatkuvuuden todentaminen. Oikein toteutetut järjestelmät osoittavat 2937% pienemmän energian menetyksen kylmässä ilmastoinnissa.
Tehokas kuivatus 80°C:n lämpötilassa 46 tunnin ajan vähentää hiutaleen kosteutta alle 0,1 prosenttiin, mikä estää höyryn taskun muodostumisen puristuksen aikana. Automaattiset kuljetusjärjestelmät ja suljettu varastointi vähentävät saastumista. Nämä optimoidut protokollat parantavat lämpövastusta lopullisissa tuotteissa 12-15 prosenttia.
Muotit, jotka saavuttavat tiukat toleranssit noin ±0,05 mm, auttavat ylläpitämään johdonmukaisia muotoja, mikä on erittäin tärkeää, kun pyritään estämään epätoivottu lämmön siirtyminen. Nykyaikaiset järjestelmät valvovat jatkuvasti esimerkiksi putken lämpötilaa välillä 240–260 astetta Celsius sekä ruuvin kierroslukua noin 25–35 kierrosta minuutissa. Tämä auttaa pitämään sulanutta materiaalia juuri oikeassa konsistenssissa prosessointia varten. Tämän jälkeen seuraa jäähdytysvaihe, jossa nauhat jäähdytetään asteittain kuumasta 180 asteesta jopa hallittavaan 60 asteeseen. Tämä askelmainen menetelmä vähentää niitä ikäviä sisäisiä jännityksiä, jotka aiheuttavat osien vääntymisen valmistuksen jälkeen. Kaikkien näiden tekniikoiden yhdistäminen pienentää itse asiassa lämpösiltojen esiintymismahdollisuutta noin 40 prosenttia verrattuna vanhempiin valmistusmenetelmiin, joita edelleen käytetään nykyään.
Kattavaan vahvistamiseen kuuluu:
Automaattinen laserskannaus tunnistaa rakot, joiden leveys on yli 0,3 mm, ja eräotannat noudattavat EN 14024 -standardia sertifioituun lämmöneristysominaisuuteen.
Uutiskanava
POLYWELL erikoistuu PA66-kuumaisulkoihin, tarjoamalla polyamiidigranuleita, ekstrudeereja, muovia, kierrosmoottoreita ja laajaa yhdenkohdaisen mukauttamispalvelua.
Jinfeng -kaupunginosa, Zhangjiagang kaupunki, Suzhou kaupunki, Jiangsu lääni, Kiina
Tekijänoikeudet © 2024 Suzhou Polywell Engineering Plastics Co., Ltd Tietosuojakäytäntö
EN
