Die Wärmeleitfähigkeit ist eine der wichtigsten Spezifikationen bei der Auswahl von Aerogelfilz für ein industrielles Isolationsprojekt. Es wirkt sich direkt auf den Wärmeverlust, die Isolationsdicke, die Oberflächentemperatur der Geräte und den langfristigen Energieverbrauch aus.

Der Vergleich von Aerogel-Isolierprodukten anhand eines einzigen Wärmeleitfähigkeitswerts kann jedoch irreführend sein. Testtemperatur, Produktdichte, Dicke, Feuchtigkeitseinwirkung und Installationsqualität können alle die tatsächliche thermische Leistung beeinflussen.

In diesem Leitfaden wird erklärt, wie die Wärmeleitfähigkeit von Aerogel-Filz gemessen wird, warum sie sich mit der Temperatur ändert und was Käufer vor der Bestellung prüfen sollten.

Was ist Aerogelfilz?

Aerogelfilz, auch Aerogeldecke genannt, ist ein flexibles Isoliermaterial, das durch die Kombination von Silica-Aerogel mit einer faserigen Verstärkungsschicht hergestellt wird.

Silica-Aerogel hat eine hochporöse nanoskalige Struktur, die die Wärmeübertragung durch Feststoffleitung, Gasbewegung und Konvektion begrenzt. Durch die Faserverstärkung lässt sich das sonst zerbrechliche Aerogel leichter rollen, schneiden und um Rohre, Tanks, Ventile und Industrieanlagen herum installieren.

Im Vergleich zu vielen herkömmlichen Dämmstoffen kann Aerogel-Wärmedämmfilz die geforderte Wärmeleistung mit einer dünneren Dämmschicht erreichen. Dies macht es besonders nützlich, wenn der Installationsraum begrenzt ist.

Was bedeutet Wärmeleitfähigkeit?

Die Wärmeleitfähigkeit beschreibt, wie leicht Wärme durch ein Material hindurchdringt. Normalerweise wird es ausgedrückt in:

W/(m·K)

Ein niedrigerer Wert bedeutet, dass das Material weniger Wärme überträgt und daher bei gleicher Dicke eine bessere Isolierung bietet.

Zum Beispiel:

Ein Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von0.020 W/(m·K)Bietet eine bessere Isolierung als eines mit der Nennleistung0.040 W/(m·K)wenn beide unter den gleichen Bedingungen getestet werden.

Wenn zwei Materialien den gleichen Wärmewiderstand erreichen müssen, kann das Material mit der geringeren Wärmeleitfähigkeit in der Regel eine dünnere Isolationsschicht verwenden.

Die Wärmeleitfähigkeit wird üblicherweise durch den griechischen Buchstaben dargestelltλ, oder Lambda.

Typische Wärmeleitfähigkeit von Aerogelfilz

Abhängig von seiner Formulierung, Dichte und Betriebstemperatur hat industrieller Silica-Aerogel-Filz im Allgemeinen eine Wärmeleitfähigkeit von ungefähr:

0,012–0,020 W/(m·K) bei oder nahe Raumtemperatur

Hierbei handelt es sich um einen allgemeinen Referenzbereich und nicht um einen garantierten Wert für jedes Produkt.

Beispielsweise wird die Wärmedämmung der Aerogeldecke auf der Website mit einer Wärmeleitfähigkeit von ca. aufgeführt0,012–0,018 W/(m·K) bei 25 Grad, abhängig von der gewählten Note.

Eine weitere 10-mm-Aerogeldecke zur Rohrisolierung liefert repräsentative Leitfähigkeitsdaten bei verschiedenen Temperaturen:

Diese Zahlen zeigen einen wichtigen Punkt:Die Wärmeleitfähigkeit von Aerogelfilz ist nicht konstant. Sie nimmt im Allgemeinen mit steigender mittlerer Betriebstemperatur zu.

Käufer sollten eine vollständige Wärmeleitfähigkeitskurve anfordern, anstatt sich nur auf den Raumtemperaturwert zu verlassen.

Warum hat Aerogelfilz eine geringe Wärmeleitfähigkeit?

Wärme kann auf verschiedene Weise durch die Isolierung gelangen:

Leitung durch die feste Struktur

Leitung durch das Gas in den Poren

Konvektion innerhalb größerer Lufträume

Wärmestrahlung

Aerogelfilz reduziert diese Wärmeübertragungsmechanismen durch seine nanoskalige Porenstruktur.

Begrenzte Feststoffleitung

Silica-Aerogel enthält im Vergleich zu seinem Gesamtvolumen eine sehr geringe Menge an Feststoffen. Das komplexe Netzwerk schafft außerdem einen langen und indirekten Weg für die Wärmeübertragung durch die feste Struktur.

Reduzierte Gasleitung

Die Poren im Aerogel sind extrem klein. Dies schränkt die Bewegung und Kollision von Gasmolekülen ein und verringert die Wärmeübertragung durch die im Material enthaltene Luft.

Unterdrückte Konvektion

Da die Poren nanoskalig sind, kann die Luft innerhalb der Aerogelstruktur nicht frei zirkulieren. Dadurch wird die konvektive Wärmeübertragung erheblich eingeschränkt.

Reduzierte Wärmestrahlung

Einige Hochtemperatur-Aerogelformulierungen enthalten Trübungsmittel oder andere Komponenten, die die Strahlungswärmeübertragung reduzieren sollen. Dies wird mit steigender Betriebstemperatur immer wichtiger.

Die Wärmeleitfähigkeit ändert sich mit der Temperatur

Ein Wert der Wärmeleitfähigkeit bei Raumtemperatur beschreibt nicht vollständig, wie die Isolierung einer heißen Rohrleitung oder eines Industrieofens funktioniert.

Wenn die Temperatur steigt:

Die Gasleitung nimmt im Allgemeinen zu

Die Strahlungswärmeübertragung gewinnt an Bedeutung

Die effektive Wärmeleitfähigkeit der Dämmung steigt

Um die angestrebte Oberflächentemperatur zu erreichen, kann eine größere Dicke erforderlich sein

Aus diesem Grund sollten Wärmedämmungsberechnungen den erwarteten Leitfähigkeitswert verwendenmittlere Temperatur, nicht einfach die Leitfähigkeit bei 25 Grad.

Die Durchschnittstemperatur wird üblicherweise wie folgt geschätzt:

Tm=Th+Tc2T_m=\\frac{T_h + T_c}{2}

Wo:

TmT_m=mittlere Temperatur

ThT_h=Temperatur der heißen-Seite

TcT_c =kalte-Seitentemperatur

Für ein Rohr, das bei 300 Grad betrieben wird und bei der die Außenoberflächentemperatur der Isolierung 40 Grad beträgt, wäre die ungefähre Durchschnittstemperatur:

Tm=300+402=170∘CT_m=\\frac{300 + 40}{2}=170^\\circ C

Die in der anfänglichen Berechnung verwendete Wärmeleitfähigkeit sollte daher auf Daten nahe 170 Grad -basieren und nicht auf dem bei Raumtemperatur gemessenen Wert.

Eine professionelle thermische Berechnung kann eine iterative Auswertung erfordern, da sich Oberflächentemperatur, Wärmeleitfähigkeit und Gesamtwärmeverlust gegenseitig beeinflussen.

Wärmeleitfähigkeit vs. Wärmewiderstand

Wärmeleitfähigkeit und Wärmewiderstand hängen zusammen, es handelt sich jedoch nicht um dieselbe Spezifikation.

Der Wärmewiderstand gibt an, wie stark eine bestimmte Dicke dem Wärmefluss widersteht. Für eine flache, gleichmäßige Schicht kann sie wie folgt geschätzt werden:

R=dλR=\\frac{d}{\\lambda}

Wo:

RR=Wärmewiderstand in m²·K/W

dd=Isolationsdicke in Metern

λ\\lambda=Wärmeleitfähigkeit in W/(m·K)

Beispielsweise hätte ein 10 mm starker Aerogelfilz mit einer Wärmeleitfähigkeit von 0,020 W/(m·K) einen ungefähren Wärmewiderstand von:

R=0.0100.020=0.50 m2\\cdotpK/WR=\\frac{0,010}{0,020}=0.50\\ \\text{m}^2\\text{·K/W}

Wenn die Leitfähigkeit desselben Materials bei einer höheren Temperatur auf 0,028 W/(m·K) ansteigt, beträgt sein berechneter Widerstand:

R=0.0100.028≈0,36 m2\\cdotpK/WR=\\frac{0,010}{0,028}\\ approx0,36\\ \\text{m}^2\\text{·K/W}

Dieses vereinfachte Beispiel zeigt, warum sowohl die Dicke als auch die Leitfähigkeit bei Betriebstemperatur berücksichtigt werden müssen.

Bei den tatsächlichen Berechnungen der Rohr- und Geräteisolierung müssen auch Geometrie, Oberflächenemissionsgrad, Umgebungsbedingungen, Windgeschwindigkeit und Außenverkleidung berücksichtigt werden.

Was beeinflusst die Wärmeleitfähigkeit von Aerogel-Filz?

1. Betriebstemperatur

Die Wärmeleitfähigkeit nimmt normalerweise mit steigender Durchschnittstemperatur zu. Fordern Sie immer Leitfähigkeitsdaten an, die den tatsächlichen Betriebsbereich des Projekts abdecken.

2. Produktdichte

Die Dichte beeinflusst das Gleichgewicht zwischen Festkörperleitung und Porenstruktur. Ein Produkt mit höherer -Dichte ist nicht automatisch ein besserer Isolator, obwohl es möglicherweise eine verbesserte mechanische Festigkeit bietet.

3. Aerogelgehalt

Produkte, die unter der allgemeinen Bezeichnung „Aerogelfilz“ verkauft werden, können unterschiedliche Mengen an Silica-Aerogel enthalten. Ein geringerer Aerogelgehalt kann die Wärmeleistung verringern, selbst wenn die Produkte ähnlich aussehen.

4. Faserverstärkung

Art, Struktur und Dichte der Verstärkungsfasern beeinflussen die Flexibilität, mechanische Festigkeit und Wärmeübertragung durch die fertige Decke.

5. Feuchtigkeitseinwirkung

Wasser hat eine viel höhere Wärmeleitfähigkeit als ruhende Luft. Wenn herkömmliche Faserdämmstoffe Feuchtigkeit aufnehmen, kann sich ihre Wärmeleistung erheblich verschlechtern.

Hydrophober Aerogel-Filz verhindert das Eindringen von flüssigem Wasser. Der Aerogel-Wärmedämmfilz der Website wird beispielsweise mit einem Hydrophobierungsgrad von mindestens 99,6 % aufgeführt.

Hydrophob bedeutet jedoch nicht, dass ein gesamtes Isolationssystem automatisch wasserdicht ist. Fugen, Durchdringungen und Außenverkleidungen müssen weiterhin ordnungsgemäß abgedichtet werden.

6. Komprimierung

Übermäßige Kompression kann die Dicke und die innere Struktur der Decke verändern. Wenn eine nominale 10-mm-Schicht während der Installation auf 7 mm komprimiert wird, ist der endgültige Wärmewiderstand geringer, da die installierte Dicke verringert wurde.

Das Material sollte fest und ohne unnötige Quetschungen befestigt werden.

7. Nähte und Lücken

Schlecht angepasste Verbindungen können Wärmebrücken erzeugen und dazu führen, dass Wärme an der Dämmschicht vorbeigeleitet wird. Selbst ein Material mit geringer-Leitfähigkeit kann große Lücken oder schlecht gestaltete Anschlüsse nicht ausgleichen.

Bei der Verlegung mehrerer Lagen empfiehlt sich eine versetzte Fuge.

Warum Dicke immer noch wichtig ist

Eine geringe Wärmeleitfähigkeit macht eine ausreichende Dämmstärke nicht überflüssig.

Zu den gängigen Dicken von Aerogelfilzen gehören:

3mm

5mm

6mm

8mm

10mm

Wenn das Projekt eine höhere Wärmebeständigkeit erfordert, können mehrere Schichten verwendet werden.

Die richtige Dicke hängt ab von:

Betriebstemperatur der Ausrüstung

Erforderliche äußere-Oberflächentemperatur

Zulässiger Wärmeverlust

Rohr- oder Geräteabmessungen

Umgebungstemperatur

Innen- oder Außeninstallation

Windgeschwindigkeit

Außenverkleidung

Anforderungen an den Personalschutz-

Verfügbarer Installationsraum

Aerogel-Filz ist besonders wertvoll, wenn eine dicke herkömmliche Isolierung aufgrund begrenzter Freiräume, eng beieinander liegender Rohrleitungen oder eingeschränktem Gerätezugang nicht installiert werden kann.

Aerogelfilz im Vergleich zu herkömmlicher Isolierung

Die folgenden Werte sind allgemeine Referenzbereiche bei oder nahe Raumtemperatur. Die tatsächlichen Werte variieren je nach Produktklasse und Testbedingungen.

Der Vergleich bedeutet nicht, dass Aerogel für jedes Projekt die beste Wahl ist. Herkömmliche Materialien können zu niedrigeren Materialkosten führen und können dort geeignet sein, wo ausreichend Platz für die Installation vorhanden ist.

Aerogelfilz wird oft in Betracht gezogen, wenn ein Projekt Folgendes erfordert:

Reduzierte Dämmstärke

Geringerer Wärmeverlust auf begrenztem Raum

Gute Feuchtigkeitsbeständigkeit

Einfachere Installation bei komplexen Formen

Reduziertes Isolationsvolumen

Leistung über einen weiten Temperaturbereich

Gängige industrielle Anwendungen

Hochtemperatur--Pipelines

Aerogelfilz kann um Dampf-, Prozess- und petrochemische Rohrleitungen gewickelt werden. Seine geringe Leitfähigkeit hilft, den Wärmeverlust zu kontrollieren, ohne dass eine übermäßig dicke Isolierschicht erforderlich ist.

Öl- und Gasanlagen

Es wird für Rohrleitungen, Behälter und Verarbeitungsgeräte verwendet, bei denen Platzbedarf, Witterungseinflüsse und Korrosion unter der Isolierung wichtige Aspekte darstellen.

LNG und kryogene Systeme

Geeignete Qualitäten können für Rohrleitungen und Ausrüstungen mit niedrigen{0}}Temperaturen in Betracht gezogen werden. Die Materialauswahl muss sich an der vorgegebenen Mindestbetriebstemperatur und Systemauslegung orientieren.

Stromerzeugung

Aerogel-Isolierung kann auf Turbinen, Kessel, Dampfsysteme und andere Geräte angewendet werden, bei denen Energieeffizienz und Oberflächentemperaturkontrolle erforderlich sind.

Industrietanks und Behälter

Flexible Decken können sich leichter an gekrümmte Oberflächen und komplexe Geräteprofile anpassen als einige starre Isolierprodukte.

Marine- und Offshore-Ausrüstung

Begrenzter Installationsraum und Feuchtigkeitseinwirkung machen hydrophobe Isolierungen mit geringer -Leitfähigkeit für bestimmte Schiffs- und Offshore-Anwendungen attraktiv.

So vergleichen Sie Wärmeleitfähigkeitsdaten

Prüfen Sie bei der Durchsicht der Lieferantendatenblätter, ob die Werte unter vergleichbaren Bedingungen gemessen wurden.

Bitten Sie den Lieferanten um eine Bestätigung:

Prüfstandard

Mittlere Testtemperatur

Produktdicke

Produktdichte

Messrichtung

Probenkonditionierung

Feuchtigkeitszustand

Testlabor oder Berichtsquelle

Leitfähigkeitstoleranz

Ob es sich bei den Zahlen um typische oder garantierte Werte handelt

Zwei Anbieter geben möglicherweise unterschiedliche Leitfähigkeitswerte an, da einer die Leistung bei 25 Grad angibt, während ein anderer eine höhere Durchschnittstemperatur verwendet. Die niedrigere Zahl ist nicht unbedingt ein Beweis für ein besseres Produkt, es sei denn, die Testbedingungen sind gleichwertig.

Informationen, die Sie bei der Anforderung eines Angebots angeben müssen

Um eine entsprechende Produktempfehlung zu erhalten, sollten Käufer Folgendes bereitstellen:

Verwendungszweck

Normale Betriebstemperatur

Maximale und minimale Temperaturen

Rohrdurchmesser oder Geräteabmessungen

Erforderliche Oberflächentemperatur

Maximal zulässiger Wärmeverlust

Verfügbarer Isolationsraum

Innen- oder Außenumgebung

Einwirkung von Regen, Chemikalien oder mechanischer Beschädigung

Erforderliche Dicke

Rollenbreite und Bestellmenge

Feuer-Leistungsanforderungen

Erforderliche Prüfnormen

Verkleidungs- oder Ummantelungsmethode

Das komplette Sortiment an Aerogelfilzen kann verschiedene Stärken, Dichten und Temperaturklassen umfassen. Die endgültige Auswahl sollte auf den Projektbedingungen und nicht allein auf dem niedrigsten Leitfähigkeitswert der Raumtemperatur basieren.

Häufig gestellte Fragen

Was ist ein guter Wärmeleitwert für Aerogelfilz?

Viele industrielle Aerogel-Filzprodukte haben eine Wärmeleitfähigkeit von etwa 0,012–0,020 W/(m·K) bei oder nahe Raumtemperatur. Der tatsächliche Wert hängt von der Produktqualität und den Testbedingungen ab.

Erhöht sich die Leitfähigkeit von Aerogel-Filz bei hohen Temperaturen?

Ja. Die effektive Wärmeleitfähigkeit steigt im Allgemeinen mit der Temperatur. Käufer sollten Werte bei mehreren mittleren Temperaturen anfordern, die den vorgesehenen Betriebsbereich abdecken.

Ist dickerer Aerogelfilz immer besser?

Eine dickere Schicht sorgt für einen höheren Wärmewiderstand, wenn das Material und die Betriebsbedingungen gleich bleiben. Die optimale Dicke sollte jedoch durch thermische Berechnungen, Installationsbeschränkungen und Projektkosten ermittelt werden.

Kann Aerogelfilz nass werden?

Hydrophober Aerogel-Filz widersteht dem Eindringen von flüssigem{0}Wasser, aber Nähte, beschädigte Verkleidungen und nicht versiegelte Durchdringungen können dennoch dazu führen, dass Feuchtigkeit in das Isoliersystem eindringt. Ein angemessener Wetterschutz bleibt weiterhin erforderlich.

Können zwei Lagen Aerogelfilz verlegt werden?

Ja. Um die erforderliche Dicke zu erreichen, werden üblicherweise mehrere Schichten verwendet. Die Verbindungen sollten versetzt angeordnet werden, um direkte Wärmepfade zu reduzieren und die Kontinuität der Isolierung insgesamt zu verbessern.

Ist das Produkt mit der niedrigsten Leitfähigkeit immer die beste Wahl?

Nicht unbedingt. Käufer sollten auch den Temperaturbereich, die mechanische Festigkeit, die hydrophobe Leistung, die Brandschutzklassifizierung, die Maßtoleranzen und die Installationsanforderungen bewerten.

Abschluss

Aerogelfilz bietet eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit und kann eine hohe Isolierleistung bei geringerer Dicke als viele herkömmliche Materialien bieten. Allerdings reicht die Leitfähigkeit bei Raumtemperatur allein nicht aus, um das richtige Produkt auszuwählen.

Käufer sollten die Leitfähigkeitswerte bei der tatsächlichen Durchschnittstemperatur des Projekts vergleichen, die Testmethode bestätigen und die installierte Dicke, Feuchtigkeitseinwirkung, Kompression und Verbindungsdesign berücksichtigen.

Durch die Bereitstellung vollständiger Betriebsbedingungen und die Anforderung zuverlässiger technischer Daten können Käufer einen Aerogelfilz auswählen, der das erforderliche Gleichgewicht zwischen thermischer Effizienz, Installationsdicke, Haltbarkeit und Projektkosten erreicht.