为了达到与165mm厚的气凝胶墙相同的绝热值,珍珠岩墙的厚度必须是263mm,并且墙上有一层不超过1m的保温砖。
建筑物隔热效果越好,冬天损失的热量就越少,为达到舒适的室温所需的额外能量就越少。瑞士联邦能源办公室(SFOE)正在定期提高建筑隔热的要求。
传统上,隔热层是被添加到完成的墙壁之外的。然而,现在却有越来越多的自保温砖正在投入使用,这一举措不仅节省了工作步骤而且节省了金钱,同时也开辟了新的建筑可能性。保温砖在机械性能和热性能之间提供了一个可行的折衷办法,其同样也适用于多层建筑。它们已经有多种型号可供选择:例如一些具有多个充气室,另一些则具有较大的腔体,其填充物有珍珠岩、矿棉或聚苯乙烯等隔热材料。其导热系数值取决于砖体结构和填充材料。为了达到具有独立保温层的墙的隔热值,通常保温砖比普通的砖要厚得多。
气凝胶属于建筑领域中相对较新的保温材料。该材料的基体大部分是硅酸盐,但在体积上,它包含90%以上的空气填充孔,并且孔尺寸都在纳米范围内。这就使得其可以通过空气分子的运动来减少能量的转移。换句话说,气凝胶是高效的保温材料。除了它们的热性能外,气凝胶还是透气的,其几乎不吸收水分。同时它们也是可回收、无毒和不可燃的。这就使得它们几乎成为了建筑时最理想的隔热材料。
Empa的研究人员现在用气凝胶取代了绝热砖中的珍珠岩:气凝胶是一种高度多孔的固体,其具有非常高的绝热性能,能承受高达300℃的温度。研究人员以前曾用它来开发一种具有高性能的绝热石膏,除此之外,它还能够在不影响其外观的情况下对历史建筑物进行修复。
来自研究部门“建筑能源材料和部件”的Empa研究员Jannis Wernery和他的同事们一起开发出了一种糊状的气凝胶颗粒混合物,可用作砖的填充材料。 Jannis Wernery说:“这种气凝胶材料很容易填充到空腔中,然后与砖块的粘土结合在一起。气凝胶留在砖块里,你可以像往常一样施工。”因此,气凝胶填充砖便诞生了。
根据在平均温度为10℃的特殊导热测量装置中的比较结果表明:具有相同结构和厚度的珍珠岩填充砖所隔离的热量,比气凝胶填充砖隔离的热量少1/3。换句话说,为了达到要求的隔热值,珍珠岩砖墙的厚度必须比气凝胶砖墙厚约35%。
更令人印象深刻的是与非保温砖制成的普通砖比较:这些保温砖的导热性能竟提高了八倍。通常,传统的墙壁几乎2m厚才能起到隔热的效果,而这些特制保温砖却只需20cm厚即可。凭借每平方米仅59毫瓦的测量热导率和Kelvin温差,数据表明,气凝胶砖是目前世界上最好的绝热砖。
在短时间内,气凝胶砖还不会很快的进入商业化阶段,因为填充材料成本目前仍然过于昂贵。Jannis Wernery计算出,在今天的气凝胶市场价格下,1m2的砖墙会产生大约500法郎的额外费用。不过,有些专家认为,气凝胶的成本将在接近中期时大幅下降,那之后就没有什么会阻碍人们大量的使用新的保温砖——气凝胶砖了。