Thermal insulating panels with local bio-produced materials

Abstract

Προπτυχιακή Διατριβή που υποβλήθηκε στη σχολή ΧΗ.ΜΗ.ΠΕΡ. του Πολυτεχνείου Κρήτης για την πλήρωση προϋποθέσεων λήψης Προπτυχιακού Διπλώματος.Περίληψη: Αυτή η διπλωματική εργασία επικεντρώνεται στην ανάπτυξη θερμομονωτικών πάνελ από φυσικά οργανικά υλικά, με σκοπό την προώθηση λύσεων για τη θερμομόνωση κτιρίων που είναι βιώσιμες και φιλικές προς το περιβάλλον. Τα κύρια υλικά που χρησιμοποιήθηκαν για την κατασκευή των δειγμάτων ήταν τα φύκια ποσειδωνία, άγριο καλάμι Arundo Donax και φύλλα ελιάς. Ως συνδετικά υλικά χρησιμοποιήθηκαν ασβεστοπολτός, ποζολάνη, γύψος, νερό και άργιλος. Οι θερμικές ιδιότητες των παραγόμενων πάνελ αξιολογήθηκαν με τη χρήση της συσκευής Hot Disk TPS 1500, εφαρμόζοντας τις μεθόδους Standard Analysis και Fine Tune Analysis. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι τα πάνελ αυτά έχουν ικανοποιητικές θερμομονωτικές ιδιότητες, που μπορούν να ανταγωνιστούν τα συμβατικά θερμομονωτικά υλικά της κατασκευαστικής βιομηχανίας. Επιπλέον, οι μηχανικές δοκιμές επιβεβαίωσαν ότι τα πάνελ διαθέτουν επαρκή αντοχή για διάφορες εφαρμογές σε κτίρια. Η επιλογή αυτών των υλικών βασίστηκε στη δυνατότητα εύρεσης με ευκολία καθώς στην ανανεώσιμη φύση τους, συμβάλλοντας στη μείωση του περιβαλλοντικού αποτυπώματος των θερμομονωτικών υλικών. Η ευρεία διαθεσιμότητα και το χαμηλό κόστος παραγωγής των φυκιών Ποσειδωνίας, του καλαμιού Arundo Donax και των φύλλων ελιάς καθιστούν τα πάνελ αυτά οικονομικά αποδοτικά και ελκυστικά για ευρεία χρήση. Ωστόσο, προέκυψαν κάποιες προκλήσεις κατά τη διάρκεια της έρευνας. Η ποικιλία στις περιβαλλοντικές συνθήκες και η διαφορετική προέλευση των φυσικών υλικών μπορεί να επηρεάσουν τις ιδιότητες των τελικών προϊόντων. Αυτή η μεταβλητότητα απαιτεί επιπλέον έρευνα και βελτιστοποίηση της παραγωγικής διαδικασίας για να εξασφαλιστεί η ομοιογένεια και η ποιότητα των παραγόμενων πάνελ. Συνοψίζοντας, η έρευνα αυτή δείχνει ότι τα θερμομονωτικά πάνελ από φυσικά οργανικά υλικά αποτελούν μια βιώσιμη, οικολογική, αποδοτική και οικονομικά συμφέρουσα λύση για τη θερμομόνωση κτιρίων. Η χρήση αυτών των υλικών μπορεί να συμβάλει σημαντικά στη μείωση του περιβαλλοντικού αποτυπώματος της κατασκευαστικής βιομηχανίας, ενώ προσφέρει υψηλή απόδοση και χαμηλό κόστος παραγωγής. Παρά τις προκλήσεις που προέκυψαν, τα θετικά αποτελέσματα υπογραμμίζουν τη δυναμική και τη δυνατότητα ευρείας υιοθέτησης αυτής της τεχνολογίας στο μέλλον.Summarization: This thesis focuses on the development of thermal insulation panels using natural organic materials, aiming to promote sustainable and environmentally friendly solutions for building insulation. The main materials used for the sample production were Posidonia oceanica seagrass, wild reed Arundo Donax, and olive leaves. The binding materials included lime plaster, pozzolana, gypsum, water, and clay. The thermal properties of the produced panels were evaluated using the Hot Disk TPS 1500 device, applying the Standard Analysis and Fine Tune Analysis methods. The results showed that these panels have satisfactory thermal insulation properties, capable of competing with conventional insulation materials used in the construction industry. Additionally, mechanical tests confirmed that the panels possess sufficient strength for various building applications. The choice of these materials was based on their abundance and renewable nature, contributing to the reduction of the environmental footprint of insulation materials. The wide availability and low production cost of Posidonia Ooceanica seagrass, wild reed Arundo Donax, and olive leaves make these panels economically affordarble and attractive for widespread use. However, some challenges were encountered during the research. The variability in environmental conditions and the different origins of the natural materials can affect the properties of the final products. This variability requires further research and optimization of the production process to ensure the homogeneity, quality and performance of the produced panels. In conclusion, this research demonstrates that thermal insulation panels made from natural organic materials are a sustainable, ecological, efficient, and economically viable solution for building insulation. The use of these materials can significantly reduce the environmental footprint of the construction industry while providing high performance and low production costs. Despite the challenges faced, the positive results highlight the potential and feasibility of widespread adoption of this technology in the future