Processed straw as effective thermal insulation for building envelope constructions

The efficiency of thermal insulation materials obtained from renewable resources depends on the possibilities of reducing thermal transfer via solid and gaseous conduction, thermal radiation and, in some cases, convection. The heat transfer mechanism for thermal insulation materials mostly depends on the structure and density of the material used. Efficient thermal insulation materials consist of a gaseous phase and a solid skeleton. Gas content in such materials can take more than 99% of material by volume. In this case, thermal transfer via solid conductivity is negligible. The current work analyses the possibilities of reducing heat transfer in the straw of a varying structure. For conducting experiments, barley straw was used. To evaluate the impact of straw stalk orientation in a specimen on thermal conductivity, strongly horizontally and vertically oriented specimens of straw stalks were prepared. To reduce heat transfer via gaseous conduction and convection in large cavities in straw stalks and between stalks, barley straw were chopped and defibered. In order to decrease heat transfer via radiation after thermal conductivity measurements, mechanically processed straw were coated with infrared absorbers. Due to thermal conductivity measurements of chopped and defibered straw, an optimal amount of infrared absorbers were determined

Impact of Technological Factors on the Structure and Properties of Thermal Insulation Materials from Renewable Resources

Disertacijoje nagrinėjamos termoizoliacinių medžiagų iš atsinaujinančių išteklių šilumos laidumo mažinimo galimybės, joms apdoroti taikant įvairius technologinius veiksnius. Tyrimams kaip atsinaujinantys ištekliai naudoti miežių ir kvietrugių šiaudai, nendrės, švendrai ir smilgos. Pagrindiniai tyrimai atlikti naudojant miežių šiaudus. Tinkamai apdorojus atsinaujinančius išteklius, iš jų galima gauti mažo šilumos laidumo termoizoliacinę medžiagą. Darbe sprendžiamos medžiagų šilumos laidumo visais pagrindiniais šilumos perdavimo būdais – šiluminiu laidumu dujomis ir kietuoju medžiagos karkasu, konvekcija ir spinduliavimu – mažinimo galimybės. Disertaciją sudaro įvadas, trys skyriai, bendrosios išvados, naudotos literatūros ir autoriaus publikacijų disertacijos tema sąrašai. Įvadiniame skyriuje aptariama tiriamoji problema, darbo aktualumas, aprašomas tyrimų objektas, formuluojamas darbo tikslas bei uždaviniai, aprašoma tyrimų metodika, darbo mokslinis naujumas, darbo rezultatų praktinė reikšmė, ginamieji teiginiai. Pirmajame skyriuje pateikta medžiagų šilumos laidumo apžvalga. Pateiktos išvados ir disertacijos uždaviniai. Antrajame skyriuje aprašytos tyrimams naudotos medžiagos, pateiktos pagrindinės jų charakteristikos. Taip pat aprašyti taikyti tyrimų metodai ir naudota aparatūra. Trečiajame skyriuje pateikti medžiagų iš atsinaujinančių išteklių struktūros ir šilumos laidumo tyrimų rezultatai. Pateikta neapdorotų medžiagų iš atsinaujinančių išteklių makro ir mikro struktūrų analizė bei aprašyti jų šilumos laidumo tyrimų rezultatai. Pasiūlyti medžiagų padengimo infraraudonųjų spindulių sugėriklio danga metodai ir pristatyti jų šilumos laidumo tyrimų rezultatai. Pateikti vakuumuotų medžiagų šilumos laidumo tyrimai ir gauti rezultatai. Taip pat šiame skyriuje aprašyta šiaudų stiebelių, apdorotų pritaikius įvairius technologinius veiksnius, orientacija bandiniuose ir pateikta jų makro bei mikro struktūrų analizė. Remiantis atliktų tyrimų rezultatais, sukurta plaušintų šiaudų su infraraudonųjų spindulių sugėrikliu gamybos technologinė schema. Disertacijos tema paskelbti 5 straipsniai: vienas – mokslo žurnale, įtrauktame į Thomson ISI Web of Science duomenų bazę, du – mokslo žurnale, referuojamame tarptautinėje duomenų bazėje Index Copernicus, bei du – recenzuojamose tarptautinių konferencijų medžiagose. Disertacijos tema atliktų tyrimų rezultatai buvo paskelbti šešiose mokslinėse konfe-rencijose

Analysis of thermal insulation from renewable resources

One of the essential requirements for buildings is energy saving and heat retention. About 40% of the total energy consumed in the European Union is used for heating of buildings. Most of the energy consumed in buildings is used for heating during the cold period and cooling during the warm period. A significant part of energy can be saved due to suitable insulation of buildings. More efficient energy saving can be ensured by using heat-insulating materials produced from renewable resources. In Lithuania straw is often used for making thermal insulation obtained with a thermal conductivity of 0.040 W/(mK). Straw thermal conductivity under different conditions as well as possibilities to use it for producing heat-insulating materials are analysed in the work. Article in Lithuanian. Šiaudų naudojimo galimybių termoizoliacinių medžiagų gamybai tyrimai Santrauka. Vienas esminių statinio reikalavimų – energijos taupymas ir šilumos išsaugojimas. Apytiksliai 40 % visos Europos Sąjungoje suvartojamos energijos tenka šildomų pastatų eksploatacijai. Didžiąją šių sąnaudų dalį sudaro energija, suvartojama pastatams šildyti šaltuoju metų laikotarpiu ir jiems vėsinti šiltuoju metų laikotarpiu. Kelis kartus mažiau energijos galima suvartoti gaminant termoizoliacines medžiagas iš atsinaujinančiųjų išteklių ir jomis šiltinant pastatus. Tokių medžiagų šilumos laidumo koeficientas yra apytiksliai 0,040 W/(mK). Darbe nagrinėjamos šiaudų naudojimo galimybės termoizoliacinių medžiagų gamybai. Pateikti atliktų įvairaus tankio šiaudų šilumos laidumo tyrimų laboratorinėmis sąlygomis ir vakuumuotoje aplinkoje rezultatai. Reikšminiai žodžiai: vakuuminės termoizoliacinės medžiagos, thermal conductivity, šilumos laidumas, atsinaujinantieji ištekliai, šiaudai, energinis naudingumas. First Published Online: 16 May 201

Analysis of Thermal Insulation from Renewable Resources

Vienas esminių statinio reikalavimų – energijos taupymas ir šilumos išsaugojimas. Apytiksliai 40 % visos Europos Sąjungoje suvartojamos energijos tenka šildomų pastatų eksploatacijai. Didžiąją šių sąnaudų dalį sudaro energija, suvartojama pastatams šildyti šaltuoju metų laikotarpiu ir jiems vėsinti šiltuoju metų laikotarpiu. Kelis kartus mažiau energijos galima suvartoti gaminant termoizoliacines medžiagas iš atsinaujinančiųjų išteklių ir jomis šiltinant pastatus. Tokių medžiagų šilumos laidumo koeficientas yra apytiksliai 0,040 W/(mK). Darbe nagrinėjamos šiaudų naudojimo galimybės termoizoliacinių medžiagų gamybai. Pateikti atliktų įvairaus tankio šiaudų šilumos laidumo tyrimų laboratorinėmis sąlygomis ir vakuumuotoje aplinkoje rezultatai.Abstract in English. One of the essential requirements for buildings is energy saving and heat retention. About 40% of the total energy consumed in the European Union is used for heating of buildings. Most of the energy consumed in buildings is used for heating during the cold period and cooling during the warm period. A significant part of energy can be saved due to suitable insulation of buildings. More efficient energy saving can be ensured by using heat-insulating materials produced from renewable resources. In Lithuania straw is often used for making thermal insulation obtained with a thermal conductivity of 0.040 W/(mK). Straw thermal conductivity under different conditions as well as possibilities to use it for producing heat-insulating materials are analysed in the work

The research on expanded polystyrene slabs bending strength and bending stress

The results of expanded polystyrene slabs bending strength and bending stress analysis are presented in this article. The influence neither of short- nor of long-term loads was estimated, therefore, the characteristic of bending strength is not circumstantial. Under the influence of short-term load the material slightly deforms but as soon as the load is eliminated, the deformation vanishes. However, permanent deformations causing collapse of macrostructures elements are also possible. It is proposed to use the characteristics of critical bending stress and critical deflection. These characteristics are estimated in the following way: specimens are periodically strained until certain deformations are achieved; if straining continues after having achieved these deformations, the bending stress diminishes and the specimen collapses

Research on Thermal Conductivity of Vacuum Insulating Materials

The main purpose of thermal insulating materials is to save heat inside the buildings. Thermal conductivity of current thermal insulating materials ranges of 0.026 W/(m·K) to 0.040 W/(m·K). The main thermal insulating materials are mineral wool, expanded or extruded polystyrene and polyurethane foam. Thermal conductivity of these materials can be reduced about 10 % due to different technological factors. Essentially new group of thermal insulating materials is vacuum insulating materials also known as vacuum insulating panels (VIP). VIPs can save five to ten times more heat energy than traditional thermal insulating materials. Thermal conductivity of these materials can achieve 0.004 W/(m·K). In the present paper the research of thermal conductivity of VIPs is presented. Different gas barriers, vacuum pressure and core constructions are tested

Development of Thermal Insulation from Local Agricultural Waste

In Lithuania yearly composes large quantity of waste during processing of agricultural plants. Large quantity of these waste amounts a straw. A small part of straw is used for biofuel, the remaining part of straw is chopped and injected in the soil. Purpose of this work is to explore possibilities for production of effective insulation material from straw. In this paper assessment of straw structure and technological factors on the thermal conductivity are presented. For the experiments straw of triticale were used. Thermal conductivity with different straw orientation and structure were measured. It was found that in the laboratory prepared samples has approximately 1.5 times lower thermal conductivity, in which majority of straw are oriented perpendicular to heat flow, than plant specimens prepared from straw bale and roll, in which majority of the straw are oriented parallel to heat flow. It was observed that increasing the density of loose straw thermal conductivity increases too, while thermal conductivity of chopped straw remains stable or declines slightly

Evaluation of structure influence on thermal conductivity of thermal insulating materials from renewable resources

The development of new thermal insulation materials needs to evaluate properties and structure of raw material, technological factors that make influence on the thermal conductivity of material. One of the most promising raw materials for production of insulation material is straw. The use of natural fibres in insulation is closely linked to the ecological building sector, where selection of materials is based on factors including recyclable, renewable raw materials and low resource production techniques In current work results of research on structure and thermal conductivity of renewable resources for production thermal insulating materials are presented. Due to the high abundance of renewable resources and a good its structure as raw material for thermal insulation materials barley straw, reeds, cattails and bent grass stalks are used. Macro- and micro structure analysis of these substances is performed. Straw bales of these materials are used for determining thermal conductivity. It was found that the macrostructure has the greatest effect on thermal conductivity of materials. Thermal conductivity of material is determined by the formation of a bale due to the large amount of pores among the stalks of the plant, inside the stalk and inside the stalk wall