Development of Lightweight Calcium-Magnesium based Panels (LCMP) as a Thermal Insulation for Structures

Abstract

Buildings are consumers of large amounts of energy in all countries. In regions with tough climate conditions, a good percentage of the total energy consumption is due to cooling and heating of the buildings. The most important factor of saving energy in buildings is to be aware of thermal properties of the construction materials. The correct and effective use of thermal insulation in buildings contribute towards reducing the required air-conditioning or central heating system size with further reduction in the annual cost of energy. In addition, it could help in achieving thermal comfort without reliance on electrical or mechanical air-conditioning, in particular, during inter-season times. The amount of energy savings as a result of using thermal insulation differ according to the building type, the location of building (climatic conditions), and type of the insulation material used. The objective of this research is to investigate the lightweight calcium-magnesium based panel (LCMP) as a thermal insulation in buildings and also comparing the costs of some ordinary insulation materials such as: polystyrene, polyurethane, mineral wool and etc. Thermal resistance (R), thermal conductivity ( ), thermal conductance (1/R) and thermal transmittance (U factor) are main thermal factors of LCMP as a thermal insulation material that measured separately. Also these factors measured for a wall containing combination of LCMP and masonry materials. Experiments on fire resistance, compressive strength, water absorption and pulse velocity of LCMP were carried out. Results show that the main thermal factors of LCMP are acceptable as per the standards and building codes. Reaction of LCMP in case of fire indicates that it is fire resistant. Water absorption of LCMP is slightly high. LCMP is also a fragile material which is not strong enough to be used as a structural material. However, it is suitable to be used as a thermal insulation for buildings. Pulse velocity test shows that LCMP samples have a good uniformity. The cost of manufacturing LCMP is 128 $/ m 3. When compared to other thermal insulation material prices, the price of LCMP is reasonable. Keywords: Lightweight Calcium-Magnesium Panels, Lightweight Panels, Saving Energy, Thermal Conductivity

ÖZ: Bütün ülkelerdeli binalar büyük miktarlarda enerji tüketcileridirler. Sert ikilim sartlari olan bölgelerde, toplam enerji tüketiminin yüksek bir yüzdeligi, binaların sogutma ve ısıtmalarından kaylanmaktadır. Binaların enerji tasarufundaki en önemli faktör yapımateryallerinin termal özelliklerinin farkındalıgıdır. Binaların ısıtma sistemin boyutunun azalmasına katkıda bulunur, ilaveten, yıllık enerji maliyetinin daha da azalmasını saglar. Buna ek olarak, elektrik veya mekanik klimaya itimat etmeden termal rahatlıga ulasımasında yardımcı olur, billahassa ara-sezon dönemlerinde. Tasarruf edilen enerji miktarı, termal izolasyon kullanım sonucu, bina tipine, binanın konumuna (iklim sartlari) ve kullanılan isolasyon materyal çesitine göre farklılık gösterir. Bu arastırmanın amacı, binalardaki termal isolasyonlarda kullanılan hafif Kalsyum-Magnezyum Tabanlı paneli (LCMP) arastırmak ve ayrica bazı sıradan izolasyon materyallerini, örnegin: poistiren, poliüreten, amayant v.s. ile maliyetlerini kıyaslamaktır. Termal izolasyon materyali olarak, LCMP’nin ana termal faktörleri, ısı direnci (R), ısı ilekenligi ( ), termal iletkenlik (1/R) ve ısıl geçirkenlikdir (U faktör) ki bunalar ayrı ölçülürler. Hemde bütün bu faktörler, LCMP’nin duvar içeen kombinasyon ve duvareılık materyallernde ölçülür. LCMP’nin yangın dayanımı, basinç dayanımı, su emme ve nabız hızı deneyleri uygulanmıstır. Sonuçlar gösterirki LCMP’nin ana termal faktörleri standartlarına göre ve bina kodlarına göre kabul edilebilirdirler. LCMP yangın durumunda yangına dayanıklılık gösterir. LCMP’nin su emmesi hafifçe yüksektir. LCMP’i kırılgan bir materyaldir ki yapısal materyal olarak kullanım için yeteri kadar güçlü degildir. Ancak binalarda termal izolasyon malzemesi olarak kullanılmak için yugundur. Nabiz hızı testi LCMP örneklerinin iyi bir tekdüzelige sahip oldugunu gösterir. LCMP’nin üretim maliyeti 128$/m3 . Diger termal izolasyon materyal fiyatlariyala kıyaslandıgı zaman LCMP’nin fiyat makuldur.