Энергетика всегда была главной опорой всех видов деятельности. Более одного миллиарда человек в развитых странах (около 20% населения мира) потребляют почти 60% от общего объема поставок энергии, а остальные жители развивающихся стран потребляют оставшиеся 40% от общего объема поставок энергии.
В Индии штат Джамму и Кашмир является одним из штатов, испытывающих дефицит энергии, и не имеет достаточных энергетических мощностей. Это влияет на темпы развития во всех отраслях экономики. За последние пять лет потребность государства в энергии ежегодно увеличивалась примерно на 5-6%.
По данным 18-го обследования электроэнергетики, в 2021-22 гг. потребность государства в электроэнергии составит 21 884 × 106 кВтч. Пиковый спрос в государстве вырос на 8% с 2011 по 2015 год. Хотя дефицит уменьшился с 28% до 23% с 2012 по 2015 год, штат Джамму и Кашмир не удовлетворяет спрос на электроэнергию в среднем по стране. Существует большой разрыв между потребностью в энергии и доступностью.
Государство Джамму и Кашмир имеет три различных климатических региона: субтропический регион Джамму, умеренную долину Кашмира и арктические холодные пустынные районы Ладаха. Климат Джамму варьируется от очень жаркого летом до 45 °C, в то время как январь - самый холодный месяц, когда минимальная температура опускается до точки замерзания. В долине царит умеренный климат. Лето приятное, но зима очень холодная и длительная, когда выпадает от умеренного до сильного снегопада.
Ладах переживает экстремальные климатические условия из-за своей высоты. Иногда минимальные температуры опускаются до -40 °C в период с декабря по февраль. Низкая температура окружающей среды зимой приводит к огромной потребности в энергии. Во время зимней сессии потребность в электроэнергии увеличивается за счет дополнительного использования отопительных приборов для обеспечения теплового комфорта в помещении. Внутреннее потребление является основным источником потребления электроэнергии в государстве со средним потреблением около 34%.
В холодных районах Джамму и Кашмира, таких как Ладах, потребность в энергии, в целом, удовлетворяется за счет древесины и ископаемого топлива (уголь, дизельные генераторы и т.д.). Эти виды топлива загрязняют окружающую среду, приводя к образованию парниковых газов в атмосфере и обезлесению.
Потребление ископаемого топлива вызывает озабоченность во всем мире, поскольку оно вызывает загрязнение воздуха, изменение климата, создает угрозу устойчивости в связи с выбросами парниковых газов и ухудшением состояния базы природных ресурсов (например, нефтяной кризис, дефицит топливной древесины и т.д.). Для достижения устойчивого развития региона необходимо повышение энергоэффективности и устранение взаимосвязи между экономическим ростом и потреблением энергии (особенно ископаемых видов топлива).
Для любого сокращения использования ископаемого топлива в зданиях наблюдается сокращение выбросов парниковых газов. Энергопотребление в зданиях также может быть снижено за счет использования изоляционных материалов в зданиях.
Таким образом, использование теплоизоляции является одной из лучших процедур, которая не только снижает выбросы парниковых газов, но и обеспечивает лучший тепловой комфорт по дешевой цене. Использование эффективной изоляции в зданиях будет иметь первостепенное значение, поскольку утечки тепла в зданиях или из них могут быть предотвращены. Это поможет снизить потребность в энергии для обеспечения теплового комфорта в зданиях. Потери энергии из здания зависят от характеристик ограждающей конструкции здания. Изоляция может уменьшить потери тепла в зимний период и прирост тепла в летний период.
Было проведено большое количество исследований по натуральным изоляционным материалам, применимым в этой области, относящейся к зданиям.
Как правило, синтетические материалы, такие как стекловолокно, минеральная вата, полиэстер и т.д., используются для тепло- и акустических целей в зданиях. Эти материалы носят количественный характер и оказывают серьезное вредное воздействие на здоровье и окружающую среду. В связи с этим возросло внимание к использованию природных материалов в качестве теплоизоляции.
Натуральные материалы становятся более подходящим выбором по сравнению с традиционными синтетическими материалами для применения в области тепло- и звукопоглощения. В настоящее время природные материалы считаются жизнеспособными материалами для изготовления звукопоглощающих панелей в строительном секторе при низких затратах.
Кроме того, эти натуральные изоляционные материалы обладают хорошими акустическими и теплоизоляционными свойствами, они не оказывают вредного воздействия на здоровье и окружающую среду и имеются в изобилии. Многие авторы исследовали звукопоглощающие свойства натуральных волокон и установили, что овечья шерсть обладает хорошими звукопоглощающими свойствами.
Овечья шерсть является одним из натуральных изоляционных материалов. Она обладает многими преимуществами, такими как простота в обращении без какой-либо потенциальной опасности для здоровья, простота повторного использования и способность к самотушению. Термические и акустические свойства овечьей ваты были оценены исследователями и сопоставлены со свойствами минеральной ваты.
Результаты показывают, что изоляция из овечьей ваты обладает превосходными акустическими свойствами и сопоставима с другими распространенными теплоизоляционными материалами, например, минеральной ватой, каменной ватой. Кроме того, она более экологична и наносит меньше вреда здоровью по сравнению с минеральной ватой.
Картонлана (продукт на основе овечьей шерсти) обладает хорошими тепловыми и звукопоглощающими свойствами. Характеристики органических волокон (джут, лен и конопля) сопоставимы с широко используемыми традиционными изоляционными материалами. Джутовый флюс и конопля являются менее влагочувствительным материалом по сравнению с древесной шерстью и т.д.
Коэффициент звукопоглощения базальтовой панели сопоставим с панелью из минеральной ваты, но потери на пропускание выше, чем у панели из минеральной ваты. Теплопроводность базальтоволокна ниже, чем минеральной ваты, стекловолокна и т.д.
Belakroum и др. оценили звукопоглощающие свойства финикового волокна. Они обнаружили, что финиковое пальмовое волокно обладает хорошими тепловыми и акустическими свойствами. Оно обладает большей звукопоглощающей способностью на средних и высоких частотах.
Aksogan и др. провели обоснованные и термические исследования макулатуры газетной бумаги, бора цинка, стеблей тростника, перлита, вермикулита и штукатурки. Они обнаружили, что эти материалы могут быть использованы в целях ультразвуковой звукоизоляции и теплоизоляции.
Secchi и др. исследовали звукопоглощение изоляционного материала, изготовленного из переработанного картона. Их результаты показывают, что коэффициент звукопоглощения картонного материала должен быть выше, чем у обычных гипсовых амортизаторов.
Luamkanchanchanaphan и др. установили, что теплопроводность узколистного хвостового волокна ниже, чем у других клеточных и волокнистых материалов. Также было установлено, что узколистные хвостовые волокна обладают хорошими влагопоглощающими и механическими свойствами.
Patnaik и др. проводили исследования с отходами шерстяных волокон. Они обнаружили, что теплопроводность использованной ваты составляет 0,32 Вт/мК, что немного меньше, чем у утилизированных полиэфирных волокон.
Corscadden и др. определили технологию обработки изоляционных ват и исследовали тепловые характеристики изоляции ваты с точки зрения теплового сопротивления и стоимости изготовления, включая сырую овечью вату, стоимость электроэнергии и воды, используемой для чистки. Они обнаружили, что тепловые характеристики овечьей ваты сопоставимы с другими традиционными изоляционными материалами. Кроме того, материал из натурального волокна поглощает больше влаги воздуха, чем минеральная вата, что помогает обеспечить лучший тепловой комфорт в помещении.
Volf и др. исследовали сорбционные свойства изоляционного материала из натуральных волокон (соломенный тюк, льняные волокна), конопляные волокна, древесные волокна, обработанную овечью шерсть, необработанную овечью шерсть) и сравнили результаты с минеральной ватой. Они пришли к выводу, что минеральная вата поглощает меньше влаги, чем природные волокна. Природный материал поглощает больше влаги за счет сложной органической структуры.
Термическая деградация изоляционного материала является важным фактором устойчивости изоляционного материала для использования в строительстве. Рао и Гупта провели термогравиметрический анализ трех различных пород овечьей шерсти (Линкольн, Чокла и Меринос) и описали:
· Первая стадия разложения происходит при температуре ниже 300 °C, а потеря веса происходит от 5 до 20% из-за потери влаги.
· Вторая значительная деградация происходит при температуре от 300 до 400 °C, а потеря веса происходит при температуре от 20 до 50% из-за потери остатков боковых цепей. При температуре выше 400 °C потеря веса происходит в результате пиролитического разложения.
Было установлено, что похудение чаще наблюдается в шерсти Меринос по сравнению с двумя другими типами.
Zanini и др. проводили термогравиметрический анализ обработанной плазмой и необработанной шерсти/кашемира с использованием воздуха и азота в качестве инертного газа. Они обнаружили, что значительная потеря веса происходит в плазме крови и необработанной шерсти в диапазоне температур 200-400 °C.
В рамках различных исследований проводился термогравиметрический анализ и дифференциальная сканирующая калориметрия сырой шерсти, обработанной шерсти и композитных волокон из полипропиленовой шерсти. Во всех исследованиях наблюдались три процесса деградации.
Недавно Али и Алабулкарем исследовали поведение нового изоляционного материала на основе финиковых волокон пальмовых деревьев. Их результаты показывают, что теплопроводность волокон зависит от плотности и температуры. Результаты показывают, что значительное разложение волокон происходит при температуре от 232 °C до 475 °C с эндотермическим переходом волокон от 243 °C до 382 °C. Температура плавления волокон также наблюдается при температуре 369 °C.
Таким образом, экологически чистые строительные и экономически эффективные изоляционные материалы пользуются огромным спросом, так как имеют множество преимуществ, указанных выше.