绝热材料 百科内容来自于: 百度百科

绝热材料是指能阻滞热流传递的材料,又称热绝缘材料。传统绝热材料,如玻璃纤维、石棉、岩棉、硅酸盐等,新型绝热材料,如气凝胶毡、真空板等。它们用于建筑围护或者热工设备、阻抗热流传递的材料或者材料复合体,既包括保温材料,也包括保冷材料。绝热材料一方面满足了建筑空间或热工设备的热环境,另一方面也节约了能源。因此,有些国家将绝热材料看作是继煤炭、石油、天然气、核能之后的“第五大能“。

简介

绝热材料分为多孔材料,热反射材料和真空材料三类。前者利用材料本身所含的孔隙隔热,因为空隙内的空气或惰性气体的导热系数很低,如泡沫材料、纤维材料等;热反射材料具有很高的反射系数,能将热量反射出去,如金、银、铝箔或镀金属的聚酯聚酰亚胺薄膜等。真空绝热材料是利用材料的内部真空达到阻隔对流来隔热。航空航天工业对所用隔热材料的重量和体积要求较为苛刻,往往还要求它兼有隔音、减振、防腐蚀等性能。各种飞行器对隔热材料的需要不尽相同。飞机座舱驾驶舱内常用泡沫塑料超细玻璃棉、高硅氧棉、真空隔热板来隔热。导弹头部用的隔热材料早期是酚醛泡沫塑料,随着耐温性好的聚氨酯泡沫塑料的应用,又将单一的隔热材料发展为夹层结构。导弹仪器舱的隔热方式是在舱体外蒙皮上涂一层数毫米厚的发泡涂料,在常温下作为防腐蚀涂层,当气动加热达到200°C以上时,便均匀发泡而起隔热作用。人造地球卫星是在高温、低温交变的环境中运动,须使用高反射性能的多层隔热材料,一般是由几十层镀铝薄膜、镀铝聚酯薄膜、镀铝聚酰亚胺薄膜组成。另外,表面隔热瓦的研制成功解决了航天飞机隔热问题,同时也标志着隔热材料发展的更高水平。

原理

热传递在建筑物热量交换中表现为三种方式:传导热+对流热<25%,辐射热>75%。
夏天瓦屋面温度升高后,大量辐射热进入室内导致温度持续上升,工作与生活环境极不舒服。
Dike铝箔卷材的太阳辐射吸收系数(法向全辐射放射率)0.07,放射热量很少。被广泛应用于屋面与墙体的隔热保温。
热能传播路线(不加隔热膜):太阳——红外线磁波——热能撞击瓦片使温度升高——瓦片成为热源放射出热能——热能撞击现浇屋面使温度升高——现浇屋面成为热源放射出热能——室内环境温度持续升高
热能传播路线(加隔热膜):太阳——红外线磁波——热能撞击瓦片使温度升高——瓦片成为热源放射出热能——热能撞击铝箔使表面温度升高——铝箔放射率极低,放射少量热能——室内保持舒适的环境温度。

分类

绝热材料一般是轻质、疏松、多孔的纤维状材料。

成分

按其成分不同可以分为有机材料和无机材料两大类。
热力设备及管道保温用的材料多为无机绝热材料。此类材料具有不腐烂、不燃烧、耐高温等特点,如石棉、硅藻土、珍珠岩、气凝胶毡、玻璃纤维、泡沫混凝土和硅酸钙等。
低温保冷工程多用有机绝热材料。此类材料具有表观密度小、导热系数低、原料来源广、不耐高温、吸湿时易腐烂等特点,如软木、聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨基甲酸酯、牛毛毡和羊毛毡等。

使用温度

按照绝热材料的使用温度限度可以分为高温用、中温用和低温用绝热材料三种。
高温用绝热材料,使用温度可在700℃以上。这类纤维质材料有硅酸铝纤维和硅纤维等;多孔质材料有硅藻土、蛭石加石棉和耐热粘合剂等制品。
中温用绝热材料,使用温度在100~700℃之间。中温用纤维质材料有气凝胶毡、石棉、矿渣棉和玻璃纤维等;多孔质材料有硅酸钙、膨胀珍珠岩、蛭石和泡沫混凝土等。
低温用绝热材料,使用温度在100℃以下的保冷工程中。

形状

按照绝热材料形状不同可分为松散粉末状、纤维状、粒状、瓦状和等几种材料。

施工方法

按照施工方法的不同可分为湿抹式绝热材料、填充式绝热材料、绑扎式绝热材料、包裹及缠绕式绝热材料和浇灌式绝热材料。
湿抹式:即将石棉、石棉硅藻土等保温材料加水调和成胶泥涂抹在热力设备及管道的外表面上。
填充式:是在设备或在管道外面做成罩子,其内部填充绝热材料,如填充矿渣棉、玻璃棉等。
绑扎式:是将一些预制保温板或管壳放在设备或管道外面,然后用铁丝绑扎,外面再涂保护层材料。属于这类的材料有石棉制品、膨胀珍珠岩制品、膨胀蛭石制品和硅酸钙制品等。
包裹及缠绕式:是把绝热材料做成毡状或绳状,直接包裹或缠绕在被绝缘的物体上。属于这类的材料有矿渣棉毡、玻璃棉毡以及石棉绳和稻草绳等。
浇灌式:是将发泡材料在现场灌入被保温的管道、设备的模壳中,经现场发泡成保温(冷)层结构。也有直接喷涂在管道、设备外壁上,瞬时发泡,形成保温(冷)层。

保护层材料

绝热结构是由绝热层和保护层两部分组成的。绝热材料填充于绝热层,其外部的保护层,因施工方法不同所用材料不同。
涂抹式保护层,所用材料有沥青胶泥和石棉水泥砂浆;
金属保护层,所用材料有黑铁皮、镀锌铁皮、聚氯乙烯钢板和不锈钢板等;

选用要点

绝热材料在建筑中常见的应用类型及设计选用应符合GB/T 17369-1998《建筑绝热材料的应用类型和基本要求》的规定。
选用时除应考虑材料的导热系数(导热系数不大于0.175W/(m·K))外,还应考虑材料的吸水率、燃烧性能、强度等指标。不同绝热材料的性能特点见相应的分类指南。

性能优劣性

保温性能优劣主要通过导热系数反映:导热系数 λ = W/(m·k)
导热系数表征材料在稳定传热状况下的导热能力。其导热系数值越小越好。
λ值0.20w/(m.k)作为保温材料和非保温材料的分界值。λ>0.20w/(m.k)的材料一般不应作为保温材料使用。

导热系数值

气凝胶毡——0.018w/(m.k)
静止的空气——0.026w/(m.k)
水——0.552 w/(m.k)
冰——2.2 w/(m.k)
铁——350 w/(m.k)
超细玻璃棉——0.041 w/(m.k)
聚乙烯发泡塑料——0.038 w/(m.k)
气凝胶毡——适用区间在-200℃~650℃,绝对疏水,导热系数λ随温度升高上升的趋势最为平缓。
绝热材料随着使用年限的增长,其导热系数λ值也不断增大,是因为任何一种绝热材料在常规使用环境下都会吸湿。水的导热系数远远高于绝热材料的初始导热系数,所以绝热材料本体中吸湿进入了水蒸汽(或水),势必使材料的导热系数不断增大,最终失掉其绝热功能。

透湿系数

透湿系数δ g/(m.s. pa)和 湿阻因子u 决定绝热材料的使用寿命。
U =D/δ
μ——产品的湿阻因子;
D——单位是g/(m.s. pa);
δ——单位是g/(m.s. pa)
空气中的水蒸汽扩散系数D=0.01988/P
P——当地大气压,Pa。空气中水蒸气扩散系数D与当地的大气压P有关,
μ值越大材料抗水蒸气渗透的能力愈强,材料的使用寿命也愈长。
常用纤维材料μ值为3—5
发泡聚乙烯塑料μ值为—1000左右
发泡聚苯乙烯塑料μ值为—100左右
B2级橡塑发泡材料μ值为—3000左右
B1级橡塑发泡材料μ值为3500—8000
金属铝板、铝箔μ值为∞。

行业发展趋势

2012年,我国绝热材料行业的主营产品类型变化较大:泡沫塑料类绝热材料供需增长较快,矿物纤维类绝热材料所占份额基本保持稳定;硬质类绝热材料制品所占比例呈现逐年下降趋势。
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