保温隔热材料

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简介

在建筑工程中,用于控制室内热量向外散失的材料成为保温材料;防止室内热量传入室内的材料成为隔热材料。因为它们的本质是一样的,所以统称为保温隔热材料,即为对热流具有显著抵抗性的材料或者复合材料。

保温隔热材料

种类

常用的保温隔热材料保温隔热材料的种类很多,安化学成分不同可分为有机类、无机类和复合类三种;按结构状态可分为纤维状、散粒状、多孔状和层状四大类;按使用温度分为低温、中温、高温保温隔热材料三大类。一般来说,无机保温隔热材料的表观密度较大,不易腐蚀,不会燃烧,有的还耐高温。有机保温隔热材料的表观密度较小,保温隔热性能好,但耐热、耐火性较差。

纤维状保温隔热材料

纤维状保温隔热材料是以矿棉、石棉、玻璃棉及植物纤维等为主要原料,制成板、毡等形状的制品,广泛应用于住宅建筑和热工设备、管道等的保温隔热。这类材料通常也是良好的吸声材料。

散粒状保温隔热材料

这类材料是以膨胀蛭石制品、膨胀珍珠岩制品为代表物。它们可以与胶凝材料配合制成板材、块材等制品,用于墙、楼板、屋面板等的保温隔热,也可以用作吸声材料,使用时要注意防水防潮。

无机多孔保温隔热材料

无机多孔保温隔热材料是指微孔硅酸钙制品、泡沫玻璃制品、泡沫混凝土制品、加气混凝土制品、硅藻土制品等。这些材料成型后内部含有大量微小孔隙,其表观密度小,隔热性能好,但强度降低较多。

泡沫塑料保温隔热材料

泡沫塑料是以各种树脂为基料,加入一定剂量的发泡剂、催化剂、稳定剂等辅助材料,经加热发泡制成的。因其多孔、轻质,具有良好的保温隔热、吸声、抗震等性能。但是,由于这类材料造价较高,且可燃,因此目前在应用上受到一定的限制,今后随着其性能的改善,将向着高效、多功能方向发展。

其他保温隔热材料

另外,还有软木板制品、蜂窝板制品、窗用的薄膜制品等保温隔热材料。软木板制品是用栓皮、栎树皮为原料,经破碎后与皮胶溶液拌合,再加工而制成的,其具有表观密度小,导热性好,抗渗和防腐蚀性能好等特点。常用热沥青错缝粘贴,用于冷库的隔热。

性能

1.导热性

材料传到热量的能力称为导热性。材料的导热性用导热系数表示。导热系数是指材料在稳定传热的条件下,1m厚的材料,两侧表面的温差为1℃,在1h内,通过1m2面积传递的热量。

材料的导热系数越小,材料的热传导越难,通过材料传递的热量越少,材料的保温隔热性能越好。各种材料的导热系数差别较大,如泡沫塑料导热系数为0.035W/(m·K),而大理石导热系数为3.5W/(m·K)。工程中习惯把导热系数小于0.25W/(m·K)的材料成为保温隔热材料。

2.热容量与比热容

材料受热时吸收热量或冷却时放出热量的性质称为热容量,材料的热容量可以用比热容来表示。材料的比热容表示单位质量的材料,温度升高或降低1K时吸收或放出的热量,单位为J/(kg·K)。

材料的比热容是设计建筑物围护结构(墙体、屋盖、地面)进行热工计算的重要参数。选用导热系数小而比热容大的材料,可提高围护结构的绝热性能并保持室内温度的稳定。

影响因素

除了材料本身的化学组成及分子结构特性外,影响材料保温隔热性能的因素主要有以下几个方面:

1.孔隙率和孔隙特征

材料中固体物质的热传导能力比空气大得多,对于含有孔隙的材料,其导热系数取决于材料的孔隙率和孔隙特征。通常封闭孔隙的导热系数比连通孔隙的要小,因此,材料的孔隙率越大,封闭孔隙越多,导热系数越小,保温性能越好;封闭孔隙的孔径越细小、分布越均匀,其导热系数越小。

2.材料的湿度

水的导热性能比空气好,所以当材料吸湿受潮后,其导热系数增加,如果水结成了冰,导热系数会进一步增加。因此,保温隔热材料应当注意防水防潮。

3.材料的温度

材料的导热系数随着温度的升高而增大,因为温度升高时,材料固体物质的热运动增强,同时材料孔隙中空气的导热和孔壁间的辐射作用也有所增加。但是,这种影响并不显著,只有在材料处于高温或者零度以下时才考虑其影响。

4.热流方向

对于各向异性的材料,如木材等纤维质的材料,当热流与纤维方向平行时,热流受到的阻力小,故导热系数大,而热流垂直于纤维方向时,热流受到的阻力大,故导热系数小。

另外,材料的微观结构对导热性能也有很大的影响,相同组成的材料,结晶结构导热系数最大,微晶结构次之,玻璃体最小。

因此,在工程中为了获得导热系数小的绝热材料,可以通过改变其微观结构的方法来实现。

实际应用

随着我国现代化建设的发展和人民生活水平的提高,舒适的建筑环境越来越成为人们生活的基本需要。建筑物采用适当的保温隔热材料,不仅能保温隔热,满足人们舒适的居住办公条件,而且有着显著的节能效果。冬季气候寒冷,室内热量通过围护结构不断向室外散失,使室内温度降低;夏季气候炎热,室外热量通过围护结构不断向室内传入,使室内温度升高。为了常年保持室内适宜的温度,一方面可以设置采暖设备和空调设备,另一方面提高维护结构的保温能力。这就要求建筑物的外围结构必须具有一定的保温隔热性能。