熱絕緣體

熱絕緣體

熱絕緣體是阻滯熱傳遞的材料,熱絕緣體是不良熱導體,包括塑膠、木材、軟木、玻璃纖維和空氣等。絕緣體是指極不容易傳導熱或電的物體。也叫非導體。熱的絕緣體一般有土、氣體,橡膠等。電的絕緣體有陶瓷、雲母、油脂、橡膠等。

基本介紹

  • 中文名:熱絕緣體
  • 外文名:thermal insulator
  • 簡介:阻滯熱傳遞的材料
  • 別稱:熱的不良導體
  • 舉例:石棉,瓷、紙、木頭等
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基本介紹

絕緣體可以分為熱絕緣體電絕緣體兩種,熱絕緣體即可以阻止熱流動的物質:電絕緣體即可以阻止電荷流動的物質。電絕緣體是相對於導體和半導體而言的。
完全意義上的熱絕緣體,根據熱力學第二定律是不可能存在的。但是有一些材料,如二氧化矽,就非常接近真正的電絕緣體,從而產生了快閃記憶體技術。一種更大類別的材料。如橡膠和很多的塑膠等,對於家庭和辦公室配線來說都是“完美”的絕緣體,不存在安全性方面的隱患,並且效率也很高。在沒有發明出更好的合成物質之前,在大自然的固有物質中,雲母和石棉都可以作為很好的熱和電絕緣體。

絕熱材料

在建築學中,將用於控制室內熱量外流的材料稱為保溫材料;把阻止室外熱量進人室內的材料稱為隔熱材料;保溫、隔熱材料統稱為絕熱材料,也是熱絕緣體。建築物選擇合適的絕熱材料,既可以保證室內有適宜的溫度,為人們構築一個溫暖、舒適的環境,從而提高人們的生活質量,又可以減少建築物的採暖和空調能耗而節約能源。
據統計,具有良好絕熱功能的建築,其能源可節省25%~50%。因此,在建築工程中,合理選擇和使用絕熱材料具有重要意義。

類型

多孔型

對於多孔材料,當熱量從高溫面向低溫面傳遞時,固相中的導熱方向垂直於材料平面;當碰到氣孔後,固相導熱的方向發生變化,總的傳熱路線大大增加,從而使傳熱速度減慢。另外由於氣孔壁面存在著溫差,也會發生傳熱,但由於空氣的導熱率遠遠小於固體的導熱係數,所以熱量通過氣孔傳遞的阻力較大,使傳熱速度大大減緩。

纖維型

纖維型絕熱材料的傳熱機理基本上和多孔材料的情況相似。平行於纖維方向的傳熱量要大於垂直於纖維方向的傳熱量。

反射型

反射型是具有反射性的材料,由於大量熱輻射在表面被反射掉,使通過材料的熱量大大減少,從而達到了絕熱的目的。材料反射率越大,絕熱性越好。

材料的導熱性

材料的導熱性是指通過材料本身進行傳導熱量的一種能力,用導熱係數
表示。導熱係數
值越小,材料的保溫隔熱性能就越好。導熱係數是評定材料隔熱性能的重要指標。
不同的建築材料具有不同的保溫隔熱性能。保溫隔熱性能良好的材料常是多孔的。不同的建築材料具有不同的保溫隔熱性能,衡量材料隔熱性能的主要指標是導熱性。

主要因素

性質

不同的材料導熱係數是不同的,導熱係數值以金屬最大,非金屬次之,液體較小,氣體最小。對於同一種材料,內部結構不同,導熱係數也不同,一般結晶結構最大,微晶體結構次之,玻璃體結構最小。

特徵

由於材料中固體物質的導熱能力比空氣要大得多,故表觀密度小的材料,因其孔隙率大,導熱係數就小,即導熱係數隨孔隙率的增大而減小。對於鬆散纖維狀材料,當表觀密度低於某一極限時,導熱係數反而會增大,這是由於孔隙增大而且互相連通的孔隙大大增多,而使對流作用加強的結果。

溫度與濕度

材料的導熱係數隨溫度的升高而增大,因為溫度升高時,材料固體分子的熱運動增強,但這種影響在溫度0℃~50℃時並不明顯,只有對處於高溫或負溫下的材料,才考慮溫度的影響。
材料吸濕受潮後,其導熱係數增大,在多孔材料中最為明顯。這是由於受潮後材料的孔隙中有了水分,而水的導熱係數
=0.58 W/(m·K)比空氣的導熱係數
=0.029 W/(m·K)大20倍左右。如孔隙中的水結成冰,凍的導熱係數
=2.33 W/(m·K),則導熱率會更大。故絕熱材料在套用時,必須注意防水避潮。

熱流方向

對於各向異性的材料(如木材等纖維質的材料),當熱流平行於纖維方向時,熱流受到的阻力小;當熱流垂直於纖維方向時,受到的阻力最大。
上述各項因素中以表觀密度和濕度的影響最大,因此,在測定材料的導熱係數時,必須測定材料的表觀密度。至於濕度,多數絕熱材料可取空氣相對濕度為80%~85%時材料的平衡濕度作為參考值,儘可能在這種濕度條件下來測定材料的導熱係數。
在建築上採用絕熱保溫材料,能提高建築物的使用效能,減少基本建築材料的用量,減輕圍護結構的質量,提高建築施工的工業化程度,大幅度節能降耗,對促進建築業的發展,緩解能源緊張以及提高人民的居住水平具有重要意義。

常用材料

常用絕熱保溫材料的主要組成、特性和套用見表1。
表1 常用絕熱保溫材料的主要組成、特性和套用
品 種
主要組成材料
主要性質
主要套用
礦渣棉
熔融礦渣用離心法製成的纖維絮狀物
體積密度為110~130 k/m3,導熱係數小於0.044W/(m·K),最高使用溫度為600℃
絕熱保溫填充材料
岩棉
熔融岩石用離心法製成的纖維絮狀物
體積密度為80~150 kg/m3,導熱係數小於0.044 W/(m·K)
絕熱保溫填充材料
瀝青岩棉氈
以瀝青粘結岩棉,經壓制而成
體積密度為130~160 kg/m3,導熱係數為0.049~0.052 W/(m·K),最高使用溫度為250℃
牆體、屋面、冷藏庫等
岩棉板(管殼、氈、帶等)
以酚醛樹脂粘結岩棉,經壓制而成
體積密度為80~160kg/m3,導熱係數為0.040~0.050 W/(m·K),最高使用溫度為400~600℃
牆體、屋面、冷藏庫、熱力管道等
玻璃棉
熔融玻璃用離心法等製成的纖維絮狀物
體積密度為8~40 kg·m3,導熱係數為0.040~0.050 W/(m·K)。最高使用溫度為400℃
絕熱保溫填充材料
玻璃棉氈(帶、毯、管
殼)
玻璃棉、樹脂膠等
體積密度為8~120 kg/m3,導熱係數為0.040~0.058W(m·K),最高使用溫度為350~400℃
牆體、屋面等
膨脹珍珠岩
珍珠岩等經焙燒、膨脹而得
堆積密度為40~300 kg/m3,導熱係數為0.025~0.048 W/(m·K),最高使用溫度為800℃
保溫絕熱填充材料
膨脹珍珠岩製品(塊、板、
管殼等)
以水玻璃、水泥、瀝青等膠結膨脹珍珠岩而成
體積密度200~500kg/m3,導熱係數為0.055~0.116 W/(m·K),抗壓強度為0.2~1.2 MPa,以水玻璃膨脹珍珠岩製品的性能較好
屋面、牆體、管道等,但瀝青珍珠岩制
品僅適合在常溫或負
溫下使用

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