基本介紹
- 中文名：絕熱材料
- 外文名：thermal insulation material
- 類別：材料
- 包括：保溫材料、保冷材料
- 種類：多孔材料,熱反射材料和真空材料
- 特點：輕質、疏鬆、多孔的纖維狀
簡介,原理,分類,成分,使用溫度,形狀,施工方法,保護層材料,選用要點,性能優劣性,導熱係數值,透濕係數,行業發展趨勢,
簡介
絕熱材料分為多孔材料,熱反射材料和真空材料三類。前者利用材料本身所含的孔隙隔熱，因為空隙內的空氣或惰性氣體的導熱係數很低，如泡沫材料、纖維材料等；熱反射材料具有很高的反射係數，能將熱量反射出去，如金、銀、鎳、鋁箔或鍍金屬的聚酯、聚醯亞胺薄膜等。真空絕熱材料是利用材料的內部真空達到阻隔對流來隔熱。航空航天工業對所用隔熱材料的重量和體積要求較為苛刻，往往還要求它兼有隔音、減振、防腐蝕等性能。各種飛行器對隔熱材料的需要不盡相同。飛機座艙和駕駛艙內常用泡沫塑膠、超細玻璃棉、高矽氧棉、真空隔熱板來隔熱。飛彈頭部用的隔熱材料早期是酚醛泡沫塑膠，隨著耐溫性好的聚氨酯泡沫塑膠的套用，又將單一的隔熱材料發展為夾層結構。飛彈儀器艙的隔熱方式是在艙體外蒙皮上塗一層數毫米厚的發泡塗料，在常溫下作為防腐蝕塗層，當氣動加熱達到200°C以上時，便均勻發泡而起隔熱作用。人造地球衛星是在高溫、低溫交變的環境中運動，須使用高反射性能的多層隔熱材料，一般是由幾十層鍍鋁薄膜、鍍鋁聚酯薄膜、鍍鋁聚醯亞胺薄膜組成。另外，表面隔熱瓦的研製成功解決了太空梭的隔熱問題，同時也標誌著隔熱材料發展的更高水平。
原理
熱傳遞在建築物熱量交換中表現為三種方式：傳導熱+對流熱<25%，輻射熱>75%。
夏天瓦屋面溫度升高后，大量輻射熱進入室內導致溫度持續上升，工作與生活環境極不舒服。
Dike鋁箔卷材的太陽輻射吸收係數（法向全輻射放射率）0.07，放射熱量很少。被廣泛套用於屋面與牆體的隔熱保溫。
熱能傳播路線（不加隔熱膜）：太陽——紅外線磁波——熱能撞擊瓦片使溫度升高——瓦片成為熱源放射出熱能——熱能撞擊現澆屋面使溫度升高——現澆屋面成為熱源放射出熱能——室內環境溫度持續升高
熱能傳播路線（加隔熱膜）：太陽——紅外線磁波——熱能撞擊瓦片使溫度升高——瓦片成為熱源放射出熱能——熱能撞擊鋁箔使表面溫度升高——鋁箔放射率極低，放射少量熱能——室內保持舒適的環境溫度。
分類
絕熱材料一般是輕質、疏鬆、多孔的纖維狀材料。
成分
按其成分不同可以分為有機材料和無機材料兩大類。
熱力設備及管道保溫用的材料多為無機絕熱材料。此類材料具有不腐爛、不燃燒、耐高溫等特點，如石棉、硅藻土、珍珠岩、氣凝膠氈、玻璃纖維、泡沫混凝土和矽酸鈣等。
低溫保冷工程多用有機絕熱材料。此類材料具有表觀密度小、導熱係數低、原料來源廣、不耐高溫、吸濕時易腐爛等特點，如軟木、聚苯乙烯泡沫塑膠、聚氨基甲酸酯、牛毛氈和羊毛氈等。
使用溫度
按照絕熱材料的使用溫度限度可以分為高溫用、中溫用和低溫用絕熱材料三種。
高溫用絕熱材料，使用溫度可在700℃以上。這類纖維質材料有矽酸鋁纖維和矽纖維等；多孔質材料有硅藻土、蛭石加石棉和耐熱粘合劑等製品。
中溫用絕熱材料，使用溫度在100~700℃之間。中溫用纖維質材料有氣凝膠氈、石棉、礦渣棉和玻璃纖維等；多孔質材料有矽酸鈣、膨脹珍珠岩、蛭石和泡沫混凝土等。
低溫用絕熱材料，使用溫度在100℃以下的保冷工程中。
形狀
按照絕熱材料形狀不同可分為鬆散粉末狀、纖維狀、粒狀、瓦狀和磚等幾種材料。
施工方法
按照施工方法的不同可分為濕抹式絕熱材料、填充式絕熱材料、綁紮式絕熱材料、包裹及纏繞式絕熱材料和澆灌式絕熱材料。
濕抹式：即將石棉、石棉硅藻土等保溫材料加水調和成膠泥塗抹在熱力設備及管道的外表面上。
填充式：是在設備或在管道外面做成罩子，其內部填充絕熱材料，如填充礦渣棉、玻璃棉等。
綁紮式：是將一些預製保溫板或管殼放在設備或管道外面，然後用鐵絲綁紮，外面再塗保護層材料。屬於這類的材料有石棉製品、膨脹珍珠岩製品、膨脹蛭石製品和矽酸鈣製品等。
包裹及纏繞式：是把絕熱材料做成氈狀或繩狀，直接包裹或纏繞在被絕緣的物體上。屬於這類的材料有礦渣棉氈、玻璃棉氈以及石棉繩和稻草繩等。
澆灌式：是將發泡材料在現場灌入被保溫的管道、設備的模殼中，經現場發泡成保溫（冷）層結構。也有直接噴塗在管道、設備外壁上，瞬時發泡，形成保溫（冷）層。
保護層材料
絕熱結構是由絕熱層和保護層兩部分組成的。絕熱材料填充於絕熱層，其外部的保護層，因施工方法不同所用材料不同。
塗抹式保護層，所用材料有瀝青膠泥和石棉水泥砂漿；
金屬保護層，所用材料有黑鐵皮、鍍鋅鐵皮、聚氯乙烯鋼板和不鏽鋼板等；
選用要點
絕熱材料在建築中常見的套用類型及設計選用應符合GB/T 17369-1998《建築絕熱材料的套用類型和基本要求》的規定。
選用時除應考慮材料的導熱係數（導熱係數不大於0.175W/（m·K））外，還應考慮材料的吸水率、燃燒性能、強度等指標。不同絕熱材料的性能特點見相應的分類指南。
性能優劣性
保溫性能優劣主要通過導熱係數反映：導熱係數 λ = W/(m·k)
導熱係數表征材料在穩定傳熱狀況下的導熱能力。其導熱係數值越小越好。
λ值0.20w/(m.k)作為保溫材料和非保溫材料的分界值。λ>0.20w/(m.k)的材料一般不應作為保溫材料使用。
導熱係數值
氣凝膠氈——0.018w/(m.k)
靜止的空氣——0.026w/(m.k)
水——0.552 w/(m.k)
冰——2.2 w/(m.k)
鐵——350 w/(m.k)
超細玻璃棉——0.041 w/(m.k)
聚乙烯發泡塑膠——0.038 w/(m.k)
氣凝膠氈——適用區間在-200℃~650℃，絕對疏水，導熱係數λ隨溫度升高上升的趨勢最為平緩。
絕熱材料隨著使用年限的增長，其導熱係數λ值也不斷增大，是因為任何一種絕熱材料在常規使用環境下都會吸濕。水的導熱係數遠遠高於絕熱材料的初始導熱係數，所以絕熱材料本體中吸濕進入了水蒸汽（或水），勢必使材料的導熱係數不斷增大，最終失掉其絕熱功能。
透濕係數
透濕係數δ g/（m.s. pa）和 濕阻因子u 決定絕熱材料的使用壽命。
U =D/δ
μ——產品的濕阻因子；
D——單位是g/（m.s. pa）；
δ——單位是g/（m.s. pa）
空氣中的水蒸汽擴散係數D=0.01988/P
P——當地大氣壓，Pa。空氣中水蒸氣擴散係數D與當地的大氣壓P有關，
μ值越大材料抗水蒸氣滲透的能力愈強，材料的使用壽命也愈長。
常用纖維材料μ值為3—5
發泡聚乙烯塑膠μ值為—1000左右
發泡聚苯乙烯塑膠μ值為—100左右
B2級橡塑發泡材料μ值為—3000左右
B1級橡塑發泡材料μ值為3500—8000
金屬鋁板、鋁箔μ值為∞。
行業發展趨勢
2012年,我國絕熱材料行業的主營產品類型變化較大:泡沫塑膠類絕熱材料供需增長較快,礦物纖維類絕熱材料所占份額基本保持穩定;硬質類絕熱材料製品所占比例呈現逐年下降趨勢。
