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1、主讲人： 2011,保温隔热材料,2,讲述重点,3,一、保温隔热材料相关性能概述,本章提要,主要介绍保温隔热材料的概念、分类、发展现状及发展趋势、保温隔热材料性能特点及应用。通过本章的学习，应了解保温隔热材料的概念、发展现状及发展趋势，熟悉常用的保温隔热材料的种类及其应用。,4,1 保温隔热材料概述,内容,2 保温隔热材料分类,4 保温隔热材料性能特点及影响因素,3 保温隔热材料发展现状及 发展趋势,5 保温隔热材料制品概述及应用,一、保温隔热材料相关性能概述,5,概念：保温隔热材料是指对热流具有显著阻抗性的材料或材料复合体。保温隔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
2、能源。,1 保温隔热材料概念,6,保温隔热材料是保温材料和隔热材料的统称。 保温材料指的是控制室内热量外流的建筑材料；保温材料通常导热系数值应不大于0.23W/(mK)，热阻值应不小于4.35（m2K）/W。此外，尚应具有表观密度低，抗压强度高，构造简单，施工容易，造价低等特点。 隔热材料：指的是控制室外热量进入室内的建筑材料。,7,保温隔热材料的功效性能，取决于材料导热系数的大小，导热系数越小其保温隔热的功效性能越高。 使用于建筑物的保温隔热材料一般要求密度小、导热系数小、操作方便、价格合理。,8,建筑中使用的保温隔热材料品种繁多，其中使用最为普遍的保温隔热材料，无机材料有膨胀珍珠岩、膨胀蛭
3、石、玻化微珠、硅酸钙及制品，加气混凝土、岩棉、玻璃棉等，有机材料有聚苯乙烯泡沫塑料、挤塑板、聚氨酯泡沫塑料等。这些材料保温隔热效能的优劣，主要由材料热传导性能的高低（其指标为导热系数）所决定。,9,2 保温隔热材料分类,保温隔热材料按其成分分为无机保温隔热材料、有机保温隔热材料和复合保温隔热材料三大类型。 按照材料形态可以分为纤维状、气泡状、微孔状、层体状等。,无机保温隔热材料 气泡状：膨胀蛭石、膨胀珍珠岩及其制品等 保 温 微孔状：泡沫砼、加气砼、硅藻土、微孔硅酸钙 隔 热 泡沫玻璃等 材 料 有机保温隔热材料：泡沫塑料、植物纤维类绝热板等 复合保温隔热材料（层体状）：金属箔等,纤维状：玻璃
4、棉、矿棉及其制品等,10,3 保温隔热材料发展现状及发展趋势,3.1 国外发展现状及趋势 保温隔热材料的生产和在建筑中的应用，上世纪70年代后，国外普遍重视。国外企业力求大幅度减少能源的消耗量，从而减少环境污染和温室效应。国外保温材料工业已经有很长的历史，建筑节能用保温材料占绝大多数，如美国从1987年以来建筑保温材料占所有保温材料的80左右，瑞典及芬兰等西欧国家80以上的岩棉制品用于建筑节能。,11,目前，发达国家在浆体保温材料研制开发方面，是以轻质多功能复合浆体保温材料为主。此类浆体保温材料的各项性能较传统浆体保温材料明显提高，如具有较低的导热系数和良好的使用安全性及耐久性等。,12,3.
5、2国内发展现状及趋势 我国保温隔热材料的生产企业目前已有上千个，产品有十几大类、上百个品种，适应温度范围从-196摄氏度到1000摄氏度，技术、装备水平也有了显著提高。目前使用的绝热保温材料主要包括以下几种。,13,泡沫型保温材料 泡沫型保温材料主要包括两大类：聚合物发泡型保温材料和泡沫石棉保温材料。聚合物发泡型保温材料具有吸收率小、保温效果稳定、导热系数低、在施工中没有粉尘飞扬、易于施工等优点，正处于推广应用时期。泡沫石棉保温材料也具有密度小、保温性能好和施工方便等特点，推广发展较为稳定，应用效果也较好。但同时也存在一定的缺陷：例如，泡沫棉容易受潮，浸于水中易溶解，弹性恢复系数小，不能接触火
6、焰和在穿墙管部位使用等。,14,复合硅酸盐保温材料 复合硅酸盐保温材料具有可塑性强、导热系数低、耐高温、浆料干燥收缩率小等特点。主要种类有硅酸镁、硅镁铝、稀土复合保温材料等。而近年出现的海泡石保温隔热材料作为复合硅酸盐保温材料中的佼佼者，由于其良好的保温隔热性能和应用效果，已经引起了建筑界的高度重视，显示出强大的市场竞争力和广阔的市场前景。,15,硅酸钙绝热制品保温材料 硅酸钙绝热制品保温材料在80年代曾被公认为块状硬质保温材料中最好的一种，其特点是密度小、耐热度高，导热系数低，抗折、抗压强度较高，收缩率小。但进入90年代以来，其推广使用出现了低潮，主要原因是许多厂家采用纸浆纤维。以上做法虽然
7、解决了无石棉问题，但由于纸浆纤维不耐高温，由此影响了保温材料的耐高温性和增加了破碎率。该保温材料在低温材料在低温部位使用时，性能虽不受影响，但并不经济。,16,纤维质保温材料 纤维质保温材料在80年代初市场上占有显著的份额,是因为其优异的防火性能和保温性能,主要适用于建筑墙体和屋面的保温.但由于投资大,所以生产厂家不多,限制了它的推广使用,因而现阶段市场占有率较低。,17,发展趋势 21世纪我国绝热材料的产量将居世界第一，工艺技术装备自动化水平将跻身世界先进水平、品种更加齐全，将进一步拓展国内、国际市场。随着建筑节能政策的实施，建筑使用者对室内热环境要求的日益提高，保温材料将得到快速发展，主要
8、体现在以下几个方面：,18,（1） 向多功能复合化发展。各种材料各有特色，也有不足之处为了克服单一保温材料的不足，则要求使用多功能复合型的建筑保温材料。 （2） 向轻质化发展。同种材料密度越小其隔热性能越好，同时，轻质材料不会造成建筑结构的额外负担，减少了因结构变形造成渗漏的可能性。随着轻型房屋体系的发展，建筑保温材料也必然向着轻质化方向发展。 （3） 向绿色化发展。建筑保温材料从原料来源、生产加工制造过程、使用过程和产品的使用功能失效、废弃后，对环境的影响及再生循环利用等四个方面满足绿色建材的要求是必然趋势。如有机质发泡保温制品不再采用氟利昂、开发以植物纤维为主要原料的纤维质保温材料、合理利
9、用固体废弃物包括粉煤灰、矿渣和废旧泡沫塑料等。,19,（4） 相变储能型墙体保温材料得到发展。由于节能和环保的观念日益深人人心，到了20世纪90年代中期，相变材料在建筑领域的应用研究成为了一个热点。目前，应用在建筑上的相变材料按照化学成分的不同，可以分成无机和有机两大类。无机类相变材料价格便宜，但它存在过冷和相分离现象。有机类相变材料具有良好热行为，化学、物理特性稳定，受到人们的广泛关注。通过一定的技术将相变储能材料均匀分散在砂浆、混凝土或涂料中，使得其与建筑材料结合使用，从而提高建筑物的舒适度、降低能耗和改善对环境的负面影响。,20,（5） 透明保温材料的应用得到推广。 随着透明保温技术以及
10、新型墙体保温技术的发展，透明保温材料将得到更广泛的应用。将透明保温材料应用在窗户或预先涂黑的大面积墙体上，当日照充足时，该种保温材料从太阳的辐射中吸收热能，并传到建筑物的内墙，使内墙的温度升高；当日照不足时，透明保温材料又会最大限度的防止室内热量的散失，从而增加整座建筑的保温性，非常适合于温带和寒冷地区且有强烈太阳照射的区域。同时，透明保温层可以增加室内的舒适度，防止墙体水蒸汽凝固，避免结霜和霉变的产生。,21,4 保温隔热材料性能特点及影响因素,4.1 保温隔热材料的性能特点 导热性：当材料的两表面出现温度差时，热量自动从高温的一面向低温的一面传导，材料的这种传递热量的性质，叫做导热性。 导
11、热性一般用导热系数来表示。 实验证明：材料传导的热量Q与导热系数 、传导面积A、传热时间T以及两表面的温度差成正比，而与材料的厚度h成反比。,22,4.2 材料保温隔热性能的影响因素 影响材料保温性能的主要因素是导热系数的大小，导热系数愈小，保温性能愈好。材料的导热系数受以下因素影响： (1) 材料的性质 不同的材料其导热系数是不同的，一般说来，导热系数值以金属最大，非金属次之，液体较小，而气体更小。对于同一种材料，内部结构不同，导热系数也差别很大。一般结晶结构的为最大，微晶体结构的次之，玻璃体结构的最小。但对于多孔的绝热材料来说，由于孔隙率高，气体（空气）对导热系数的影响起着主要作用，而固体
12、部分的结构无论是晶态或玻璃态对其影响都不大。,23,(2) 表观密度与孔隙特征 由于材料中固体物质的导热能力比空气要大得多，故表观密度小的材料，因其孔隙率大，导热系数就小。 在孔隙率相同的条件下，孔隙尺寸愈大，导热系数就愈大；互相连通孔隙比封闭孔隙导热性要高。 对于表观密度很小的材料，特别是纤维状材料（如超细玻璃纤维），当其表观密度低于某一极限值时，导热系数反而会增大，这是由于孔隙增大且互相连通的孔隙大大增多，而使对流作用加强的结果。因此这类材料存在一最佳表观密度，即在这个表观密度时导热系数最小。,24,(3) 湿度 材料吸湿受潮后，其导热系数就会增大，这在多孔材料中最为明显。这是由于当材料的
13、孔隙中有了水分（包括水蒸汽）后，则孔隙中蒸汽的扩散和水分子的热传导将起主要传热作用，而水的为0.58/（），比空气的=0.029（）大20倍左右。如果孔隙中的水结成了冰，则冰的=2.33 （），其结果使材料的导热系数更加增大。故绝热材料在应用时必须注意防水避潮。,25,(4) 温度。材料的导热系数随温度的升高而增大，因为温度升高时，材料固体分子的热运动增强，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。但这种影响，当温度在50范围内时并不显著，只有对处于高温或负温下的材料，才要考虑温度的影响。 (5) 热流方向。对于各向异性的材料，如木材等纤维质的材料，当热流平行于纤维方向时，热流受到
14、阻力小，而热流垂直于纤维方向时，受到的阻力就大。,26,5 保温隔热材料制品概述及应用,4.1 膨胀珍珠岩及其制品,4.3 玻璃棉及其制品,4.5 聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）,内容,4.2 岩棉与矿渣棉及其制品,4.4 膨胀蛭石及其制品,4.6 挤塑板（XPS）,4.7 聚氨酯泡沫塑料（PU）,27,4.1 膨胀珍珠岩及其制品,概述：珍珠岩是一种酸性火山玻璃质岩石，内部含有3%6%的结合水。 膨胀珍珠岩以珍珠岩、墨曜岩或松脂岩矿石经破碎、筛分、预热，在高温下悬浮瞬间焙烧、体积骤然膨胀而成的一种白色或灰白色的松散颗粒状的材料。具有轻质、绝热、吸音、无毒、不燃烧、无臭味等特点。,28,性能特点：重
15、量轻、绝热、防火及吸音性能好，并且原材料丰富、价格低廉、使用安全、施工方便。,29,应用：膨胀珍珠岩是应用极为广泛的一种材料,几乎涉及到各个领域，例如：制氧机、冷库、液氧液氮运输的填充式保温隔热。 用于酒类、油类、药品、食品、污水等产品过滤。 用于橡胶、油漆、涂料、塑料等填充料及扩张剂。 用于吸附浮油。 用于农业、园艺、改良土壤、保水保肥。 用于与各种粘合剂配合制成各种规格与性能的型材。 用于工业窑炉与建筑物屋面与墙体的保温隔热。,30,各种膨胀珍珠岩制成品的应用除膨胀珍珠岩故有的保温性能外，以此为基本，掺加不同的粘结，可使制品适应不同的需要。,31,概述：岩棉、矿棉都属于矿物棉，岩棉是由如玄
16、武岩、辉绿岩等经高温熔融制成的人造无机纤维；矿渣棉是由工业废料矿渣如高炉矿渣、锰矿渣、磷矿渣、粉煤灰等，高温熔融，用高速离心、或高载能气体喷吹而成棉丝状无机纤维。两者的形态都是纤维状的。,4.2 岩棉、矿渣棉及其制品,32,性能特点：密度低、质轻、导热系数小、防水、吸声、不燃、化学稳定性好。,33,应用：粒状矿渣棉，用于各种建筑物的屋面、墙体、工业设备保温、隔热材料，也可以用于隔热或者防火的喷涂材料； 岩棉、矿渣棉板，用于平面或者曲率半径较大的设备、建筑物的保温隔热； 岩棉、矿渣棉缝毡，用于管道、设备等保温隔热； 岩棉、矿渣棉保温带，用于大口径管道、设备等保温隔热； 岩棉、矿渣棉管壳，用于小口径的管道保温。,34,35,概述：玻璃棉及其制品是矿物棉的一种，采用天然矿石石英砂、白云石、蜡石，配以其他化工原料纯碱、硼酸等溶制玻璃，在熔融状态和外力的拉制、吹制、甩制成极细的纤维状材料。按照其化学成分可以
