保温隔热材料

山东省建筑科学研究院主讲人：曹杨山东省建筑科学研究院2011.04保温隔热材料山东省建筑科学研究院2讲述重点一保温隔热材料相关性能概述二保温隔热材料相关标准介绍三保温隔热材料相关指标检测山东省建筑科学研究院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。山东省建筑科学研究院41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山东省建筑科学研究院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，另一方面也节约了能源。1保温隔热材料概念山东省建筑科学研究院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λ值应不大于0.23W/(m·K)，热阻Ｒ值应不小于4.35（m2·K）/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。山东省建筑科学研究院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。山东省建筑科学研究院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。山东省建筑科学研究院92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：玻璃棉、矿棉及其制品等山东省建筑科学研究院103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。山东省建筑科学研究院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。山东省建筑科学研究院123.2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。山东省建筑科学研究院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，不能接触火焰和在穿墙管部位使用等。山东省建筑科学研究院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。山东省建筑科学研究院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。山东省建筑科学研究院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。山东省建筑科学研究院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，主要体现在以下几个方面：山东省建筑科学研究院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、合理利用固体废弃物包括粉煤灰、矿渣和废旧泡沫塑料等。山东省建筑科学研究院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。山东省建筑科学研究院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。山东省建筑科学研究院214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。htATQ山东省建筑科学研究院224.2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，而固体部分的结构无论是晶态或玻璃态对其影响都不大。山东省建筑科学研究院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。山东省建筑科学研究院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λ为0.58Ｗ/（ｍ·Ｋ），比空气的λ=0.029Ｗ／（ｍ·Ｋ）大20倍左右。如果孔隙中的水结成了冰，则冰的λ=2.33Ｗ／（ｍ·Ｋ），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。山东省建筑科学研究院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０～50℃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，热流受到阻力小，而热流垂直于纤维方向时，受到的阻力就大。山东省建筑科学研究院265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）山东省建筑科学研究院274.1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。山东省建筑科学研究院28性能特点：重量轻、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。山东省建筑科学研究院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：①制氧机、冷库、液氧液氮运输的填充式保温隔热。②用于酒类、油类、药品、食品、污水等产品过滤。③用于橡胶、油漆、涂料、塑料等填充料及扩张剂。④用于吸附浮油。⑤用于农业、园艺、改良土壤、保水保肥。⑥用于与各种粘合剂配合制成各种规格与性能的型材。⑦用于工业窑炉与建筑物屋面与墙体的保温隔热。山东省建筑科学研究院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。山东省建筑科学研究院31概述：岩棉、矿棉都属于矿物棉，岩棉是由如玄武岩、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、矿渣棉及其制品山东省建筑科学研究院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。山东省建筑科学研究院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、