传热介质隔热材料

工业用保温隔热材料的导热系数往往更低一些,具体指标要求与行业领域和具体应用密切相关。为此,人们一直在寻求与研究一种能大大提高隔热保温材料反射隔热保温新型材料。

上世纪90年代,美国国家航空航天局(NASA)的科研人员为解决航天飞行器传热控制问题而研发采用的一种新型太空绝热反射瓷层(Therma-Cover),该材料是由一些悬浮于惰性乳胶中的微小陶瓷颗粒构成的,它具有高反射率、高辐射率、低导热系数、低蓄热系数等热工性能,具有卓越的隔热反射功能。这种高科技材料在国外由航天领域推广应用到民,用于建筑和工业设施中,并已出口到我国,用于一些大型工业设施中。但美中不足的是,该材料20美元/kg的昂贵售价实在令国内许多行业望物兴叹,难以承受。

同样是上世纪90年代,美国国家宇航局NASA为解决宇航服隔绝外界高低温而研发制成了新型材料气凝胶。这种材料全称为二氧化硅气凝胶。是目前已知的密度最小的固体材料,也是迄今为止保温性能最好的材料。其最小密度可达到3kg/m³,导热系数在常温下低至0.013W/(m·K)。这种纳米高科技材料已经有航天航空领域推广到军工民用领域,其价格也降低到民用可以承受的价格点。至今,国内生产工业用二氧化硅气凝胶绝热毡的技术已经比较完备。

1.国际发展趋势

当今,全球保温隔热材料正朝着高效、节能、薄层、隔热、防水外护一体化方向发展,在发展新型保温隔热材料及符合结构保温节能技术同时,更强调有针对性使用保温绝热材料,按标准规范设计及施工,努力提高保温效率及降低成本。国内外纷纷展开薄层隔热保温涂料的研究,美国已有多家公司生产这种绝热瓷层涂料,如美国的SPM Thermo-Shield、Thermal Protective Systems推出的Ceramic-Cover、J.H.International的Therma-Cover等产品。

2.国内发展趋势

该涂料选用了具有优异耐热、耐候性、耐腐蚀和防水性能的硅丙乳液和水性氟碳乳液为成膜物质,采用被誉为空间时代材料的极细中空陶瓷颗粒为填料,由中空陶粒多组合排列制得的涂膜构成的,它对400~1800nm范围的可见光和近红外区的太阳热进行高反射,同时在涂膜中引入导热系数极低的空气微孔层来隔绝热能的传递。这样通过强化反射太阳热和对流传递的显著阻抗性,能有效地降低辐射传热和对流传热,从而降低物体表面的热平衡温度,可使屋面温度最高降低20℃,室内温度降低5~10℃。产品绝热等级达到R-33.3, 热反射率为89%,导热系数为0.030W/m.K。 发展趋势:建筑物隔热保温是节约能源、改善居住环境和使用功能的一个重要方面。建筑能耗在人类整个能源消耗中所占比例一般在30-40%,绝大部分是采暖和空调的能耗,故建筑节能意义重大。而且由于该隔热保温涂料以水为稀释介质,不含挥发性有机溶剂,对人体及环境无危害;其生产成本仅约为国外同类产品的1/5,而它作为一种新型隔热保温涂料,有着良好的经济效益、节能环保、隔热效果和施工简便等优点而越来越受到人们的关注与青睐。且这种太空绝热反射涂料正经历着一场由工业隔热保温向建筑隔热保温为主的方向转变,由厚层向薄层隔热保温的技术转变,这也是今后隔热保温材料主要的发展方向之一。太空反射绝热涂料通过应用陶瓷球型颗粒中空材料在涂层中形成的真空腔体层,构筑有效的热屏障,不仅自身热阻大,导热系数低,而且热反射率高,减少建筑物对太阳辐射热的吸收,降低被覆表面和内部空间温度,因此它被行家一致公认为有发展前景的高效节能材料之一。

然而目前在我国,岩棉、玻璃棉、膨胀珍珠岩等传统保温材料仍占据主要市场,这些材料尽管价格比较低,但密度大、保温隔热性能差(导热系数为0.065-0.090W/m·K)、铺设较厚材料损耗量大、吸湿性高、抗震性能和环保性能较差,使用这些保温材料是无法达到节能标准的。另外石棉和玻璃棉等建筑保温材料本身就带有大量的有害物质,无法满足人类的健康要求。而新型泡沫塑料类保温隔热材料(如EPS、XPS、PUF、PET等)目前在我国的产量仅占总绝热材料的40%,与传统保温材料相比,泡沫塑料(如Airex等)的导热系数低、保温隔热效果好、自重轻、吸水率低、化学稳定性好、施工方便,但由于泡沫塑料价格相对较高,因而限制了在国内的大量使用。目前我国的新建建筑中,95%以上仍然是高能耗建筑,主要还是因为仍使用传统保温材料的缘故。因而想要提高建筑的节能率,就必须提高新型保温隔热材料的产量及其使用

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