傳熱介質隔熱材料

工業用保溫隔熱材料的導熱系數往往更低一些,具體指標要求與行業領域和具體應用密切相關。為此,人們一直在尋求與研究一種能大大提高隔熱保溫材料反射隔熱保溫新型材料。

上世紀90年代,美國國傢航空航天局(NASA)的科研人員為解決航天飛行器傳熱控制問題而研發采用的一種新型太空絕熱反射瓷層(Therma-Cover),該材料是由一些懸浮於惰性乳膠中的微小陶瓷顆粒構成的,它具有高反射率、高輻射率、低導熱系數、低蓄熱系數等熱工性能,具有卓越的隔熱反射功能。這種高科技材料在國外由航天領域推廣應用到民,用於建築和工業設施中,並已出口到我國,用於一些大型工業設施中。但美中不足的是,該材料20美元/kg的昂貴售價實在令國內許多行業望物興嘆,難以承受。

同樣是上世紀90年代,美國國傢宇航局NASA為解決宇航服隔絕外界高低溫而研發制成瞭新型材料氣凝膠。這種材料全稱為二氧化矽氣凝膠。是目前已知的密度最小的固體材料,也是迄今為止保溫性能最好的材料。其最小密度可達到3kg/m³,導熱系數在常溫下低至0.013W/(m·K)。這種納米高科技材料已經有航天航空領域推廣到軍工民用領域,其價格也降低到民用可以承受的價格點。至今,國內生產工業用二氧化矽氣凝膠絕熱氈的技術已經比較完備。

1.國際發展趨勢

當今,全球保溫隔熱材料正朝著高效、節能、薄層、隔熱、防水外護一體化方向發展,在發展新型保溫隔熱材料及符合結構保溫節能技術同時,更強調有針對性使用保溫絕熱材料,按標準規范設計及施工,努力提高保溫效率及降低成本。國內外紛紛展開薄層隔熱保溫塗料的研究,美國已有多傢公司生產這種絕熱瓷層塗料,如美國的SPM Thermo-Shield、Thermal Protective Systems推出的Ceramic-Cover、J.H.International的Therma-Cover等產品。

2.國內發展趨勢

該塗料選用瞭具有優異耐熱、耐候性、耐腐蝕和防水性能的矽丙乳液和水性氟碳乳液為成膜物質,采用被譽為空間時代材料的極細中空陶瓷顆粒為填料,由中空陶粒多組合排列制得的塗膜構成的,它對400~1800nm范圍的可見光和近紅外區的太陽熱進行高反射,同時在塗膜中引入導熱系數極低的空氣微孔層來隔絕熱能的傳遞。這樣通過強化反射太陽熱和對流傳遞的顯著阻抗性,能有效地降低輻射傳熱和對流傳熱,從而降低物體表面的熱平衡溫度,可使屋面溫度最高降低20℃,室內溫度降低5~10℃。產品絕熱等級達到R-33.3, 熱反射率為89%,導熱系數為0.030W/m.K。 發展趨勢:建築物隔熱保溫是節約能源、改善居住環境和使用功能的一個重要方面。建築能耗在人類整個能源消耗中所占比例一般在30-40%,絕大部分是采暖和空調的能耗,故建築節能意義重大。而且由於該隔熱保溫塗料以水為稀釋介質,不含揮發性有機溶劑,對人體及環境無危害;其生產成本僅約為國外同類產品的1/5,而它作為一種新型隔熱保溫塗料,有著良好的經濟效益、節能環保、隔熱效果和施工簡便等優點而越來越受到人們的關註與青睞。且這種太空絕熱反射塗料正經歷著一場由工業隔熱保溫向建築隔熱保溫為主的方向轉變,由厚層向薄層隔熱保溫的技術轉變,這也是今後隔熱保溫材料主要的發展方向之一。太空反射絕熱塗料通過應用陶瓷球型顆粒中空材料在塗層中形成的真空腔體層,構築有效的熱屏障,不僅自身熱阻大,導熱系數低,而且熱反射率高,減少建築物對太陽輻射熱的吸收,降低被覆表面和內部空間溫度,因此它被行傢一致公認為有發展前景的高效節能材料之一。

然而目前在我國,巖棉、玻璃棉、膨脹珍珠巖等傳統保溫材料仍占據主要市場,這些材料盡管價格比較低,但密度大、保溫隔熱性能差(導熱系數為0.065-0.090W/m·K)、鋪設較厚材料損耗量大、吸濕性高、抗震性能和環保性能較差,使用這些保溫材料是無法達到節能標準的。另外石棉和玻璃棉等建築保溫材料本身就帶有大量的有害物質,無法滿足人類的健康要求。而新型泡沫塑料類保溫隔熱材料(如EPS、XPS、PUF、PET等)目前在我國的產量僅占總絕熱材料的40%,與傳統保溫材料相比,泡沫塑料(如Airex等)的導熱系數低、保溫隔熱效果好、自重輕、吸水率低、化學穩定性好、施工方便,但由於泡沫塑料價格相對較高,因而限制瞭在國內的大量使用。目前我國的新建建築中,95%以上仍然是高能耗建築,主要還是因為仍使用傳統保溫材料的緣故。因而想要提高建築的節能率,就必須提高新型保溫隔熱材料的產量及其使用

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