更新时间:2022-08-25 15:48
热绝缘体是阻滞热传递的材料,热绝缘体是不良热导体,包括塑胶、木材、软木、玻璃纤维和空气等。绝缘体是指极不容易传导热或电的物体。也叫非导体。热的绝缘体一般有土、气体,橡胶等。电的绝缘体有陶瓷、云母、油脂、橡胶等。
绝缘体可以分为热绝缘体和电绝缘体两种,热绝缘体即可以阻止热流动的物质:电绝缘体即可以阻止电荷流动的物质。电绝缘体是相对于导体和半导体而言的。
完全意义上的热绝缘体,根据热力学第二定律是不可能存在的。但是有一些材料,如二氧化硅,就非常接近真正的电绝缘体,从而产生了闪存技术。一种更大类别的材料。如橡胶和很多的塑料等,对于家庭和办公室配线来说都是“完美”的绝缘体,不存在安全性方面的隐患,并且效率也很高。在没有发明出更好的合成物质之前,在大自然的固有物质中,云母和石棉都可以作为很好的热和电绝缘体。
在建筑学中,将用于控制室内热量外流的材料称为保温材料;把阻止室外热量进人室内的材料称为隔热材料;保温、隔热材料统称为绝热材料,也是热绝缘体。建筑物选择合适的绝热材料,既可以保证室内有适宜的温度,为人们构筑一个温暖、舒适的环境,从而提高人们的生活质量,又可以减少建筑物的采暖和空调能耗而节约能源。
据统计,具有良好绝热功能的建筑,其能源可节省25%~50%。因此,在建筑工程中,合理选择和使用绝热材料具有重要意义。
对于多孔材料,当热量从高温面向低温面传递时,固相中的导热方向垂直于材料平面;当碰到气孔后,固相导热的方向发生变化,总的传热路线大大增加,从而使传热速度减慢。另外由于气孔壁面存在着温差,也会发生传热,但由于空气的导热率远远小于固体的导热系数,所以热量通过气孔传递的阻力较大,使传热速度大大减缓。
纤维型绝热材料的传热机理基本上和多孔材料的情况相似。平行于纤维方向的传热量要大于垂直于纤维方向的传热量。
反射型是具有反射性的材料,由于大量热辐射在表面被反射掉,使通过材料的热量大大减少,从而达到了绝热的目的。材料反射率越大,绝热性越好。
材料的导热性是指通过材料本身进行传导热量的一种能力,用导热系数 表示。导热系数 值越小,材料的保温隔热性能就越好。导热系数是评定材料隔热性能的重要指标。
不同的建筑材料具有不同的保温隔热性能。保温隔热性能良好的材料常是多孔的。不同的建筑材料具有不同的保温隔热性能,衡量材料隔热性能的主要指标是导热性。
不同的材料导热系数是不同的,导热系数值以金属最大,非金属次之,液体较小,气体最小。对于同一种材料,内部结构不同,导热系数也不同,一般结晶结构最大,微晶体结构次之,玻璃体结构最小。
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,即导热系数随孔隙率的增大而减小。对于松散纤维状材料,当表观密度低于某一极限时,导热系数反而会增大,这是由于孔隙增大而且互相连通的孔隙大大增多,而使对流作用加强的结果。
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,但这种影响在温度0℃~50℃时并不明显,只有对处于高温或负温下的材料,才考虑温度的影响。
材料吸湿受潮后,其导热系数增大,在多孔材料中最为明显。这是由于受潮后材料的孔隙中有了水分,而水的导热系数 =0.58 W/(m·K)比空气的导热系数 =0.029 W/(m·K)大20倍左右。如孔隙中的水结成冰,冰的导热系数 =2.33 W/(m·K),则导热率会更大。故绝热材料在应用时,必须注意防水避潮。
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,热流受到的阻力小;当热流垂直于纤维方向时,受到的阻力最大。
上述各项因素中以表观密度和湿度的影响最大,因此,在测定材料的导热系数时,必须测定材料的表观密度。至于湿度,多数绝热材料可取空气相对湿度为80%~85%时材料的平衡湿度作为参考值,尽可能在这种湿度条件下来测定材料的导热系数。
在建筑上采用绝热保温材料,能提高建筑物的使用效能,减少基本建筑材料的用量,减轻围护结构的质量,提高建筑施工的工业化程度,大幅度节能降耗,对促进建筑业的发展,缓解能源紧张以及提高人民的居住水平具有重要意义。
常用绝热保温材料的主要组成、特性和应用见表1。