浅析无机保温材料的分类特性及应用前景

一、保温材料的定义、分类及其家族 （一）定义 保温材料（Thermal insulating material）是指对热流具有显著阻抗性的材料或材料复合[1]。材料保温性能的好坏,由材料的导热系数λ的大小决定,导热系数越小,保温性能就越好。一般将导热系数不大于0.23W/m·K的材料称为绝热材料,通常将其中导热系数λ值小于0.14W/m·K的绝热材料称为保温材料,将导热系数λ值在0.05W/m·K以下的材料称为高效保温材料。     

掺加麦秆植物纤维碱矿渣胶凝材料墙体热工性能试验

采用冷、热箱热流计法测量植物纤维增强碱矿渣胶凝材料墙体的热工参数。选取墙体尺寸为780 mm×950 mm×190 mm,利用热电偶和热流计分别测出墙体两侧温度和热流,再用静态法计算,得到墙体的导热热阻0.408 m~2·K/W、传热系数为1.792 W/(m~2·K),进而计算得到墙体的导热系数为0.136 W/(m·K)。与空气导热系数0.84 W/(m·K)和混凝土墙体的导热系数1.74 W/(m·K)相比,植物纤维增强碱矿渣胶凝材料的导热系数更小,表明植物纤维增强碱矿渣胶凝材料具有良好的保温隔热性能。     

一种烧结复合保温砌块及其墙体热工性能参数计算

理论计算烧结复合砌块的当量导热系数约为0.14 W/（m·K）左右,240 mm、290 mm 厚烧结复合保温砌块主墙体（普通砂浆抹灰层）的传热系数分别为0.55 W/（m^2·K）和0.44 W/（m^2·K）.表明,通过合理的建筑热桥构造,不同厚度墙体能够满足夏热冬冷地区和寒冷地区65%建筑节能标准对建筑外墙传热系数限值的要求.     

促强减缩剂在热固复合聚苯板中的应用研究

以P·O52.5水泥掺加23%促强减缩剂为基材制备热固复合聚苯板,采用浇筑工艺制备的热固复合聚苯板脱模时间≤2h,干密度≤180 kg/m~3,导热系数≤0.053 W/(m·K),抗压强度≥0.6 MPa,抗拉强度≥0.14 MPa,燃烧性能达到A级;采用压制工艺制备的热固复合聚苯板脱模时间≤4 h,干密度≤150 kg/m3,导热系数≤0.042 W/(m·K),抗压强度≥0.3 MPa,抗拉强度≥0.12 MPa,燃烧性能达到A级。制备的热固复合聚苯板的性能符合JG/T 536—2017中G型060级、050级标准要求。     

人工冻融黏土导热系数试验研究

基于TC3000型热线法导热系数测试原理,研制了人工冻土导热系数测试系统,该系统具有温度精度高、测试速度快、测试灵活等优点。对冻结地下工程岩土进行了导热系数试验研究,获得人工冻结黏土随干密度、含水率、外界环境温度变化对冻土导热系数的影响规律。试验结果表明:冻融土导热系数随干密度呈线性增加,平均增长速率为0.20~0.25 W/m·K之间;冻融土导热系数随含水率变化平均增长速率相差不超过0.03 W/m·K;温度每降低1℃,冻融土导热系数增加0.01~0.014 W/m·K。研究成果可为类似冻结工程中测试土体导热系数提出一种新的有效方法,对人工冻结温度场计算具有重要指导意义。     

绍兴某山地现场热响应试验研究

热物性参数是地源热泵系统地埋管换热器设计的关键参数。采用自行研制的岩土热物性参数测试仪,于地处夏热冬冷地区的绍兴某山地开展单U和双U测试井现场热响应试验,使用线热源模型对数据进行分析,获得工程所在山地单U测试井的岩土导热系数为2. 27 W/(m·K),钻井热阻为0. 123 (m·K)/W,排热工况下单位延米换热量为86. 39 W/m,双U测试井的岩土导热系数为3. 31 W/(m·K),钻井热阻为0. 119 (m·K)/W,单位延米换热量为106. 72 W/m,为该地区地源热泵系统的设计及施工提供了依据。     

蒙古包围护结构全寿命周期能耗研究

从毛毡材料入手,对传统羊毛毡材料进行热工性能分析。将传统蒙古包建筑厚度为18 mm毛毡的导热系数、传热系数进行数据分析处理后的平均导热系数为0.076 6 W/m·K,传热系数平均值为1.39 W/m~2·K。通过对其进行精细化试验分析,将羊毛、棉花、PVA纤维三种材料混合配比,经数据分析处理后羊毛棉花、羊毛PVA纤维、棉花PVA纤维的平均导热系数分别为0.059、0.066、0.075 W/m·K。从而解决了全寿命周期内围护结构材料耗能量高的重要问题,实现优化后热指标高于优化前6 W/m~2左右,促进、提高了毛毡材料的节能保温性。     

种植屋面热工参数

针对建筑节能工程应用的需要,研究了种植屋面节能设计热工参数,包括种植土导热系数和植被层附加热阻。采用实验方法测量了6种种植土试样材料在不同湿度下的导热系数,回归分析得到了由干密度和重量湿度确定的种植土导热系数计算式,提出了2类常用种植土的导热系数参考值:改良土为0.51 W/(m·K),无机复合种植土为0.25 W/(m·K)。采用现场测量与模拟分析相结合的方法,研究了种植屋面当量热阻与热流的关系,针对不同的植物覆盖状态,提出植被层附加热阻参考值为0.3~0.5m~2·K/W。     

ALC砂加气混凝土砌块(板)

一、主要特性:1、轻质高强。ALC板的干体积密度≤530kg/m3,砌块≤500kg/m3,不仅可以做隔墙板、屋面板,还更多用于外墙板,也可用于楼板。它的自重约是混凝土的1/5,砖的1/3.5。它的立方体抗压强度≥3.8Mpa。由于砌块尺寸精确,可用薄层粘结剂砌筑,提高了砌体强度。砌体强度可达砌块立方强度的80%(砖墙仅为30%左右)。可降低建筑物自重,减少基础、梁柱结构造价。2、保温隔热性能优良。ALC板绝干导热系数λ=0.14W/m·K(单一墙体设计取值0.23W/m·K),仅及混凝土的1/7.5,实心砖砌体的1/3.5,是一种高效保温隔热围护结构材料,在确保必要的隔热保…     

自燃煤矸石免烧空心制品的研究

自燃煤矸石空心制品是利用自燃煤矸石的良好活性,用15％的石灰及外加剂激发,采用免烧工艺,经自然养护制成的一种建筑材料。其抗压强度为8～11兆帕(超过空心粘土砖),容重≤1100kg/m~3,导热系数≤0.6W/(m·K),碳化系数≥1,抗冻性、保温性良好。     

硅藻土、超细稻壳灰、硅灰对双重多孔混凝土性能的影响

通过将硅藻土、超细稻壳灰、硅灰掺入到多孔浆料和多孔轻骨料的双重多孔混凝土中,研究其对双重多孔混凝土性能的影响。结果表明:当掺量为水泥质量的10%时,混凝土强度提高依次是硅藻土提高26%、超细稻壳灰11%、硅灰2.4%,同时也改善了混凝土的保温隔热性能。当含气量在10%~15%时,双重多孔混凝土的强度可在20 MPa以上,导热系数小于0.36 W/(m·K)。用于240 mm厚混凝土墙梁柱时,其平均传热系数Km小于1.5 W/(m·K),满足JGJ 134—2010《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》的要求。     

Statistical Approach to Estimate the Temperature in Chimney Roof Penetration

The paper shows how the Design of the Experiments can be used to determine mathematical relations to estimate the maximum temperature reached by flammable materials at chimney-roof penetrations. Heat transfer between chimney and roof is simulated by means of an appropriate two-dimensional numerical model. This approach allows the analysis of a great number of cases that otherwise could not be analyzed experimentally. In particular, an insulated chimney of internal diameter of 200 mm passing through two different roofs representative of a great number of non-ventilated roofs is considered. Chimneys are considered with thicknesses between 20 mm and 120 mm and thermal conductivities of the insulating material between 0.03 W/m K and 0.28 W/m K. Wooden roofs are studied of thicknesses between 80 mm and 360 mm and made up of one insulating layer over one wooden layer and by one insulating layer between two wooden layers. Configurations with the chimney in contact with the roof, or with clearance of up to 120 mm were considered. Exhaust gas temperatures are studied covering all the classes of chimney considered by the European standards (from T80 and T600). The mathematical relations are also translated into tables to make them suitable for end-users. They are an effective tool to support chimney installers and producers for installations in conditions very different from those contemplated in the certification procedure.     

气凝胶对EPS保温材料性能影响研究

以酚醛树脂（PF）和气凝胶粉末作为阻燃剂,采用包覆法制备气凝胶/聚苯乙烯（EPS）复合阻燃材料,并对气凝胶/EPS复合阻燃材料的阻燃和保温性能进行研究。结果表明,阻燃剂气凝胶粉末的加入,使得气凝胶/EPS复合阻燃材料的LOI值和保温性能均有明显改善,气凝胶粉末添加量为20wt%,气凝胶粒级为0.3～0.18mm,选用导热系数在0.018～0.020W/(m·K)的气凝胶粉末,样品的综合性能最好。由SEM表征和热重分析可知,气凝胶/EPS复合阻燃材料经受高温燃烧时,EPS珠粒外部一层气凝胶粉末起到隔绝氧气和热量的作用,阻止了EPS基体与热源的接触。     

不同前驱体浓度柔性气凝胶性能研究

以甲基三乙氧基硅烷（MTES）为前驱体,乙醇（EtOH）为溶剂,通过（酸碱）溶胶-凝胶法和超临界干燥技术制备柔性超疏水二氧化硅气凝胶,并研究不同前驱体浓度溶胶-凝胶工艺柔性气凝胶的物理性质、化学组成、微观结构、柔性和回弹性。结果表明,随着前驱体浓度降低,柔性增强但强度逐渐降低,回弹次数减少;导热系数逐渐降低,当MTES/EtOH摩尔比为1:13时,其导热系数最低为0.0270W/(m·K);平均孔径及孔体积逐渐增大;Si-O-Si, Si-C,C-H键增加,带来更多的三官能团有机硅的交联。     

秸秆纤维中空陶粒混凝土的制备与性能表征

在中空陶粒混凝土中掺加秸秆纤维,获得秸秆纤维增强的中空陶粒混凝土,并对其物理力学性能、热学性能及收缩性能等进行研究。结果表明:随着秸秆纤维含量的增加,中空陶粒混凝土试样硬化后的物理力学性能有显著的提高,尤其是抗折强度,秸秆纤维占胶凝材料质量0.4%时,28 d抗折强度达到4.1 M Pa,收缩率降低至0.07%,导热系数降低至0.1 W/(m·K),吸水率增加了1.4%。     

新型混凝土储热材料的研制

研究了在材料中添加热容、热导率大的物质来改善材料整体性能的方法。研究结果表明:当铝酸盐水泥含量为10%时,材料的抗压、抗折强度能满足工业需求;材料的比热容在350℃时达到4.5 kJ/(kg.K),接近甚至超过某些相变储热材料的比热容;随着石墨粉含量的增加,材料的热导率几乎成直线上升,当石墨含量为5%时材料的热导率大于1.7 W/(m.K)。     

外加剂对氯氧镁发泡水泥的性能的影响

以氯氧镁水泥为主要原料,采用双氧水作为发泡剂,可制得密度在300 kg/m~3左右的发泡水泥。研究了聚丙烯纤维、PVAC乳液和粉煤灰用量对发泡水泥性能的影响。结果表明:在氯氧镁发泡水泥中添加适量聚丙烯纤维、PVAC乳液和粉煤灰有助于改善发泡水泥强度、密度和导热系数;以MgO_(活性)/MgCl_2=6.5、H_2O/MgCl_2=14、5%双氧水、2%粉煤灰、0.2%纤维和0.2%PVAC乳液制备的发泡水泥的强度为0.60 MPa,密度为300 kg/m~3,导热系数为0.056 W/m·K。     

Bestimmung thermischer Eigenschaften der Gesteine des Unteren und Mittleren Buntsandsteins

For accurate planning of vertical borehole heat exchanger systems, knowledge of thermo-physical ground parameters is critical. This study reports laboratory-measured thermal conductivity and diffusivity values of Mesozoic sandstones (Lower and Middle Buntsandstein) from four wells. The measurements were made on drill core using an optical scanning method. The mean thermal conductivities of the sandstones range between 2.6?±?0.3 W?/?(m?·?K) and 3.1?±?0.4 W?/?(m?·?K) for dry conditions and between 3.6?±?0.3 W?/?(m?·?K) and 4.1?±?0.6 W?/?(m?·?K) after saturation with water. The mean thermal diffusivity values range between (1.6?±?0.2)?·?10??6 m²?/?s for dry and (2.0?±?0.6)?·?10??6 m²?/?s for water-saturated sandstones. Thermal properties are closely related to the petrography and lithostratigraphy of the sandstones. Additionally, three temperature correction methods were applied for the purpose of evaluating the comparative accuracy and the correction schemes with respect to local in-situ conditions. The results show that the temperature corrections proposed by Somerton (Thermal properties on temperature-related behavior of rock/fluid systems, Elsevier, New York, S 257, 1992) and Sass et al. (J Geophys Res, 97:5017–5030, 1992) are most suited for the respective sandstone data set.     

冻结风立井白垩系砂岩导热特性的试验研究

为掌握我国西部白垩系富水基岩的热物理特性,采用基于瞬态平面热源技术的Hot-Disk 热常数分析仪对不同温度(-30 ℃、-20 ℃、-10 ℃、-5 ℃、0 ℃、10 ℃、27 ℃)、不同含水(干燥、微量含水、大量含水、饱水)、不同粒径(中粒、粗粒)白垩系砂岩的热导率λ进行了测试。结果表明:饱水砂岩热导率λ随温度降低而先增大后略有减小并趋于稳定,-10 ℃时达峰值3.375 W/m·K;砂岩热导率λ随含水率ω增加呈先增大后减小趋势,λ的范围在0.368-2.242 W/m·K之间,当ω=6.282%-7.539%时热导率λ较大,此时中砂岩最大热导率可达2.242 W/m·K;常温下,相同含水的非饱和白垩系粗砂岩热导率总大于中砂岩0.254~0.284 W/m·K,其中粗、中砂岩平均孔隙度分别为15.169%、21.863%,说明非饱和时砂岩孔隙度越小、颗粒粒径越大则热导率越大。可为西部白垩系地层深厚富水基岩煤矿立井冻结设计提供科学的理论依据。