对绝热材料和绝热工程设计应用中有关问题的研究

对绝热材料和绝热工程设计应用中有关问题的研究

于孟亭

江苏中昌绝热技术工程有限公司 江苏南京 210000

摘要：绝热的材料以及绝热工程的发展进步和我国倡导能源节约环境保护的基本宗旨是息息相关的。从科学的角度而言，能源节约应当是不影响人们基本使用需求的基础上，尽可能降低对于各类能源的损耗。而能源节约、能耗降低以及能源利用效率提升等等方面绝热材料以及绝热工程的开展应用是极为关键的。绝热领域是一项系统化的工程项目，其中不但包含了对于绝热材料的创新性开发。也包括一系列绝热工程开展的质量规范。因此在具体的工程项目建设中，应当以其基本概念为出发点进行绝热结构的构建，从而更好地实现能源节约、绝热工程科学化发展。本文就我国对于绝热材料和绝热工程项目设计应用的有关问题进行讨论和分析，以期推动我国对于绝热材料和绝热工程的开展应用效果提升。

关键词：绝热材料；绝热工程；设计应用

引言：近30年间，我国绝热材料领域的发展十分迅速。绝热材料以前被叫做保温隔热材料，同时根据其具体的材料形状可以划分为纤维型材料、硬质材料或胶体材料。依照其来源又可以将其划分为天然绝热材料或者人工绝热材料。伴随着世界范围内工业化建设进度的持续推进，各类天然绝热材料使用已经很难满足工业生产的要求，因此人造绝热材料应用更加广泛。当前我国乃至于世界范围内对于绝热材料的研究已经十分深入，但仍然需要有着突破性根本性的发展。尽管时有具备较高科技水平的新型绝热材料以及施工工艺规范标准的出现，依旧需要更多专业技术人才投入该领域中进行技术研究材料开发，使得绝热领域获得更好的发展。

1绝热材料与绝热工程

绝热材料也被称为保温隔热材料，是一类能够阻挡热能传播的材料或者复合的材料。同时也是绝热工程技术使用和项目开展最基本的物质要素。在我国能源节约工作中有着极为关键的使用价值。但是因为绝热材料这部分特征，所以人们通常把绝热和能源节约给联系在一起。例如国际范围内将能源节约叫做第5项重要能源，也有着相应的法律法规建设。日本有能源使用合理化法律。欧美国家针对能源节约有着相应的补助和税收减免政策[1]。由此不难看出绝热材料应用在世界范围内的重要价值。同时在各类能源，例如煤炭、石油、天然气、电力乃至于风力水利能源开发过程中都需要质量优秀的绝热材料参与。同时各个行业例如工业、建筑、交通等等都会用到绝缘材料的保温保冷以及隔热的效果，并以此为基础开展第五能源的开发和应用。

绝热工程是用能工业生产的重要内容，同时也是能源节约的关键举措。绝热工程中所使用的各类材料被统称为绝热材料。工程项目开展被叫做绝热工程。而无论是绝热材料的使用还是绝热项目的开展，最终目的都是为了在建设各类领域时，尽量做到能源节约。其主要功效大致可以分为以下5点内容：将环境中的热损失尽可能地降低，这是使用绝热材料以及开展绝热工程最基本的目标；使得工作环境更加优秀；保障工作者的健康安全；只有管道中局热，避免介质出现冻结；保护液体绝热，避免产生火灾；使得建筑体更加节能、安全和健康。

2影响绝热材料导热系数的主要因素

绝热材料的导热系数也就是材料的绝热性，是其使用最重要的一项物理标准。就使用者而言都想要绝热材料的绝热性更强，相应得其导热系数就应当更低。同时局热材料的含水率以及其自身的密度都会影响着导热系数的数值。根据实验研究证明，绝热材料的含水率每提高1%，其具体的导入系数就能够提升5%。因此想要提升绝热材料的绝热性，就需要在其材料生产，产品运输材料保存，以及后续的施工应用中尽可能减少其含水量提升。就学生材料的密度而言，密度越低代表其材料内部空气间隙越多，相应的绝热效果就会更好。但含水率以及密度并非绝热材料导热系数的全部影响因素。因为一项材料的绝热能力并不只包含其导热环节的效果，往往还会涉及对流传热以及辐射传热。因此也有相关研究数据证明了在材料介质温度高于350℃之后，该节日材料之中的空气流动，间隙就会愈发增强。而到了600℃以上热辐射传热量就会愈发增加。而热辐射和介质温度是4次方的关系。因此在温度较高的情况下，热辐射就会极为强烈。在这一情况中导致系数与热面冷面平均温度关系就不再是一条直线。曾经有过实验证明，在介质温度从650C升到950C的过程中，表面温度上升极快，超过低温时的30%以上，所以绝热材料特别是无机纤维状的材料，密度并不是越小越好，有资料证明最佳的使用密度是80到110kg/m之间[2]。

3如何选用合适的导热系数值

在绝热工程设计中，设计院往往根据厂方提供的检测报告中的导热系数值来进行设计计算。我们发现很多工程设计的保温厚度偏薄，造成这个原因主要是导热系数值选小了。原因很简单，厂方提供的检测报告导热系数数值，我们称这种导热系数值是实在值或者称为表观值，因为厂方提供的样品往往是质量均匀，外观尺寸整齐，试验时要先对材料进行48h的烘干，试验装置是严格的一元稳态传热，这种数据应该是理想中的数据。绝热材料在应用时不可能做到材料非常均匀，外形尺寸和厚度，都有一定的偏差；施工和运输中难免会有水分渗入，施工中免不了有接缝、拼缝，施工中材料的捆绑也会造成密度的变化；而绝热材料运行中也不可能是一元稳定传热。由于这些原因我们希望在绝热工程设计中导热系数数值应该在材料检测报告数值的基础上乘以1.2到1.7的系数，对于密度较小的绝热材料系数应选较高值

[3]。

4为什么保温工程在保温结构里面要设置防水层

很多人会以为保温工程中的保温结构由于其内部有着水分，因此在进行热量传递的过程中，这部分水分就会或多或少地进行蒸发。但实际上保温结构中的水分是难以被蒸发的。这是由于有这一部分水分，使得导热系数可以提升，因此传热量也会上升。所以为了使得导热系数和传热量得以提升，就需要尽可能地降低该保温结构中的含水量。而在绝热工程进行时，热面的水分通常会由于温度提升而进行蒸发，这就使得空气之中的水蒸气分压力上升，水分就会朝外部移动。当水分凝结达到足够厚度，就会使得温度梯度下降。在这个过程中，水蒸气分压力反而会降低，使得水分再次从气态转化成液态，最终形成液态水。不断重复上述过程并且转移热量。中国科学院力学所就在我国北京燕山石化开展过相关实验，等到保温结构进行保温运行一定时期之后将其打开，可以很清楚地清楚地看见表面的水分残留，因此保温工程开展中应当做好防水层的设置，这一步骤是有着其现实层面需求和必要性的。

5结束语：新时代我国绝热领域的发展应当兼具科学性以及经济性。着重关注能源节约的几个重要元素也就是使用寿命、经济厚度、性价比高和功能丰富。在具体的材料应用以及工程项目开展中，应当从其基本概念和领域出发，来使得绝热结构更加规范标准、合理。以能源节约为主要工作目标，科学发展理念为工作基础，材料使用效果为工作中心，经济层面效益和社会成本效益为最终考核标准。实现绝热领域的高质量可持续化发展。

参考文献：[1]田富竟，任国柱，洪兴福，肖楚璠，葛雨珩.某大型低温绝热工程进度风险因素分析及合同管理措施[J].项目管理技术，2020,18(07):96-99.

[2]赵远洋.绝热工程材料应用的部分特点[C]/全国绝热材料行业创新发展研讨会暨全国保温材料科技信息协会2019年年会论文集.[出版者不详],2019:128-131.

[3]唐芳,刘阳平,黄建华.传统保温材料与新型保温材料对比及选用原则[J].应用能源技术,2018(11):6-9.

个人简介：于孟亭，女，汉族，1992.01.01，江苏省南京市，本科，江苏中昌绝热技术工程有限公司，技术开发