對相變保溫材料的幾點看法

1、對自調溫相變復合保溫材料的看法自調溫相變復合保溫材料在市場應用過程中，主要存在以下幾點疑 問：第一、是什么相變介質能是復合材料通過相變后的導熱系數(shù)相當于干空氣的導熱系數(shù)？第二、是以一個自調溫相變復合保溫材料層置于維護結構的構造系統(tǒng)中間，又不是裝飾層能作為一個裝飾系統(tǒng)將多種絕 熱材料及絕熱機理有機的結合起來嗎？第三、為什么一個材料的檢測值會相差4倍？當量導熱系數(shù)的概念及檢測方法與現(xiàn)行的國家相關技術標準相符嗎？第四、為什么在企業(yè)標準和建筑設計構造圖集不取穩(wěn)態(tài)導熱系數(shù)的測定值呢？第五、自調溫相變復合保溫材料的蓄熱系數(shù)為什么會比常規(guī)材料的蓄熱系數(shù)高出很多？針對以上幾點疑慮，應從以下幾個方面去理解：第一

2、：是什么相變介質能是復合材料通過相變后的導熱系數(shù)相當 于干空氣的導熱系數(shù)？在這個問題中主要提出了以下幾個問題：第一、是什么介質通過 這個載體起相變作用？這個問題需要從兩個方面做理解：首先這個不 是介質，也不是通過這個載體起相變作用，用在墻體節(jié)能的相變材料 只是一種在適合的溫度條件下能產(chǎn)生相態(tài)變化的材料，這里簡稱相變 材料，和載體無關。相變材料需要載體是因為我們使用的相變材料需 要通過固態(tài)f液態(tài)及液態(tài)f固態(tài)的一個互逆的相態(tài)變化（任何材料在 一定條件下都可以在固、液、氣三相之間進行變化的嗎，只是外在條 件要求不一樣而已），利用其固液相變的潛熱值來儲存及利用熱能， 從而達到保溫節(jié)能的目的，如果沒有載

3、體的并對其進行包覆，相變材 料在相變過程中可能流失，如果相變材料流失將失去相變材料在建筑 上的作用（相變材料在建筑上的作用可以查閱相關資料，部分書日見 附件）。其次，不管什么介質在置于建筑的外墻等維護結構中形成的保溫 隔熱層中，在外界熱濕作用下通過相變后的導熱系數(shù)相當于干空氣的 導熱系數(shù)？現(xiàn)實世界中，相當于甚至低于干空氣導熱系數(shù)的單一及復合材料 很多，現(xiàn)今在建筑上應用的如聚氨酯（0.0180.025W/（MK）就完全 能達到比干空氣（0.024W/（MK）的導熱系數(shù)低，而應用某些材料并經(jīng) 過特殊工藝制成后其導熱系數(shù)就可能更低了，比如廣泛用于冰箱、冰 柜、冷藏車、冷庫、電熱水器等保溫設備的VIP

4、真空絕熱板等真空絕 熱材料完全能夠達到干空氣導熱系數(shù)的1/10，甚至更低，否則火箭也 不可能通過大氣層了，因為不能絕熱的火箭在升空過程中就會被摩擦 生熱給燒掉。只是目前這些材料應用在建筑上成本太高，因而限制了 其在建筑上的應用。第二：是以一個自調溫相變復合保溫材料層置于維護結構的構造系 統(tǒng)中間，又不是裝飾層能作為一個裝飾系統(tǒng)將多種絕熱材料及絕熱機理有機的結合起來嗎？首先，將多種材料進行結合，從而達到保溫節(jié)能的做法非常常見， 比如，自保溫磚，磚體里面填充保溫材料，這是一種簡單的結合。而 水泥基膨脹?；⒅閷嵸|上也是由中空微珠和其他材料復合而成，只 是其絕熱是通過膨脹微珠的中空間歇而起到隔熱的作用

5、，而自調溫相 變復合保溫材料還從分利用了相變材料的相變潛熱。其次，任何一種相變保溫材料不可能將蓄能型、阻隔型、反射型、 輻射型多種保溫隔熱材料有機結合起來，而相變材料只能將蓄能型和 阻隔型有機的結合。在我公司所提供的資料當中，沒有任何資料闡述了只有漂珠、水 鎂石纖維等原材料等才具有絕熱性能，我公司只是說明采用漂珠、水 鎂石纖維等作為相變材料的載體，從未宣傳相變材料是通過反射和輻 射作用蓄能和放熱，所以此疑問不成立。反射和輻射本身是傳遞能量 的一種方式，任何一種材料即使置于外表面也不能通過反射和輻射達 到蓄能的作用。第三：為什么一個材料的檢測值會相差4倍？當量導熱系數(shù)的概 念及檢測方法與現(xiàn)行的國

6、家相關技術標準相符嗎？1、為什么一個材料的檢測值會相差4倍？眾所周知，現(xiàn)今關于穩(wěn) 態(tài)還是非穩(wěn)態(tài)導熱的所有判定結果，都必須符合一個導熱理論的基本 定律，就是傅立葉定律：單位時間內傳遞的熱量Q，與溫度梯度及垂 直于導熱方向的表面積成正比，即Q=- A gradt F W對于單位面積而言：q=Q/F=-入 gradtW/M2式中q為單位時間、通過單位面積所傳遞的熱量，稱為熱通量。熱通 量是個向量，它和溫度位于等溫面的同一法線上，但指向溫度低的方 向。式中的負號就是表示熱量傳遞的方向與溫度梯度的方向相反，永 遠指向溫度降低的方向。比例系勒 稱為導熱系數(shù)。亦稱熱導率。由 此可見，導熱系數(shù)的數(shù)值就是物體中

7、溫度梯度為1C時，單位時間內 通過單位面積的導熱量，它的單位是W/MC。導熱系數(shù)的數(shù)值是 表征物質導熱能力的大小。另根據(jù)絕熱材料及相關術語GBT4132-1996中對導熱系數(shù)的定 義是導熱系數(shù)（入）：材料導熱特性的一個物理指標。數(shù)值上等于熱 流密度除以負溫度梯度，（W/M - K）。入=-q/grad&通過以上對導熱理論的基本定律的闡述，也就不難理解一個材料的 檢測值會相差4倍的情況了，因為在這兩個檢測值中，一個是當量導 熱系數(shù)，而另外一個是穩(wěn)態(tài)導熱系數(shù)，在傳熱學的概念中，有穩(wěn)態(tài)導 熱和非穩(wěn)態(tài)導熱之分，自然情況下基本都是非穩(wěn)態(tài)導熱，但為了研究 及應用方便在很多情況下，我們將諸多情況簡化為穩(wěn)態(tài)傳

8、熱進行分 析，就如按在民用建筑熱工設計規(guī)程（實際是民用建筑熱工設 計規(guī)范）中對導熱系數(shù)的定義一樣，實際簡化后定義的穩(wěn)定狀態(tài)下 的導熱系數(shù)即穩(wěn)態(tài)導熱系數(shù)，所以就有在夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié) 能設計標準JGJ134-2010條文說明第4.0.4中這樣的說明：傳熱系數(shù) 只是描述維護結構傳熱能力的一個性能指標，是在穩(wěn)態(tài)傳熱條件下建 筑維護結構的評價指標。因為相變材料結合了阻隔型和蓄能型保溫材 料的性能，充分利用相變材料常規(guī)隔熱材料顯熱蓄熱大很多的潛熱蓄 熱性能，相變材料在外墻傳熱過程中具有相變過程，所以就不是簡單 的穩(wěn)態(tài)傳熱過程，為計算方便將非穩(wěn)態(tài)傳熱條件下的傳熱能力定義為 當量導熱系數(shù)，在相變全面完成

9、后的傳熱能力定義為穩(wěn)態(tài)導熱系數(shù)。根據(jù)傅立葉定律可知：相變保溫材料，在相變全面完成后，相變 復合保溫材料內部就形成一個穩(wěn)定的溫度場，即均勻的溫度梯度，傳 熱也就可以簡化為一個穩(wěn)定的傳熱過程，所體現(xiàn)出來的傳熱能力就是 穩(wěn)態(tài)的導熱系數(shù)，在測定其穩(wěn)態(tài)導熱系數(shù)時需人為的創(chuàng)造一個穩(wěn)定的 外在溫度場（仔細閱讀過絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關特性的測定防 護熱辦法GBT10294-2008的測試過程就可知），但相變復合保溫材 料在外墻上的傳熱過程在外在環(huán)境溫度場的影響下，實際是個典型的 非穩(wěn)態(tài)的傳熱過程，即處于相變過程中。而處于相變過程中的相變微 膠囊的兩側溫度梯度基本為零，即相變微膠囊在這個過程中在吸收周 圍的熱（

10、冷）量，也就是墻體一側通過相變微膠囊的熱（冷）量不能 傳遞到墻體另一側，外在體現(xiàn)就是降低了保溫材料的傳熱能力，當然 其當量導熱系數(shù)也就大大低于其穩(wěn)態(tài)導熱系數(shù)了。2、檢測方法與現(xiàn)行的國家相關技術標準相符嗎？通過前面的闡述可知，導熱系數(shù)是材料導熱特性的一個物理指標， 也就是物質導熱能力的表征。物質導熱系數(shù)就是單位時間內傳遞的熱量Q的能力的數(shù)值表達， 如果認真研究過我公司的企業(yè)標準關于當量導熱系數(shù)的測試試驗方 法即可知：此測試方法的前提條件是：1、在單位時間內通過相變 材料及對比材料的熱通量相等。2、對比材料是能通過現(xiàn)有國家相關 測量規(guī)范及國際通用測量標準ISO8302防護熱辦法測定的勻材料 導熱系

11、數(shù)作為對比。3、對比基準符合熱傳導的基本定律傅立葉定律 的要求，另外現(xiàn)今國家相關規(guī)范的測定方法也有采用對比法測定的規(guī) 則，如GB/T 10295-2008絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關特性的測定熱 流計法。所以可知檢測方法不但符合國家相關技術標準，也符合熱 傳導的基本定律。以下是對相關國家規(guī)范的一些條文的圖像截取L6.2 本方法是間接或相對的方法，由測試試件的熱隴和標準試件熱阻比值而得.標準試件的熱阻必 須用ISO 8302防護熱板法測定.用穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)的叩均值進行所有的計算。成采用土土8得到的四組數(shù)據(jù)也行計算，其他在穩(wěn)態(tài)時觀 察的外加的測量數(shù)據(jù)，只要I十算的傳熱性質P按3. 3. 8觀察的數(shù)據(jù)計算的傳熱

12、性質的差異不超過 1%，亦可使用.用下式比算熱陽乩n 1.8.2試件的平均導熱系數(shù)為測定試件的平均導熱系數(shù)（或表觀導熱系數(shù)）（虬1. 3. 4），成滿足L 8, 1的要求。試件應是 ISO 9251中定義的均質或均質多孔體均質多孔體試件內任何非均質性的尺寸應小，試件厚度的十分 之r此外.在任意平均溫度，其熱阻應崎試件兩側的溫差無關“成按卜式計算傳遞系數(shù)TtACT： -7）式中：財一加熱單JL計量部分的平均加熱功率,.單位為瓦（陽； 試件熱面溫度平均值，單位為開一一試件冷面混度平均值，單位為汗（K）；A在1. 7. 6和2. 1, L 3中定義的計量面積（雙試件裝置需乘以4,單位為平方米nr）；

13、a試件平均厚度，單位為米如果禍是1.8.2和1.3.3的要求/irJHJ卜式計算材料表觀導熱系數(shù)?；驅嵯禂?shù)H或熱.系數(shù)L/A）；1. j . / r;式中:心、丁2和d定叉見上式.1.8.2試件的平均導熱系數(shù)為測定試件的平均導熱系數(shù)（或表觀導熱系數(shù)）見1. 3. 4）,應滿足1. 8. 1的要求。試件應是 ISO 9251中定義的均質或均質多孔體B均質多孔體試件內任何非均質性的尺寸應小乒試件厚度的十分 之 r此外，在任意平均溫度，其熱阻應偵試件兩側的溫差無關,.材料的熱阻取決于所有相關的熱傳遞過程-熱傳導、輻射和對流是記要機理，然而這者之間相瓦 作用會產(chǎn)圭隹線性影響，因此，盡管對這些機理研究

14、得十分透徹，但實際分析或測晝口寸仍很困雄：所有傳熱過程的程度與試件兩側的溫差有關。許多材料、制品和系統(tǒng)在典-型的使用溫度差時，可能 呈現(xiàn)復雜的關系.在這種情況卜-，使用一個典型的使用湖度差進行測定.然后在一定溫差范圍內測定近 似關系是合適的.在較寬的溫差范惘內可能是線性關系：某些試件雖然符合均質性的要求，但卻是各向異性-如試件內平行于試件表而方向刪定的導然系 數(shù)分量與垂直1：表面的方向測定的導熱系數(shù)分最不同，對這種試件，叮能造成較大的不平衡誤差和 邊緣熱源失饌芳。如兩個測定值的比值小亍勇并在裝置內對各向異性試件分別測定不平衡誤攔和邊 緣熱損失誤差，則可以按本標準方法出試驗報告。1.8, 3材料

15、的導熱系數(shù).表觀導熱系數(shù)或熱阻系數(shù)1.8,3 1總則為測妒材料的導熱系數(shù)或熱阻系數(shù),必須滿足L8. 2的要求此外，為保證材料是均質或均質.多 孔.IL刪晶結果能代表整個材料、產(chǎn)品或系統(tǒng),咯須有足夠的抽樣.試件的厚度應大于當厚度進一步增 加時材料、產(chǎn)品或系統(tǒng)的傳遞系數(shù)變化不大V 2%時的厚度。1.8,3,2與試件厚度的關系所右的傳熱過程巾 出右傳導產(chǎn)牛.的熱ME試件屏厘成上比.其他所熱過程具有較夏梁的關系. 試件越薄、密度越小，熱阻與傳導以外的傳熱過程越有關系。由于傳遞系數(shù)與試件厚:度有關，所以不滿 足導熱系數(shù)和熱阻系數(shù)（埔者都是材料的固有特性）定義的要求-對于這些材料,叮能希里刪定應用條 件下

16、的熱阻.牛以相信所有材料都有-個熱傳逆系數(shù)與厚度有關的厚度下限，低F此厚度口寸,試件可 能:仃獨特的傳熱性質，但不是材料的性質。因此，需通泣測量確定這個最小厚度。L&3, 3可確定材料傳熱性質的最小厚度的確立如果不知道此最小厚度，則需要估計此最小厚度，無確定的方法口寸，3,4. 2中指出的粗略過程可用于確定最小厚度和觀察材料在口能使用的J早度范 圍內是否出現(xiàn)最小厚度。重耍的是要區(qū)別測量時在面板下放置測溫傳感器引起的附加然陽、不良的試件表面引起的附加熱 阻和由試件內部傳導勺軸射傳熱模式結合引起的附加熱阻.者都能以問樣方式影響刪量結果.并且 睹經(jīng)常是登加的1.8.4翹曲第四、為什么在企業(yè)標準和建筑

17、設計構造圖集不取穩(wěn)態(tài)導熱系數(shù)的測定值呢？在檢測報告中中的穩(wěn)態(tài)導熱系數(shù)和當量導熱系數(shù)值的不同 而發(fā)出質疑，通過前面的論述可知：穩(wěn)態(tài)導熱系數(shù)和當量導熱 系數(shù)所表達的內涵完全不一樣，當然數(shù)值不一樣也就自然存在 了，而相變材料的節(jié)能機理是通過阻隔型和蓄能型的有機結 合，而穩(wěn)態(tài)導熱系數(shù)只能體現(xiàn)阻隔型節(jié)能機理，當量導熱系數(shù) 才能較為全面的體現(xiàn)阻隔型和蓄能型的綜合節(jié)能機理，為全面 體現(xiàn)相變材料的節(jié)能性能，所以必須采用當量導熱系數(shù)測定值。第五、自調溫相變復合保溫材料的蓄熱系數(shù)為什么會比常規(guī)無機保溫材料高出很多？大家在質疑此結果時，主要對比是干密度是1900Kg/M3的灰砂磚砌體和干密度為2000Kg/M3的石

18、灰石的蓄熱系數(shù)，并以24小時的蓄熱s=o；5 rv f系數(shù)的一般計算式來進行計算，得出的結果和測定值相差很大的結論。&4=0.51 pr X I：首先、蓄熱系數(shù)是對材料蓄熱能力的表征，而是按常規(guī)顯熱蓄熱材料的計算方式，此計算方式是在材料完全干燥狀況下的試驗公式，針對有熱濕散失的材料都不適用，更何況用來 針對具有潛熱蓄熱的材料。其次、相變材料的蓄熱系數(shù)是通過輕骨料混凝土技術規(guī)程JGJ 51-2002中規(guī)定的熱脈沖法進行測定的結果，按熱脈沖法中對蓄 熱系數(shù)的計算公式是S=0.51 入-a - p入一導熱系數(shù)W/(m K)p 一三塊試件的平均表觀密度a一導溫系數(shù)(m2/h)通過以上分析可知，按慣性思維來判斷一種科學的檢測結果的錯誤就顯而易見了。附名詞解釋：顯熱系指當此熱量加入或移去后，會導致物質溫度的變化，而 不發(fā)生相變。物質的摩爾量、摩爾熱容和溫差三者的乘積為顯熱。 即物體不發(fā)生化學變化或相變化時，溫度升高或降低所需要的熱 稱為顯熱。潛熱，相變潛熱的簡稱,指單位質量的物質在等溫等壓情況下， 從一個相變化到另一個相吸收或放出的熱量。這是物體在固、液、氣 三相之間以及不同的固相之間相互轉變時具有的特點之一。固、液之 間的潛熱稱為熔解熱(或凝固熱)，液、氣之間的稱為汽化熱(或凝結 熱)，而固、氣之間的稱為升華熱(或凝華熱)。對于相變材料的詳細論述可以參考相關資料，以下是部分書目。陶