绝缘材料及其热性能

绝热是减少热接触物体之间的热量传递(不同温度物体之间的热能传递)。(19)

关键问题

•减少化石燃料的能源使用量是促进可持续性的最重要因素。

•绝缘在减少CO方面具有最大的潜力₂排放。

•通过使用绝缘材料节省的能源远远超过其生产过程中使用的能源。只有当建筑达到“LowHeat”标准时，隔热材料的隐含碳(见下文)才会变得重要。

性能

隔热材料最重要的方面是它的性能——它在建筑的整个生命周期内始终提供设计的抵抗热量的通过。虽然绝缘制造商公布的性能预期将是一个重要的指南，但与材料的“现实生活”安装相关的其他因素需要作为设计过程的一部分考虑:

•易于安装最终的性能取决于建造者使用常规技能安装材料的效率。例如，需要安装保温板，以便相邻的板之间或板与其他构成整体保温围护结构一部分的建筑构件(如椽或托梁)之间没有缝隙。任何留下的间隙将使空气通过，导致性能下降。

•收缩、压实、结算-有些材料在安装寿命期间可能会出现一定程度的尺寸不稳定。在许多情况下，这是可以预料到的，可以通过仔细的设计和安装方法来克服。在所有其他情况下，规范者应寻求绝缘制造商有关相关风险的指导——特别是在材料没有安装性能的既定记录的情况下。

•防止水分-有些绝缘材料在潮湿或潮湿时会出现性能退化。设计师应该通过细致的细节，确保易损坏的绝缘材料不受潮。如果湿度是高风险(进入或超过95% RH)，则应指定适当的抗湿材料。

下面我们来看看一系列常见和越来越常见的建筑保温材料所展示的性能。
绝缘材料，特别是在“绿色”规范方面，分为所谓的“天然”材料和“人造”材料。
当考虑如何在环境影响方面指定绝缘材料时，通常情况下，“天然”材料在环境属性方面是最有利的。然而，在某些情况下，人造材料的固有效率可以被纳入到环境方程中，以提供更广泛的环境效益，例如在隔热空间是一个溢价，如在改造。

绩效条款是什么?它们是什么意思?

热导率/ λ (λ)

热导率衡量的是热通过材料传导的难易程度。导热是通过绝缘传递热量的主要形式(阅读更多关于热传递的知识)．它通常被称为λ (λ)值。数值越低，性能越好。

热电阻(R)

热阻是将材料的热导率与其宽度联系起来的一个数字——提供了一个单位面积电阻(m²K/W)表示的数字。厚度越大，热流越少，导电性越低。这些参数一起形成了建筑的热阻。具有高热阻的施工层，是良好的绝缘体;热阻低的是不好的绝缘体。
方程为热阻(m²K/W) =厚度(m) /电导率(W/mK)

比热容

一种材料的比热容是使1千克的材料的温度升高1K(或1^oC)。一个好的绝缘体有更高的比热容，因为它需要时间来吸收更多的热量，然后才真正加热(温度上升)来传递热量。高比热容是材料供应的一个特点热质量或热缓冲(减量延迟)。

密度

密度是指材料单位体积的质量(或“重量”)，以公斤/米为单位^3.．高密度材料使整体重量最大化，是“低”热扩散率和“高”热质量的一个方面。

热扩散率

热扩散率衡量的是材料传导热能的能力相对于其储存热能的能力。例如，金属传递热能的速度很快(摸起来很冷)，而木材传递热能的速度很慢。绝缘体具有低的热扩散率。铜= 98.8毫米²/ s;木头= 0.082毫米²/ s。
方程为:热扩散率(mm²/s) =热导率/密度×比热容

内含碳(又名表情能量)

虽然不是保温材料热性能的一个方面，但隐含碳是一个关键概念，在生产材料时平衡全球变暖气体与保温材料整个寿命周期内保存的气体。隐含碳通常被认为是化石燃料释放的气体量，用于产生从原料提取到生产过程到工厂门口的能源消耗。当然，在现实中，它远远不止包括到现场的运输，安装到拆除和处置所使用的能源。内含碳的科学仍在发展中，因此很难获得可靠的数据。留意详细列明工业过程投入和产出的环境保护文件。阅读更多…

蒸汽渗透

•透气性是指材料允许水通过的程度。它是在规定的温度和湿度条件下，由两个特定表面之间的单位蒸汽压差引起的蒸汽通过单位面积的单位厚度平板材料的时间传输率来测量的。
•隔热通常被定义为透气性或非透气性。墙壁和屋顶通常被错误地称为“呼吸建筑”，它们的特点是能够将水蒸气从建筑内部转移到建筑外部，从而减少凝结的风险。

绝缘是如何工作的

绝缘通常通过两种特性的结合:

•绝缘材料的自然能力抑制热量的传递&
•使用作为天然绝缘体的封存气体袋。

与液体和固体相比，气体具有较差的热传导性能，因此如果它们能被捕获，就可以成为很好的绝缘材料。为了进一步增强一种气体(如空气)的有效性，它可能被分解成不能通过自然对流有效传递热量的小单元。对流在浮力和温差的驱动下，气体的体积更大，在密度差很小的电池中，它的工作效果不佳。在泡沫材料中，结构内部会产生小的气体胞或气泡;在织物绝缘材料中，如羊毛，小的可变空气袋自然形成气体细胞。

建筑保温材料

木质纤维

大约20年前，欧洲木材生产地区的工程师设计出了新的方法，将木材废料从薄木料和工厂转化为隔热板，工业生产的木材纤维隔热材料就被引入了。阅读更多…

刚性(可选板材、半刚性板)

热导率/ λ (λ) W / m。K = 0.038

热阻100mm K⋅m²/ W = 2.5

比热容J / (kg . K)= 2100

密度kg / m^3.= 160

热扩散系数m²/ s = n / a

内含能MJ/kg = n/a

蒸汽渗透:是的

灵活的(可在:batts)

热导率/ λ (λ) W / m。K = 0.038

热阻100mm K⋅m²/ W = 2.6

比热容J / (kg . K)= 2100

密度kg / m^3.= 50

热扩散系数m²/ s = n / a

内含能MJ/kg = n/a

蒸汽渗透:是的

(来源:Steico)

纤维素(吹/喷)

纤维素绝缘材料是由回收的报纸制成的。将纸张粉碎，加入无机盐，如硼酸，以防火、防霉、防虫。绝缘安装或吹或湿喷根据应用。

热导率/ λ (λ) W / m。K = 0.035在阁楼;0.038 - 0.040的墙壁。

热阻100mm K⋅m²/ W = 2.632

比热容J / (kg . K)= 2020

密度kg / m^3.= 27 - 65

热扩散系数m²/ s = n / a

内含能MJ/kg = 0.45

蒸汽渗透:是的

(本文为游戏邦/ gamerboom.com编译)

羊毛(可制成棉絮;卷)

羊毛绝缘材料由羊毛纤维制成，通过机械连接或使用5% - 15%的回收聚酯粘合剂粘合成绝缘棒和绝缘卷。人们饲养绵羊不再主要是为了获取羊毛;然而，为了保护动物的健康，它们需要每年修剪一次。用于制造绝缘材料的羊毛是由于其颜色或等级而被其他行业丢弃的废料。⁽¹⁹⁾

热导率/ λ (λ) W / m。K = 0.038

热阻100mm K⋅m²/ W = 2.63

比热容J / (kg . K)= 1800

密度kg / m^3.= 23

热扩散系数m²/s = = n/a

内含能MJ/kg = 6

蒸汽渗透:是的

(来源:Thermafleece)

大麻(可制成:麻麻;卷)

大麻纤维是由大麻植物的大麻秸秆生产的。大部分大麻都是进口的，但也有越来越多的本土大麻可以买到。大麻在100-120天内就能长到近4米高。因为植物遮荫的土壤，没有化学保护或有毒添加剂需要大麻种植。该产品通常由85%的大麻纤维组成，平衡由聚酯粘合剂和添加3-5%的苏打防火。

热导率/ λ (λ) W / m。k = 0.039 - 0.040

热阻100mm K⋅m²/ W = 2.5

比热容J / (kg . K)= 1800 - 2300

密度kg / m^3.= 25 - 38

热扩散系数m²/ s = n / a

内含能MJ/kg = 10

蒸汽渗透:是的

(资料来源:Thermafleece and ecology)

大麻混凝土(有:块状;现场)

大麻混凝土是大麻和石灰(可能包括天然的水力石灰，沙子，火山灰或水泥)的混合物，用作建筑和绝缘材料。大麻混凝土比传统石灰混合物更容易使用，并作为绝缘体和水分调节器。它缺乏混凝土的脆性，因此不需要伸缩缝。在建筑施工中，大麻混凝土墙必须与另一种材料的框架一起使用，以支撑垂直荷载，因为大麻混凝土的密度是传统混凝土的15%。⁽¹⁹⁾

热导率/ λ (λ) W / m.K = 0.06

热阻100mm K⋅m²/ W = 1.429

比热容J / (kg . K)= 1500 - 1700

密度kg / m^3.= 275

热扩散系数m²/s = 1.5 10-7

内含能MJ/kg = n/a

蒸汽渗透:是的

(来源:石灰技术)

蜂窝玻璃(有:板)

主要由回收玻璃(如挡风玻璃)和矿物基础材料如沙子制造，不使用粘合剂。^(21）这些原料被熔化成熔融玻璃，冷却后粉碎成细粉。将粉末状玻璃倒入模具中，通过“烧结”过程加热(低于熔点)，使颗粒相互粘附。接下来，加入少量磨得很细的炭黑，然后在“纤维素”过程中加热材料。在这里，碳与氧气反应，产生二氧化碳，二氧化碳在材料中产生绝缘气泡。有限公司₂占细胞空间气体的99%以上。⁽²⁰⁾

热导率/ λ (λ) W / m。K = 0.041

热阻100mm K⋅m²/ W = n / a

比热容J / (kg . K)= 1000

密度kg / m^3.= 115

热扩散系数m²/s = 4.2·10-7

内含能MJ/kg = n/a

蒸汽渗透:不

(资料来源:Foamglas (T4板))

秸秆(可选:捆，预制单元)

秸秆是一种农业副产品，是谷物植物的干茎，在谷物和谷壳被除去后。秸秆约占大麦、燕麦、水稻、黑麦和小麦等谷类作物产量的一半。

热导率/ λ (λ) W / m。K = 0.08(适用于承重结构)

热阻350mm K⋅m²350mm时，W = 4.37

比热容J / (kg . K)=不可得

密度kg / m^3.= 110 - 130

热扩散系数m²/ s =不可用

内含能MJ/kg = 0.91(来源ICE数据库2011年)

蒸汽渗透:是的

(来源:BRE + FASBA +其他)

玻璃矿棉(可选:棒状，卷状)

由熔融玻璃制成，通常含有20%到30%的回收工业废物和消费后的内容。该材料由玻璃纤维组成，使用粘合剂排列成类似羊毛的纹理。这个过程在玻璃之间滞留了许多小的空气袋，这些小的空气袋导致了高的隔热性能。材料的密度可以通过压力和粘结剂含量来改变。

热导率/ λ (λ) W / m。K = 0.035

热阻100mm K⋅m²/ W = 2.85

比热容J / (kg . K)= 1030

密度kg / m3 =约20

热扩散系数m²/ s = 0.0000016

内含能MJ/kg = 26

蒸汽渗透:是的

(来源:可耐福(Earthwool OmniFit Slab))

岩矿棉(可选的有:板状，棒状，卷状)

岩(石)矿棉是熔化的岩石在1600°C的温度下，通过气流或蒸汽吹过的炉产品。更先进的生产技术是基于在高速旋转头中旋转熔融岩石，有点像用于生产棉花糖的过程。最终产品是一团细纤维，缠绕在一起，直径通常为2到6微米。矿物棉可能含有粘合剂，通常是一种ter -聚合物，和一种减少灰尘的油。⁽¹⁹⁾

热导率/ λ (λ) W / m。K = 0.032 - -0.044^（18)

100mm时的热阻⋅m2/W = 2.70 - 2.85

比热容J / (kg . K) = n/a

密度kg / m^3.= n /

热扩散系数m²/ s = n / a

内含能MJ/kg = n/a

蒸汽渗透:是的

(来源:各种)

Icynene H2FoamLite / LD-C-50(可用于:湿喷雾;倒)

H2FoamLite是加拿大Icynene公司生产的专有绝缘材料。H2FoamLite是一种喷雾开孔，水吹，低密度聚氨酯泡沫。该产品由两种液体成分，异氰酸酯(BaseSeal)和树脂(H2FoamLite)制备而成，颜色呈淡黄色。⁽²²⁾

热导率/ λ (λ) W / m。K = 0.039

热阻100mm K⋅m²/ W = n / a

比热容J / (kg . K) = n/a

密度kg / m^3.= 7.5 - 8.3

热扩散系数m²/ s = n / a

内含能MJ/kg = n/a

蒸汽渗透:是的

(来源:Icynene)

酚醛泡沫(有以下几种类型)

酚醛泡沫绝缘材料是在酸性催化剂、发泡剂(如戊烷)和表面活性剂的作用下，由树脂制成的。

热导率/ λ (λ) W / m。K = 0.020

热阻100mm K⋅m²/ W = 5.00

比热容J / (kg . K) = n/a

密度kg / m^3.= 35

热扩散系数m²/ s = n / a

内含能MJ/kg = n/a

蒸汽渗透:不

(来源:Kingspan (Kooltherm K3 Floorboard)+其他)

聚异氰酸酯/聚氨酯泡沫(PIR/PUR)

聚氨酯(PUR和PU)是一种由氨基甲酸酯(聚氨酯)连接的有机单元组成的聚合物。聚氨酯可以通过不同的异氰酸酯、多元醇或添加剂制成不同的密度和硬度。
聚异氰脲酸酯，也称为PIR，是一种热固性塑料，通常生产为泡沫，用作刚性隔热材料。它的化学性质类似于聚氨酯(PUR)，除了亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI)的比例更高，并且在反应中使用聚酯衍生多元醇而不是聚醚多元醇。PIR配方中使用的催化剂和添加剂也不同于PUR配方中使用的催化剂和添加剂。预制PIR夹层板是由防腐蚀的波纹钢表面粘结在PIR泡沫核心上制成的，广泛用于屋顶保温和垂直墙(如仓库、工厂、办公楼等)。⁽¹⁹⁾

热导率/ λ (λ) W / m。K = 0.023 - -0.026^（18)

热阻100mm K⋅m2/ W = 4.50

比热容J / (kg . K) = n/a

密度kg / m3 = 30 - 40

热扩散系数m²/ s = n / a

内含能MJ/kg = 101^（17）

蒸汽渗透:不

(来源:TPM工业绝缘及其他)

膨胀聚苯乙烯(EPS)(可选:板，松散填充)

聚苯乙烯是由单体苯乙烯合成的芳香族聚合物。聚苯乙烯可以是固体的，也可以是泡沫的。膨胀聚苯乙烯(EPS)是一种硬而坚韧的闭孔泡沫。它通常是白色的，由预膨胀的聚苯乙烯珠制成。聚苯乙烯是使用最广泛的塑料之一，其生产规模为每年数十亿公斤。
聚苯乙烯泡沫是用发泡剂制造的，发泡剂形成泡沫并使泡沫膨胀。在膨胀聚苯乙烯中，这些通常是烃类，如戊烷
尽管它是一种闭孔泡沫，膨胀聚苯乙烯和挤压聚苯乙烯都不完全防水或防蒸汽。
丢弃的聚苯乙烯几百年都不能生物降解，而且耐光解。⁽¹⁹⁾

热导率/ λ (λ) W / m。K = 0.034 - -0.038^（18)

热阻100mm K⋅m²/ W = 3.52

比热容J / (kg . K)= 1300

密度kg / m^3.= 15 - 30

热扩散系数m²/ s =

内含能MJ/kg = 88.60^（16）

蒸汽渗透:不

(来源:DOW等)

挤压聚苯乙烯(XPS)(可选:板)

挤压聚苯乙烯泡沫塑料(XPS)由封闭单元组成，提供了改进的表面粗糙度和更高的刚度，并降低了热导率。⁽¹⁹⁾它的密度略大于n EPS，因此强度略大于n EPS。
XPS的水蒸气扩散阻力(μ)非常低，使它适合在潮湿的环境中应用。⁽¹⁹⁾

董事会

热导率/ λ (λ) W / m。K = 0.033 - -0.035^（18)

热阻100mm K⋅m²/ W = 3

比热容J / (kg . K)= n/a

密度kg / m^3.= 20 - 40

热扩散系数m²/ s = n / a

内含能MJ/kg = 88.6^（16）

蒸汽渗透:不

(来源:DOW等)

气凝胶

气凝胶是一种合成的多孔超轻材料，从凝胶中提取，其中凝胶的液体成分已被气体取代。其结果是一个极低密度和低热导率的固体。昵称包括frozen烟而且固体空气,或蓝烟由于它的半透明性质和光在材料中的散射方式。摸起来就像易碎的膨胀聚苯乙烯。气凝胶可以由各种各样的化合物制成。
气凝胶是很好的隔热材料，因为它们几乎抵消了三种传热方法中的两种(对流、传导和辐射)。它们是很好的导电绝缘体，因为它们几乎完全由气体组成，而气体是非常差的热导体。它们是很好的对流抑制剂，因为空气不能通过晶格循环。气凝胶是很差的辐射绝缘体，因为红外辐射(传递热量)会穿过它们。
硅气凝胶是最常见的气凝胶类型。二氧化硅凝固成三维的、交织在一起的团簇，只占体积的3%。因此通过固体的传导非常低。剩余97%的体积由极小的纳米孔中的空气组成。空气几乎没有移动的空间，抑制对流和气相传导。⁽¹⁹⁾

热导率/ λ (λ) W / m。K = 0.014

热阻为50mm K⋅m²/W = 3.8对于50mm

比热容J / (kg . K)= 1000

密度kg / m^3.= 150

热扩散系数m²/ s =

内含能MJ/kg = 5.4kgs / CO²/ m²

蒸汽渗透:是的

(来源:Spacetherm & Thermoblok)

参考文献

16个冰数据库
“聚氨酯硬质泡沫”，I Boustead, PlasticsEurope(一份行业赞助的报告)
18岁的信徒
19维基百科
20绿色建筑
21 Foamglas环保署
22 BBA证书08/4598

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