第一节 保温隔热材料概述
保温隔热材料是一般均系轻质、疏松、多孔、纤维材料。按其成分可分为有机材料和无机材料两种。前者的保温隔热性能较后者为好,但后者较前者耐久性好。导热系数是衡量保温隔热材料性能优劣的主要指标。导热系数越小,则通过材料传送的热量越小,保温隔热性能就越好,材料的导热系数决定于材料的成分、内部结构、容重等,也决定传热时的平均温度和材料的含水率。一般说容重越轻,导热系数越小。(可行性
研究报告)
第二节 保温隔热材料工业应用
工业用保温隔热材料的导热系数往往更低一些,具体指标要求与
行业领域和具体应用密切相关。为此,人们一直在寻求与
研究一种能大大提高隔热保温材料反射隔热保温新型材料。
上世纪90年代,美国国家航空航天局(Nada)的科研人员为解决航天飞行器传热控制问题而研发采用的一种新型太空绝热反射瓷层(Therma-Cover),该材料是由一些悬浮于惰性乳胶中的微小陶瓷颗粒构成的,它具有高反射率、高辐射率、低导热系数、低蓄热系数等热工性能,具有卓越的隔热反射功能。这种高科技材料在国外由航天领域推广应用到民,用于建筑和工业设施中,并已出口到我国,用于一些大型工业设施中。但美中不足的是,该材料20美元/kg的昂贵售价实在令国内许多
行业望物兴叹,难以承受。
同样是上世纪90年代,美国国家宇航局NASA为解决宇航服隔绝外界高低温而研发制成了新型材料气凝胶。这种材料全称为二氧化硅气凝胶。是目前已知的密度最小的固体材料,也是迄今为止保温性能最好的材料。其最小密度可达到3kg/m³,导热系数在常温下低至0.013W/(m·K)。这种纳米高科技材料已经有航天航空领域推广到军工民用领域,其价格也降低到民用可以承受的价格点。至今,国内生产工业用二氧化硅气凝胶绝热毡的技术已经比较完备。
第三节 国内保温隔热材料发展趋势
该涂料选用了具有优异耐热、耐候性、耐腐蚀和防水性能的硅丙乳液和水性氟碳乳液为成膜物质,采用被誉为空间时代材料的极细中空陶瓷颗粒为填料,由中空陶粒多组合排列制得的涂膜构成的,它对400~1800nm范围的可见光和近红外区的太阳热进行高反射,同时在涂膜中引入导热系数极低的空气微孔层来隔绝热能的传递。这样通过强化反射太阳热和对流传递的显著阻抗性,能有效地降低辐射传热和对流传热,从而降低物体表面的热平衡温度,可使屋面温度最高降低20℃,室内温度降低5~10℃。产品绝热等级达到R-33.3, 热反射率为89%,导热系数为0.030W/m.K。
发展趋势:建筑物隔热保温是节约能源、改善居住环境和使用功能的一个重要方面。建筑能耗在人类整个能源消耗中所占比例一般在30-40%,绝大部分是采暖和空调的能耗,故建筑节能意义重大。而且由于该隔热保温涂料以水为稀释介质,不含挥发性有机溶剂,对人体及环境无危害;其生产成本仅约为国外同类产品的1/5,而它作为一种新型隔热保温涂料,有着良好的经济效益、节能环保、隔热效果和施工简便等优点而越来越受到人们的关注与青睐。且这种太空绝热反射涂料正经历着一场由工业隔热保温向建筑隔热保温为主的方向转变,由厚层向薄层隔热保温的技术转变,这也是今后隔热保温材料主要的发展方向之一。
太空反射绝热涂料通过应用陶瓷球型颗粒中空材料在涂层中形成的真空腔体层,构筑有效的热屏障,不仅自身热阻大,导热系数低,而且热反射率高,减少建筑物对太阳辐射热的吸收,降低被覆表面和内部空间温度,因此它被行家一致公认为有发展前景的高效节能材料之一。
然而目前在我国,岩棉、玻璃棉、膨胀珍珠岩等传统保温材料仍占据主要市场,这些材料尽管价格比较低,但密度大、保温隔热性能差(导热系数为0.065-0.090W/m·K)、铺设较厚材料损耗量大、吸湿性高、抗震性能和环保性能较差,使用这些保温材料是无法达到节能标准的。另外石棉和玻璃棉等建筑保温材料本身就带有大量的有害物质,无法满足人类的健康要求。而新型泡沫塑料类保温隔热材料(如EPS、XPS、PUF、PET等)目前在我国的产量仅占总绝热材料的40%,与传统保温材料相比,泡沫塑料(如Airex等)的导热系数低、保温隔热效果好、自重轻、吸水率低、化学稳定性好、施工方便,但由于泡沫塑料价格相对较高,因而限制了在国内的大量使用。目前我国的新建建筑中,95%以上仍然是高能耗建筑,主要还是因为仍使用传统保温材料的缘故。因而想要提高建筑的节能率,就必须提高新型保温隔热材料的产量及其使用。
第四节 保温隔热材料未来前景
我国保温隔热材料
行业经过近20年的发展,产品开发从无到有,从单一到多样化,质量从低到高,已形成以保温棉、膨胀珍珠岩、泡沫塑料、耐火纤维、硅酸钙绝热制品等为主的品种比较齐全的产业,技术水平和生产装备也有了较大提高。但由于我国保温隔热材料
行业起步较晚,技术水平和生产设备相对落后,在很大程度上影响了保温隔热材料的推广应用。近年来,保温隔热材料
行业存在重复建设现象,大量同质产品的生产线投产,形成同质竞争,而在技术和应用领域的开发上却相对匮乏,造成了投资效益低、产品价值低、供求不平衡的局面。
目前国内许多知名保温材料品牌企业开始走向世界市场,品牌之路是必要走的道路,把保温材料最基本的质量做好,通过正当竞争扩大保温材料品牌影响力,加快国内保温材料企业国际化道路。由此可见,保温材料企业发展趋势 必走品牌化道路,这也将是未来必然的趋势。
综合来看,有机类的应用占比仍高达60%左右;在保温隔热材料研发居前国家的带动下,复合类新型保温隔热材料的应用前景也逐渐明朗,应用占比已经达到了35%左右的水平;而无机类保温材料则处于即将被完全替代的边缘,应用占比已下降至5%左右的水平。
我国隔热保温材料主要有两大应用领域:建筑围护结构的隔热保温和工业冷热设备、窑炉、管道,交通工具隔热保温。随着无机隔热保温材料品质和性能提升以及绝热保温应用体系的不断优化完善,无机材料应用占比将逐渐提高,有机材料则相应降低。预计2022年国内市场隔热保温材料市场规模超过1750亿元。
未来我国隔热保温材料
行业发展有五大有利因素:一是城镇化进程不断加快推动建材需求持续增长;二是建筑节能环保诉求不断提升;三是国家政策鼓励隔热保温材料发展;四是隔热保温材料
行业秩序逐步规范;五是技术进步推动了新型隔热保温材料的发展。总的来说,我国隔热保温材料
行业发展前景向好,预计到2022年市场规模可达1759亿元。以上对保温材料市场前景
分析。
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