超细玻璃棉导热系数的研究 (1)

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式中： ・-） ； ! *—外墙的平均传热系数， +（ , *& ・-） ； ! .—外墙主体部位的传热系数， +（ , *& ・-） ； ! $!、 ! $&、 ! $/—外墙各热桥部位的传热系数， +（ , *& & ".—外墙主体部位的面积， *； "$!、 "$&、 "$/—外墙各热桥部位的面积， *&。 为计算各热绝缘系数， 以下方程式既简单又有效。 ・- , + # 51 %"&% 4 %"%8 4%"!1!"&! *& !"AB %"%8 ・-） ! *1 ! 1%")/ + （ , *& #5 计算结果达到新的节能标准要求。 （& ） 屋顶部分 （& ）
导热系数不仅是评价保温材料绝热性能的 主 要 技 术 依 据， 而且也是对输热管道的保温技术热分析和优化热设计的 关键参数。但是， 国内输热管道所用的保温材料中， 有些还缺 少有关导热系数的完整数据， 较高温度下导热系数的数据也 很少报道， 这给供热管道保温的设计选型带来了困难， 并且
收稿日期： &%%8D!&D%A 作者简介： 张双喜， 男， 山东青岛人， 高级工程师。地址： 青 !’(% 年生， 岛市抚顺路 !! 号 F 电话： %B/&DB%A!&(B 。
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（# ） 对于同种超细玻璃棉材料， 导热系数 随 内 外 表 面 平 均温度的升高而升高， 与平均温度呈线性关系； （" ） 在不同的密度和不同的使用温度下， 超细玻璃棉材 料中导热换热、 对流换热和辐射换热所占的比例不同， 因此， 并不是单纯的密度越小， 导热系数越小； （! ） 在特定使用温度下， 导热系数随密度的变化关系呈 " 次曲线形式， 存在最佳使用密度， 在该密度下导热系数最小； （& ） 最佳密度随使用温度的升高呈单调递 增 趋 势 ， 使用 温度越高， 最佳使用密度越大， 但在高温区， 这种趋势趋于平 缓。
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外墙外保温系统是目前建筑节能体系中 比 较 先 进 的 一 种墙体节能系统， 国家相关标准正在起草中， 我们在设计选 型中一定要把握住该系统要点， 同时要掌握后续施工的工序 要求尤其是节点的处理， 这样才能保证该系统的良好使用。
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式中： # 23—整 个 系 统 内 表 面 热 绝 缘 系 数 ， 取 %"!! * ・- , + 取 %"%8 *&・- , + （可 # 67—整个系统外表面热绝缘系 数 ， 由民用建筑热工设计规范附录 &"/ 中查取） ； 墙 # 5—由外墙体热绝缘系数、外保温系统热绝缘系数、 体与外保温系统间隙部分热绝缘系数 / 个部分构成， 即：
对在不同的温度下不同密度的超细玻璃棉导热系数进行研究， 结果表明： 在特定使用温度下， 导热系数 摘要： 随密度的变化关系呈二次曲线形式， 存在着最佳使用密度， 即最小导热系数。 超细玻璃棉； 最佳使用密度； 导热系数 关键词：
中图分类号： 5C!A!"AA4A"//
文献标识码： $
（&%%B ） 文章编号： !%%!DA%&E %BD%%B%D%/
图$ 超细玻璃棉在不同的使用温度下 导热系数随密度的变化关系
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保温材料与建筑节能
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从图 ! 可以看出，超细玻璃棉在特定的使用温度下， 导 热系数随密度的变化关系并不是呈单调递增或单调 递 减 趋 势， 而呈 " 次曲线形式， 存在着最小值。由此可以得出结论： 保温材料针对特定的使用温度，密度不是单纯的越小越好， 也不是越大越好， 而是存在着最佳使用密度。但当温度不大 于 #$$ %时， 这种 " 次曲线趋势变得不明显。 表 # 为对超细玻璃棉在特定的使用温度下， 导热系数随 密度变化的关系式及计算结果。
图! 管道装置示意
但是孔隙过大， 会加大对流传热及辐射传热过程的影响， 按斯 蒂芬・玻尔兹曼定律，辐射传热与绝对温度的 % 次方成正比4!5， 温度越高， 辐射传热在总体传热中所占的比例越大。无组织填 充式超细玻璃棉的孔隙分布不均匀， 有些孔隙会过大， 导致对 流传热和辐射传热过多， 所以比同密度的层状预制式的导热系 数要大， 随着温度的升高， 两者导热系数的差值逐渐增大。 对于 密度为 &+6’+ 12 3 0$ 的层状预制式超细玻璃棉， 低温时热传导 占主要地位， 密度小的保温材料空气含量多， 所以要比密度大 的保温材料导热系数小； 随着温度的升高， 辐射和对流所占的 比例明显加大， 密度小的保温材料辐射和对流面积大， 辐射和 对流要比密度大的保温材料影响大， 所以当温度升高到某一值 时， 密度小的保温材料的导热系数要比密度大的保温材料的导 热系数大。 随着密度的继续增加， 由于孔隙率的减小， 热传导的 影响逐渐加大， 而对流和辐射的影响逐渐减小， 随着温度的升 高， 辐射和对流的影响并不能明显增加， 所以密度为 )+ 12 3 0$ 的超细玻璃棉的导热系数比密度为 &+ 12 3 0$ 和 ’+ 12 3 0$ 的 超细玻璃棉的都大。从图 # 的变化趋势还可以看出， 曲线 % 和 曲线 #、 交点将向更高的温度区移动。即使 $ 仍有相交的趋势， 孔隙率再小， 仍然存在着辐射和对流壁面， 随着密度的增大， 辐射和对流的影响将在更高的温度区域起主导作用。 由以上分析可得： 针对不同的介质温度或保温材料内外 表面平均温度， 选用不同密度的保温材料， 超细玻璃棉存在 最佳使用密度。
如果用 &% @* 厚钢筋混凝土，导热系数为 !"AB + （ , *・ 。根据民用建筑热工设计规范将 # ?:. 取值为 %"! *& ・- , +。 -） ， 如果我们选用 8 @* <=> 板导热系数不大于 %"%8 + （ , *・-） 厚 <=> 板， 即可按式 （/ ） 计算。 ・ B%・
保温材料与建筑节能
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超细玻璃棉导热系数的研究
张双喜 !， 杨莉萍 &， 郭铁明 !， 成向峰 !， 陈海涛 !
（!" 青岛理工大学环境工程学院， 山东 青岛
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上海 &" 上海交通大学机械与工程动力学院制冷与低温研究所，
常常导致热损和表面温度超标， 不但严重浪费能源， 而且给 管道的安全运行带来隐患。
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试验研究
实验装置 根据 #$ !%&’( — )) 《绝热层稳态热传递特性的测定—— —
圆管法》 对管道保温材料的导热系数进行测试。实验装置采用 ， 适用于测试通常高于周围环境温度的圆管绝 圆管法 （见图 !） 热层 （包括纵横接缝、 防潮层及覆皮等） 的稳态传热特性。
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试件 试件选用的钢管为 -.!&*/%,& 00， 测量段工作钢管长度
在测量段两端头处加 # 个长度均为 $++ 00 的防 为 ’++ 00， 护段，防护段与测量段之间及防护段两端用 % 00 厚的硅酸 铝保温材料隔开。保温层的厚度按 《供暖通风设计手册》 上的 超细玻璃棉和硬质聚氨酯泡沫塑料的导热系数进行设计， 超 细玻璃棉厚 )+ 00， 硬质聚氨酯泡沫塑料厚 $+ 00， 在计量段 中间设有一脱开式活动支架。超细玻璃棉的密度： 无组织填充 式结构为 &+ 12 3 0 ； 层状预制式结构分别为 &+、 ’+、 )+ 12 3 0 。
新型建筑材料
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保温材料与建筑节能
玻璃棉反而比密度小的超细玻璃棉导热系数小。但从曲线 #、 超细玻璃棉随密度增大， 导热系数增大。 因为保 $、 % 可以看出， 温材料是多孔材料， 其导热由固体材料传导、 气体传导、 对流 传热和辐射传热 % 部分组成，由于孔隙中的空气或其它气体 比固体材料的导热系数小，所以适当降低密度提高多孔材料 中的气体含量， 可降低保温材料的导热系数， 提高绝热效果。
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# 01# 234# 54# 67
（可由民用建筑热工设计规范附录 &"& 中查取） ；
由于屋顶部分的要求高于外墙，我们选择 ( @* 厚 <=> 板。计算过程与外墙计算类似： ・- , +， # 51!"(’ *& ! *1%"B’ ・-） ， 满足节能标准要求。 +（ , *& （/ ） 窗 如 果 选 用 双 层 玻 璃 塑 钢 窗 ， 其 传 热 系 数 约 为 /"& + , （*・-） ， 满足节能标准要求。