影響外墻保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)的因素分析

【摘要】隨著社會(huì)的快速發(fā)展，我國(guó)城市化建設(shè)和建筑水平有了很大的提升和發(fā)展，人們的生活水平和質(zhì)量有了質(zhì)的提升。逐漸的對(duì)家居生活房屋以及大型建筑物有了更好的要求和標(biāo)準(zhǔn)。逐漸的衍生出建筑物外墻保溫材料。一方面切實(shí)的保護(hù)了房屋建筑一年四季處于溫和的氣候狀態(tài)。另一方面提高了建筑的節(jié)能性能。本文著重針對(duì)影響外墻保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)以及密度進(jìn)行分析，并且進(jìn)一步探討影響外墻保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)的因素。以供參考。

【關(guān)鍵詞】保溫材料；導(dǎo)熱系數(shù)；表觀密度；影響因素；分析

隨著我國(guó)城市化建設(shè)水平的提升，城市鮮見再有瓦房、平房以及底層的建筑，基本都是高層建筑用于人們的日常居住、工作以及休閑娛樂購(gòu)物等全方位的功能和用途。一方面極大節(jié)省了土地資源，另一方面使得人們的生活和服務(wù)質(zhì)量與水平有了很大的提高。社會(huì)和人們對(duì)于建筑的外墻保溫和節(jié)能等性能有了更好的要求和標(biāo)準(zhǔn)，因此對(duì)于建筑外墻使用的保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)的研究是十分必要的，直接影響著保溫材料的保溫性。從保溫材料的結(jié)構(gòu)以及形態(tài)進(jìn)行對(duì)比導(dǎo)熱系數(shù)的大小，進(jìn)而針對(duì)保溫材料的密度以及孔隙作為影響導(dǎo)熱系數(shù)的因素進(jìn)行探索和分析。總結(jié)影響外墻保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)的因素以及找到影響規(guī)律。以利于實(shí)際工程中，保溫材料的考量和選擇。

1、保溫材料結(jié)構(gòu)和形態(tài)影響導(dǎo)熱系數(shù)

保溫材料按照化學(xué)成分可以劃分為無機(jī)保溫材料以及有機(jī)保溫材料兩種材料結(jié)構(gòu)。無機(jī)材料導(dǎo)熱系數(shù)普遍高于有機(jī)材料導(dǎo)熱系數(shù)[1]。其中有機(jī)材料中的高分子材料導(dǎo)熱系數(shù)較低。其中無機(jī)材料中的非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)低于金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)。

保溫材料按照形態(tài)區(qū)分，其中液態(tài)的導(dǎo)熱系數(shù)要高于氣態(tài)的導(dǎo)熱系數(shù)

2、保溫材料的密度影響導(dǎo)熱系數(shù)

以固體形態(tài)的保溫材料為例，保溫材料的密度即是單位體積的質(zhì)量，保溫材料的體積不僅包括固體物質(zhì)的體積，而且還包括固體物質(zhì)間的空隙體積[2]。因此保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)會(huì)受到空隙體積以及密度的影響而發(fā)生變化。通常空隙體積越大，固體保溫材料的密度越小，導(dǎo)致固體保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)變小。

值得注意的是，隨著空隙體積達(dá)到一定程度的體積，固體保溫材料的密度降低到一定的數(shù)值之后，固體保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)會(huì)停止減小，并且反而呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)。我們把這個(gè)數(shù)值稱為表觀密度的臨界值[3]。當(dāng)空隙體積過高導(dǎo)致保溫材料的密度超過臨界值時(shí)，在空隙當(dāng)中會(huì)形成空氣對(duì)流現(xiàn)象，因此會(huì)導(dǎo)致保溫材料的輻射傳熱的增強(qiáng)，影響保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)向增大方向變化和發(fā)展。

3、保溫材料內(nèi)的空隙影響導(dǎo)熱系數(shù)

在固體物質(zhì)的保溫材料的表觀密度數(shù)值一致的情況下進(jìn)行觀察和分析，得出保溫材料的孔隙大小與材料的導(dǎo)熱系數(shù)成正比，包括保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)的極值也與空隙大小正相關(guān)。

當(dāng)空隙的大小與孔隙率一致時(shí)，根據(jù)孔隙之間的連通程度來判斷保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)[4]。通常保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)與孔隙之間的連通率呈正相關(guān)關(guān)系。

4、建筑垃圾為骨料的硅酸鹽保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)以及影響因素研究

目前我國(guó)城市的建設(shè)和發(fā)展速度呈現(xiàn)飛快的狀態(tài)，城市中高樓林立，還有很多正在施工的工程建筑。造成城市內(nèi)的建筑垃圾日益增多。通常在建筑工程中，會(huì)充分利用到建筑垃圾材料，利用設(shè)備對(duì)建筑垃圾進(jìn)行粉碎細(xì)化，將建筑垃圾作為骨料，與硅酸鹽保溫材料進(jìn)行混合，通過膠凝、填充等材料進(jìn)行合理的調(diào)配，制作出鹽基多孔保溫材料，俗稱硅酸鹽保溫材料。

通過對(duì)硅酸鹽保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行研究，進(jìn)一步分析影響保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)的因素，以及兩者的變化規(guī)律。將傳統(tǒng)的保溫材料：水泥基復(fù)合保溫砂漿保溫材料作為參照物，對(duì)照硅酸鹽保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)與水泥基復(fù)合保溫砂漿保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)與影響因素的變化以及規(guī)律。

首先將材料密度作為影響因素進(jìn)行分析研究，發(fā)現(xiàn)硅酸鹽保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)的變化趨勢(shì)與硅酸鹽保溫材料的密度變化趨勢(shì)是一致的，即兩者是正比例的數(shù)量關(guān)系。在排除保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)極值的情況下，即水泥基復(fù)合保溫砂漿保溫材料與硅酸鹽保溫材料的密度選擇一立方米兩百左右公斤的密度數(shù)值時(shí)，發(fā)現(xiàn)建筑垃圾為骨料的硅酸鹽保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)要高于水泥基復(fù)合保溫砂漿保溫材料一些。

其次將材料孔隙作為影響因素進(jìn)行分析研究，保持在滿足容重相同的情況下，得出在通常情況下，硅酸鹽保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)與孔隙大小成正比關(guān)系。需要考慮的是孔隙過小的情況下正比關(guān)系會(huì)發(fā)生變化，將孔隙看作一個(gè)圓形，那么當(dāng)孔隙直徑小于0.7mm時(shí)，硅酸鹽保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)會(huì)隨著孔隙的繼續(xù)減小而呈現(xiàn)增長(zhǎng)的情況。著主要是因?yàn)榭讖竭^小，孔隙中的空氣對(duì)流沒有足夠的流動(dòng)空間導(dǎo)致對(duì)流效果減弱直到對(duì)流消失，然而空氣對(duì)流產(chǎn)生的輻射傳熱的路徑會(huì)不斷隨孔隙壁的增加而發(fā)生延長(zhǎng)，造成大幅度的縮減對(duì)流輻射傳熱的比例，從而導(dǎo)致對(duì)流導(dǎo)熱的熱量傳遞比例的加大，最終影響了保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)呈現(xiàn)反增長(zhǎng)的趨勢(shì)。

建筑垃圾為骨料的硅酸鹽保溫材料不僅導(dǎo)熱系數(shù)要優(yōu)于傳統(tǒng)的水泥基復(fù)合保溫砂漿保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)，而且在節(jié)能環(huán)保方面也是很好的材料。通過建筑廢料的回收再利用，一定程度的提高了建筑材料的節(jié)能性。

結(jié)語：

綜上所述，影響外墻保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)的因素有很多，首先應(yīng)當(dāng)選擇合適的材料、導(dǎo)熱系數(shù)高的以及節(jié)能性能優(yōu)的作為外墻的保溫材料[5]。通常情況下，保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)與材料的化學(xué)成分、材料的表觀密度以及孔隙直徑等均有關(guān)系，因此這些都是我們?cè)谶x擇保溫材料需要考慮和觀察的。與此同時(shí)，應(yīng)當(dāng)積極響應(yīng)國(guó)家節(jié)能環(huán)保的號(hào)召，采用節(jié)能性質(zhì)好的材料作為保溫材料的選擇對(duì)象。一方面不僅提高了建筑的節(jié)能效果，另一方面還促進(jìn)了社會(huì)效益以及經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]李石鈿.影響外墻保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)的因素研究[J].城市建筑，2017，（5）：173-174.

[2]王連盛，王雄.外墻外保溫薄抹灰系統(tǒng)中保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)耐候性能分析研究[J].工程質(zhì)量，2013，31（2）：62-65.

[3]陳國(guó)焯.外墻保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)的影響因素分析[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2015，（13）：1881-1881.

[4]張國(guó)永，陳氏鳳，張玲， 等.墻體自保溫系統(tǒng)熱工性能影響因素分析[J].新型建筑材料，2018，45（1）：133-135，146.

[5]王法云.建筑外墻保溫絕熱材料隔熱性能影響因素及測(cè)試方法[J].廣東建材，2012，28（10）：42-44.

作者簡(jiǎn)介：

曹希景，男，助理工程師，畢業(yè)學(xué)校：西安建筑科技大學(xué)。