纳米保温隔热ppt课件

新型建筑材料 课程作业一 保温材料隋倩2011050205 建筑保温材料的发展特点 建筑保温的意义 舒适的生存环境 建筑保温材料的发展特点 关键词 1 传热系数2 材料物理性质3 材料的分子特性4 仿生 传热系数 一 外墙保温材料 1 硅酸盐保温材料2 胶粉聚苯颗粒3 钢丝网采水泥泡沫板 舒乐板 4 挤塑板二 屋面材料 1 xps挤塑板2 EPS泡沫板3 珍珠岩及珍珠岩砖4 蛭石及蛭石砖三 热力 空调材料 聚氨酯 橡塑海绵 聚乙烯 聚苯乙烯泡沫 玻璃棉 岩棉四 钢构材料 聚苯乙烯 挤塑板 聚氨酯板 玻璃棉卷毡等 传热系数 橡塑海绵 海绵橡胶 海绵状多孔结构的硫化橡胶 有开孔 闭孔 混合孔和微孔之分 可制成软橡胶或硬橡胶制品 质轻 柔软 有弹性 不易传热 具有防震 缓和冲击 绝热 隔音等作用 用合成橡胶制成的还具有耐油 耐老化 耐化学药品等特点 广泛用于汽车 飞机 化学 日用品等工业 用作保温 隔音 防震材料 以及制座垫 床垫 医疗机械 卫生用品 体育用品等 可由生橡胶中加起泡剂 如碳酸铵 尿素 偶氮二异丁腈等 或上浓缩的胶乳经搅拌鼓入空气 再经硫化而成 材料物理性质 以固 液相变为例 在加热到熔化温度时 就产生从固态到液态的相变 熔化的过程中 相变材料吸收并储存大量的潜热 当相变材料冷却时 储存的热量在一定的温度范围内要散发到环境中去 进行从液态到固态的逆相变 在这两种相变过程中 所储存或释放的能量称为相变潜热 物理状态发生变化时 材料自身的温度在相变完成前几乎维持不变 形成一个宽的温度平台 虽然温度不变 但吸收或释放的潜热却相当大 相变材料 PCM 相变材料 PCM PhaseChangeMaterial 是指随温度变化而改变形态并能提供潜热的物质 相变材料由固态变为液态或由液态变为固态的过程称为相变过程 这时相变材料将吸收或释放大量的潜热 相变材料可分为有机 Organic 和无机 Inorganic 相变材料 亦可分为水合 Hydrated 相变材料和蜡质 ParaffinWax 相变材料 其中 无机类PCM主要有结晶水合盐类 熔融盐类 金属或合金类等 有机类PCM主要包括石蜡 醋酸和其他有机物 近年来 复合相变储热材料应运而生 它既能有效克服单一的无机物或有机物相变储热材料存在的缺点 又可以改善相变材料的应用效果以及拓展其应用范围 因此 研制复合相变储热材料已成为储热材料领域的热点研究课题 但是混合相变材料也可能会带来相变潜热下降 或在长期的相变过程中容易变性等缺点 相变材料 相变储能建筑材料应用于建材的研究始于1982年 由美国能源部太阳能公司发起 20世纪90年代以PCM处理建筑材料 如石膏板 墙板与混凝土构件等 的技术发展起来了 随后 PCM在混凝土试块 石膏墙板等建筑材料中的研究和应用一直方兴未艾 1999年 国外又研制成功一种新型建筑材料 固液共晶相变材料 在墙板或轻型混凝土预制板中浇注这种相变材料 可以保持室内温度适宜 另欧美有多家公司利用PCM生产销售室外通讯接线设备和电力变压设备的专用小屋 可在冬夏天均保持在适宜的工作温度 此外 含有PCM的沥青地面或水泥路面 可以防止道路 桥梁 飞机跑道等在冬季深夜结冰 相变材料 相变材料与建筑材料的复合工艺PCM与建材基体的结合工艺 目前主要有以下几种方法 1 将PCM密封在合适的容器内 2 将PCM密封后置入建筑材料中 3 通过浸泡将PCM渗入多孔的建材基体 如石膏墙板 水泥混凝土试块等 4 将PCM直接与建筑材料混合 5 将有机PCM乳化后添加到建筑材料中 国内建筑节能知名企业 北京振利高新技术公司成功地将不同标号的石蜡乳化 然后按一定比例与相变特种胶粉 水 聚苯颗粒轻骨料混合 配制成兼具蓄热和保温的可用于建筑墙体内外层的相变蓄热浆料 试验楼的测试工作正在进行中 同时在开发的还有相变砂浆 相变腻子等产品 相变材料在建筑围护结构中的应用现代建筑向高层发展 要求所用围护结构为轻质材料 但普通轻质材料热容较小 导致室内温度波动较大 这不仅造成室内热环境不舒适 而且还增加空调负荷 导致建筑能耗上升 目前 采用的相变材料的潜热达到170J g甚至更高 而普通建材在温度变化1 时储存同等热量将需要190倍相变材料的质量 因此 复合相变建材具有普通建材无法比拟的热容 对于房间内的气温稳定及空调系统工况的平稳是非常有利的 这种复合的产品的缺点是 强度不够 相变材料 相变材料的选择用于建筑围护结构的相变建筑材料的研制 选择合适的相变材料至关重要 应具有以下几个特点 1 熔化潜热高 使其在相变中能贮藏或放出较多的热量 2 相变过程可逆性好 膨胀收缩性小 过冷或过热现象少 3 有合适的相变温度 能满足需要控制的特定温度 4 导热系数大 密度大 比热容大 5 相变材料无毒 无腐蚀性 成本低 制造方便 在实际研制过程中 要找到满足这些理想条件的相变材料非常困难 因此 人们往往先考虑有合适的相变温度和有较大相变潜热的相变材料 而后再考虑各种影响研究和应用的综合性因素 就目前来说 现存的问题主要在相变储能建筑材料耐久性以及经济性方面 耐久性主要体现在三个方面 相变材料在循环过程中热物理性质的退化问题 相变材料易从基体的泄漏问题 相变材料对基体材料的作用问题 经济性主要体现在 如果要最大化解决上述问题 将导致单位热能储存费用的上升 必将失去与其他储热法或普通建材竞争的优势 相变储能建筑材料经过20多年的发展 其智能化功能性的特点勿容置疑 随着人们对建筑节能的日益重视 环境保护意识的逐步增强 相变储能建筑材料必将在今后的建材领域大有用武之地 也会逐渐被人们所认知 具有非常广阔的应用前景 材料的分子特性 纳米技术 材料的分子特性 纳米技术 纳米保温隔热材料机理众多的实验和理论推导一致表明 当气孔的直径小于50nm时 气孔内将不再有可以自由运动的空气分子 而是被吸附在气孔壁上 这样的气孔实际上相当予真空状态 在保持气的直径小于50nm的前提下 尽量降低材料的体积密度 则可以使材料的分子振动热传导和对流热传导效率趋近于0 另一方面 由于所有微孔直径都小于50nm 这样可以使材料内部有非常多的反射界面 当气孔尺寸变得更小时 这种界面的数量趋向予无穷多 从而使辐射热传导的效率也趋近于0 材料的分子特性 纳米技术 SiO2纳米多孔材料以正硅酸乙酯为前驱体 采用溶胶2凝胶法制备了SiO2纳米多孔材料 通过采用先酸后碱二步法催化等多种优化工序 使材料具有多孔纳米结构 气孔率和比表面积增高 孔径和热导率降低 其孔洞率最高可达95 以上 孔径约20nm 比表面积1120cm2 g 体积密度0 003g cm3 500 时的热导率低于0 023W m 1 K 1 成为保温性能最佳的固态材料 探讨了相关的保温隔热机理 认为低热传导系数硅材料 当具有很高的孔洞率和很低的体积密度时能更有效地阻隔热量的固体传导和气体传导 当孔径小于红外波长时 绝热效果有本质上的突变和提高 进行了纳米多孔材料和硅酸钙及有机硅复合的研究 制备了兼有很好保温性能和机械性能的保温隔热块体和柔性薄膜 材料的分子特性 纳米技术 材料的分子特性 纳米技术 SiO2纳米多孔材料 施工工艺玻璃基材的处理 首先清除玻璃表面的灰尘及污垢 在10 NaOH溶液中浸泡4h 取出用清水洗净 烘干 备用 用浸涂 辊涂或刷涂的方法将上述制得的涂料涂覆于处理过的玻璃基材表面 室温下待溶剂挥发后放入烘箱 在一定温度下固化成膜 用30um线棒涂布器在上述隔热层上涂覆一层保护涂料 室温下放置至溶剂挥发后放人烘箱固化 材料的分子特性 纳米技术 聚酰亚胺泡沫材料聚酰亚胺泡沫材料是聚酰亚胺树脂经发泡而成的泡沫材料 聚酰亚胺属于合成高分子材料中的芳杂环聚合物 这类聚合物在结构上的特点是 链节的键合处并不都是单键 而是含有氮 氧 硫原子的芳杂环 聚合物主链上的这些芳杂环使这类芳杂环聚合物具有很高的刚性和耐热性 通常也称为耐高温工程塑料 特点 良好的绝热保温效果 良好的阻燃性 抗明火 不发烟 不产生有害气体 密度小 具有柔性和回弹性 易于安装 维护 耐高 低温 环境友好 不含卤素和消耗臭氧物质 材料的分子特性 纳米技术 仿生 屋面植被 构造要求 屋面种植相关材料 以TPO 欧洲称为FPO 为原料的高分子根阻防水材料以TPO FPO 为原料的高分子防水卷材是一种理想的 种植屋面用根阻防水卷材 这种材料非常适宜用作种植屋面上防水材料 第一 这种材料通过本身坚硬的机械性能而具有极强的抗植物穿透的性能 第二 材料上下表面的TPO FPO 涂层不但具有理想的耐高温和耐低温性能 而且具有极强的抗老化和抗腐蚀能力 可以有效的抵抗植物和营养土对材料的腐蚀作用 第三 因为材料本身不含有任何软化剂 增塑剂及其他添加剂 不会对动植物造成任何伤害 环保性能