对相变保温材料的几点看法

1、对自调温相变复合保温材料的看法自调温相变复合保温材料在市场应用过程中，主要存在以下几点疑 问：第一、是什么相变介质能是复合材料通过相变后的导热系数相当于干空气的导热系数？第二、是以一个自调温相变复合保温材料层置于维护结构的构造系统中间，又不是装饰层能作为一个装饰系统将多种绝 热材料及绝热机理有机的结合起来吗？第三、为什么一个材料的检测值会相差4倍？当量导热系数的概念及检测方法与现行的国家相关技术标准相符吗？第四、为什么在企业标准和建筑设计构造图集不取稳态导热系数的测定值呢？第五、自调温相变复合保温材料的蓄热系数为什么会比常规材料的蓄热系数高出很多？针对以上几点疑虑，应从以下几个方面去理解：第一

2、：是什么相变介质能是复合材料通过相变后的导热系数相当 于干空气的导热系数？在这个问题中主要提出了以下几个问题：第一、是什么介质通过 这个载体起相变作用？这个问题需要从两个方面做理解：首先这个不 是介质，也不是通过这个载体起相变作用，用在墙体节能的相变材料 只是一种在适合的温度条件下能产生相态变化的材料，这里简称相变 材料，和载体无关。相变材料需要载体是因为我们使用的相变材料需 要通过固态f液态及液态f固态的一个互逆的相态变化（任何材料在 一定条件下都可以在固、液、气三相之间进行变化的吗，只是外在条 件要求不一样而已），利用其固液相变的潜热值来储存及利用热能， 从而达到保温节能的目的，如果没有载

3、体的并对其进行包覆，相变材 料在相变过程中可能流失，如果相变材料流失将失去相变材料在建筑 上的作用（相变材料在建筑上的作用可以查阅相关资料，部分书日见 附件）。其次，不管什么介质在置于建筑的外墙等维护结构中形成的保温 隔热层中，在外界热湿作用下通过相变后的导热系数相当于干空气的 导热系数？现实世界中，相当于甚至低于干空气导热系数的单一及复合材料 很多，现今在建筑上应用的如聚氨酯（0.0180.025W/（MK）就完全 能达到比干空气（0.024W/（MK）的导热系数低，而应用某些材料并经 过特殊工艺制成后其导热系数就可能更低了，比如广泛用于冰箱、冰 柜、冷藏车、冷库、电热水器等保温设备的VIP

4、真空绝热板等真空绝 热材料完全能够达到干空气导热系数的1/10，甚至更低，否则火箭也 不可能通过大气层了，因为不能绝热的火箭在升空过程中就会被摩擦 生热给烧掉。只是目前这些材料应用在建筑上成本太高，因而限制了 其在建筑上的应用。第二：是以一个自调温相变复合保温材料层置于维护结构的构造系 统中间，又不是装饰层能作为一个装饰系统将多种绝热材料及绝热机理有机的结合起来吗？首先，将多种材料进行结合，从而达到保温节能的做法非常常见， 比如，自保温砖，砖体里面填充保温材料，这是一种简单的结合。而 水泥基膨胀玻化微珠实质上也是由中空微珠和其他材料复合而成，只 是其绝热是通过膨胀微珠的中空间歇而起到隔热的作用

5、，而自调温相 变复合保温材料还从分利用了相变材料的相变潜热。其次，任何一种相变保温材料不可能将蓄能型、阻隔型、反射型、 辐射型多种保温隔热材料有机结合起来，而相变材料只能将蓄能型和 阻隔型有机的结合。在我公司所提供的资料当中，没有任何资料阐述了只有漂珠、水 镁石纤维等原材料等才具有绝热性能，我公司只是说明采用漂珠、水 镁石纤维等作为相变材料的载体，从未宣传相变材料是通过反射和辐 射作用蓄能和放热，所以此疑问不成立。反射和辐射本身是传递能量 的一种方式，任何一种材料即使置于外表面也不能通过反射和辐射达 到蓄能的作用。第三：为什么一个材料的检测值会相差4倍？当量导热系数的概 念及检测方法与现行的国

6、家相关技术标准相符吗？1、为什么一个材料的检测值会相差4倍？众所周知，现今关于稳 态还是非稳态导热的所有判定结果，都必须符合一个导热理论的基本 定律，就是傅立叶定律：单位时间内传递的热量Q，与温度梯度及垂 直于导热方向的表面积成正比，即Q=- A gradt F W对于单位面积而言：q=Q/F=-入 gradtW/M2式中q为单位时间、通过单位面积所传递的热量，称为热通量。热通 量是个向量，它和温度位于等温面的同一法线上，但指向温度低的方 向。式中的负号就是表示热量传递的方向与温度梯度的方向相反，永 远指向温度降低的方向。比例系勒 称为导热系数。亦称热导率。由 此可见，导热系数的数值就是物体中

7、温度梯度为1C时，单位时间内 通过单位面积的导热量，它的单位是W/MC。导热系数的数值是 表征物质导热能力的大小。另根据绝热材料及相关术语GBT4132-1996中对导热系数的定 义是导热系数（入）：材料导热特性的一个物理指标。数值上等于热 流密度除以负温度梯度，（W/M - K）。入=-q/grad&通过以上对导热理论的基本定律的阐述，也就不难理解一个材料的 检测值会相差4倍的情况了，因为在这两个检测值中，一个是当量导 热系数，而另外一个是稳态导热系数，在传热学的概念中，有稳态导 热和非稳态导热之分，自然情况下基本都是非稳态导热，但为了研究 及应用方便在很多情况下，我们将诸多情况简化为稳态传

8、热进行分 析，就如按在民用建筑热工设计规程（实际是民用建筑热工设 计规范）中对导热系数的定义一样，实际简化后定义的稳定状态下 的导热系数即稳态导热系数，所以就有在夏热冬冷地区居住建筑节 能设计标准JGJ134-2010条文说明第4.0.4中这样的说明：传热系数 只是描述维护结构传热能力的一个性能指标，是在稳态传热条件下建 筑维护结构的评价指标。因为相变材料结合了阻隔型和蓄能型保温材 料的性能，充分利用相变材料常规隔热材料显热蓄热大很多的潜热蓄 热性能，相变材料在外墙传热过程中具有相变过程，所以就不是简单 的稳态传热过程，为计算方便将非稳态传热条件下的传热能力定义为 当量导热系数，在相变全面完成

9、后的传热能力定义为稳态导热系数。根据傅立叶定律可知：相变保温材料，在相变全面完成后，相变 复合保温材料内部就形成一个稳定的温度场，即均匀的温度梯度，传 热也就可以简化为一个稳定的传热过程，所体现出来的传热能力就是 稳态的导热系数，在测定其稳态导热系数时需人为的创造一个稳定的 外在温度场（仔细阅读过绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防 护热办法GBT10294-2008的测试过程就可知），但相变复合保温材 料在外墙上的传热过程在外在环境温度场的影响下，实际是个典型的 非稳态的传热过程，即处于相变过程中。而处于相变过程中的相变微 胶囊的两侧温度梯度基本为零，即相变微胶囊在这个过程中在吸收周 围的热（

10、冷）量，也就是墙体一侧通过相变微胶囊的热（冷）量不能 传递到墙体另一侧，外在体现就是降低了保温材料的传热能力，当然 其当量导热系数也就大大低于其稳态导热系数了。2、检测方法与现行的国家相关技术标准相符吗？通过前面的阐述可知，导热系数是材料导热特性的一个物理指标， 也就是物质导热能力的表征。物质导热系数就是单位时间内传递的热量Q的能力的数值表达， 如果认真研究过我公司的企业标准关于当量导热系数的测试试验方 法即可知：此测试方法的前提条件是：1、在单位时间内通过相变 材料及对比材料的热通量相等。2、对比材料是能通过现有国家相关 测量规范及国际通用测量标准ISO8302防护热办法测定的匀材料 导热系

11、数作为对比。3、对比基准符合热传导的基本定律傅立叶定律 的要求，另外现今国家相关规范的测定方法也有采用对比法测定的规 则，如GB/T 10295-2008绝热材料稳态热阻及有关特性的测定热 流计法。所以可知检测方法不但符合国家相关技术标准，也符合热 传导的基本定律。以下是对相关国家规范的一些条文的图像截取L6.2 本方法是间接或相对的方法，由测试试件的热陇和标准试件热阻比值而得.标准试件的热阻必 须用ISO 8302防护热板法测定.用稳态数据的叩均值进行所有的计算。成采用土土8得到的四组数据也行计算，其他在稳态时观 察的外加的测量数据，只要I十算的传热性质P按3. 3. 8观察的数据计算的传热

12、性质的差异不超过 1%，亦可使用.用下式比算热阳乩n 1.8.2试件的平均导热系数为测定试件的平均导热系数（或表观导热系数）（虬1. 3. 4），成满足L 8, 1的要求。试件应是 ISO 9251中定义的均质或均质多孔体均质多孔体试件内任何非均质性的尺寸应小，试件厚度的十分 之r此外.在任意平均温度，其热阻应崎试件两侧的温差无关“成按卜式计算传递系数TtACT： -7）式中：财一加热单JL计量部分的平均加热功率,.单位为瓦（阳； 试件热面温度平均值，单位为开一一试件冷面混度平均值，单位为汗（K）；A在1. 7. 6和2. 1, L 3中定义的计量面积（双试件装置需乘以4,单位为平方米nr）；

13、a试件平均厚度，单位为米如果祸是1.8.2和1.3.3的要求/irJHJ卜式计算材料表观导热系数兀或导热系数H或热.系数L/A）；1. j . / r;式中:心、丁2和d定叉见上式.1.8.2试件的平均导热系数为测定试件的平均导热系数（或表观导热系数）见1. 3. 4）,应满足1. 8. 1的要求。试件应是 ISO 9251中定义的均质或均质多孔体B均质多孔体试件内任何非均质性的尺寸应小乒试件厚度的十分 之 r此外，在任意平均温度，其热阻应侦试件两侧的温差无关,.材料的热阻取决于所有相关的热传递过程-热传导、辐射和对流是记要机理，然而这者之间相瓦 作用会产圭隹线性影响，因此，尽管对这些机理研究

14、得十分透彻，但实际分析或测昼口寸仍很困雄：所有传热过程的程度与试件两侧的温差有关。许多材料、制品和系统在典-型的使用温度差时，可能 呈现复杂的关系.在这种情况卜-，使用一个典型的使用湖度差进行测定.然后在一定温差范围内测定近 似关系是合适的.在较宽的温差范惘内可能是线性关系：某些试件虽然符合均质性的要求，但却是各向异性-如试件内平行于试件表而方向删定的导然系 数分量与垂直1：表面的方向测定的导热系数分最不同，对这种试件，叮能造成较大的不平衡误差和 边缘热源失馔芳。如两个测定值的比值小亍勇并在装置内对各向异性试件分别测定不平衡误拦和边 缘热损失误差，则可以按本标准方法出试验报告。1.8, 3材料

15、的导热系数.表观导热系数或热阻系数1.8,3 1总则为测妒材料的导热系数或热阻系数,必须满足L8. 2的要求此外，为保证材料是均质或均质.多 孔.IL删晶结果能代表整个材料、产品或系统,咯须有足够的抽样.试件的厚度应大于当厚度进一步增 加时材料、产品或系统的传递系数变化不大V 2%时的厚度。1.8,3,2与试件厚度的关系所右的传热过程巾 出右传导产牛.的热ME试件屏厘成上比.其他所热过程具有较夏梁的关系. 试件越薄、密度越小，热阻与传导以外的传热过程越有关系。由于传递系数与试件厚:度有关，所以不满 足导热系数和热阻系数（埔者都是材料的固有特性）定义的要求-对于这些材料,叮能希里删定应用条 件下

16、的热阻.牛以相信所有材料都有-个热传逆系数与厚度有关的厚度下限，低F此厚度口寸,试件可 能:仃独特的传热性质，但不是材料的性质。因此，需通泣测量确定这个最小厚度。L&3, 3可确定材料传热性质的最小厚度的确立如果不知道此最小厚度，则需要估计此最小厚度，无确定的方法口寸，3,4. 2中指出的粗略过程可用于确定最小厚度和观察材料在口能使用的J早度范 围内是否出现最小厚度。重耍的是要区别测量时在面板下放置测温传感器引起的附加然阳、不良的试件表面引起的附加热 阻和由试件内部传导勺轴射传热模式结合引起的附加热阻.者都能以问样方式影响删量结果.并且 睹经常是登加的1.8.4翘曲第四、为什么在企业标准和建筑

17、设计构造图集不取稳态导热系数的测定值呢？在检测报告中中的稳态导热系数和当量导热系数值的不同 而发出质疑，通过前面的论述可知：稳态导热系数和当量导热 系数所表达的内涵完全不一样，当然数值不一样也就自然存在 了，而相变材料的节能机理是通过阻隔型和蓄能型的有机结 合，而稳态导热系数只能体现阻隔型节能机理，当量导热系数 才能较为全面的体现阻隔型和蓄能型的综合节能机理，为全面 体现相变材料的节能性能，所以必须采用当量导热系数测定值。第五、自调温相变复合保温材料的蓄热系数为什么会比常规无机保温材料高出很多？大家在质疑此结果时，主要对比是干密度是1900Kg/M3的灰砂砖砌体和干密度为2000Kg/M3的石

18、灰石的蓄热系数，并以24小时的蓄热s=o；5 rv f系数的一般计算式来进行计算，得出的结果和测定值相差很大的结论。&4=0.51 pr X I：首先、蓄热系数是对材料蓄热能力的表征，而是按常规显热蓄热材料的计算方式，此计算方式是在材料完全干燥状况下的试验公式，针对有热湿散失的材料都不适用，更何况用来 针对具有潜热蓄热的材料。其次、相变材料的蓄热系数是通过轻骨料混凝土技术规程JGJ 51-2002中规定的热脉冲法进行测定的结果，按热脉冲法中对蓄 热系数的计算公式是S=0.51 入-a - p入一导热系数W/(m K)p 一三块试件的平均表观密度a一导温系数(m2/h)通过以上分析可知，按惯性思维来判断一种科学的检测结果的错误就显而易见了。附名词解释：显热系指当此热量加入或移去后，会导致物质温度的变化，而 不发生相变。物质的摩尔量、摩尔热容和温差三者的乘积为显热。 即物体不发生化学变化或相变化时，温度升高或降低所需要的热 称为显热。潜热，相变潜热的简称,指单位质量的物质在等温等压情况下， 从一个相变化到另一个相吸收或放出的热量。这是物体在固、液、气 三相之间以及不同的固相之间相互转变时具有的特点之一。固、液之 间的潜热称为熔解热(或凝固热)，液、气之间的称为汽化热(或凝结 热)，而固、气之间的称为升华热(或凝华热)。对于相变材料的详细论述可以参考相关资料，以下是部分书目。陶