CN204850102U

CN204850102U - 一种高效保温隔热板

Info

Publication number: CN204850102U
Application number: CN201520540936.3U
Authority: CN
Inventors: 赵汝和
Original assignee: 陈嫣
Current assignee: Nanjing bbeco Environmental Protection Technology Co., Ltd.
Priority date: 2015-07-23
Filing date: 2015-07-23
Publication date: 2015-12-09
Anticipated expiration: 2025-07-23

Abstract

本实用新型公开了一种高效保温隔热板，它包括具有连续蜂窝孔状的支撑材料层、高阻气薄膜外包裹层、低辐射系数材料层，所述支撑材料层位于高效保温隔热板的中间部位，其上下端分别向外依次有低辐射系数材料层、高阻气薄膜外包裹层。本实用新型能减少热流传递，导热系数可达到小于静止空气的导热系数，密度很小，达到20-100kg/m³。当本实用新型中的高阻气薄膜外包裹层采用铝箔或金属材料、中间蜂窝型的支撑材料采用无机材料或阻燃防火材料时，达到不燃材料性能。本实用新型可切割成任何大小以满足安装的需要，也可叠成多层使用，以满足安装厚度和热阻值的要求。本实用新型所用材料能回收回用，生产过程简单、无污染，绿色环保。

Description

一种高效保温隔热板

技术领域

本实用新型涉及材料技术领域，具体是一种高效保温隔热板。

背景技术

热传递通过三种机理进行：热传导、热对流和热辐射。热传导是物质分子间动能的传递。热对流是物质分子在空间从一个地方移动到另外一个地方的热传递。热辐射是两个物体之间的空间通过电磁波的热传递。

保温隔热材料的发展是尽力减少热传导、热对流和热辐射。许多保温隔热材料在1950年代已经出现，但广泛使用是到1970年代石油危机时才开始。由于石油危机，加上生活条件的提高，建筑物需要保温隔热、防止热损失和提高能量效率就变得非常重要。常用的保温隔热机理是把空气作为最好的绝热体。空气在常温时的导热系数为0.024w/(m·K)，常用的保温隔热材料就是靠“捕捉”住空气在微小孔隙中，来达到较低导热系数的目的，但这样也限定了这些常用的保温隔热材料的导热系数的最小极限。常用的保温隔热材料的导热系数为0.035-0.06w/(m·K)。近来发展的真空技术与微孔结构材料结合，能达到小于0.024w/(m·K)的导热系数，这就是真空板(VacuumInsulationPanel,VIP)。

常用的保温隔热材料有：发泡聚苯乙烯(ExpandedPolystyrene，EPS)、挤塑聚苯乙烯(ExtrudedPolystyrene，XPS)、发泡聚氨酯(PolyurethaneFoam,PU或PUR)，酚醛树脂保温隔热板(PhenolicInsulationBoard,PIB)、玻璃纤维棉和岩棉等。EPS、XPS、PU、PIB等的原材料来源于石油产品，生产过程污染不环保，产品无法回收回用，是“白色”和有色污染源，最终污染环境、污染水体。玻璃纤维棉和岩棉等的生产过程是高温、高能耗、生产和使用过程粉尘污染严重，且所含的20-30％的黏合剂、树脂等大多来源于石油产品，产品很难回收回用，最终污染环境、污染水体。这些常用的保温隔热材料存在环保问题，影响生态环境和可持续发展。

为分析方便，三种传热过程均用导热系数来表示。在这些常用保温隔热材料中，气体或空气的导热和对流可以考虑为一个组合热传递，由气体导热系数l_g表示。常用保温隔热材料的热传递总导热系数l用各个导热系数表达为：

l＝l_g+l_s+l_r

式中：l_g–保温隔热材料孔隙中的气体的导热系数，w/(m·K)。

l_s-保温隔热材料固体组份的导热系数，w/(m·K)。

l_r-保温隔热材料热辐射的导热系数，w/(m·K)。

真空板VIP的出现，是为了减少l_g和l_r，而使总的导热系数l减少。真空板VIP由三个部分组成：

(1)高阻气薄膜作为外包裹层：防止气体(空气)漏入。

(2)芯材：多孔材料做成板状，作为支撑骨架，抽真空后承受大气压力。多孔材料一般有气凝胶、膨胀珍珠岩、玻璃纤维、矿物棉等。

(3)吸气剂：芯材材料会析出气体，也有空气会渗漏到真空板VIP板内，吸气剂可将这部分的气体吸收掉。

对流传热是保温隔热材料内部存在的气体分子的整体运动，真空能减少对流传热。真空也能减少气体的热传导，因为相连的气体分子和原子、或者气体分子和原子与芯材材料的碰撞减少。真空板VIP的芯材的热性质与常用的保温隔热材料是相同的，真空板VIP能达到较小的导热系数。有些研究声称，在真空板VIP的中心部位能达到导热系数最小为0.004w/(m·K)。尽管真空板VIP有边缘热桥的影响，有些研究声称真空板VIP能达到总体导热系数为0.006-0.008w/(m·K)。而事实上，在实际应用中，真空板VIP是很难保持其真空度的，能达到小于空气的导热系数的情况不多。在过去的几十年，对真空板VIP的结构改进作了许多努力，大量的工作是为了保持真空度。塑料与铝箔和其他金属箔复合成表面保护层，作为外包裹层，例如，授予给Young等人的美国专利4,444,821，授予给Yamamoto等人的美国专利4,529,638，和授予给Jang等人的美国专利8,663,773。

为提高隔气性能，采用双层外包裹层，例如，授予给Nowobilski等人的美国专利4,726,974，授予给Echigoya等人的美国专利7,449,227B2，授予给Echigoya等人的美国专利7,517,576B2，授予给Feinerman的美国专利7,968,159B2，授予给Veltkamp的美国专利8,137,784B2，授予给Feinerman的美国专利8,475,893B2。多层结构的真空板VIP在授予给Rotter的美国专利8,383,225B2中详细描述。

虽然真空板VIP已经有了很大的改进，但是作为保温隔热材料还存在很多问题。这些问题包括：(1)很难保持真空度足够长时间。(2)用于外包裹层、芯材、吸气剂、和密封的材料较贵。(3)真空板VIP不能切割，因为切割漏气，真空度下降。(4)真空板VIP外包裹层的边缘热桥作用，使总体导热系数增加。(5)真空板VIP芯材材料大多为常用的保温隔热材料所用的材料，存在环保问题，影响生态环境和可持续发展。这些问题限制了真空板VIP的实际应用。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种环保、保温效果好、并可任意切割的高效保温隔热板，以克服上述常用保温隔热材料和真空板VIP存在的问题。

本实用新型以如下技术方案解决上述技术问题：

本实用新型高效保温隔热板，它包括具有连续蜂窝孔状的支撑材料层、高阻气薄膜外包裹层、低辐射系数材料层，所述支撑材料层位于高效保温隔热板的中间部位，其上下端分别向外依次有低辐射系数材料层、高阻气薄膜外包裹层。

所述低辐射系数材料层或/和支撑材料层上有声子共晶物。

所述高阻气薄膜外包裹层为铝箔、金属塑料复合膜、塑料膜、纸复合膜、高聚物复合膜、无机材料膜或金属板。

所述低辐射系数材料层为铝膜、金属膜或金属板。

所述支撑材料层是由植物纤维、玻璃纤维、岩棉、塑料、矿物纤维中的一种或几种材料混合制成蜂窝孔状的支撑材料层。

所述支撑材料层的蜂窝孔形状为四边形、六边形或多边形。

所述支撑材料层的蜂窝孔内充有空气、氩气、二氧化碳中的一种或它们的混合物，或抽真空。

本实用新型高效保温隔热板具有如下有益效果：

1.能达到很小的导热系数，可用于任何场合的保温隔热，加工生产容易、造价低、使用方便、原材料不来源于石油产品，可回收回用，绿色环保。

2.采用连续蜂窝孔状的支撑材料层及声子共晶物，可减少孔隙中气体或空气分子的总动能，气体和空气的导热系数减少。

3.通过采用低辐射系数材料层，以达到辐射传热的减少。

4.本实用新型将两块或几块高效保温隔热板叠在一起可满足安装厚度要求和热阻值的需要。

附图说明

图1是本实用新型高效保温隔热板的结构示意图。

图2是图1中支撑材料层的俯视示意图，其蜂窝孔为六角形状。

图3是将两层本实用新型高效保温隔热板叠加后的结构示意图。

图4是将三层本实用新型高效保温隔热板叠加后的结构示意图。

图中：1、高阻气薄膜外包裹层；2、低辐射系数材料层；3、蜂窝孔；4、支撑材料层。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1和图2所示，本实用新型高效保温隔热板主要由支撑材料层4、高阻气薄膜外包裹层1和低辐射系数材料层2构成，支撑材料层4位于高效保温隔热板的中间部位，其具有多个连续的蜂窝孔3，支撑材料层4的上下端分别向外依次粘贴有低辐射系数材料层2、高阻气薄膜外包裹层1。

为了更好地实现空气或气体的总动能的减少，在低辐射系数材料层或支撑材料层上有声子共晶物。

本实用新型采用的高阻气薄膜外包裹层可为铝箔、金属塑料复合膜、塑料膜、纸复合膜、高聚物复合膜、无机材料膜或金属板。

本实用新型采用的低辐射系数材料层2可以进一步减少热辐射，低辐射系数材料层可为铝膜、金属膜或金属板。

本实用新型采用的支撑材料可采用植物纤维、玻璃纤维、岩棉、塑料、矿物纤维和其它材料，或者几种材料混合，制成薄片或纸，然后做成蜂窝孔结构。制造蜂窝时用胶黏剂黏合。考虑足够的支撑强度后，材料越薄，热传递就越少。支撑材料的蜂窝结构能达到最大强度，而材料重量最小、材料用量最少。高阻气薄膜外包裹层与支撑材料层之间可用胶黏剂黏合。支撑材料层的蜂窝孔形状可为四边形、六边形或多边形。支撑材料层的蜂窝孔内充有空气、氩气、二氧化碳中的一种或它们的混合物，或抽真空。

本实用新型所述的声子共晶物可以从市面上购得，可采用生产厂家Tri-YEnvironmentalResearchInstitute、产品型号为E-10的商品。

本实用新型高效保温隔热板克服了常用的保温隔热材料和真空板VIP存在的缺点。高效保温隔热板主要包括下面的改进和提高：(1)声子共晶物提供低的导热系数。(2)声子共晶物减少支撑材料空间中的空气或气体分子的动能。(3)低辐射系数表面降低热辐射传递。(4)高效保温隔热板能切割成各种尺寸满足安装需要。(5)没有外包裹层边缘热桥影响。(6)两块或多块叠起来满足厚度和热阻的需要。(7)支撑材料构造成蜂窝结构，达到最大强度和最少材料用量。(8)支撑材料构成的蜂窝结构的空间充有低导热系数的空气、氩气和二氧化碳等气体，或抽真空。

本实用新型高效保温隔热板中的声子共晶物是涂于低辐射系数材料层或与支撑材料混合，用量根据蜂窝的结构和体积而定。高效保温隔热板的厚度依赖于蜂窝结构的大小、支撑材料制作的纸或薄片的厚度和强度，以及高效保温隔热的总体强度要求。

将两块或多块本实用新型高效保温隔热板可以堆叠一起，可以形成满足安装和热阻值的需要的厚度。见图3和图4所示。

本实用新型具有小于空气的导热系数，密度仅为20-100kg/m³。这样提供很高的热阻和保温隔热性能，克服了常用保温隔热材料和真空板VIP的缺点，容易制造、使用方便，低造价，可切割成不同大小以适合使用需要。

本实用新型两面高阻气层使用铝箔、金属箔、金属板片，支撑材料使用无机纤维制造的纸或薄片、植物纤维和其它有机物，加上防火处理，燃烧性能可达到不燃材料A级。本实用新型两面高阻气层使用铝箔、金属箔、金属板片，支撑材料使用普通纸，燃烧性能可达到难燃材料B级。本实用新型所用材料和生产过程环保。

Claims

1.一种高效保温隔热板，其特征在于，它包括具有连续蜂窝孔状的支撑材料层、高阻气薄膜外包裹层、低辐射系数材料层，所述支撑材料层位于高效保温隔热板的中间部位，其上下端分别向外依次有低辐射系数材料层、高阻气薄膜外包裹层。

2.根据权利要求1所述高效保温隔热板，其特征在于，所述低辐射系数材料层或/和支撑材料层上有声子共晶物。

3.根据权利要求1所述高效保温隔热板，其特征在于，所述高阻气薄膜外包裹层为铝箔、金属塑料复合膜、塑料膜、纸复合膜、高聚物复合膜、无机材料膜或金属板。

4.根据权利要求1所述高效保温隔热板，其特征在于，所述低辐射系数材料层为铝膜、金属膜或金属板。

5.根据权利要求1所述高效保温隔热板，其特征在于，所述支撑材料是由植物纤维、玻璃纤维、岩棉、塑料、矿物纤维中的一种或几种材料混合制成蜂窝孔状的支撑材料层。

6.根据权利要求1或5所述高效保温隔热板，其特征在于，所述支撑材料层的蜂窝孔形状为四边形、六边形或多边形。

7.根据权利要求1或5所述高效保温隔热板，其特征在于，所述支撑材料层的蜂窝孔内充有空气、氩气、二氧化碳中的一种或它们的混合物，或抽真空。