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擠塑板表面結(jié)構(gòu)對導(dǎo)熱系數(shù)的影響

根據(jù)近30年來能源界的研究,目前普遍認(rèn)為建筑節(jié)能是各種節(jié)能途徑中潛力較大、較為直接有效的方式,是緩解能源緊張、解經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源供應(yīng)不足的矛盾的較有效措施之一。

 

而在工程建設(shè)中,擠塑板憑借著優(yōu)良的絕熱性能,成為較為常用的保溫材料。而保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)是反映其絕熱性能較重要的物理量,它不僅是評(píng)價(jià)材料熱力學(xué)性能的指標(biāo),也是材料在節(jié)能工程應(yīng)用時(shí)的一個(gè)重要設(shè)計(jì)依據(jù)。因此,擠塑板的導(dǎo)熱系數(shù)在節(jié)能工程中具有重要的作用。

 

然而,近些年來保溫板脫落事故頻發(fā),為了提高擠塑板與基層墻體的黏結(jié)強(qiáng)度,表面開槽的擠塑板和不帶表皮的毛面板應(yīng)運(yùn)而生。所以從表面結(jié)構(gòu)來區(qū)分,如圖1所示,目前市場上主要有3種擠塑板,帶表皮的平面板、帶表皮的開槽板、不帶表皮的毛面板。

 



從導(dǎo)熱系數(shù)的構(gòu)成角度來說,XPS泡沫塑料的導(dǎo)熱系數(shù)主要構(gòu)成因素有4個(gè),分別是泡孔壁的導(dǎo)熱系數(shù)(λs)、氣泡內(nèi)氣體(主要指發(fā)泡劑)的導(dǎo)熱系數(shù)(λg)、泡孔壁和氣泡的輻射導(dǎo)熱系數(shù)(λr)以及氣泡內(nèi)氣體的對流導(dǎo)熱系數(shù)(λc)。

 

因此,泡沫塑料的導(dǎo)熱系數(shù)應(yīng)當(dāng)是以上4種導(dǎo)熱系數(shù)的加和.即λ=λs+λg+λr+λc.

 

每一種導(dǎo)熱系數(shù)都受自身性能的影響,λs受XPS泡沫塑料密度和泡孔壁厚度的影響,λg受發(fā)泡劑種類和含量的影響,λr受泡孔結(jié)構(gòu)和泡孔壁厚度的影響,由于XPS的泡孔直徑很小,因此λc的大小可以忽略不計(jì)。

 

其中,λg對XPS的導(dǎo)熱系數(shù)貢獻(xiàn)較大,約為60%.而影響λg的主要是泡內(nèi)氣體的種類、含量以及各種氣體的導(dǎo)熱系數(shù)。

 

XPS在生產(chǎn)過程中,發(fā)泡劑膨脹充滿泡孔,如果發(fā)泡劑在聚苯乙烯(PS)中的擴(kuò)散系數(shù)很大的話,那么發(fā)泡劑會(huì)逐漸向氣泡外部擴(kuò)散;相反,如果發(fā)泡劑在PS中的擴(kuò)散系數(shù)很小,就會(huì)貯存在氣泡內(nèi)部。同上空氣也會(huì)向XPS內(nèi)部擴(kuò)散,那么氣泡內(nèi)的氣體通常為空氣和發(fā)泡劑的混合氣體。由于λg對XPS的導(dǎo)熱系數(shù)的貢獻(xiàn)較大,所以生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)過程中選用一種導(dǎo)熱系數(shù)低,同時(shí)能夠在氣泡內(nèi)貯存較長時(shí)間的發(fā)泡劑變得尤為重要。


 

擠塑板表皮是生產(chǎn)過程中,特定溫度和特定壓力條件下形成的均勻致密的表皮層,能有效提高XPS的閉孔率,氣泡內(nèi)能夠貯存較長時(shí)間的發(fā)泡劑,降低發(fā)泡劑在PS中的擴(kuò)散系數(shù),同時(shí)大大地減小了外部空向XPS內(nèi)部擴(kuò)散的速度,所以帶表皮的XPS具有較的導(dǎo)熱系數(shù)。


而在XPS開槽和去除表皮的過程中擠塑板表面緊密的閉孔結(jié)構(gòu)被破壞,發(fā)泡劑向氣泡外擴(kuò),外部空氣迅速向XPS內(nèi)部擴(kuò)散,導(dǎo)致λg明顯升高。

 

外表層的泡孔壁厚度和氣泡內(nèi)氣體發(fā)生變化,引起λs和λr不同程度的升高,導(dǎo)致XPS板的導(dǎo)熱系數(shù)增大。

 

對于表面開槽的擠塑板來說,其開槽面積遠(yuǎn)小于帶表皮的面積,所以開槽的擠塑板的導(dǎo)熱系數(shù)損失率較小。表皮損失越多,導(dǎo)熱系數(shù)損失也就越大。所以雙面去除表皮后導(dǎo)熱系數(shù)明顯降低。

 

結(jié)論:

(1)XPS開槽對導(dǎo)熱系數(shù)影響較小,導(dǎo)熱系數(shù)損失率在3%以內(nèi),XPS去除單面表皮后,導(dǎo)熱系數(shù)損失率在5%以內(nèi),XPS去除兩面表皮后,導(dǎo)熱系數(shù)損失率為8%~12%;

(2)表面開槽對XPS的導(dǎo)熱系數(shù)影響較小,單面去除表皮次之,而雙面去除表皮,導(dǎo)熱系數(shù)會(huì)明顯升高。


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