鋁箔復(fù)合橡塑絕熱制品性能檢測及管道應(yīng)用領(lǐng)域的討論

（中國建材檢驗(yàn)認(rèn)證集團(tuán)股份有限公司，北京 100024）

0 前言

柔性泡沫橡塑絕熱制品是以天然或合成橡膠和其他有機(jī)高分子材料的共混體為基材，加各種添加劑如抗老化劑、阻燃劑等，經(jīng)混煉、擠出、發(fā)泡和冷卻定型，加工而成的具有閉孔結(jié)構(gòu)的柔性絕熱制品，具有耐寒、耐熱、阻燃、導(dǎo)熱系數(shù)低、減震、吸音等優(yōu)良性能，目前主要應(yīng)用于冷熱介質(zhì)管道的保溫領(lǐng)域[1]。

鋁箔廣泛用于材料的隔汽外覆層，具有表面光亮潔凈、價(jià)格低廉、耐油、耐熱等性能優(yōu)點(diǎn)。開孔類絕熱材料例如玻璃棉、巖棉等制品，較閉孔材料更易吸水，在低溫系統(tǒng)應(yīng)用時，在其表面粘貼鋁箔外覆層，可以避免吸水后造成導(dǎo)熱系數(shù)增高，維持材料的保溫絕熱性能。

近來，市場上出現(xiàn)了將鋁箔貼面和橡塑絕熱制品相結(jié)合的鋁箔復(fù)合橡塑絕熱制品。本文研究在橡塑絕熱制品表面進(jìn)行鋁箔貼面處理前后的絕熱性能變化以及防止表面凝露的保冷層厚度計(jì)算，通過試驗(yàn)檢測數(shù)據(jù)及保冷層厚度計(jì)算結(jié)果，探討其在管道應(yīng)用領(lǐng)域的使用發(fā)展。

1 試驗(yàn)

1.1 原料及儀器

試驗(yàn)原料：鋁箔復(fù)合橡塑絕熱板，1塊，尺寸8000mm×1000mm×25mm。

儀器設(shè)備：EKO導(dǎo)熱系數(shù)測定儀，型號HC-074-200。

1.2 樣品制備及試驗(yàn)方法過程

1.2.1 樣品制備

鋁箔復(fù)合橡塑絕熱板從中心線一分為二，將其中一塊輕輕揭去表面鋁箔，另一塊則保留其原始貼面。分別從以上2塊板上制取絕熱性能試驗(yàn)樣品，為長寬（200±2）mm的正方形樣塊，一塊為無貼面樣品（樣品編號1#），另一塊則為單面帶鋁箔貼面的樣品（樣品編號2#）。

1.2.2 分析測試

絕熱性能檢測采用的儀器為EKO公司生產(chǎn)的導(dǎo)熱系數(shù)測定儀，依據(jù)GB/T10295-2008《絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關(guān)特性的測定熱流計(jì)法》進(jìn)行測定。其測試原理是：當(dāng)熱板和冷板在恒定溫度和恒定溫差的穩(wěn)定狀態(tài)下，熱流計(jì)裝置在熱流計(jì)中心測量區(qū)域和試件中心區(qū)域建立一個單向穩(wěn)定熱流密度，該熱流穿過1個（或2個）熱流計(jì)的測量區(qū)域及1個（或2個接近相同的）試件的中間區(qū)域[2]，通過已知熱阻的標(biāo)準(zhǔn)試樣測出的熱流量和被測試樣測出的熱流量，獲得被測試樣的熱阻值，再通過其試樣厚度最終計(jì)算出導(dǎo)熱系數(shù)值。本次測試中導(dǎo)熱系數(shù)測定儀設(shè)定的溫差固定為20℃，平均溫度則分別為-20℃、0℃、10℃、25℃、40℃。測試前樣品均已完成狀態(tài)調(diào)節(jié)，并在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)環(huán)境下進(jìn)行導(dǎo)熱系數(shù)的檢測。

2 結(jié)果與討論

分別對1#樣品和2#樣品進(jìn)行絕熱性能測試，結(jié)果如表1、表2所示。

表1 1#樣品導(dǎo)熱系數(shù)試驗(yàn)結(jié)果

表2 2#樣品導(dǎo)熱系數(shù)試驗(yàn)結(jié)果

研究發(fā)現(xiàn)，去除鋁箔貼面后樣品在不同平均溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)均有降低。橡塑絕熱制品多用于介質(zhì)管道的保溫，為了提升系統(tǒng)的制冷效率并減少管道絕熱占用的建筑空間，要求所用的保溫材料制品有較低的導(dǎo)熱系數(shù)值。由此可見，橡塑絕熱制品去除鋁箔貼面后，絕熱性能反而有所提升，更利于管道應(yīng)用領(lǐng)域的保溫。

凝露是一種普遍存在的物理現(xiàn)象?？諝庵协h(huán)境溫度越高，其能夠包含的水蒸氣就越多。反之，若空氣中環(huán)境的溫度低,其包含的水蒸氣少,亦會達(dá)到飽和狀態(tài)。因此，飽和水蒸氣含量與氣溫成正比。所以，若物體與潮濕空氣接觸，其表面溫度下降到低于空氣中的露點(diǎn)溫度時，附近空氣中含有的水蒸氣將凝結(jié)成水珠而附著在物體表面，這種現(xiàn)象被稱為“凝露”。橡塑絕熱制品主要用于各類冷熱介質(zhì)管道的保溫，使用環(huán)境恰好滿足了凝露現(xiàn)象產(chǎn)生的要求，如若發(fā)生凝露，水汽會滲透浸入，吸水后的材料導(dǎo)熱系數(shù)會增大，從而喪失其保溫效果，且結(jié)露的表面可能滋生霉菌和微生物，導(dǎo)致霉變的產(chǎn)生。尤其是管道的節(jié)點(diǎn)和彎頭部位，更易產(chǎn)生裂口現(xiàn)象。綜上所述，橡塑絕熱制品在工程應(yīng)用中應(yīng)極力避免此類現(xiàn)象的產(chǎn)生。

依據(jù)GB/T 8175-2008《設(shè)備及管道絕熱設(shè)計(jì)導(dǎo)則》，防止表面凝露的保冷層厚度δ計(jì)算公式如式⑴[3]：

由此可知，在管道尺寸、環(huán)境的溫濕度及介質(zhì)溫度已知的情況下，表面換熱系數(shù)as和保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)λ會影響防止凝露的保溫層厚度要求。表面換熱系數(shù)是輻射和對流換熱系數(shù)的綜合值，主要受表面粗糙度、顏色、光亮程度、風(fēng)速、溫度等影響[4]。因此，保溫材料的表面換熱系數(shù)越小，防止凝露的保冷層厚度所需越大，材料用量也就更多。所以，應(yīng)用范圍在介質(zhì)管道保溫，例如空調(diào)風(fēng)管、冷水管等地方，就應(yīng)該優(yōu)先應(yīng)用表面換熱系數(shù)高的保溫材料。

靜止空氣條件下鋁箔的表面換熱系數(shù)約為5.7W/（m2·k）[5]。取橡塑表面換熱系數(shù)為8.1W/（m2·k），鋁箔復(fù)合橡塑絕熱制品導(dǎo)熱系數(shù)取表1測試結(jié)果中的0.03737W/（m·k），去除鋁箔的橡塑絕熱制品導(dǎo)熱系數(shù)取表2中同一平均溫度的測試結(jié)果為0.03644W/（m·k）。由此舉例說明，對于DN89mm的冷水管道采用本文中檢測的橡塑絕熱制品為保溫層，實(shí)例條件見表3。

表3 實(shí)例條件

由于表面換熱系數(shù)和導(dǎo)熱系數(shù)的不同，1#樣品和2#樣品計(jì)算出實(shí)際所需的保溫層厚度亦有區(qū)別，結(jié)果見表4。

表4 實(shí)際所需保溫層厚度

從以上計(jì)算結(jié)果可以看出，對于同種橡塑絕熱制品，增加鋁箔貼面，所需的保溫層厚度需要增加約44%。

鋁箔貼面目前多用于纖維類開孔材料的外覆層，具有對外界輻射熱量的反射、阻隔水蒸氣滲透和防潮保護(hù)的功能。此類產(chǎn)品和橡塑絕熱制品相比大多結(jié)構(gòu)松散、帶有空隙，覆加鋁箔貼面可以提升其產(chǎn)品性能。橡塑絕熱制品本身屬于閉孔材料，且彈性結(jié)構(gòu)易于安裝使用，增加鋁箔貼面作為外覆層反而會造成使用不便，成本上升。

3 結(jié)論

1）通過對同一橡塑絕熱制品，去除貼面和單面帶有鋁箔貼面的樣品分別按照GB/T 10295-2008進(jìn)行絕熱性能的測試。得到的結(jié)論為：去除鋁箔貼面后，樣品的導(dǎo)熱系數(shù)值在不同的平均溫度下均有降低。由此可見，給橡塑絕熱制品增加鋁箔貼面，反而會降低樣品的絕熱性能。

2）通過對同一橡塑絕熱制品，去除貼面和單面帶有鋁箔貼面的樣品分別依據(jù)GB/T 8175-2008對防止表面凝露的保冷層厚度進(jìn)行計(jì)算。得到的結(jié)果為：去除鋁箔后的橡塑絕熱制品實(shí)際所需保溫層厚度比帶有鋁箔貼面的橡塑絕熱制品所需保溫層厚度要小。由此可知，鋁箔貼面對管道應(yīng)用中防凝露現(xiàn)象沒有起到積極作用。

因此，鋁箔復(fù)合橡塑絕熱制品在管道保溫的應(yīng)用上存在問題，有待克服，需慎重選擇。