影响保温棉热传导系数的主要原因
浏览：责任编辑：火龙节能发布日期：2018-01-27
热传导系数为保温棉主要性能指标。热传导系数增减意义，为保温棉热通量之大小，材料若需有良好的保温特性时，则热传导系数越低越好。一般物质热传导系数，当中以气体热传导系数为最低。其中，影响材料导热系数的因素很多，主要可分为：保温棉形状、含水率、体积密度与孔隙特征、温度、湿度及热流方向等6大部分，以下分项说明。
一、形状
不同材质保温棉具有不同的热传导系数，当中以纯金属的导热系数最大，合金次之，而气体为最小。保温棉大致可分为纤维质与多孔质。纤维质保温棉如陶瓷纤维、岩棉制成之棉毯；多孔质保温材如耐火砖、硅酸钙板等板材。其中，多孔质保温棉由于孔隙率高，孔隙中气体（空气）对热传系数的影响相当大。在固体结构部分，无论是结晶态或玻璃态对热传导系数影响不大，仅对热流方向与热传递方式有关。因此，在多孔性保温棉之孔隙率，是主要影响热传导之重要参数。
二、含水率
水的导热系数约为0.58W/m-K，是空气（0.029W/m.K）的20倍左右，由于保温棉内部含有大量空气，当材料吸湿后，空隙由水气所填满，则孔隙中蒸汽的扩散与水分子的热传导将起主要传热作用。此外，当空隙中之水蒸气比热较空气为大，高温侧蒸发向低温侧扩散凝结，放出潜热，凝结成冰，则冰的导热系数更大（2.33W/m.K），其结果将导致材料的热传导系数增大，使得材料保温性降低。
三、密度与孔隙特征
由于保温棉中固体物质的热传导能力要比空气大，因此视密度小的材料，其孔隙率大，则热传导系数小。在孔隙率相同的条件下，孔隙尺寸愈大，热传导系数愈大；开孔型（open-cell）孔隙较封闭型（close-cell）孔隙导热性高。对于视密度很小的材料，特别是纤维状材料，当其视密度低于某一极限值时，热导系数反而会增加，主要由于孔隙增大且开孔型孔隙增多，造成对流作用增强之结果。
五、热流方向
针对非各向同性的保温棉，如纤维质的材料，当热流平行于纤维方向时，则热流受到阻力小，而热流垂直于纤维方向时，受到的阻力就增加。
六、其他因素
保温棉之使用需考虑使用部位之辐射、对流或压力等，如防止辐射传热方面，使用热线反射率大的铝箔可有效抑制，此外，压力会影响空隙内之对流作用，并且随着气体压力增高，导致保温棉热传导率增大。
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