铝箔复合橡塑绝热制品性能检测及管道应用领域的讨论

2020-03-23

中国建材科技 2020年6期

（中国建材检验认证集团股份有限公司，北京 100024）

0 前言

柔性泡沫橡塑绝热制品是以天然或合成橡胶和其他有机高分子材料的共混体为基材，加各种添加剂如抗老化剂、阻燃剂等，经混炼、挤出、发泡和冷却定型，加工而成的具有闭孔结构的柔性绝热制品，具有耐寒、耐热、阻燃、导热系数低、减震、吸音等优良性能，目前主要应用于冷热介质管道的保温领域[1]。

铝箔广泛用于材料的隔汽外覆层，具有表面光亮洁净、价格低廉、耐油、耐热等性能优点。开孔类绝热材料例如玻璃棉、岩棉等制品，较闭孔材料更易吸水，在低温系统应用时，在其表面粘贴铝箔外覆层，可以避免吸水后造成导热系数增高，维持材料的保温绝热性能。

近来，市场上出现了将铝箔贴面和橡塑绝热制品相结合的铝箔复合橡塑绝热制品。本文研究在橡塑绝热制品表面进行铝箔贴面处理前后的绝热性能变化以及防止表面凝露的保冷层厚度计算，通过试验检测数据及保冷层厚度计算结果，探讨其在管道应用领域的使用发展。

1 试验

1.1 原料及仪器

试验原料：铝箔复合橡塑绝热板，1块，尺寸8000mm×1000mm×25mm。

仪器设备：EKO导热系数测定仪，型号HC-074-200。

1.2 样品制备及试验方法过程

1.2.1 样品制备

铝箔复合橡塑绝热板从中心线一分为二，将其中一块轻轻揭去表面铝箔，另一块则保留其原始贴面。分别从以上2块板上制取绝热性能试验样品，为长宽（200±2）mm的正方形样块，一块为无贴面样品（样品编号1#），另一块则为单面带铝箔贴面的样品（样品编号2#）。

1.2.2 分析测试

绝热性能检测采用的仪器为EKO公司生产的导热系数测定仪，依据GB/T10295-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定热流计法》进行测定。其测试原理是：当热板和冷板在恒定温度和恒定温差的稳定状态下，热流计装置在热流计中心测量区域和试件中心区域建立一个单向稳定热流密度，该热流穿过1个（或2个）热流计的测量区域及1个（或2个接近相同的）试件的中间区域[2]，通过已知热阻的标准试样测出的热流量和被测试样测出的热流量，获得被测试样的热阻值，再通过其试样厚度最终计算出导热系数值。本次测试中导热系数测定仪设定的温差固定为20℃，平均温度则分别为-20℃、0℃、10℃、25℃、40℃。测试前样品均已完成状态调节，并在标准试验环境下进行导热系数的检测。

2 结果与讨论

分别对1#样品和2#样品进行绝热性能测试，结果如表1、表2所示。

表1 1#样品导热系数试验结果

表2 2#样品导热系数试验结果

研究发现，去除铝箔贴面后样品在不同平均温度下的导热系数均有降低。橡塑绝热制品多用于介质管道的保温，为了提升系统的制冷效率并减少管道绝热占用的建筑空间，要求所用的保温材料制品有较低的导热系数值。由此可见，橡塑绝热制品去除铝箔贴面后，绝热性能反而有所提升，更利于管道应用领域的保温。

凝露是一种普遍存在的物理现象。空气中环境温度越高，其能够包含的水蒸气就越多。反之，若空气中环境的温度低,其包含的水蒸气少,亦会达到饱和状态。因此，饱和水蒸气含量与气温成正比。所以，若物体与潮湿空气接触，其表面温度下降到低于空气中的露点温度时，附近空气中含有的水蒸气将凝结成水珠而附着在物体表面，这种现象被称为“凝露”。橡塑绝热制品主要用于各类冷热介质管道的保温，使用环境恰好满足了凝露现象产生的要求，如若发生凝露，水汽会渗透浸入，吸水后的材料导热系数会增大，从而丧失其保温效果，且结露的表面可能滋生霉菌和微生物，导致霉变的产生。尤其是管道的节点和弯头部位，更易产生裂口现象。综上所述，橡塑绝热制品在工程应用中应极力避免此类现象的产生。

依据GB/T 8175-2008《设备及管道绝热设计导则》，防止表面凝露的保冷层厚度δ计算公式如式⑴[3]：

由此可知，在管道尺寸、环境的温湿度及介质温度已知的情况下，表面换热系数as和保温材料的导热系数λ会影响防止凝露的保温层厚度要求。表面换热系数是辐射和对流换热系数的综合值，主要受表面粗糙度、颜色、光亮程度、风速、温度等影响[4]。因此，保温材料的表面换热系数越小，防止凝露的保冷层厚度所需越大，材料用量也就更多。所以，应用范围在介质管道保温，例如空调风管、冷水管等地方，就应该优先应用表面换热系数高的保温材料。

静止空气条件下铝箔的表面换热系数约为5.7W/（m2·k）[5]。取橡塑表面换热系数为8.1W/（m2·k），铝箔复合橡塑绝热制品导热系数取表1测试结果中的0.03737W/（m·k），去除铝箔的橡塑绝热制品导热系数取表2中同一平均温度的测试结果为0.03644W/（m·k）。由此举例说明，对于DN89mm的冷水管道采用本文中检测的橡塑绝热制品为保温层，实例条件见表3。