真空绝热板的组成结构及工作原理 【摘要】本文简要概述了真空绝热板的发展及结构特点；分析了真空绝热板的工作原理；介绍了真空绝热板的优势。 【关键词】真空绝热板；内部结构；热量传递 1.真空绝热板的介绍 真空绝热板是真空保温材料中的一种，是由无机轻质的芯材与专用复合阻气膜通过抽真空封装技术制成，其导热系数仅为0.006 W/（m?K），具有环保和高效节能的特性，是目前世界上最先进的高效保温材料。在早期，西方发达国家已将真空绝热板应用在冰箱、冰柜的保冷方面，我国在近几年也开始制造并采用真空绝热板改良冰箱隔热层。相对于冰箱制造业，真空绝热板在建筑工程中应用的起步较晚，而早在很多年前欧美国家慢慢的开始使用真空绝热板作为外墙外保温材料应用到建筑工程中，尤其是在对保温性能要求比较高的严寒地区。 其中最为典型的案例是，在2005年德国慕尼黑市中心建成了一座1200平方米的商住楼，这座建筑物的两个地下车库、6间居室和6间办公室都使用了真空绝热板作为保温材料。这座建筑物因此获得了2005年德国建筑物理学奖。由于真空绝热板杰出的隔热能力，这座建筑物每年每平方米仅消耗20千瓦时的能源，等于两升燃油的消耗，这种能耗远低于德国对于低能耗房屋的限定标准（每年每平方米30-70千瓦时），实在令人惊叹。 2.真空绝热板的组成结构 真空绝热板的内部结构如图1所示。 图1 真空绝热板内部构造 从图中能够准确的看出，芯材的选择、阻气材料的组成、真空度的稳定以及抽真空封装技术等四个方面，是决定真空绝热板导热系数的关键。 （1）芯材 真空绝热板要求芯材本身导热系数低、不燃、有一定的强度、稳定性很高。可供选用的有玻璃纤维和气相二氧化硅两大类。玻璃纤维具有体质轻、导热系数低、热绝缘和吸声性能好等优点，是一种较理想的芯材。但选用这种芯材制成的真空绝热板，一旦失去真空度后板材的膨胀率达到80%以上，如果应用到建筑上会带来非常大的安全风险隐患。气相二氧化硅不仅同样具有玻璃纤维的优点，而且选用气相二氧化硅制成的真空绝热板性能很稳定，即使线%以下。同时，气相二氧化硅本身就具有很强的活性，可以将在使用的过程中可能会渗透到板材内的微量水蒸气吸附掉，从而使得真空绝热板具有更长的常规使用的寿命。 （2）阻气材料的组成 复合阻气膜是由金属铝箔膜、纳米玻璃纤维聚合薄膜、专用粘结剂等主要材料，采用热合技术制作而成的具有高阻气性，高阻水性，耐穿刺性和易热封性的复合膜材料。其中最外层为玻纤布，作用是提高复合阻气膜的强度，降低在生产和使用的过程中的破损概率。内层的复合膜最大的作用是保证整个复合阻气膜的高阻气性，高阻水性，来保证真空绝热板的导热系数、真空度以及常规使用的寿命。 （3）真空度的稳定 为保证真空绝热板的导热系数以及常规使用的寿命，需要在真空绝热板内添加气体吸附材料来保持板材内部真空度。气体吸附材料可以将在使用的过程中可能会渗透到板材内的微量水蒸气吸附，从而进一步保证板材常规使用的寿命。 目前，真空系统中的气体吸附材料基本为分子筛类型。这是由于普通类型的气体吸附材料对水蒸汽、空气等的吸附能力比较差。而分子筛类型的稳定剂孔隙率大、比表面积大、吸附能力强，能确保渗入到板材内的气体被充分吸附，从而保持板材的线）抽真空封装技术 真空绝热板的导热系数与抽真空的压力有着直接的关系。当抽真空的压力增大，导热系数会随之降低；反之则会升高。因此抽真空封装技术是降低导热系数的重要方法。 一个完整的抽真空封装过程为：将已装入复合阻气膜的半成品放入抽真空设备，进行抽真空，当真空度达到预设值后将复合阻气膜的袋口封口即可。 3.真空绝热板的工作原理 开发真空绝热板的目的是最大限度的减少热量传递，进而达到建筑节能的目的。热量传递的实质就是能量从高温物体向低温物体转移的过程，这是能量转移的一种方式。热量传递大体上分为三种方式：热传导、热对流、热辐射。 热传导是固体热传递的主要方式。它是指物质系统（气体、液体或固体），由于内部各处温度不均匀而引起的热能（内能）从温度较高处向温度较低处输运的现象。热对流是流体（气体、液体）中热传递的主要方式。它是指流体中较热部分和较冷部分在流体本身的有序的循环流动下的发生相对位移，使温度趋于均匀进而达到热能（内能）传递的过程。热辐射是真空中唯一的热传递方式。它是指受热物体以电磁辐射的形式向外界发射并传送能量的过程。物体温度越高，辐射越强。与热传导、热对流不同，热辐射能把热能以光的速度穿过真空，从一个物体传给另一个物体。任何物体只要温度高于绝对零度，就能辐射电磁波，波长为0.4～40微米范围内的电磁波（即可见光与红外线）能被物体吸收而变成热能。 真空绝热板有效的避免了以上3种方式的热量传递。首先，真空绝热板的芯材以绝热材料为主，其导热系数一般为0.030-0.040 W/（m?K），这就极大地降低了由热传导所带来的热传递。其次，抽真空封装技术减少了材料内部的空气含量，可以轻松又有效的避免由于空气对流引起的热传递。第三，专用复合阻气膜是由金属铝箔膜、纳米玻璃纤维聚合薄膜、专用粘结剂等主要材料，采用热合技术制作而成，其中的金属铝箔膜可以反射70%-90%的辐射热。 4.真空绝热板的优势 真空绝热板最大的优点是其极低的导热系数。由于所选用芯材的导热系数很低，再加上抽真空技术，使真空绝热板的导热系数与传统外保温材料相比降低很多，仅为0.006 W（m?K），是传统外保温材料的1/5～1/6。因此，在“四步节能”标准实施的前提下，真空绝热板的上墙厚度同样仅为传统外保温材料的1/5～1/6。具体厚度对比如图2所示。 图2 上墙厚度对比 全部的无机材料是真空绝热板的另一大优势。从芯材到复合阻气膜全部为无机材料组成，实际做到绿色环保，有效解决了有机材料易燃、易挥发、耐久性差等问题。并且对人体无害，实施工程人员可安心施工。同时无机材料的选择也使得真空绝热板的燃烧性能等级达到A1级，完全不燃。 结 论 真空绝热板在建筑工程领域中的应用具有重大意义，同时对于外保温材料行业来说也是一个飞跃。真空绝热板在产品性能及经济效益上都全面超越传统外保温材料，并且优势相当明显。是一种十分值得推广的新型外墙外保温材料，未来市场发展的潜力广阔。 5

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