建筑保温隔热技术可用于改善建筑热环境,降低建筑运行能耗。传统无机保温隔热材料易吸湿,在潮湿环境下使用时其保温隔热性能会明显降低,研发具有低吸湿和高隔热性能的新型建筑隔热材料对于热湿地区建筑节能具有重要意义。接下来,我们主要分析的就是,在热湿环境下,对于气凝胶绝热材料隔热性能的研究。
近期,广州大学建筑节能材料与技术研究团队采用溶胶-凝胶法和常压干燥制备气凝胶绝热材料,对气凝胶绝热复合材料的微观结构进行了表征,测试了不同湿度环境下气凝胶复合材料的透湿率和吸湿率;采用瞬态平面热源法测试气凝胶复合材料的导热系数,并与常规纤维隔热材料进行比较。结果表明,随着环境湿度的增加,常规纤维隔热材料的吸湿率和导热系数均明显增大;通过溶胶填充、常压干燥得到的气凝胶复合隔热材料吸湿和导热系数显著减小,即使在高湿度条件下也保持较低水平,气凝胶复合隔热材料吸湿率约为1%,导热系数约0.018W/(m·K)。因此,气凝胶复合隔热材料有望显著提升湿热地区建筑隔热性能,对其建筑节能应用方面具有广泛前景。
针对目前湿热地区建筑隔热材料存在的吸湿和隔热性能较差的问题,本文以聚酯纤维毡为支撑体,以超级绝热疏水SiO2气凝胶为填充介质,制备气凝胶绝热材料,测试在不同湿度环境尤其是高湿环境下复合材料的吸/透湿性能和隔热性能,主要结论包括:
⑴填充在纤维之间的SiO2气凝胶孔径集中在2~11nm,具有三维纳米空隙结构。
⑵与纤维毡相比,气凝胶复合隔热材料在不同湿度下吸湿率均明显降低,尤其在高湿度(如相对湿度90%),气凝胶复合隔热材料的吸湿率降低约15倍而其透湿率仍满足就建筑外墙透汽要求。
⑶气凝胶复合隔热材料随湿度增大导热系数略有升高,当在35%~90%的相对湿度环境时,复合材料导热系数约为0.018 W/(m·K),即在高湿环境下仍能保持良好的保温隔热性能。
综合以上的研究结果,我们发现,气凝胶绝热材料在高湿环境下,还是能够保持很好的保温绝热效果,这是特别难得的,对于广州、上海和重庆等潮湿地区的建筑保温隔热具有广泛的应用前景。