保溫，即保持溫度。在建筑節(jié)能領(lǐng)域，通常以各種節(jié)能措施和材料來阻止建筑內(nèi)外部的熱傳遞。

要了解保溫材料的保溫愿意，就不能不了解熱傳遞。

熱的傳遞

熱的傳遞是一種物理現(xiàn)象，主要分為熱傳導、熱輻射和熱對流，三種傳熱方式。生活中，我們能感受的溫度都有以上一種及多種熱傳遞的形式存在。

1什么是熱傳導？

物體各部分之間不發(fā)生相對位移時，依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子的熱運動而產(chǎn)生的熱量傳遞。 簡單來說，就是熱量從物體溫度較高部位沿著物體傳到溫度部位的方式叫做熱傳導。

熱傳導的機理：

氣體中：氣體分子不規(guī)則熱運動時相互碰撞。

導電固體中：自由電子的運動。

非導電固體中：晶格結(jié)構(gòu)振動。

液體中：兼有氣體和固體導熱的機理。

例如，你的媽媽端著一大碗香噴噴的“冬瓜燉排骨”向你走來，并喊著“小心燙手”。

這里小心的燙，就是防止碗體熱量通過熱傳導方式對手的燙傷。

2什么是熱對流？

指由于流體的宏觀運動，從而使流體各部分之間發(fā)生相對位移，冷熱流體相互摻混所引起的熱量傳遞過程。流體流過一個物體表面時的熱量傳遞過程，稱為對流換熱。

熱對流的特點：

導熱與熱對流同時存在的復(fù)雜熱傳遞過程。

對流僅發(fā)生在流體中，對流必伴隨有導熱現(xiàn)象。  

流體與壁面接觸，必須有溫差。

壁面處會形成速度梯度很大的邊界層。 

例如，你的媽媽又端了一大碗皮蛋廋肉粥給你，由于太燙了，你拿起勺子攪拌起來，甚至還舀起來揚一揚。

這里讓粥涼下來的動作，就是通過加快空氣對流帶走粥的熱量。

3什么是熱輻射？

由熱運動產(chǎn)生的，以電磁波形式傳遞能量的現(xiàn)象，輻射與吸收過程的綜合作用造成了以輻射方式進行的物體間的熱量傳遞。

熱輻射的特點：

所有溫度大于絕對零度的物體都具有發(fā)射熱輻射的能力。

溫度越高，發(fā)射熱輻射的能力就越強。

可以不借助中間媒介，可在真空中傳播。

物體間以熱輻射進行熱量傳遞是雙向的。

再例如，晚上我們跟朋友出去吃夜宵，點了一只烤羊腿和若干的飲品，下面燒紅的炭火漸漸使上面的羊腿變得金黃和香脆。

羊腿沒有接觸炭火卻依然變得酥香誘人，這就是炭火的熱量通過熱輻射的方式傳遞在食物上。

不要問為什么總拿食物舉例，

因為吃貨的腦袋里只有美食。

熱傳導、熱對流和熱輻射是三種熱量傳遞的基本方式，生活中針對這些傳遞方式而誕生的產(chǎn)品就有很多，比如熱水瓶、保溫杯、恒溫箱等，我們拿保溫瓶為例。

減少熱傳導：

玻璃的內(nèi)膽采用雙層結(jié)構(gòu)，并抽成真空，以阻擋熱量通過傳導方式散熱。

減少熱對流：

瓶口頂部有瓶塞和瓶蓋密封，減少瓶內(nèi)熱水通過瓶口以對流的方式與外界進行熱交換。

減少熱輻射：

熱水瓶的玻璃內(nèi)膽采用鍍鋁或鍍銀處理，使其像鏡面一樣，生產(chǎn)反射效應(yīng)，減少熱量向外部的輻射。

盡管時間一長，保溫瓶的熱水依然會慢慢地冷卻下來，但我們通過許多保溫的措施，大大延緩了熱量的傳遞，這對于我們的生活來說，就是節(jié)能的體現(xiàn)。

保溫材料

市場中的保溫材料可以分為有機保溫材料（EPS板、XPS板、發(fā)泡聚氨酯板等）和無機保溫材料（玻璃棉、珍珠巖板、發(fā)泡水泥、發(fā)泡陶瓷等）。

現(xiàn)在，我們越來越注意到保溫材料對于建筑節(jié)能的重要性，尤其是房屋的圍護結(jié)構(gòu)。我們?nèi)粘Ｉ钪?，無論是空調(diào)的制冷量，還是地暖的熱量，其效率與能耗的高低，都與建筑的保溫節(jié)能性有密切關(guān)系。

《輻射供暖供冷技術(shù)規(guī)程》中，對于鋪設(shè)地板的地暖系統(tǒng)中，向上與向下的熱量比到達了3:1，所以，我們需要在地暖的末端鋪設(shè)保溫板來減少向下的熱量散失。

講到保溫板，必定繞不開一個參數(shù)，那就是「導熱系數(shù)」。

導熱系數(shù)是衡量材料保溫效果的重要指標，單位為 W /(m·K)，即在傳熱穩(wěn)定的情況下，1m厚的保溫材料，在T1和T2兩側(cè)溫差為1度(k)時，在1秒鐘(s)內(nèi)，通過1平方的面積所以傳遞的熱量(W)。一般來說，氣體的導熱系數(shù)在0.006～0.6 W /(m·K)，液體的導熱系數(shù)在0.07～0.7 W /(m·K)，金屬的導熱性較好在6～470 W /(m·K) 區(qū)間內(nèi)，但是這些導熱系數(shù)的數(shù)值并不是完全固定的。

生活中常見材質(zhì)的導熱系數(shù)：

一般來說，氣體的導熱系數(shù)在0.006～0.6 W /(m·K)，液體的導熱系數(shù)在0.07～0.7 W /(m·K)，金屬的導熱性較好在6～470 W /(m·K) 區(qū)間內(nèi)，但是這些導熱系數(shù)的數(shù)值并不是完全固定的。

在極端高溫的狀態(tài)下，一些氣體的導熱系數(shù)會升高，而金屬的導熱系數(shù)反而會降低。不過，對于我們的地暖環(huán)境來說，室內(nèi)溫度通常不超過30度，供水溫度一般也不會大于60度，因此，并不受到影響。

根據(jù)常見材質(zhì)的導熱系數(shù)可以看出，空氣的導熱系數(shù)最低，只有0.026W /(m·K)，因此，保溫材料的原理基本都是依靠“空氣隔熱”。

地暖市場中主流的保溫材料為EPS泡沫板和XPS擠塑板，這兩種材料的原料均為聚苯乙烯顆粒，只是生產(chǎn)工藝不同。

EPS的生產(chǎn)是PS顆粒通過高溫水蒸汽預(yù)發(fā)、熟化、成型、陳化、切割而成，生產(chǎn)流程相對簡單。XPS則由PS顆粒和助劑混煉熔融后，與發(fā)泡劑混合，在模具處擠塑成型。

這兩種保溫材料的板體內(nèi)部具有大量泡孔結(jié)構(gòu)，不同在于，EPS為顆粒狀的球體結(jié)構(gòu)，一般來說，其密度越大，顆粒的直徑越小。而XPS為數(shù)以萬計的微型蜂窩狀的閉孔結(jié)構(gòu)，每個閉孔結(jié)構(gòu)內(nèi)部都充滿了空氣。

因此，在相同密度的情況下，XPS的導熱系數(shù)要比大部分保溫材料低。因此，不僅在采暖中，我們?nèi)粘Ｖ杏龅脚c保溫相關(guān)的產(chǎn)品時，其材料的導熱系數(shù)可以作為重要的參考依據(jù)。

地暖設(shè)計的重要參考數(shù)據(jù)是熱負荷，即達到設(shè)計溫度所需提供的熱量。熱負荷的計算參數(shù)包括門窗等圍護結(jié)構(gòu)、墻體的導熱系數(shù)、建筑內(nèi)部的散熱設(shè)備等。

對于地暖而言，保溫材料的作用就在于改善了建筑的維護結(jié)構(gòu)，從而降低了建筑的整體熱負荷。

比如說，原先50平方的房子，按照120W/㎡的熱負荷計算，要達到設(shè)計溫度所需的熱量為6000W；當使用保溫材料改變建筑熱負荷后，可能每平方熱負荷可降低到110W/㎡（具體數(shù)值受保溫材料品質(zhì)和施工完善程度影響），整個房子所需熱量為5500W，就達到了節(jié)約500W熱量的效果。

總結(jié)

1、熱傳導、熱對流和熱輻射三種熱量傳遞方式大多數(shù)情況下是同時存在的。

2、保溫材料通過獨特的密閉泡孔結(jié)構(gòu)阻礙熱量傳遞，從而達到保溫效果。

3、保溫材料并不能完全保持溫度的恒定，只能一定程度上減緩熱量傳遞的程度和時間。

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