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绝缘类型

绝缘类型

绝缘材料的范围从玻璃纤维、岩棉和矿渣棉、纤维素和天然纤维等大块纤维材料到硬质泡沫板再到光滑的箔片。体积大的材料在建筑空腔中抵抗传导和对流热流(在较小程度上)。硬质泡沫板可捕获空气或其他气体以抵抗传导热流。辐射屏障和反射绝缘系统中的高反射箔将辐射热从生活空间反射出去,使它们在冷却气候中特别有用。也可以使用其他不太常见的材料,例如水泥和酚醛泡沫以及蛭石和珍珠岩。

玻璃纤维

玻璃纤维(或玻璃纤维)——由极细的玻璃纤维组成——是最普遍的绝缘材料之一。它通常用于两种不同类型的绝缘材料:毯子(棉絮和卷材)和松散填充物,也可用作刚性板和管道绝缘材料。

制造商现在生产中高密度玻璃纤维毡绝缘产品,其 R 值略高于标准毡。密度更高的产品适用于空腔空间有限的绝缘区域,例如大教堂天花板。

与“低密度”类型的 R-11 相比,用于 2 x 4 英寸(51 x 102 毫米 [mm])螺柱框架墙的高密度玻璃纤维毡具有 R-15 值。中等密度的棉絮为相同的空间提供 R-13。适用于 2 x 6 英寸(51 x 152 毫米)框架墙的高密度棉絮可提供 R-21,适用于 8.5 英寸(216 毫米)空间的高密度棉絮可产生大约 R-30 的值。也可提供用于 12 英寸(304 毫米)空间的 R-38 棉絮。

一种非常规纤维绝缘产品结合了两种融合在一起的玻璃。

当这两种材料在制造过程中冷却时,它们会形成材料的随机卷曲。这种材料的刺激性较小,使用起来可能更安全。它还不需要化学粘合剂将棉絮固定在一起,甚至还有一个穿孔的塑料套管来帮助处理。

玻璃纤维松散填充绝缘材料由熔融玻璃制成,经纺丝或吹制成纤维。大多数制造商使用 20% 到 30% 的回收玻璃成分。在开放式吹塑应用(例如阁楼空间)或封闭式空腔应用(例如在墙壁内或有盖阁楼地板上发现的应用)中,必须使用绝缘吹塑机进行松散填充绝缘。

玻璃纤维松散填充绝缘材料的一种变体是 Blow-In-Blanket System® (BIBS)。 BIBS 被吹干,测试表明,用 BIBS 系统绝缘的墙壁比使用其他形式的玻璃纤维绝缘材料(如棉絮)绝缘的墙壁填充效果要好得多。

较新的 BIBS HP 是一种经济的混合系统,将 BIBS 与喷涂聚氨酯泡沫相结合。

矿棉保温材料

术语“矿棉”通常是指两种类型的绝缘材料:

  • 岩棉,一种人造材料,由玄武岩或辉绿岩等天然矿物质组成。
  • 矿渣棉,一种由高炉矿渣(在熔融金属表面形成的浮渣)制成的人造材料。

矿棉平均含有 75% 的工业后回收成分。它不需要额外的化学品来使其具有防火性,并且通常可用作毯子(棉絮和卷)和松散填充绝缘材料。一家加拿大公司生产一种更柔软的棉絮型矿物产品。该产品密度更大,更适合标准壁腔,并且比标准玻璃纤维毡产品更不容易出现空气对流热损失。其热阻约为每英寸 R-3.7,可与喷涂纤维素绝缘材料或高密度玻璃纤维棉絮相媲美。

纤维素绝缘材料

纤维素绝缘材料由再生纸制品(主要是新闻纸)制成,再生材料含量非常高,一般为 82% 至 85%。纸张首先被切成小块,然后纤维化,制成的产品可以紧密地装入建筑空腔,抑制气流,并提供每英寸 3.6 至 3.8 的 R 值。

制造商添加矿物硼酸盐,有时与成本较低的硫酸铵混合,以确保防火和防虫。纤维素绝缘材料通常不需要防潮层,并且当以适当的密度安装时,不能沉淀在建筑空腔中。

纤维素绝缘材料用于新房和现有房屋,松散填充在开放式阁楼装置中,密集填充在墙壁和大教堂天花板等建筑空腔中。在现有结构中,安装人员移除一条通常约及腰高的外部壁板;钻一排三英寸的孔,穿过墙壁护套,在每个螺柱托架中钻一个孔;将特殊的加注管插入壁腔顶部;并将绝缘材料吹入建筑空腔,通常达到每立方英尺 3.5 磅的密度。安装完成后,孔用塞子密封,壁板更换并在必要时修补以匹配墙壁。

在新建筑中,纤维素可以湿喷或安装在网后干燥。湿喷时,喷嘴尖端会添加少量水分,激活产品中的天然淀粉,使其粘附在腔内。湿喷纤维素通常在安装后 24 小时内即可用于墙面。纤维素也可以吹干成钉在建筑空腔上的网。

塑料纤维绝缘材料

塑料纤维保温材料主要由回收的塑料奶瓶(聚对苯二甲酸乙二醇酯或PET)制成。纤维形成类似于高密度玻璃纤维的棉絮绝缘材料。

绝缘材料经过阻燃处理,因此不易燃烧,但在暴露于火焰时会熔化。

塑料纤维绝缘材料的 R 值随棉絮的密度而变化,从每英寸 R-3.8 到 1.0 lb/ft3 密度为每英寸 R-4.3,重量为 3.0 磅/英尺3 密度。塑料纤维绝缘材料使用起来相对无刺激性,但据报道,这些棉絮很难用标准工具处理和切割。在美国的许多地区,塑料纤维绝缘材料可能并不容易获得。

天然纤维保温材料

一些天然纤维——包括棉花、羊毛、稻草和大麻——被用作绝缘材料。

棉布

棉绝缘材料由 85% 的再生棉和 15% 的塑料纤维组成,这些纤维经过硼酸盐处理——与纤维素绝缘材料中使用的阻燃剂和驱虫剂/啮齿动物相同。一种产品使用回收的蓝色牛仔裤制造边角料。由于其回收成分,该产品使用最少的能源进行制造。棉绝缘材料以棉絮形式提供,每英寸 R 值为 R-3.4。棉绝缘也是无毒的,您可以在不使用呼吸或皮肤接触保护的情况下安装它。然而,棉绝缘材料的成本比玻璃纤维毡绝缘材料高约 15% 至 20%。

羊绒

为了用作绝缘材料,羊毛还经过硼酸盐处理,以抵抗害虫、火灾和霉菌。它可以容纳大量的水,这对于在某些墙壁上使用是一个优势,但反复润湿和干燥会浸出硼酸盐。羊毛毡的热阻或 R 值约为每英寸 R-3.5,与其他纤维绝缘类型相似。

稻草

150 年前在美国大平原流行的稻草包结构重新引起了人们的兴趣。橡树岭国家实验室测试的稻草包产生的 R 值为每英寸 R-2.4 至 R-3.0。但至少一位草捆williamhilapp威廉希尔声称,由于堆叠草捆之间存在许多间隙,每英寸 R-2.4 更能代表典型的草捆结构。

1930 年代开发了在不使用粘合剂的情况下将稻草融合成板的工艺。面板通常为 2 到 4 英寸(5 到 102 毫米)厚,每面都贴有重磅牛皮纸。尽管制造商的说法各不相同,但实际的 R 值范围从每英寸约 R-1.4 到 R-2。这些板还为内部隔断制作了有效的吸音板。一些制造商已经从多层压缩稻草面板开发出结构绝缘面板。

大麻绝缘材料相对鲜为人知,在美国并不常用。其 R 值(每英寸厚度约 R-3.5)与其他纤维绝缘类型相似。

聚苯乙烯绝缘材料

聚苯乙烯——一种无色透明的热塑性塑料——通常用于制造泡沫板或珠板绝缘材料、混凝土块绝缘材料以及一种由聚苯乙烯小珠组成的松散填充绝缘材料。

模塑发泡聚苯乙烯 (MEPS) 通常用于泡沫板绝缘材料,也可用作小泡沫珠。这些珠粒可用作混凝土砌块或其他空心墙体的浇注绝缘材料,但它们非常轻,很容易带静电,而且众所周知难以控制。

其他与 MEPS 类似的聚苯乙烯绝缘材料是发泡聚苯乙烯 (EPS) 和挤塑聚苯乙烯 (XPS)。 EPS 和 XPS 均由聚苯乙烯制成,但 EPS 由融合在一起的小塑料珠组成,而 XPS 开始时是一种熔融材料,该材料被压制成片材。 XPS 最常用作泡沫板绝缘材料。 EPS通常以块状生产。 MEPS 和 XPS 通常用作结构绝缘板 (SIP) 和绝缘混凝土模板 (ICF) 的绝缘材料。了解有关不同类型绝缘材料的更多信息。

聚苯乙烯泡沫板的热阻或 R 值取决于其密度,范围为每英寸 R-3.8 至 R-5.0。与泡沫板相比,聚苯乙烯松散填充或珠状绝缘材料通常具有较低的 R 值(每英寸约 R-2.3)。

聚异氰脲酸酯绝缘材料

聚异氰脲酸酯或 polyiso 是一种热固性塑料闭孔泡沫,其泡孔中含有低导电性、不含氢氯氟烃的气体。气体的高耐热性使聚异氰脲酸酯绝缘材料的 R 值范围为每英寸 R-5.6 至 R-8。

聚异氰脲酸酯绝缘材料有液体、喷涂泡沫和硬质泡沫板。它还可以制成具有各种饰面的层压绝缘板。聚异氰脲酸酯绝缘材料的现场发泡应用通常比安装泡沫板更便宜,并且性能更好,因为液体泡沫可以自己模塑到所有表面。

随着时间的推移,聚异氰脲酸酯绝缘材料的 R 值会下降,因为一些低导电性气体会逸出并被空气取代——这种现象被称为热漂移。实验数据表明,大多数热漂移发生在绝缘材料制造后的前两年内。例如,如果绝缘材料的初始 R 值为每英寸 R-9,它可能会降至每英寸 R-7,然后保持不变,除非泡沫损坏。

硬质聚异氰脲酸酯泡沫板上的箔和塑料饰面有助于稳定 R 值。测试表明,带有金属箔饰面的硬质泡沫的稳定 R 值在 10 年后保持不变。反光箔,如果安装正确并面向露天空间,也可以作为辐射屏障。根据空气空间的大小和方向,这可以为整体热阻增加另一个 R-2。带有箔饰面的面板的 R 值稳定在每英寸 R-7.1 至 R-8.7。

一些制造商使用聚异氰脲酸酯作为结构绝缘板 (SIP) 中的绝缘材料。泡沫板或液体泡沫可用于制造 SIP。液体泡沫可以在相当大的压力下注入两个木皮之间,当泡沫变硬时,泡沫会在泡沫和木皮之间产生牢固的结合。由聚异氰脲酸酯制成的墙板通常为 3.5(89 毫米)厚。天花板厚度达 7.5 英寸(190 毫米)。这些面板虽然更贵,但比 EPS 更耐火和耐水蒸气扩散。每给定厚度,它们的绝缘性也提高了 30% 到 40%。

聚氨酯保温材料

聚氨酯是一种泡沫绝缘材料,其泡孔中含有低导电性气体。气体的高耐热性赋予聚氨酯绝缘材料每英寸 R-5.5 至 R-6.5 的 R 值。

聚氨酯泡沫绝缘材料有闭孔和开孔两种配方。对于闭孔泡沫,高密度孔是封闭的并充满气体,帮助泡沫膨胀以填充其周围的空间。开孔泡沫单元不那么致密并且充满空气,这使绝缘材料具有海绵状质地和较低的 R 值。

与 polyiso 泡沫一样,闭孔聚氨酯绝缘材料的 R 值会随着时间的推移而下降,因为一些低电导率的气体会逸出,空气以一种称为热漂移的现象取代它。大多数热漂移发生在绝缘材料制造后的前两年内,此后除非泡沫损坏,否则 R 值保持不变。

硬质聚氨酯泡沫板上的箔和塑料饰面有助于稳定 R 值,减缓热漂移。反光箔,如果安装正确并面向露天空间,也可以作为辐射屏障。根据空气空间的大小和方向,这可以为整体热阻增加另一个 R-2。带有箔饰面的面板具有稳定的 R 值,约为每英寸 R-6.5。

聚氨酯绝缘材料可用作液体喷涂泡沫和硬质泡沫板。它还可以制成具有各种饰面的层压绝缘板。了解有关不同类型绝缘材料的更多信息。

聚氨酯绝缘材料的喷涂或现场发泡应用通常比安装泡沫板便宜,而且这些应用通常性能更好,因为液体泡沫可以自己模塑到所有表面。今天制造的所有闭孔聚氨酯泡沫绝缘材料都是用非 HCFC(氢氯氟烃)气体作为发泡剂生产的。

低密度、开孔聚氨酯泡沫使用空气作为发泡剂,每英寸约 R-3.6,不会随时间变化。这些泡沫类似于传统的聚氨酯泡沫,但更灵活。一些低密度品种使用二氧化碳(CO2) 作为发泡剂。

低密度泡沫被喷射到开放的壁腔中并迅速膨胀以密封和填充腔。也可提供缓慢膨胀的泡沫,用于现有房屋的空腔。液体泡沫膨胀非常缓慢,减少了因过度膨胀而损坏墙壁的机会。泡沫可渗透水蒸气,保持柔韧性,并能抵抗吸湿。它提供了良好的空气密封性,每英寸厚度的产量约为 R-3.6。它也是耐火的,不会持续燃烧。

还提供基于大豆的聚氨酯液体喷涂泡沫产品。固化后的 R 值约为每英寸 R-3.5。这些产品可以使用与石油基聚氨酯泡沫产品相同的设备进行应用。

一些制造商使用聚氨酯作为结构绝缘板 (SIP) 中的绝缘材料。泡沫板或液体泡沫可用于制造 SIP。液体泡沫可以在相当大的压力下注入两个木皮之间,当泡沫变硬时,泡沫会在泡沫和木皮之间产生牢固的结合。由聚氨酯制成的墙板通常为 3.5(89 毫米)厚。天花板厚度达 7.5 英寸(190 毫米)。这些面板虽然更贵,但比 EPS 更耐火和耐水蒸气扩散。每给定厚度,它们的绝缘性也提高了 30% 到 40%。

蛭石和珍珠岩保温材料

蛭石和珍珠岩保温材料通常在 1950 年之前建造的房屋中用作阁楼保温材料。蛭石保温材料今天并未广泛使用,因为它们有时含有石棉。然而,根据美国环境保护署的说法,石棉不是蛭石所固有的。只有少数蛭石来源被发现含有超过微量的痕量。不过,如果您的阁楼上有蛭石绝缘材料,请不要打扰它。如果您想在阁楼上添加绝缘材料,请使用经过石棉处理培训和认证的绝缘承包商。

蛭石和珍珠岩由非常小、重量轻的颗粒组成,它们是通过加热岩石颗粒直到它们爆裂而制成的。这产生了一种热阻高达每英寸 R-2.4 的松散填充绝缘材料。这些颗粒可以浇注到位或与水泥混合,制成轻质、导热性较低的混凝土。

脲醛 (UF) 泡沫绝缘材料

脲醛 (UF) 泡沫在 1970 年代和 1980 年代初期用于家庭。然而,在许多因安装不当导致的与健康相关的法庭案件之后,超滤泡沫不再适用于住宅用途,并且因其甲醛排放和收缩而受到质疑。它现在主要用于商业和工业建筑的砖石墙。

UF 泡沫保温材料的 R 值约为每英寸 4.6,并使用压缩空气作为发泡剂。氮基超滤泡沫可能需要数周时间才能完全固化。与聚氨酯绝缘材料不同,UF 泡沫在固化时不会膨胀。水蒸气很容易通过它,并且在 190°F (88°C) 以上的长时间温度下会分解。 UF 泡沫不含阻燃剂。

水泥泡沫保温材料

水泥绝缘材料是一种水泥基泡沫,用作喷涂泡沫或发泡就地绝缘。一种称为 air krete® 的水泥喷涂泡沫绝缘材料含有硅酸镁,其 R 值约为每英寸 3.9。 air krete® 具有类似于剃须膏的初始稠度,被泵入封闭的腔体中。水泥泡沫的成本与聚氨酯泡沫差不多,无毒且不可燃,由从海水中提取的矿物质(如氧化镁)制成。

酚醛泡沫保温材料

酚醛(苯酚-甲醛)泡沫几年前作为硬质泡沫板绝缘材料有些流行。它目前仅作为现场发泡绝缘材料提供。

酚醛现场发泡绝缘材料每英寸厚度的 R-4.8 值,并使用空气作为发泡剂。酚醛泡沫的一大缺点是固化后最多可收缩 2%,这使得它在今天不太受欢迎。

绝缘饰面

饰面在制造过程中固定在绝缘材料上。饰面保护绝缘材料的表面,将绝缘材料固定在一起,并便于固定到建筑组件上。某些类型的饰面还可以作为空气屏障、辐射屏障和/或蒸汽屏障,有些甚至提供阻燃性。

常见的饰面材料包括牛皮纸、白色乙烯基板和铝箔。所有这些材料都充当空气屏障和蒸汽屏障。铝箔也可以作为辐射屏障。您的气候以及您在家中安装隔热材料的位置和方式将决定您需要哪种类型的饰面和/或屏障(如果有)。

一些用作绝缘饰面的相同材料可以单独安装,以提供空气屏障、蒸汽屏障和/或辐射屏障。


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