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有机保温和无机保温材料

          有机保温和无机保温材料

    北京环益美高分子聚合物研究所 所长兼总工程师, 周广德

    摘要   本文从有机保温材料和无机保温材料的特点、保温性能、适用范围及生态环保影响等方面进行探讨,以供业界参考。

关键词 建筑节能 保温材料 保温技术

前言

资源、能源、能耗与环问题,关系到我国社会经济可持续发展建筑用保温材料的保温隔热性能及适用性、稳定性使用寿命、工艺技术、健康环保性可循环利用等方面都要进行研究应根据我们的国情和建筑保温的实际需要,科学合理地使用保温材料。

保温材料从材性和应用上分为有机、无机、复合型三大类。

 

一、 保温材料

1   有机类保温材料。如发泡聚苯板(EPS)、挤塑聚苯板(XPS)、喷涂聚氨酯(SPU)、以及聚苯颗粒等。有机保温材料具有质轻、可加工性好、密性高、保温隔热效果好,但缺点是:不耐老化、变形系数大、强度低、稳定性差、安全性差、易燃烧、环保、施工难度大、工程成本较高,其资源有限,且难以循环再利用。

2   无机保温材料。如中空玻化微珠、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、海泡石、闭孔珍珠岩、岩棉、水泥发泡材料等。无机保温材料容重大、保温隔热效率差,但防火阻燃性较好、变形系数小、抗老化、性能稳定、与墙基层和抹面层结合较好、安全稳固性好、保温层强度及耐久性比有机保温材料高、使用寿命长、施工难度小、工程成本较低,生态环保性好,可以循环再利用。

3   复合型材料。以防辐射吸热材料、岩棉、甚至是经处理过的农作物秸杆、可以利用的具有保温性并进行无害化处理过的垃圾、以及通过发泡等技术手段生产的空心材料等,也可以有机材料与无机材料复合,进行优势互补。复合材料的保温隔热效果较好,它具有无机保温材料的很多优点:防火阻燃、变形系数小、抗老化、性能稳定、生态环保性好、保温层强度高、使用寿命长、施工难度小、工程成本较低,其原材料来源广泛,能耗低,生态环保性好,可以节约资源,提高资源的利用效率。

  其它保温材料如隔热反射涂料、相变储能材料等,这些材料有一定的保温隔热或调温效果,研究上也取得了一些进展,但其性能和应用上存在局限性,一是材料成本较高,二是涂层老化快,使用寿命有限。

二、 保温材料的应用

1、专业技术

建筑保温是专业性较强的系统工程,在设计、构造、选材、施工、资源与环保等各方面,要根据建筑所处的气候环境特点和保温效率的实际需要、建筑设计风格和建筑主体材料构成特点、门窗材质及保温隔热性能、屋顶的保温隔热措施、资源状况和资源利用水平、保温层的防火与安全保障使用寿命,保温材料及系统是否会对人居和生态环境产生不利影响,以及拟选择的保温系统技术工艺上的可行性等,进行多方面考虑

2、保温材料适用的气候环境和条件

我国气候复杂多变,温差变化较大,北方与南方有显著差异:北方地区空气干噪、冬寒、风大、少雨,北方冬季供暖时间在120-150天,采暖时间较长,主要的要求是保温效果,从保温性能上选择,以发泡聚苯板(EPS)、挤塑聚苯板(XPS)、喷涂聚氨酯(SPU)或高效复合型保温材料较为理想;而南方地区空气湿度大,多雾、多雨、寒冷天气较少、湿热天气较多,除星级宾馆、饭店有中央空调外,一般建筑没有暖气,当冬季室外阳光充足时,室外温度反而要比室内高,在此情况下,如果采用聚苯板薄抹灰外墙外保温系统,室内温度不仅不会感到暖和,反而会感觉更加阴冷。所以,南方地区的建筑保温材料应是以阻隔热空气,调节空气湿度为主要目的,隔热的保温材料应以无机材料或复合型高效保温材料较为合适。

3、材料与工艺

有机发泡类保温材料如:发泡聚苯板(EPS)、挤塑聚苯板(XPS)、喷涂聚氨酯(SPU)、以及聚苯颗粒等,辅助材料是聚合物粘结砂浆、界面处理剂或界面砂浆、专用膨胀螺钉、耐碱玻纤网或镀锌钢丝网、抗裂抹面砂浆等。塑料板材类保温材料的施工工艺一般是先粘后钉、界面处理或专用处理剂、贴网、抹抗裂砂浆。发泡板材保温工程的施工难度较大,工艺技术比较复杂,容易产生工程质量与安全隐患,在我国建筑保温工程上的应用10 多年历史,从开始使用到现在,业内对系统的稳定性、安全性、使用寿命、生态环保等方面争论最多,主要因素有保温板的强度低(抗拨强度0.1MPa)、承重力差、易变形、易燃烧、易老化降解等,再者,这些油性的有机发泡材料是很难用砂浆冷粘的办法与墙体牢固结合,保持长时间的稳定性,虽然有报道称国外某某粘在墙上有三四十年,但从材料与专业技术上分析,缺乏理论依据,美国哥伦比亚航天飞机在起飞过程中保温层隔热脱落,酿成悲剧,就是一个例证。

聚苯颗粒、闭孔珍珠岩等颗粒类保温浆料在建筑保温工程上的应用,因其工程造价低、施工简单,技术工艺不复杂,在建筑保温工程上用量也很大,曾在在南方一些省市广泛采用。但近年来由于低价竞争、市场混乱、粗制滥造、工程监管不力,出现一些质量问题,最终导致一些地方限制使用。就颗粒类保温浆料的保温性能和保温层的强度与施工性而言,其基本关系是:保温浆料中颗粒类保温材料含量越多、聚合物浆含量越少,则保温层的保温效率越高,但保温层的强度和稳定性、施工难度;与之相反,如保温浆料中颗粒类保温材料含量越少,聚合物砂浆含量越大,则保温层的保温效率越低、强度越高、施工性越好,因此,轻质颗粒类保温材料的用量要合理。在工程施工工艺技术方面,应充分重视墙基层与保温层的界面处理,可先用聚合物界面砂浆将墙基层“拉毛”或者在墙基层上抹一层界面砂浆,不等界面砂浆表干,接着抹保温砂浆,这样会有利于保温浆料与墙体的粘附,能防止保温层因粘附力差,出现空鼓、脱落。

三、 资源与环保

保温层的保温节能效率主要靠保温材料的作用,我国建筑保温节能对保温材料的需求量是十分巨大,任何一种保温材料的来源都是资源的,要有利于资源保护、高效与合理利用和环境保护,因此,不宜在全国使用强制性推广使用同一类保温材料我国面临的最大难题是经济发展和资源与环保问题,保温节能事业也不例外在资源与环保方面,无机保温材料优于有机保温材料,通过科技手段研制的一些可以循环利用的新型高效复合型无机保温材料,还有利用具有保温效果的废弃物等,都是资源有效利用的途径

四、 创新与发展

我国的建筑保温节能工作将继续向前发展,这是一项长期的任务。笔者认为,保温节能工作必须面向实际需要,应当根据当地的环境气候特征、建筑物的用途、建筑主体材料构成、资源优势及资源循环利用、安全保障、人居与环保的需要等,来选择针对性、适用性较强的保温材料及系统,不能盲目发展。

建筑节能方面,仅有墙体保温是不够的,门窗的遮阳、冬天挡风、夏天迎风,屋顶保温隔热等措施也很重要,虽然可能会有更多的新型保温材料和系统会涌现出来,但难以达到完美程度。

保温材料和技术,不能单看材料性能,更要看系统的性能和稳定性,要重点研发能耗低、节能效率高、可以循环利用、生态环保性好、系统稳定性好、经济实用性强的复合型保温材料,又特别是多功能、多用途的复合型保温材料。

综述

建筑保温节能重在实效,防止过度资源消耗和产生环境负荷,不能只顾眼前在实践总结和提高

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