FTC自調溫相變蓄能材料應用

許滿興

中國是能源貧乏國家,加之經濟迅猛發展,需要更多的能源支撐,新型建筑節能材料的廣泛應用將為社會節能降耗做出重要貢獻。FTC自調溫相變節能建筑材料是以水鎂石纖維等無機材料為原料,合理選用并添加相變材料及其他輔助材料,經科學配比及特殊工藝復合而成,通過相變介質的相態變化,可在一定范圍內調節室內溫度等的新型建筑節能材料。傳統工藝中的外墻保溫節能材料聚苯乙烯泡沫塑料板、膠粉聚苯顆粒等,在施工操作中直至交付使用過程中,不同程度存在性能折減、操作略繁、滲水、開裂、脫落等問題。而FTC除具備節能效果明顯的優點外,在很大程度上克服了上述缺陷,提供了建筑高效節能的新的可靠途徑。

1 材料特點

經實踐證明FTC自調溫相變節能材料38 mm厚材料優于50 mm擠塑板保溫性能,達到節能65%的要求。

FTC材料與傳統施工方法比較,其先進性和新穎性體現在如下幾方面:1)工期:FTC材料按施工工序手工抹制,方便快捷,材料容重為358 kg/m3,在操作工作面隨拌隨抹,托灰板每次托料質量很輕,FTC材料自身及與基層材料粘合力好,塑料及木板抹子每次涂抹面積大。第一層壓實厚度控制在10 mm以內,初凝后,涂抹第二遍厚度不超過20 mm(頂棚為15 mm),施工速度快,單位時間完成實物量大。另一特點,構件基層處理方便快捷、簡單,僅對混凝土結構表面抹3 mm～5 mm厚界面劑,而加氣混凝土砌塊、陶粒、空心磚及粉煤灰磚等填充墻體表面只要清除浮塵,用水濕潤即可施工,無需其他處理。傳統工藝中聚苯板施工,要使用膠粘劑與基層墻體粘貼,并輔以錨栓固定,打眼、安裝錨栓固定(FTC材料僅面層為貼磚時方使用錨栓)。另外在其表面需單獨做聚合物抗裂砂漿保護層,工序較多。而膠粉聚苯顆粒料漿做法,基層墻體界面處理要單獨施工,每次抹3 mm～5 mm厚,24 h后進行下一次施工,速度慢,單位時間完成量小,還要做抗裂砂漿保護層施工,且需兩次抹成。傳統工藝中巖棉板外墻保溫工序更多,安裝龍骨、填實巖棉板、安裝面板、自攻螺釘固定,更為繁瑣,單位時間完成量較小。綜上情況可見,FTC材料施工方便快捷,可明顯提高施工速度,縮短工期。2)質量:FTC材料當量導熱系數為 0.028 W/(m·K)。干表觀密度為 358 kg/m3,抗壓強度為346 kPa,抗拉強度為0.13 MPa,燃燒時能達到 A1級。FTC材料經耐候性實驗后,拉伸粘結強度為0.34 MPa,破壞部位為保溫層內部,系統抗沖擊強度達到3J級。FTC保溫節能材料性能質量符合設計及國家規范規定,經若干工程實踐,FTC材料與基層之間及各層間粘結牢固,不脫層、不空鼓、不開裂、粘結性極好。另外材料干燥成型后,在水中浸泡不松散、不同性、不粉化、不變形,能確保使用壽命耐久。3)安全:FTC材料與基底整體粘結隨意性好、無空鼓,避免負風壓撕裂和脫落。材料中有機物與主墻基底存在游離酸反應形成化合物,滲入主墻微孔隙中,形成共同體,確保干態粘結性,并改善濕態粘結保值率,具有極好的粘結性。

2 基本原理

FTC自調溫相變蓄能材料采用植物臨界萃取、真空冷凍析層蒸餾、皂化等新工藝制取飽和酸,通過化學變化,在大分子上嫁接或灌取小分子,生成一種新物質。該物質具有較大潛熱值。以環境舒適溫度(18℃,24℃)為相變點,可充分利用自然能,調控改善溫度達到節能目的。FTC自調溫相變蓄能建筑材料克服了材料保溫性能與抗壓性能的矛盾,改變了原來的單一熱阻性,同時具備熱熔性,熱阻性。關鍵技術應用的基本原理為材料兩相的互變,相變是自然界中的物質在一定條件下由一種狀態變為另一種狀態的現象(液固互換),相變過程中有能量變化,即吸收熱量、釋放熱量的功能。理論基礎為:當環境溫度低于18℃時,FTC相變材料中的相變物質由液態凝結為固態,形成放熱。當環境溫度高于27℃時,相變物質由固態溶化為液態,形成吸熱。FTC材料的相變過程,潛熱值為每千克249 kJ,可以使1 kg水從0℃加熱到62℃,可以使3 m×3 m×3 m房間室溫提高約7℃。

3 應用范圍

FTC自調溫相變蓄能建筑材料可應用于非嚴寒地區的工業與民用建筑、公用建筑等外墻外保溫(涂料或貼瓷磚等飾面)、外墻內保溫、室內濕度調節,并應用在分戶隔墻、吊頂、樓梯間、屋面、頂棚等需要保溫、隔熱的部位。

4 施工工藝

外墻保溫涂料飾面系統:基層處理→貼餅、沖筋→分層涂抹FTC材料(至設計厚度10 mm～13 mm)→固定鋼絲網→設置分隔條(縫)→涂抹 FTC材料(厚度 10 mm～13 mm)→壓貼玻纖網布(主要預防膩子層開裂)→噴憎水劑→飾面層。內墻保溫系統:基底處理→貼餅、沖筋→分層涂抹FTC材料→壓貼玻纖網布→飾面層。

5 施工操作要點

1)施工準備。a.基層施工完畢,并驗收合格;b.做平整度、垂直度處理。如果平整度、垂直度誤差大于10 mm,應該用水泥砂漿找平、留毛面,并需保證水泥砂漿找平層不空鼓開裂。如果平整度、垂直度誤差超過20 mm的,必須按國家有關建筑規范要求進行處理,以達到標準;c.按設計厚度要求彈厚度控制線;d.貼餅、沖筋(可直接用FTC材料做)。

2)基層處理。a.混凝土結構表面(包括填充結構的混凝土梁柱部分以及用水泥砂漿打底后的表面)抹3 mm～5 mm厚的界面砂漿。界面劑可使用:粉狀界面劑或按水泥∶中砂∶界面劑=1∶1∶0.8的重量比配制,嚴禁遺漏,確保與保溫第一遍濕粘性。b.陶粒、空心磚、粉煤灰磚等填充墻體的表面清除浮塵,用水噴淋,使之濕潤。

3)拌料。按 FTC材料∶水=1∶2(重量)攪拌均勻成膏狀。隨拌隨用,嚴禁使用機械攪拌。

4)分層涂抹FTC材料。a.外墻保溫貼瓷磚:第一層必須壓實,且厚度不可超過10 mm,表面留毛面;第一層形成初凝后,涂抹第二遍,厚度不可超過20 mm,表面留毛面,以此類推,直至設計厚度。同時,做找平處理,留毛面。b.外墻保溫飾面層為涂料:第一層必須壓實,且厚度不可超過10 mm,表面留毛面;第一層形成初凝后,涂抹第二遍,厚度不可超過20 mm,表面留毛面,以此類推,直至距設計厚度差10 mm～13 mm為止。同時,做找平處理,留毛面。

6 效益分析

經國家建設部科技成果鑒定,與會專家一致認為“該產品引進了相變蓄能機理,潛熱值較大,通過材料相變,熔化吸熱,凝結放熱,使室內溫度相對平衡,達到建筑節能,推廣后會有較好的社會和經濟效益,該項研究成果對相變蓄能在建筑相關應用領域有技術方面的推動作用,具有國內先進水平”。

經過對節能材料市場需求、產品獨占功能、市場策略的分析,預計未來三年內,FTC自調溫相變蓄能材料的銷售總額將逐年增長,市場占有率將逐步達到15%左右。

表1 四項工程應用實例

7 應用實例

如表1所示的四項工程至今未出現空鼓、開裂、脫落等現象,并充分體現出了施工簡捷、操作容易、料體質輕、凝固快、綜合造價低、工期有保證、安全性能高等特點。