高性能聚氨酯保溫板在高溫干旱地區低溫冷庫工程中的應用

上海建工集團海外事業部 上海 200031

進入21世紀以來，節能減排已成為世界經濟發展的主流，由于高性能聚氨酯保溫板具有密度小、材料輕、運輸安裝方便。且其與其他保溫材料相比較，具有高強度，低吸濕性、氣密性，良好的防火性能，無毒性，無刺激性以及無生物寄生性，加工多樣性，優良的建筑性能等諸多優點。作為最優的保溫材料，高性能聚氨酯保溫板在冷庫建設方面的應用越來越廣泛。

1 工程簡介

背景工程為我國優貸援建項目，為東非厄立特里亞新建10 000 t低溫冷庫。該冷庫建成后能很好地解決當地農產品和肉、魚類食品的儲藏和保鮮問題，也給該國的農產品和肉、魚類出口帶來國際競爭能力，滿足厄立特里亞國內國際市場的需求。隨著冷藏食品種類和需求量不斷地增長，我國已開始在境外承建多個低溫或超低溫冷庫，廣泛采用高性能聚氨酯保溫板并取得低耗能、高效保溫和快速施工的效果和令人滿意的經濟效益。

2 環境氣候

工程項目位于厄立特里亞港口城市馬薩瓦（Massawa）附近。緊臨紅海岸邊，海拔高度5 m左右。屬于海邊熱帶沙漠氣候，是世界上最炎熱地區，在氣象歷史記載中，曾出現63.0 °C高溫。馬薩瓦港口城市每年在3～9月為高溫季節，年平均溫度27 °C，最高溫度42.5 °C，（沙漠地面溫度近50 °C），年降水量僅150 mm，是典型的高溫、干燥地區。

3 冷庫設計

（a）冷庫儲存量（10 000 t）：蔬菜1 500 t，水果1 500 t，魚類3 500 t，肉類3 500 t；

（b）冷庫運輸量：冷庫貨物年運輸總量為481 800 t，其中運出、入量均為240 900 t。

（c）低溫冷藏間庫溫－20 °C，凍結間溫度－25 °C。

（d）冷庫制冷設備設計均選用高能效機組，低溫冷藏庫和凍結間內冷風機的融霜，采用水融霜方式，以節約電耗。冷庫選用氟利昂作為制冷劑。設計制冷劑選用R404A，

（e）在庫體保溫方面，選用保冷效果好的隔熱材料以減少能耗。庫體保溫材料采用雙面彩鋼板夾聚氨酯保溫板組成的隔熱板。鋼板厚0.6 mm。聚氨酯保溫板厚200 mm，密度為40 kg/m3，導熱系數為0.024 W/（m·K）。

地坪采用擠塑材料保溫，擠塑板基本厚度50 mm，敷設厚度200 mm。擠塑材料導熱系數為0.028 W/（m·K）。冷庫門采用鋁板平移冷庫門，附帶貫流式風幕。

4 高性能聚氨酯保溫板[1-3]

4.1 聚氨酯保溫板構造

（a）聚氨酯保溫板構造主要由上層鋼板、下層鋼板（彩鋼夾芯板）和中間填充的聚氨酯發泡劑以及支撐件、偏心鉤連接件組成（圖1）。

圖1 聚氨酯保溫板構造及偏心鉤連接件

（b）本冷庫項目聚氨酯保溫板連接方式采用偏心鉤連接。偏心鉤的鉤子本體和鉤座按設計要求，均勻、對稱地分別安裝在聚氨酯保溫板的凸槽和凹槽兩側。在拼接安裝時，首先在聚氨酯保溫板的凸槽和凹槽邊緣注打硅膠，將聚氨酯保溫板軸線校準拼接在一起，然后采用特制的六角螺栓鎖鑰，對中插入鉤子本體的六角螺栓預留孔且旋轉六角螺栓鎖鑰，使掛鉤有效地鉤在鉤座上且擰緊固定。聚氨酯保溫板完成拼接安裝后，在保溫板兩側的縫隙中，注打硅膠修補充實縫隙，以確保聚氨酯保溫板拼接密閉性。

（c）偏心鉤連接件工作原理：采用特制的六角螺栓鎖鑰，按順/逆時針方向旋轉鉤子，應用偏心運動的原理將偏心鉤的鉤子和鉤座有效地掛在一起并鎖緊牢固。偏心鉤連接的約束力強于順插拼接方式且易于安裝和拆卸，同時有效地保證了聚氨酯保溫板拼接安裝的堅固性和密閉性。

4.2 聚氨酯保溫板發泡劑

聚氨酯保溫板充填發泡劑的主要化學成分為：多亞甲基多苯基異氰酸酯和組合聚醚或聚酯。

5 聚氨酯保溫板特性

高性能聚氨酯保溫板發泡劑通過對化學原料的種類、配比的設計和混合運用，對化工聚合物的形態和性能有著明顯的改變和提升。從最初的柔軟液態經混合運用改變成為硬質板材產品。高性能聚氨酯保溫板的發泡劑，其導熱系數較之于空氣要低得多，特有的閉孔性和高抗氣體擴散性，使聚氨酯保溫板具有優越的長期絕緣特性，高效保溫、隔熱性能可持續使用20～50 年。因此，高性能聚氨酯保溫板的保溫、隔熱、耐高溫性能非常優越，被廣泛應用于低溫、超低溫冷庫的庫體保溫。

5.1 高效保溫、隔熱性能

（a）高性能聚氨酯保溫板具有導熱系數低、熱工性能良好的特性。聚氨酯保溫板形態為硬質板材、密度在35～40 kg/m3時，其導熱系數僅為0.018～0.024 W/（m·K），是目前低溫、超低溫冷庫所選用的庫體保溫材料中導熱系數最低的。

（b）由于聚氨酯保溫板具有優良的隔熱和保溫性能，在低溫、超低溫冷庫同樣的保溫要求和設計冷量情況下，建筑物圍護結構墻體厚度減小，冷庫室內實際使用面積和設計冷量有所增加。

5.2 阻燃、耐高溫、防火性能

（a）在多亞甲基多苯基異氰酸酯、組合聚醚等化學原料配制設計中，添加適量的阻燃劑，高性能聚氨酯保溫板具有阻燃、耐高溫和防火之特性。聚氨酯保溫板作為阻燃、耐高溫的自熄、自滅性防火材料，其板材軟化點可達到250 °C以上，在很高溫度條件下才發生分解。

（b）高性能聚氨酯硬質板材在明火燃燒時，在其硬質板材（泡沫板）表面僅形成積炭且不滴淌，離開明火則自行熄滅。積炭層尺寸和外形基本不變，能有效隔斷空氣的進入且有助于隔離下面的泡沫板，阻止火勢的蔓延和深度燃燒，防火安全性能良好。而且，高性能聚氨酯硬質板材在高溫條件下，不會產生有害氣體。

5.3 耐壓、耐水、耐腐及耐久性能

（a）高性能聚氨酯保溫板具有較高的抗壓和抗變形能力，聚氨酯硬質板材抗壓強度在200 kPa以上。聚氨酯保溫板結合部分結構材料，能共同承受作用力，使得整體結構具有質量輕、跨度大、負荷高的優點

（b）高性能聚氨酯保溫板具有防潮、防水性能。聚氨酯硬質板材的閉孔率在90%以上，屬于憎水性材料，不會因吸潮增大導熱系數，墻面也不會滲水。 聚氨酯硬質板材連續致密的表皮和近于100%的高強度互聯壁閉孔，具有理想的不透水性。由于防水抗滲性能優異，在低溫、超低冷庫工程中廣泛使用。

（c）高性能聚氨酯保溫板具有絕佳的抗腐蝕性能，聚氨酯硬質板材的閉孔結構和金屬面板材料，使其具有更優越的耐空氣和耐水汽性能。

聚氨酯硬質板材孔隙率結構穩定，在潮濕、電化腐蝕、真菌、藻類生長等外部因素下，都不會被破壞。

（d）高性能聚氨酯保溫板質量穩定，在正常使用與維修的條件下，能達到30 年以上的使用壽命，耐久性能優異。聚氨酯硬質板材化學性質穩定，無味、無毒、無污染，應用于農產品和肉、魚類食品的儲藏和保鮮的常溫、低溫和超低溫冷庫，對冷藏食品衛生安全有著充分保障。

5.4 質量標準、檢測結果

根據相關規定和設計要求，高性能聚氨酯保溫板在工廠進行現場隨機抽樣檢驗，并送交國家認定的專業檢測機構進行檢測，本冷庫工程項目高性能聚氨酯保溫板質量標準及隨機抽樣檢測結果完全符合要求。

5.5 聚氨酯保溫板安裝施工

（a）高性能聚氨酯保溫板由專業工廠制造，根據設計幾何尺寸和安裝要求進行精確加工生產。聚氨酯保溫板安裝施工工藝簡單，安裝施工快捷。

（b）聚氨酯保溫板的拼接，無論是平接、陰/陽轉角拼接，還是墻板與頂板連接以及庫板包裹立柱的施工都十分方便簡捷且安裝質量可靠穩定。

（c）聚氨酯保溫板具有很強的自黏性能和較好的安裝施工氣候適應性，聚氨酯保溫板用于屋面板其抗風撕揭和抗負風壓性能良好。安裝施工作業環境要求低，無需顧及天氣的變化和雨天的影響，尤其適用于冷庫保溫板的安裝施工。

（d）聚氨酯保溫板與建筑結構物的連接固定方式安全可靠且有效克服了庫體保溫的“冷橋”現象發生。采用隔氣薄膜或整體噴涂施工方式，可基本消除“冷氣”和“冷橋”現象，冷庫的氣密性和密閉性能良好。

6 結語

聚氨酯保溫板是一種既保溫又防水的一體化新型建材，其綜合性價比高。雖然聚氨酯硬質板材的單價比其他傳統保溫材料的單價高，但供暖、制冷和防水費用的大幅度減少使得綜合性價的優勢顯著提升。聚氨酯保溫板在冷庫正常、合理運用和維修的情況下，平均壽命能達到30年以上，耐久性能良好。同時聚氨酯保溫材料在國內建筑節能領域已被廣應用并取得明顯的社會效益和經濟效益。