真空絕熱板外墻保溫系統(tǒng)性能研究

劉立杰

摘 要：目前，我國的建筑保溫行業(yè)方興未艾，但還存在諸多問題，當(dāng)前節(jié)能建筑使用的保溫材料性能亟待提高，如易老化變質(zhì)、系統(tǒng)壽命短等，且易燃、有毒的特性對建筑物本身、對國家和社會存在巨大的隱患并造成有限資源的浪費(fèi)。超薄真空絕熱保溫板采用低能耗零排放加工工藝，對保溫行業(yè)的節(jié)能減排是個有力支持，超薄真空絕熱保溫板是一種非常好的新型A級防火保溫材料，具有熱導(dǎo)率低，保溫層厚度薄，安全性較高等特性，可以提高建筑物的容積率，增大建筑物的實(shí)際使用面積。目前，該材料已經(jīng)在全國許多地方進(jìn)行了大量的應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)，部分地方出臺了相應(yīng)的地方標(biāo)準(zhǔn)，市場發(fā)展前景良好。

關(guān)鍵詞：節(jié)能 外墻保溫 導(dǎo)熱系數(shù) 防火

節(jié)能減排是我國的一項(xiàng)基本國策，國家以及全社會對這項(xiàng)工作的重視程度與日俱增，國家“十二五規(guī)劃”明確提出了節(jié)能減排的目標(biāo)。建筑業(yè)作為國家的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，其能耗占全社會GDP能耗的30%以上，建筑節(jié)能形勢極其嚴(yán)峻，任務(wù)極其艱巨。控制建筑能耗是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的重要途徑之一，是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的重要舉措，推廣建筑保溫措施是減少建筑能耗、實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的一項(xiàng)重要手段。歐美發(fā)達(dá)國家在20世紀(jì)70年代即開始推廣建筑保溫，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，建筑保溫在歐美發(fā)達(dá)國家已經(jīng)非常成熟，大幅降低了歐美國家的建筑能耗。

1、超薄真空絕熱保溫板的構(gòu)造及原理

1.1 超薄真空絕熱保溫板的構(gòu)造

超薄真空絕熱保溫板是在真空絕熱保溫板的基礎(chǔ)上對該產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)形成的，厚度僅為傳統(tǒng)保溫材料厚度的1/8～1/3，是由無機(jī)粉狀和纖維狀芯材與高阻氣復(fù)合薄膜通過抽真空封裝技術(shù)制成的一種高效保溫板材，由芯材、高阻氣薄膜與吸氣劑3部分組成，具有A級防火、導(dǎo)熱系數(shù)低和保溫效果好等諸多優(yōu)點(diǎn)，可用于建筑物的外墻、屋面及樓面的節(jié)能保溫工程。

1.2 超薄真空絕熱保溫板的原理

熱量的傳遞方式主要有熱傳導(dǎo)、熱對流和熱輻射3種方式。傳統(tǒng)的保溫材料只能從一種形式上對熱量的傳遞過程產(chǎn)生抑制作用。例如，傳統(tǒng)的建筑保溫材料像擠塑板、聚苯板等主要是通過減少熱傳導(dǎo)的方式來減少熱量的傳遞；真空玻璃主要是通過減少熱對流的方式來減少熱量傳遞；隔熱涂料則是通過利用光折射的原理來減少光輻射熱從而達(dá)到隔熱效果。而超薄真空絕熱保溫板是將真空原理和光折射原理進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，對熱傳遞的3種方式都有較好的抑制作用。

高阻氣薄膜是由鋁箔和另外幾種高分子薄膜復(fù)合而成，而鋁箔可以反射70%～90%的輻射熱；芯材的主要原材料是無機(jī)硅類空心微珠，也是一種良好的保溫材料，材料本身的導(dǎo)熱系數(shù)在0.03瓦/（米·度）～0.04瓦/（米·度）。

由于空氣可以傳導(dǎo)熱量，因而在板材的垂直方向形成了熱傳導(dǎo)通道，通過對產(chǎn)品內(nèi)部抽真空處理，降低了產(chǎn)品內(nèi)部的空氣含量，從而破壞了原有的熱傳導(dǎo)通道形成的不間斷傳導(dǎo)，大大降低了產(chǎn)品的導(dǎo)熱系數(shù)。另外，由于將留在絕熱板內(nèi)部空間里的氣體清除掉，提高了板內(nèi)的真空度，從而也隔絕了板內(nèi)空氣對流引起的熱傳遞，這也降低了產(chǎn)品的導(dǎo)熱系數(shù)。因此，通過抽真空處理，不但有效地降

低了熱傳導(dǎo)引起的熱傳遞，而且隔絕了熱對流引起的熱傳遞。根據(jù)研究，將導(dǎo)熱系數(shù)維持在低于0.008瓦/（米·度）時，既保證了產(chǎn)品的高性能又降低了抽真空的成本，有利于超薄真空絕熱保溫板建筑行業(yè)的應(yīng)用（見表1）。

2、超薄真空絕熱保溫板的特點(diǎn)及優(yōu)勢

超薄真空絕熱板同傳統(tǒng)保溫材料相比，性能上的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：一是超薄真空絕熱保溫板的保溫性能更好，達(dá)到相同的保溫效果所需厚度僅為傳統(tǒng)保溫材料厚度的1/8～1/3；二是超薄真空絕熱保溫板的熱導(dǎo)率較傳統(tǒng)保溫材料更低；三是超薄真空絕熱保溫板燃燒性能為A級，完全滿足建筑用外墻外保溫節(jié)能材料的防火等級要求。

3、綜合效益分析

控制溫室氣體排放，加快發(fā)展低碳技術(shù)和低碳產(chǎn)業(yè)，實(shí)現(xiàn)低碳綠色增長已成為當(dāng)今世界發(fā)展潮流。國家提出了自主減緩行動目標(biāo)，即到2020年單位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%～45%，非化石能源占一次能源消費(fèi)的比重達(dá)到15%左右，中央“十二五”規(guī)劃建議提出，堅(jiān)持把建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會作為加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的重要著力點(diǎn)，深入貫徹節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境基本國策，節(jié)約能源，降低溫室氣體排放強(qiáng)度，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，推廣低碳技術(shù)，積極應(yīng)對氣候變化，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展與人口資源環(huán)境相協(xié)調(diào)，走可持續(xù)發(fā)展之路。超薄真空絕熱保溫板采用的無機(jī)材料為利廢收集材料，不產(chǎn)生廢氣、廢水，屬環(huán)保低碳材料范疇。取材廣泛，符合環(huán)保低碳引導(dǎo)政策。超薄真空絕熱保溫板可應(yīng)用于新建、擴(kuò)建和改建的居住建筑和公共建筑外墻節(jié)能保溫工程，包括外墻外保溫、屋面保溫、非透明幕墻保溫及防火隔離帶；工業(yè)建筑保溫以及既有建筑的節(jié)能改造在技術(shù)條件相同時也可采用。

國家“十二五規(guī)劃”明確提出了節(jié)能減排的目標(biāo)，即到2015年，單位GDP二氧化碳排放降低17%；單位GDP能耗下降16%；非石化能源占一次能源消費(fèi)比重提高3.1個百分點(diǎn)，從8.3%到11.4%；主要污染物排放總量減少8%～10%的目標(biāo)。“十二五”規(guī)劃提出的約束性指標(biāo)更加明確了國家節(jié)能減排的決心。超薄真空絕熱保溫板采用低能耗零排放加工工藝，對保溫行業(yè)的節(jié)能減排是個有力支持。

目前，特大城市和部分大城市率先實(shí)施節(jié)能65%的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，傳統(tǒng)的保溫由于導(dǎo)熱系數(shù)的瓶頸很難實(shí)現(xiàn)65%的節(jié)能要求，超薄真空絕熱保溫板的導(dǎo)熱系數(shù)僅為0.008，由于其具有的超低的導(dǎo)熱性能，大大降低了保溫厚度，能有效地按照國家和地方法規(guī)政策的要求實(shí)施，意味著超薄真空絕熱保溫板的生產(chǎn)和供應(yīng)會有一個很大的發(fā)展空間。筆者從兩個應(yīng)用超薄真空絕熱保溫板的施工案例來進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益分析以及增加室內(nèi)使用面積的計(jì)算。

（一）經(jīng)濟(jì)效益分析

以某項(xiàng)目為例，建筑面積為35萬平方米，保溫面積為22萬平方米，外墻保溫施工成本按145元/平方米計(jì)算，該項(xiàng)目的外墻保溫施工總造價為3190萬元。要達(dá)到65%節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，35萬平方米建筑面積每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤5800噸，按標(biāo)煤成本900元/噸計(jì)算，則每年可節(jié)約耗能費(fèi)用522萬元，6年可節(jié)省3132萬元。因此6年左右就可以收回成本，可減少負(fù)擔(dān)并節(jié)約大量能源資源，具有重大意義。

（二）增加室內(nèi)使用面積的計(jì)算

伴隨著節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，外墻保溫材料的厚度也在不斷增加，特別是對嚴(yán)寒地區(qū)和寒冷地區(qū)來說，過厚的保溫材料不僅會影響整個保溫系統(tǒng)的安全性能，而且會使住戶的使用面積縮水。以建筑面積為172.0平方米、陽臺全封閉的住宅戶型為例，該建筑為達(dá)到65%節(jié)能，外墻傳熱系數(shù)限制為K小于0.6，假設(shè)基層墻體為200毫米厚的鋼筋混凝土，如果使用傳統(tǒng)的保溫材料聚苯乙烯泡沫保溫板，保溫板的厚度為70毫米，整個外墻增加的厚度為100毫米（20毫米厚找平砂漿+5毫米厚粘結(jié)砂漿+70毫米厚聚苯乙烯泡沫保溫板+5毫米厚抹面砂漿），室內(nèi)面積為155.7平方米，較不做保溫時減少了5.3平方米。而如果采用超薄真空絕熱保溫板，外墻保溫采用15毫米的超薄真空絕熱板，其傳熱系數(shù)K為0.53，滿足節(jié)能要求，則整個外墻的厚度為45毫米（20毫米厚找平砂漿+5毫米厚粘結(jié)砂漿+15毫米厚超薄真空絕熱保溫板+5毫米厚抹面砂漿），建筑面積不變，由于外墻厚度增加了45毫米，室內(nèi)面積變?yōu)?59.7平方米，減少了3.0平方米，較外墻采用聚苯乙烯泡沫保溫板時增加了2.3平方米。因此，在建筑面積不變、保溫效果提升的情況下，用超薄真空絕熱板建筑保溫系統(tǒng)相對于聚苯乙烯泡沫保溫板建筑保溫系統(tǒng)可增大1.34%的室內(nèi)面積。

4、結(jié)論

當(dāng)前，我國城鎮(zhèn)化建設(shè)迅猛發(fā)展，建成、在建和擬建建筑數(shù)量極其龐大。隨著我國建筑節(jié)能政策的不斷推進(jìn)和標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，將對節(jié)能不達(dá)標(biāo)的既有建筑逐步進(jìn)行節(jié)能改造，其數(shù)量也是極其巨大，而節(jié)能改造的最主要手段就是對這些建筑進(jìn)行外墻外保溫處理，我國外墻外保溫材料行業(yè)將面臨巨大的商機(jī)。

綜上所述，超薄真空絕熱保溫板作為一種新材料，由于其良好的保溫效果、可靠的構(gòu)造特性以及標(biāo)準(zhǔn)化的施工工藝，是目前綜合優(yōu)勢較多的外墻保溫材料。它在建筑工程中的推廣應(yīng)用必將成為建設(shè)綠色建筑、降低建筑耗能的有效途徑之一，是一種值得推廣的新型外墻保溫材料。

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