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。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，增大建筑物的實際使用面積。目前，該材料已經(jīng)在全國許多地方進行了大量的應(yīng)用性實驗，部分地方出臺了相應(yīng)的地方標準，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基本國策，國家以及全社會對這項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。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)能形勢極其嚴峻，任務(wù)極其艱巨?？刂平ㄖ芎氖菍崿F(xiàn)節(jié)能減排的重要途徑之一，是實現(xiàn)經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的重要舉措，推廣建筑保溫措施是減少建筑能耗、實現(xiàn)建筑節(jié)能的一項重要手段。歐美發(fā)達國家在20世紀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)品進行改進形成的，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，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行有機結(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，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的比重達到15%左右，中央“十二五”規(guī)劃建議提出，堅持把建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會作為加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式的重要著力點，深入貫徹節(jié)約資源和保護環(huán)境基本國策，節(jié)約能源，降低溫室氣體排放強度，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，推廣低碳技術(shù)，積極應(yīng)對氣候變化，促進經(jīng)濟社會發(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，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比重提高3.1個百分點，從8.3%到11.4%；主要污染物排放總量減少8%～10%的目標?！笆濉币?guī)劃提出的約束性指標更加明確了國家節(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施節(jié)能65%的設(shè)計標準，傳統(tǒng)的保溫由于導(dǎo)熱系數(shù)的瓶頸很難實現(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行經(jīng)濟效益分析以及增加室內(nèi)使用面積的計算。

（一）經(jīng)濟效益分析

以某項目為例，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/平方米計算，該項目的外墻保溫施工總造價為3190萬元。要達到65%節(jié)能標準，35萬平方米建筑面積每年可節(jié)約標準煤5800噸，按標煤成本900元/噸計算，則每年可節(jié)約耗能費用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)使用面積的計算

伴隨著節(jié)能標準的不斷提高，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)能政策的不斷推進和標準的不斷提高，將對節(jié)能不達標的既有建筑逐步進行節(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。

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)造特性以及標準化的施工工藝，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。

參考文獻

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