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有機和無機保溫材料的研究與應用

發布者:xyfljx 瀏覽次數:862 發布日期:2013-12-10

    隨著世界能源危機的加劇和生態環境的進一步惡化,我國能源與環保問題因經濟繼續高速發展而矛盾更加突出,建筑保溫節能工作對于生態環境的影響已引起業內關注,要求建筑外墻都要做保溫層,其保溫材料的使用量會大的驚人,不僅要消耗大量的資源,還有可能引發新的環保問題。建筑保溫節能應該與社會經濟可持續發展、資源(循環)綜合利用、生態環境保護等協調發展,這是我國建筑保溫節能工作必須認真考慮的長遠之計,具體地講,我們要對保溫材料的保溫隔熱性能及實用價值、材料的穩定性和使用壽命、工藝技術的可靠性、生態環保性和可循環利用等方面進行重點研究,我們可以借鑒西方發達國家的成功經驗,但不能盲目地跟進,必須結合我們的國情和建筑保溫的實際需要,否則,我們付出的不僅是經濟代價,而且還有環保代價?!   ?/span>

一、保溫材料分類
    保溫材料從應用上可分為有機、無機、復合型三大類。
    1、有機類保溫材料。如發泡聚苯板(EPS)、擠塑聚苯板(XPS)、噴涂聚氨酯(SPU)、以及聚苯顆粒等。有機保溫材料具有質輕、可加工性好、致密性高、保溫隔熱效果好,但缺點是:不耐老化、變形系數大、穩定性差、安全性差、易燃燒、生態環保性很差、施工難度大、工程成本較高,其資源有限,且難以循環再利用。
    2、無機保溫材料。如中空?;⒅?、膨脹珍珠巖、閉孔珍珠巖、巖棉等。無機保溫材料容重稍大、保溫隔熱效率稍差,但防火阻燃、變形系數小、抗老化、性能穩定、與墻基層和抹面層結合較好、安全穩固性好、保溫層強度及耐久性比有機保溫材料高、使用壽命長、施工難度小、工程成本較低,生態環保性好,可以循環再利用。
    3、復合型材料。以防輻射吸熱材料、巖棉、甚至是經處理過的農作物秸桿、可以利用的具有保溫性并進行無害化處理過的垃圾、以及通過發泡等技術手段生產的空心材料等。復合材料的保溫隔熱效果較好,它具有無機保溫材料的很多優點:防火阻燃、變形系數小、抗老化、性能穩定、生態環保性好、保溫層強度高、使用壽命長、施工難度小、工程成本較低,其原材料來源廣泛,能耗低,生態環保性好,可以節約資源,提高資源的循環再利用效率。
其它保溫材料如隔熱涂料、防輻射涂料等,這些材料有一定的保溫隔熱效果,應用上也取得了一些進展,但其性能和應用上存在局限性,一是材料成本較高,二是涂層老化快,使用壽命有限。

二、保溫材料應用研究
    1、專業范圍
    建筑保溫是專業性較強的系統工程,從設計、構造、選材、施工、資源與環環保等各方面,要根據當地的氣候特點和保溫效率的實際需要、建筑設計風格和建筑主體材料構成特點、門窗材質及保溫隔熱性能、屋頂的保溫隔熱措施、資源狀況和資源利用水平、保溫層的防火與安全保障和使用壽命,保溫層是否會對人居和生態環境產生不利影響,以及擬選擇的保溫系統的技術工藝上的可行性等多方面。
    2、南方、北方氣候條件與室內溫度
    我國氣候復雜多變,溫差變化較大,顯著的氣候特點是北方地區空氣干噪、冬寒、風大、少雨,北方冬季供暖時間在120-150天,主要的要求是保溫效果,從保溫性能上選擇,以發泡聚苯板(EPS)、擠塑聚苯板(XPS)、噴涂聚氨酯(SPU)或高效復合型保溫材料較多;而南方地區空氣濕度大,多霧、多雨、寒冷天氣較少、濕熱天氣較多,除星級賓館、飯店有中央空調外,一般建筑沒有暖氣,當冬季室外陽光充足時,室外溫度反而要比室內高,在此情況下,如果采用聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統,室內溫度不僅不會感到暖和,反而會感覺更加陰冷。所以,南方地區的建筑保溫應是以阻隔熱空氣為主要目的,隔熱的保溫材料應以無機材料或復合型高效保溫材料較為合適。
    3、材料與工藝
    有機發泡類保溫材料如:發泡聚苯板(EPS)、擠塑聚苯板(XPS)、噴涂聚氨酯(SPU)、以及聚苯顆粒等,輔助材料是聚合物粘結砂漿、界面處理劑或界面砂漿、專用膨脹螺釘、耐堿玻纖網或鍍鋅鋼絲網、抗裂抹面砂漿等。塑料板材類保溫材料的施工工藝一般是先粘后釘、界面處理或專用處理劑、貼網、抹抗裂砂漿。發泡板材保溫工程的施工難度較大,工藝技術比較復雜,在我國建筑保溫工程上的應用有十年左右的歷史,從開始到現在,業內對系統的穩定性、安全性、使用壽命、生態環保等方面爭論最多,容易產生工程質量與安全隱患,主要因素有保溫板的強度低、承重力差、易變形、易燃燒、易降解等,再者,這些油性的有機發泡材料是很難用砂漿冷粘的辦法與墻體牢固結合,保持幾十年至上百年不變,雖然有報道稱國外某某粘在墻上有三四十年,但從材料與專業技術上分析,缺乏理論依據,美國哥倫比亞航天飛機在起飛過程中保溫層脫落,就是一個例證。
    聚苯顆粒、閉孔珍珠巖等顆粒類保溫漿料在建筑保溫工程上的應用,因其工程造價低、施工簡單,技術工藝不復雜,在建筑保溫工程上用量也很大,特別是近幾年,南方一些省市廣泛采用它。就顆粒類保溫漿料的保溫性能和保溫層的強度與施工性而言,其基本關系是:保溫漿料中顆粒類保溫材料含量越多、聚合物砂漿含量越少,則保溫層的保溫效率越高、保溫層的強度越低、施工性越差;與之相反,如保溫漿料中顆粒類保溫材料含量越少,聚合物砂漿含量越大,則保溫層的保溫效率越低、強度越高、施工性越好;在工程質量與施工技術方面,應充分重視墻基層與保溫層的界面處理,可先用聚合物界面砂漿將墻基層“拉毛”或者在墻基層上抹一層界面砂漿,不等界面砂漿表干,接著抹保溫砂漿,這樣會有利于發泡聚苯顆粒保溫漿料與墻體的粘附,能防止保溫層因粘附力差,出現空鼓、脫落。有些墻基層特別干燥,又特別是紅磚墻、空心磚等,可以在施工前噴水潤濕基層,以減弱其吸水能力,因為這些材料的吸水性較強,吸水率較高,會影響保溫層的附著力。如果要在顆粒類保溫層上貼瓷磚,除了施工從嚴要求外,顆粒類保溫材料在漿料中的比例應適當減少些,適當增加保溫層的厚度(增加保溫系數),提高保溫層的強度及承重能力,確保安全穩固性。
    以上也適用于中空?;⒅楸貪{料、膨脹珍珠巖保溫漿料、高效無機復合類等保溫節能工程。從材料系統分析,保溫系統中的任何一種材料的功能及特性都是有限的,如何加深對各種相關原材料的性質、作用機理、相互間關系的分析與研究,科學選材、合理用材這一點是很重要的,其次是工程技術上的研究,產品質量再好,如工藝不合理、工藝上不完善、工程質量管理不到位,都會影響整個保溫系統的穩定性及其功能的正常發揮。
    在工程質量管理方面,各地應開展一些針對性強的技術研究會、技術交流會、技術培訓班,包括施工單位、施工人員的技術培訓與資格認證管理。

三、資源與環保
    保溫層的保溫節能效率主要靠保溫材料的作用,我國建筑保溫節能對保溫材料的需求量是十分巨大,但任何一種保溫材料的資源都是有限的,我國面臨的最大難題是經濟發展和資源與環保問題,保溫節能事業也不例外。有機和無機保溫材料在性能與作用上也是有一些明顯差異,在資源與環保方面,無機保溫材料優于有機保溫材料,通過科技手段研制的一些可以循環利用的新型高效復合型無機保溫材料,還有利用具有保溫效果的廢棄物等,這些材料與技術的開發與應用,會促進我國建筑保溫節能事業的科學發展。

四、創新與發展
    我國的建筑保溫節能工作將繼續向前發展,這是一項長期的任務。筆者認為,保溫節能工作必須面向實際需要,應當根據當地的環境氣候特征、建筑物的用途、建筑主體材料構成、資源優勢及資源循環利用、安全保障、人居與環保的需要等,來選擇針對性、適用性較強的保溫材料及系統,不能盲目發展。
    在保溫材料的發展方面,雖然會有更多的新型材料涌現出來,但現有的一些保溫材料不會很快被淘汰,如利用粉碎后的廢棄泡沫塑料來生產保溫砂漿等一切與資源利用和環保相關的保溫材料和系統等,不應該被淘汰。天津、上海等一些省市在新型保溫材料推廣與應用上,進展比較快。
    保溫材料和技術的發展,重點在于創新,要重點研發能耗低、保溫效率高、可以循環利用、生態性好、系統穩定性好、成本低的復合型保溫材料,又特別是利用廢棄物方面,很有發展前途。


    建筑保溫節能重在實效,也要講綠色保溫,防止產生新的環境污染,要與我國的資源利用、生態環境保護、經濟建設協調、穩步發展,走循環經濟發展之路,不能守舊,在實踐總結、充分調研的基礎上,不斷探索與創新。

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