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有機和無機保溫材料的研究與應(yīng)用

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2014-05-09  來源:北京環(huán)益美高分子聚合物研究所(北京101113)  作者:周廣德  瀏覽次數(shù):1285
中國新型涂料網(wǎng)訊:
  摘 建筑節(jié)能主要是降低能源消耗,減少環(huán)境污染,要達到這兩個目的,就要研究保溫隔熱效率和環(huán)保影響兩個方面,我們不能因為要保溫節(jié)能,而忽視生態(tài)環(huán)保問題,保溫材料的生態(tài)環(huán)保影響在于其在使用過程或被廢棄后是否對生態(tài)環(huán)境會產(chǎn)生危害。本文從有機保溫材料和無機保溫材料的特點、保溫性能、適用范圍及生態(tài)環(huán)保影響等方面進行探討,以供保溫業(yè)界參考。
  關(guān)鍵詞:建筑保溫;保溫材料;節(jié)能保溫技術(shù)
 
  前 言:
  隨著世界能源危機的加劇和生態(tài)環(huán)境的進一步惡化,我國能源與環(huán)保問題因經(jīng)濟繼續(xù)高速發(fā)展而矛盾更加突出,建筑保溫節(jié)能工作對于生態(tài)環(huán)境的影響已引起業(yè)內(nèi)關(guān)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(fā)新的環(huán)保問題。建筑保溫節(jié)能應(yīng)該與社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展、資源(循環(huán))綜合利用、生態(tài)環(huán)境保護等協(xié)調(diào)發(fā)展,這是我國建筑保溫節(jié)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(wěn)定性和使用壽命、工藝技術(shù)的可靠性、生態(tài)環(huán)保性和可循環(huán)利用等方面進行重點研究,我們可以借鑒西方發(fā)達國家的成功經(jīng)驗,但不能盲目地跟進,必須結(jié)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(jīng)濟代價,而且還有環(huán)保代價。
  一、保溫材料
  保溫材料從應(yīng)用上可分為有機、無機、復(fù)合型三大類。
  1. 有機類保溫材料。如發(fā)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(zhì)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(shù)大、穩(wěn)定性差、安全性差、易燃燒、生態(tài)環(huán)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(huán)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(shù)小、抗老化、性能穩(wěn)定、與墻基層和抹面層結(jié)合較好、安全穩(wěn)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。
  3. 復(fù)合型材料。以防輻射吸熱材料、巖棉、甚至是經(jīng)處理過的農(nóng)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(fā)泡等技術(shù)手段生產(chǎn)的空心材料等。復(fù)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(yōu)點:防火阻燃、變形系數(shù)小、抗老化、性能穩(wěn)定、生態(tài)環(huán)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(tài)環(huán)保性好,可以節(jié)約資源,提高資源的循環(huán)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(yīng)用上也取得了一些進展,但其性能和應(yīng)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、應(yīng)用研究
  1. 專業(yè)范圍
  建筑保溫是專業(yè)性較強的系統(tǒng)工程,在設(shè)計、構(gòu)造、選材、施工、資源與環(huán)保等各方面,要根據(jù)當?shù)氐臍夂蛱攸c和保溫效率的實際需要、建筑設(shè)計風(fēng)格和建筑主體材料構(gòu)成特點、門窗材質(zhì)及保溫隔熱性能、屋頂?shù)谋馗魺岽胧、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(tài)環(huán)境產(chǎn)生不利影響,以及擬選擇的保溫系統(tǒng)的技術(shù)工藝上的可行性等多方面進行考慮。
  2. 南方、北方氣候條件與室內(nèi)溫度
  我國氣候復(fù)雜多變,溫差變化較大,顯著的氣候特點是北方地區(qū)空氣干噪、冬寒、風(fēng)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(fā)泡聚苯板(EPS)、擠塑聚苯板(XPS)、噴涂聚氨酯(SPU)或高效復(fù)合型保溫材料較多;而南方地區(qū)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(diào)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(nèi)高,在此情況下,如果采用聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng),室內(nèi)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(qū)的建筑保溫應(yīng)是以阻隔熱空氣為主要目的,隔熱的保溫材料應(yīng)以無機材料或復(fù)合型高效保溫材料較為合適。
  3. 材料與工藝
  有機發(fā)泡類保溫材料如:發(fā)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(jié)砂漿、界面處理劑或界面砂漿、專用膨脹螺釘、耐堿玻纖網(wǎng)或鍍鋅鋼絲網(wǎng)、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?qū)S锰幚韯、貼網(wǎng)、抹抗裂砂漿。發(fā)泡板材保溫工程的施工難度較大,工藝技術(shù)比較復(fù)雜,在我國建筑保溫工程上的應(yīng)用有十年左右的歷史,從開始到現(xiàn)在,業(yè)內(nèi)對系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性、使用壽命、生態(tài)環(huán)保等方面爭論最多,容易產(chǎn)生工程質(zhì)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(fā)泡材料是很難用砂漿冷粘的辦法與墻體牢固結(jié)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(yè)技術(shù)上分析,缺乏理論依據(jù),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(yīng)用,因其工程造價低、施工簡單,技術(shù)工藝不復(fù)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(guān)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(zhì)量與施工技術(shù)方面,應(yīng)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(fā)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(xiàn)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(yīng)適當減少些,適當增加保溫層的厚度(增加保溫系數(shù)),提高保溫層的強度及承重能力,確保安全穩(wěn)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(fù)合類等保溫節(jié)能工程。從材料系統(tǒng)分析,保溫系統(tǒng)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(guān)原材料的性質(zhì)、作用機理、相互間關(guān)系的分析與研究,科學(xué)選材、合理用材這一點是很重要的,其次是工程技術(shù)上的研究,產(chǎn)品質(zhì)量再好,如工藝不合理、工藝上不完善、工程質(zhì)量管理不到位,都會影響整個保溫系統(tǒng)的穩(wěn)定性及其功能的正常發(fā)揮。
        在工程質(zhì)量管理方面,各地應(yīng)開展一些針對性強的技術(shù)研究會、技術(shù)交流會、技術(shù)培訓(xùn)班,包括施工單位、施工人員的技術(shù)培訓(xùn)與資格認證管理。
  三、資源與環(huán)保
  保溫層的保溫節(jié)能效率主要靠保溫材料的作用,我國建筑保溫節(jié)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(jīng)濟發(fā)展和資源與環(huán)保問題,保溫節(jié)能事業(yè)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(huán)保方面,無機保溫材料優(yōu)于有機保溫材料,通過科技手段研制的一些可以循環(huán)利用的新型高效復(fù)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(shù)的開發(fā)與應(yīng)用,會促進我國建筑保溫節(jié)能事業(yè)的科學(xué)發(fā)展。
  四、創(chuàng)新與發(fā)展
  我國的建筑保溫節(jié)能工作將繼續(xù)向前發(fā)展,這是一項長期的任務(wù)。筆者認為,保溫節(jié)能工作必須面向?qū)嶋H需要,應(yīng)當根據(jù)當?shù)氐沫h(huán)境氣候特征、建筑物的用途、建筑主體材料構(gòu)成、資源優(yōu)勢及資源循環(huán)利用、安全保障、人居與環(huán)保的需要等,來選擇針對性、適用性較強的保溫材料及系統(tǒng),不能盲目發(fā)展。
  在保溫材料的發(fā)展方面,雖然會有更多的新型材料涌現(xiàn)出來,但現(xiàn)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(chǎn)保溫砂漿等一切與資源利用和環(huán)保相關(guān)的保溫材料和系統(tǒng)等,不應(yīng)該被淘汰。天津、上海等一些省市在新型保溫材料推廣與應(yīng)用上,進展比較快。
  保溫材料和技術(shù)的發(fā)展,重點在于創(chuàng)新,要重點研發(fā)能耗低、保溫效率高、可以循環(huán)利用、生態(tài)性好、系統(tǒng)穩(wěn)定性好、成本低的復(fù)合型保溫材料,又特別是利用廢棄物方面,很有發(fā)展前途。
  綜 述:
建筑保溫節(jié)能重在實效,也要講綠色保溫,防止產(chǎn)生新的環(huán)境污染,要與我國的資源利用、生態(tài)環(huán)境保護、經(jīng)濟建設(shè)協(xié)調(diào)、穩(wěn)步發(fā)展,走循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展之路,不能守舊,在實踐總結(jié)、充分調(diào)研的基礎(chǔ)上,不斷探索與創(chuàng)新。 
 
關(guān)鍵詞: 建筑材料 保溫材料
 
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