节能保温隔热材料及其在住宅工程中的应用

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(沧州一方房地产开发有限公司，河北 沧州 061001)

引言

保温隔热材料一般是指质量较轻、结构疏松或多孔、材料导热系数较小的建筑材料及半成品，可以有效地减缓辐射、传导、对流等方式的热量传递和热量消散。

保温隔热材料的应用历史悠久，随着人类生产力的发展与进步，节能保温材料也逐渐得以发展。特别是近些年来，全球性的能源危机引起世界各国关注建筑节能，研制相关的节能保温材料，并制定有关建筑节能标准和法规，以达到节约能源、提高资源利用率等目的。随着科技水平的提高和节能意识的增强，保温隔热材料得到了迅速发展，应用高效节能及绿色环保的保温隔热材料已成为建设领域的发展趋势。

1 保温隔热材料的类型及特点

节能保温材料一般可分为有机节能保温材料和无机保温隔热材料；根据内部结构又可分为泡沫状、粉末状、纤维状等不同类型。工程上常用的节能保温材料见表1。

1.1 聚苯乙烯泡沫板

目前，聚苯乙烯泡沫塑料是应用最广泛的节能保温材料，它是由聚苯乙烯树脂材料加入发泡剂，在其内部产生大量密闭的小孔而成[2]。

聚苯乙烯泡沫保温板的抗冲击性高、密度比较小、保温隔热性好、抗水性强。而且其造价低廉，可以加工成工程需要的不同形状，因此被广泛应用于工业及民用建筑工程、石油化工、制冷保温、防水吸音等方面的工程中。聚苯乙烯保温材料的主要缺点是要求的使用温度较低，容易燃烧，且燃烧中放出有毒有害气体。聚苯乙烯泡沫不容易自然降解，易造成白色污染。

表1 常用的保温隔热材料分类[1]

为克服聚苯板保温材料的缺点，工程上利用聚苯乙烯泡沫颗粒与水泥、发泡剂混合，经搅拌成型工艺处理后，制备成新型复合保温材料。其具有防火阻燃效果好、强度提高、容重小、质量轻、保温性能好等特性，且施工方便。

1.2 聚氨酯泡沫塑料板

聚氨酯泡沫材料是在聚合物异氰酸酯和多元醇中添加稳定剂、催化剂及发泡剂等，经混合以及发泡反应而成。按其生产工艺，可分为硬质和软质两种。其中硬质聚氨酯具有质量轻、强度高、憎水性好、稳定性和粘结性好、发泡方便等特点。因其导热系数为0.020～0.023W/(m·K)，节能保温性非常好，广泛地用于建筑物的屋顶、墙体等保温结构，实践证明其节能效果很显著。但聚氨酯泡沫燃烧时会释放出有毒气体——氰化氢(HCN)，对人体健康造成的伤害很严重。

1.3 泡沫混凝土[2]

泡沫混凝土材料是水泥、石英砂、粉煤灰等混合后加入加气剂，经搅拌、发泡等程序制备而成。其内部有大量封闭的多孔结构，最小容重仅3kN/m3。泡沫混凝土具有质量轻、强度高、防火性好、保温隔热性能高等特性，可用于工业与民用建筑的外墙、屋面、内墙等部位，起到良好的保温节能作用。

1.4 矿物棉

矿物棉是通过精选玄武岩、辉绿岩、石英砂、石灰石等矿物原料，经熔融后，采用机械设备甩拉成非连续的纤维，再经过粘接等成型工序，制备出板、毡、管等形状的保温制品。

一般将采用辉绿岩、玄武岩等火成岩原料制成的矿物棉称为岩棉，由石英砂、石灰石作原料制成的矿物棉称为玻璃棉。矿物棉制品的特性是防火性好、保温隔热性强、导热系数小、耐久性和耐酸腐蚀性好、化学性质稳定且无污染，其缺点是密度较低、脆性强，接触皮肤时有刺痒感。

1.5 纳米多孔硅质材料[3]

随着纳米技术的迅猛发展，纳米技术在工程中的应用也越来越广泛。目前，纳米多孔气凝胶材料作为一种轻质、新型的纳米固态保温隔热材料引起人们的关注。在迄今所有的保温隔热材料中，它具有质量最轻、隔热性能最好的特性。在常温下传热系数为0.013W/(m2·K)，最大孔隙率可达99%，最低密度可至0.003g/cm3，还具有良好的减震性及吸声性，这是其他的保温隔热材料难以比拟的。

纳米多孔硅质材料因气凝胶的生产工艺复杂，造价偏高，以前主要应用于航空航天等高端领域。随着产品研究的深入和生产技术的发展，现已逐步应用于建筑保温隔热领域。因其优越的保温隔热性及吸声减震性，在建筑保温节能领域一定会有非常好的发展和应用前景。

2 保温隔热材料在住宅工程中的应用

2.1 工程概况

沧州市位于河北省东南部的渤海湾畔，属于暖温带半湿润季风气候。气候具有冬冷夏热、四季分明的特点，年平均温度约为13 ℃，最冷月份(1月)平均气温-3 ℃，极端最低气温-19 ℃；最热月份(7月)平均气温26.5 ℃，极端最高气温达40 ℃，全年采暖期4个月。

嘉禾一方住宅小区位于沧州市区南部，占地面积30万m2，建筑面积75.4万m2，由39栋高层建筑物组成。容积率为2.49，绿化率为36.7%，为高档住宅小区。为了提高供热效率，有效地改善室内热环境，提高居住舒适度，同时有效地减少能源消耗，降低大气污染，在该小区的住宅建设中，结合建筑物的结构特点，主要采用了以下几种节能保温隔热材料。

2.2 住宅建筑屋顶保温

对于高层建筑物，由于顶层房间的实际耗热量很高，应加强屋面的保温和隔热。所以，该小区住宅的屋顶采用了10cm厚聚苯乙烯泡沫板结构。与膨胀珍珠岩制品、泡沫玻璃保温板等材料相比，聚苯乙烯泡沫板具有导热系数低、保温性能好、容重小、质量轻、憎水性好和抗压强度高等特点。

2.3 聚苯板建筑外墙保温

该小区住宅为高层框架剪力墙结构，为提高外墙的节能保温效果，选用7cm厚外包聚苯板保温隔热方案。施工采用聚苯板与墙体一次浇筑成型的技术，即在混凝土框架剪力墙体系浇筑时，将聚苯板放置在建筑模板内(浇筑墙体的外侧)，调整好模板后浇筑混凝土，使聚苯板与混凝土浇筑为一体，成为复合墙体。该技术将保温层敷设与混凝土外墙主体一次成型，施工工作效率高，有效缩短了工期，而且施工安全得到了保障。

需要注意的问题是，混凝土浇筑时要均匀、连续浇筑，不要造成拆模后聚苯板出现变形和错位现象，在浇筑混凝土过程中要密切观察，不能使聚苯板产生移位、变形、破损等，保证工程的施工质量。

2.4 混凝土加气块内墙保温

在综合分析气候、结构、居住舒适程度及造价的情况下，该小区住宅内墙选用隔热保温的加气混凝土块。加气混凝土是以水泥为胶结料，采用砂、粉煤灰、生石灰等材料，经搅拌、挤压成型、养护等工艺制备的轻型混凝土块。其容重为5～7kN/m3，是一般黏土砖的1/4左右[5]。

加气混凝土块有很好的保温性，导热系数为0.11～0.16W/(m2·K)，为黏土砖的1/4～1/5。因加气混凝土的内部均匀地分布着大量的封闭气孔，其具有良好的吸音性能，隔音效果显著。

因此，利用加气混凝土块不但能提高保温隔热性能，而且还能减轻墙体自重，减小墙厚，增加房屋的有效使用面积，降低工程造价，使住宅使用的舒适度增加，性价比进一步提高。

2.5 门窗保温

在整个建筑物的热损失中，门窗缝隙空气渗透的热损失占20%～30%。因此，必须重视门窗保温隔热节能材料及结构的选择。针对沧州的气候特征，门窗材料应选用导热系数小、气密性好的窗体材料及节能玻璃。

目前，常用的保温节能窗体材料有：铝合金断热型材、铝木复合型材、钢塑整体挤出型材以及UPVC塑料型材等产品。结合工程特点和地区气候等条件，选择保温隔热性能较好、抗变形能力强、气密水密可靠、产品质量稳定的断桥铝型材及密封材料。

目前，常用的建筑玻璃有普通玻璃、中空玻璃、镀膜玻璃等几种，通过对保温隔热、吸热、隔声、反射等性能以及安全、美观、造价等的对比分析，在该工程中选用了24mm的双层中空玻璃，可起到较好的保温隔热节能的效果。

3 结语

建筑保温隔热材料既可以提高住宅的居住舒适度，同时也是建筑业节能增效的重要一环。节能保温隔热材料及制品的选型和质量是影响建筑节能的关键因素。在选择保温隔热材料时，应结合建筑物的位置、结构特点、建设标准、施工方法、工程造价等方面，进行综合分析，选用保温隔热效果好、适应度高、性价比优、节能高效的保温隔热材料及工法，以改善人居环境，同时实现建筑节能。

参考文献：

[1] 邹学红.建筑保温隔热材料性能研究[D].上海：东华大学，2008.

[2] 刘阳，陈彦文，潘文浩.保温隔热墙体材料与建筑节能[J].建材技术与应用，2011(2)：9-10.

[3] 彭程，吴会军，丁云飞.建筑保温隔热材料的研究及应用进展[J].节能技术，2010，28(4)：332-335.

[4] 林宇澄.外墙保温技术及节能材料[J].福建建材，2006(2)：59-61.