浅议寒冷地区节能型建筑保温材料的应用

2014-07-20赵辉王金鹏

资源节约与环保 2014年3期

关键词：酚醛岩棉聚苯板

赵辉王金鹏

（1铁道第三勘察设计院集团有限公司建筑分院天津 300251 2天津华汇工程建筑设计有限公司天津 300384）

1 各种节能建筑材料特性介绍

我国建筑用能已超过全国能源消费总量的1/4，并将随着人民生活水平的提高逐步增加到1/3以上。表1中列举了寒冷地区屋顶及外墙常用的材料，这些材料在目前的工程中应用比较广泛，下面就各种材料的特性进行简述。

1.1 节能保温围护结构

而对于地处寒冷地区的各类建筑，采暖能耗是建筑能耗的主体，围护结构的热工性能主要从保温出发考虑。围护结构的保温材料的选取是寒冷地区热工设计的关键点之一。

表1 屋顶和外墙常用的材料表

另外还有些材料如FTC、膨胀石灰、蛭石等材料虽然也有保温功能，但存在缺点，应用较少就暂不罗列。

1.2 模塑聚苯板与挤塑聚苯板

模塑聚苯板（EPS）与挤塑聚苯板（XPS），是由含有挥发性液体发泡剂的可发性聚苯乙烯珠粒，经加热预发后在模具中加热成型的具有微细闭孔结构的白色固体。在这十几年的民用建筑中应用及其广泛，它的导热系数小，保温性能好，目前我国工业化生产的规模较大，因此造价较低，成为一个保温体系的主力军，但它最大的缺点是防火性能差，尤其是燃烧后放出的有害气体，可以直接致命，因此在近几年出现过几次严重的火灾事故后，它也一度被消防部门禁用。它的吸水率对其热传导性的影响很明显，随着吸水量的增大，其导热系数也增大，保温效果也随之变差。虽然聚苯板有这些缺点，但目前仍未找到更好的替代品，如今在采取一些限制其缺点的手段的前提下，仍旧在一些项目上使用。

1.3 优秀的保温材料蒸压加气混凝土

蒸压加气混凝土是用钙质材料和硅质材料的配料中加入铝粉作加气剂，经加水搅拌、浇注成型、发气膨胀、预养切割，再经高压蒸汽养护而成的多孔硅酸盐砌块。蒸压加气混凝土是一种保温效果最好的砌块，它极低的导热系数能够很好的增加墙体的保温性能，耐火极限又较高，是一种优秀的保温材料。然而在寒冷地区，要达到三步节能的要求，加气块墙体就需要做很厚，一般的项目都要做到300mm厚，从结构荷载和节约空间上都不是很理想，还是要和其他的保温材料共同使用达到保温效果。

1.4 节能主流材料酚醛泡沫材料

酚醛泡沫材料属高分子有机硬质铝箔泡沫产品，是由热固性酚醛树脂发泡而成。它具有轻质、防火、遇明火不燃烧、无烟、无毒、无滴落，低温环境下不收缩、不脆化的特点。酚醛泡沫闭孔率高，则导热系数低，隔热性能好，并具有一定的抗水性和水蒸气渗透性，是较好的保温节能材料，更是暖通制冷工程理想的绝热材料。它的缺点是其脆性大、易碎，造价高，目前应用的范围不是很广，市场占有率仅有5%左右，它的造价为聚苯板的上百倍，很多项目由于成本控制的原因都放弃了酚醛泡沫的使用，但如果经过工业化设备投产来降低成本，会成为将来建筑保温工程的主流材料。

1.5 耐火材料喷涂硬质聚氨酯

喷涂硬质聚氨酯（硬泡聚氨酯板）多为闭孔结构，具有绝热效果好、重量轻、比强度大、施工方便等优良特性，同时还具有隔音、防震、电绝缘、耐热、耐寒、耐溶剂等特点，导热系数约相当于EPS的一半，是目前所有保温材料中导热系数最低的，憎水性能好，用于外墙能很好的做墙体的防水材料。但目前市场上所有喷涂聚氨酯的耐火极限都无法达到A级，燃烧后释放有毒气体，因此应用也不是很广泛。

1.6 保温防火岩棉、矿棉、玻璃棉体

岩棉、矿棉、玻璃棉体是采用玄武岩、白云石等为主要原材料，经高温熔融后，由高速离心设备制成的人造无机纤维，具有极强的保温防火性能。由硅酸盐熔融物制得的棉花状短纤维。品质轻、耐久、不燃、不腐、不受虫蛀等，是优良的隔热保温、吸声材料。但其保温性能较聚苯板较差，北方地区达到节能要求还需要较大的温度，另岩棉板的施工较复杂，材料吸湿性较差，工程施工还是靠工人徒手粘贴，岩棉的碎屑对呼吸道产生影响，对工作环境影响较大，材料的工艺还需进一步完善和改进。

1.7 节省排水的材料泡沫混凝土

泡沫混凝土通过发泡机的发泡系统将发泡剂用机械方式充分发泡，并将泡沫与水泥浆均匀混合，然后经过发泡机的泵送系统进行现浇施工或模具成型，经自然养护所形成的一种含有大量封闭气孔的新型轻质保温材料。具有密度小、质量轻、保温、隔音、抗震等性能，是一种新型建筑材料。泡沫混凝土在工程中的主要应用在屋顶，它密度小，可以兼保温和找坡作用，节省排水找坡的材料，与结构层有较好的结合强度，但其有强度偏低、开裂、暖水等缺陷，如果屋顶有荷载较大的设备，混凝土则容易开裂，其性能有待进一步改进。

1.8 建筑热桥部位保温砂浆

建筑用保温砂浆是一种多种复合材料的总称，是以膨胀珍珠岩或膨胀蛭石、胶凝材料为主要成分，掺加其他功能组分制成的用于建筑物墙体绝热的干拌混合物。它可以结合多种材料，从而得到不同的保温性能，从而可以适应多重要求的基层环境。其缺点为自重较大，保温性能一般，达到节能要求则需要较大厚度，砂浆粘结厚度如果较大，则较容易开裂，后期的隐患较大，因此寒冷地区外墙的材料选用保温砂浆主要是用于建筑热桥部位。

1.9 胶粉聚苯颗粒保温浆料

胶粉聚苯颗粒保温浆料由保温胶粉料与聚苯颗粒组成。两种材料分袋包装,使用时按比例加水拌制而成的浆料。它具有极好的耐候性，导热系数低保温性能好，软化系数高，耐冻融及抗老化。对于平整度要求不高，施工方便快捷。但由于其由聚苯颗粒组成，其与聚苯板一样有燃烧后释放有害气体的缺点，曾经在工程中广泛应用，而其耐火性无法使用有效措施降低其燃烧性从而逐渐被规范所禁止，如今仅仅在个别的工程中才会使用。

2 建筑行业节能减排节能减排

近些年建筑行业的发展极其迅速，在全行业节能减排节能减排的大形势下，行业发展由原来的粗犷型发展改为集约型发展，步技能的要求能耗降低为原能耗标准的25%，建筑的外保温材料也尝试使用多种不同材料。

目前，大规模的住宅项目多以聚苯板和挤塑板材料为主，由于它的廉价，可以大批量的生产，保温效果也很不错。经过几年的发展还利用A级材料（如岩棉、保温砂浆）作为防火隔离材料来提升它的防火性能。也有一些项目利用保温砂浆作为外墙保温材料，在材料中加入粘接剂可以加大保温砂浆的厚度，但其仍无法在面砖饰面中使用，较大的荷载还是对于砂浆的厚度有较高的要求。原先有些项目曾经尝试过内保温的做法，也由于其无法避免结构的冻融而被外保温做法淘汰。

公共建筑的保温材料选择较为多样，公建的室内空间较大，外檐做法的厚度不受限制，可以根据不同的功能特点选择多样的保温材料和构造措施。玻璃幕墙建筑多选用岩棉板作为保温，它既可以保温又可以防火；办公和教育建筑可采用传统的聚苯板保温材料，也可以采用保温砌块结合的方式；大面积的面砖饰面建筑则可以利用砂加气等保温砌块方式，在砌块基体上粘接面砖要比聚苯板上的粘结力要强很多。干挂石材工程由于外挂石材的密封无法做到绝对严密，可选用有憎水性的保温材料，如酚醛泡沫板，在满足防火规范的要求下还可以选择发泡聚氨酯等材料；能耗不大的小规模工程可以选择泡沫混凝土和砂浆作为保温材料。