空调、采暖绝热材料应用与发展

任熠

云南吉成园林设计有限公司 云南昆明 650228

随着社会的发展，空调、采暖设备成为了人们生活的必需品，它能提供适宜的冷暖舒适度，改善室内居住环境，然而能源紧缺、环境污染等生态问题也随之而来。为了节约能源，走能源、环境可持续发展道路，绝热给建筑带来了显著的节能收益，本文就空调、采暖绝热材料的应用与发展进行分析论述[1]。

1 绝热与节能

1.1 建筑能耗

我国现有建筑面积约为400亿m2，绝大部分为高能耗建筑，且每年新建建筑高达20亿m2。随着人民生活水平的提高，城市建设的高速发展，建筑能耗已达我国能源总消耗量的32%。如此庞大的建筑能耗，给国民经济带来了沉重的负担，因此建筑节能推进已刻不容缓，建筑节能发展将直接关系到低碳经济建设与能源可持续发展。

1.2 绝热重要性

绝热是保温与保冷的统称，是为了减少建筑、设备或管道与周围环境的热交换而进行的绝热工程。随着建筑绝热材料的发展，建筑节能取得了实质性的突破，绝热材料的运用对营造适宜的热环境和节约能源起到了关键作用。据统计，通过改善围护结构的热工性能，提高设备能效，全年供暖、通风、空气调节和照明的总能耗将减少约20%-23%。

2.3 空调、采暖绝热

在建筑能耗中，空调、采暖能耗约占60%，合理使用冷（热）源、提高能源利用率是建筑节能的关键所在，除了采用高能效的制冷（热）设备、设计优秀的输配系统外，还应重视设备及管道的绝热，前者是从源头减少能源的消耗，后者则是最大限度的提高能源利用率[2]。

绝热材料的使用效益：首先是维持冷（热）媒设计参数，满足使用需求；其次是节约能源，减少无效冷热损失，提高能源输送效率；再次是改善工作环境，保护操作人员安全。绝热材料已经成为了空调、采暖系统绿色运行的坚实后盾。

2 绝热材料

2.1 分类

绝热材料按成分、密度、温度可分为以下几类：

（1）按材料成分可分为：有机材料和无机材料，保温工程常用无机绝热材料，保冷工程常用有机绝热材料；

（2）按材料密度可分为：硬质绝热材料（密度≤220kg/m3），半硬质绝热材料（密度≤200kg/m3），软质绝热材料（密度≤150kg/m3）；

（3）按使用温度可分为：高温绝热材料（使用温度700℃以上），中温绝热材料（使用温度100℃-700℃），低温绝热材料（使用温度100℃以下）。

2.2 选用原则

2.2.1 保温材料选用原则

（1）保温材料的工作介质温度不得高于材料最高允许使用温度，在平均温度350℃时，其导热系数不得大于0.10W/（m·K）；

（2）应优先选用密度小、导热系数小、抗压强度高、易于施工的保温材料制品；

（3）综合比较后可选用经济效益高的复合型保温材料制品。

2.2.2 保冷材料选用原则

（1）保冷材料的工作介质温度不得低于材料最低允许使用温度，在平均温度25℃时，其导热系数不得大于0.064W/（m·K）；

（2）应优先选用密度小、导热系数小、吸湿率低、防火性能好、易于施工的保冷材料制品；

（3）综合比较后可选用经济效益高的复合型保冷材料制品。

2.3 空调、采暖常用绝热材料，见表1

2.4 材料特点

（1）岩（矿渣）棉制品用于管道、设备保温，具有较好的保温、隔热、吸声性。其导热系数小、价格低、不燃烧、化学稳定性好、便于施工，但强度较低，耐水性较差，当用于潮湿环境时，应采用憎水性材料，且岩（矿渣）棉刺激皮肤，施工时应做好职业健康保护[1]。

（2）玻璃棉制品用于管道、设备保温与保冷，既能保温也能保冷。其导热系数小、质轻、耐腐蚀、不燃烧、吸水率小、机械强度高、化学稳定性好，且吸声性能优异。玻璃棉的耐高温性不及岩（矿渣）棉，价格高于岩（矿渣）棉，对皮肤稍有刺激，手感略好。

（3）硅酸铝棉制品用于管道、设备保温，具有优异的耐高温能力，特别适合高温保温使用。其导热系数小、耐腐蚀、不燃烧、化学稳定性好、抗拉强度高、吸声性能好，但价格较高。

（4）硅酸钙制品用于管道、设备保温，耐高温能力好。其不燃烧、耐腐蚀、强度高、防潮性好、可重复利用，但导热系数一般，为了解决无石棉问题，添加的纤维材料可能影响硅酸钙制品的耐高温性，破碎率增加[4]。

表1 空调、采暖常用绝热材料性能表

（5）膨胀珍珠岩制品用于管道、设备保温，耐高温能力强。其不燃烧、耐腐蚀、价廉、化学稳定性好，但导热系数一般、吸水率高、耐水性差，产品吸水导致后期保温性能降低、易开裂，宜选用憎水性膨胀珍珠岩制品。

（6）复合硅酸盐制品用于管道、设备保温与保冷，是一种新型复合绝热材料。其导热系数小、不燃烧、耐高温、防水性好、可塑性大、便于施工、适用温度广，有良好的耐急热急冷性能。

（7）柔性泡沫橡塑制品、硬质聚氨酯泡沫塑料制品用于管道、设备保温与保冷，具有良好的绝热效果。其导热系数小、密度小、防潮性好、施工方便，但不耐高温，保温时适用于65℃以下低温管道，且容易燃烧，选用时燃烧性必须达到B1级。

（8）泡沫玻璃制品用于管道、设备保温与保冷，是优良的保冷材料，特别适用于深冷。其导热系数较小、不燃烧、吸水率小、耐酸碱（氢氟酸除外）、便于施工、适用温度广，但比较脆，耐磨性差，冲击强度低，生产过程中会遇到气泡结构不均或大气泡等气泡缺陷，影响绝热效果，且造价略高。

（9）酚醛泡沫制品用于管道、设备保温与保冷，具有优异的绝热效果。其导热系数小、密度小、防腐抗老化、适用温度广，燃烧时烟气释放少、无滴落物，耐冻能力强，特别适合做深度保冷使用。缺点是易粉化、机械强度低、性脆、吸水率略大。

（10）聚异氰脲酸酯制品用于管道、设备保冷。其导热系数小、密度小、抗老化、抗压性好、防水性好、化学稳定性好，是一种新型的深冷高分子绝热材料。

2.5 材料发展方向

（1）发展前景。针对建筑节能与绿色建筑“十三五”规划提出的“全面提升建筑能源利用效率，优化建筑用能结构的指导思想，坚持从节能绿色建筑扩展到装配式建筑、绿色建材，把节能及绿色发展理念延伸至建筑全领域、全过程及全产业链的基本原则”，绝热材料作为建筑的节能支柱，其性能的好坏关系到建筑能源的消耗与利用率，优质的材料将带来显著的节能效益，由此可见，绝热材料有着广阔的发展前景。

（2）憎水性。憎水性是影响绝热材料性能的一个重要指标。常温下水的导热系数是空气的23倍，绝热材料吸水后，其绝热性能将大幅下降，特别是在潮湿或低温环境中使用时，憎水性直接关系到材料的绝热效果和使用年限，憎水性差的绝热材料经长期使用后可能会变成“导热材料”，同时也会加速对金属管道和设备的腐蚀，最终丧失绝热能力。因此，提高绝热材料的憎水性，加强抗水渗透能力，对保证材料绝热效果和使用年限有着重要意义。

（3）燃烧性。随着节能建筑的推行，大量绝热材料被使用到建筑中，而大部分有机绝热材料的弱点就是容易燃烧，且燃烧时伴随有滴落物，助长火势，同时产生大量烟气，这对消防安全是致命的。为了降低火灾危害，保护人员安全，提高材料的燃烧性，减少燃烧产生的烟气量与滴落物，是绝热材料的一个重要发展方向[5]。

（4）综合开发、绿色前行。随着时代的进步，环保节能要求的不断提高，绝热行业迎来发展机遇的同时也面临着严峻的考验。虽然绝热材料种类繁多，各具特色，但也存在缺陷，没有任何一种材料是完美的。应综合考量材料的性能，重点开发具有绝热好、质轻、高强、防火、无毒、抗老化、施工便利等特性的优秀绝热材料，同时也应减少生产过程中的能耗与污染物排放，考虑产品的可回收利用性，降低碳排放，提高产品“绿色”含量，让绝热行业“绿色”前行[6]。

3 结语

在世界能源危机的今天，全球绝热材料正朝着高效、节能、环保一体化的方向发展，遍及各行各业，绝热材料带来的节能收益是有目共睹的，绝热材料的应用对建筑节能来说是一场变革，相信在不久的将来，随着节能工作的稳步推进和绝热研发水平的提高，还会研制出更为理想的新型绿色绝热材料，在能源、环境可持续发展的道路上，绝热与我们一同前行。