真空隔热板在建筑领域的应用研究及进展

龚艳霞

（武汉轻工工程技术有限公司，湖北 武汉 430073）

随着经济的飞速发展、社会的不断进步，对建筑物的能耗、舒适度和美观的品质需求不断凸显出来。特别是进入二十世纪九十年代以来，我国建筑得以飞速发展，整体规模发生了翻天覆地的变化，新型施工技术、节能技术以及相关新材料的应用越来越广泛。特别是近年来，我国房地产行业的飞速发展，对我国的经济建设起到了很好的促进作用，同时在这段发展过程中，对环境也产生了较大的污染。随着新能源、新技术的不断的涌现出来，以及环保要求的不断提高，在建筑的建造和使用等各个周期中的环境污染问题引起广泛重视，因此新型节能建筑材料的应用也应运而生。

目前，泡沫塑料、轻质纤维材料和复合型硅酸岩等保温材料在建筑物保温中广泛实施，在建筑物保温隔热方面表现出良好的性能，但是却有非常明显的缺点与不足，比如，在泡沫塑料作为建筑工程的保温隔热板时，其很容易被点燃，造成火灾并且泡沫塑料在受热以后散发出来的气体也是有一定毒性的。而如果用轻质纤维材料做建筑工程的保温隔热板则需一些其他的物质来辅助其保温隔热，工程相对来说比较复杂，因此真空隔热板是目前最为理想的一种保温隔热材料。

1 真空隔热板结构

真空隔热板主要是由高透气性材料、铝膜镀层塑料薄片型容器、吸附剂以及特殊粉末或矿物纤维构成，其剖面结构见图1。

图1 真空隔热板的剖面结构示意图

真空隔热板包括外层结构和内层结构，外层主要由铝膜镀层的塑料袋组成，而内层主要填充矿物纤维、特殊粉末和吸附剂。其中特殊粉末在真空下具有优异的隔热性能，特殊粉末具备良好的透气性能，同时保证粉末中的气体被抽出时，不会出现飞散的现象；吸附剂主要用于对未抽尽的气体进行吸附，保障内层空间的真空度；薄片容器则主要是由热固溶层、隔气层以及表层等新型复合材料组成，产生热容封压的效果，同时具有反辐射作用。

2 真空隔热板的优点

真空隔热板作为一种新型真空保温材料，是目前建筑领域应用的最先进高效保温材料之一，其优点包括：1）真空隔热板应用的是真空隔热原理，通过其由填充芯材和真空保护层复合而成的特殊结构复合体，能有效地降低空气对流换热引起的热量传递，制造工艺良好的真空隔热板，其导热系数最低只有2×10W/（mg·K）～4×10W/（mg·K），相对常用建筑保温材料具有着优异的保温性能。在建筑工程中，为了达到相同的保温效果，真空隔热板所需厚度明显小于其他材料，并且由于其杰出的隔热性能，建筑结构只需要施工较薄的保温墙体就能有良好的保温效果，达到低能耗的标准，既能节约资源同时兼顾经济性；2）真空隔热板中不含有任何消耗臭氧层物质（ODS材料），不会破坏臭氧层，具有极高的环保和节能特性；3）真空隔热板的热震稳定性好、机械强度高、耐高温以及耐高压使其使用寿命长，在施工后不易脱落，具有良好的安全性能；4）真空隔热板的保温材料为无机保温的材料，它可以起到防火的作用，而现在常用的保温材料均可燃烧，所以真空隔热板具有良好的安全性能，并且真空隔热板容易施工，可以大大缩短工期，节约成本。

3 影响真空隔热板保温隔热效果因素

3.1 填充物的种类、颜色和密度

真空隔热板的外壳里面的填充物大多是粉末物质和矿物纤维等，相对于不同种类的物质，其在结构方面有着很大的差异与不同，它们的功能与性能在很大程度上会受到结构的影响，市场上常用的填充物有三种，1）气相二氧化硅，其为白色粉末，无毒、不可燃、可回收，不会对环境造成污染，气相二氧化硅本身可用作干燥剂，气相二氧化硅的质量密度约为200 Kg/m，导热系数在20-100mbar压力下可以达到3-6W/K；2）聚氨酯泡沫是以异氰酸酯和聚醚为主要原料，通过高压喷射工艺将阻燃剂、发泡剂和催化剂等混合而成，根据其物理性质和开孔结构的不同，主要分为软泡沫和硬泡沫两种。聚氨酯泡沫的导热率很低并且其还有多孔结构、密度低、重量轻等优点。起初真空隔热板的核心填充物材料就是聚氨酯泡沫，但是以聚氨酯泡沫为填充物的真空隔热板的真空压力必须保持在1mbar，如果超过压力值，导热系数就会显著上升；3）玻璃纤维是一种综合性能优异的无机非金属材料。具有耐热性强、机械强度高、耐腐蚀性好等优点，但是以玻璃纤维为填充物的真空隔热板的使用寿命约为15年左右，材料的使用寿命较短，无法在建筑中大量运用，所以其一般运用在冰箱、船用集装箱等领域。

在向真空隔热板的外壳填充物质时，不同种类的填充物，对真空隔热板的性能存在很大的影响。填充物的颜色对真空隔热板也有很大程度上的影响，如众所周知黑色比白色的导热效果好，所以在制造真空隔热板的时候也要考虑这个因素。填充物密度大小对真空隔热板的性能有很大的影响，比如膨胀珍珠岩，在其密度大的时候，真空隔热板的整体隔热性能显著降低，在密度比较小时，既膨胀珍珠岩的颗粒比较大时，对导热性起主要引导作用的就是气体，这时真空隔热板的整体导热性能会有所降低。

3.2 含湿量

填充在真空隔热板的外壳中的填充物的导热和隔热效果在很大程度上受到含湿量的影响，一般情况下对于绝热物质来说，其含湿量越高，导热性能也就越高，建筑物的隔热性能越差。所以，为了能够保障真空隔热板的正常保温效果，再向真空隔热板的外壳填充物质的时候，必须要将填充物烘干，来保证真空隔热板中填充物的干燥性，使真空隔热板不会因为填充物含湿量的变化而导致导热性产生变化，影响到隔热板的使用效果。

4 真空隔热板的技术发展水平

真空隔热板技术起步较晚，目前，世界上真空隔热板的研究和应用仍处于起步阶段，并没有在建筑工程中大规模应用。目前应用真空隔热板最普遍的国家是德国和瑞士，这两个国家已经建立了比较完善的真空隔热板的生产及应用体系，在建筑工程中，真空隔热板已经应用到了建筑物墙体，屋内的地面，墙面还有屋顶等地方，从目前已经应用真空隔热板的建筑上看，建筑的节能效果比较显著。特别在真空隔热板建造屋外阳台时，由于真空隔热板良好的保温隔热性能，使屋内和阳台的温差差别不大，给人们的生活提供了很大的便利，显著提高居住品质。真空隔热板不仅增加了建筑物的美观性和施工时的便利性，同时也能给建筑公司带来更多的利润，因此受到了社会的认可。

在我国，目前从事真空隔热板的开发、制造和施工的公司相对少，研究出来的产品和国外的产品在质量上仍然存在一定的差距，还未形成完善的产业的体系，也未构建相关行业标准。但由于我国十分重视低碳环保，以及我国的制造优势，我国目前生产制造的真空隔热板比国外产品具有明显的经济性优势，所以我国的真空隔热板在市场上还有一定的发展空间。同时真空具有能耗低、废弃物少和绿色化等特点，可以推动我国建筑行业的可持续发展，真正实现绿色循环经济话生产，是我国建筑行业的发展趋势。但是由于其研究仍处于起步阶段，各项技术都不够完善，要想真空隔热板在建筑工程上大量运用，还需要进一步研究和完善其结构与功能。从另一方面讲，真空隔热板这种保温材料目前对于大部分的人来说比较陌生，且对真空隔热板的优点没有了解，甚至有很多人都不知道真空隔热板这种新型材料的存在。虽然真空隔热板有着传统建筑材料无法替代的优点，但想要在未来的建筑市场有自己的一席之地，除了需要科研人员不断对其的结构和功能进行研究和完善，还需要加大宣传力度，提高真空隔热板在大众中的知名度，让大家了解这这款新产品的优势与好处。随着节能环保概念的提出，社会宣传环保理念的力度不断提高，推广使用无害、无毒、无污染的材料，建立节能环保型社会，真空隔热板在我国有着良好的发展前景和趋势。

5 真空隔热板应用实例

某大型建筑物在施工初期计划整体应用真空隔热板进行外墙保温，该建筑物包含地下2层，地上7层，包括3层办公区和4层居住区，总建筑面积为1250m，建筑物与外界接触的主要是外墙及阳台，因此该部分采用真空隔热保温材料，实现建筑物整体能耗的降低。结合周围建筑物的遮阳效果，建筑整体完工后，能源消耗约每年每平方米20kW·h，明显低于建筑物所在当地城市低能耗房屋标准（30～70）kW/hm/年，显著降低了该建筑冬季采暖和夏季制冷的费用。在这栋超低能耗建筑物的节能方案中，采用了新型真空隔热板作为外墙的保温技术，减少了建筑物与外部空间的自然热交换，实现建筑物整体的高保温，同时该类型的真空隔热板保温材料在使用过程比传统的聚苯板等高效保温材料厚度降低了50%以上，在保证建筑物美观的同时，实现了建筑物的高保温。

6 结语

随着我国经济总量的不断提升，对资源的消耗不断加剧，国家不断出台建筑能耗标准，并且我国公民的环保意识也逐渐提升，建筑行业应该面向行业发展需求，不断开发真空隔热板这类新型节能环保材料，构建绿色环保节能建筑材料开发体系，形成我国环保节能材料的相关标准，形成绿色节能环保材料的规模化生产及应用同时要注重存量建筑的绿色节能改造。