新型保温粘胶材料在建筑节能中的优势及应用现状综合评价

王涛

摘要：为了进一步促进建筑节能保温的发展，研究了新型保温材料在建筑中的应用。介绍了新型保温粘胶材料及其在建筑节能保温中应用的现状和发展趋势，对新型保温粘胶材料的制备和应用趋势进行了探讨，针对性提出了新型保温材料在建筑节能保温中的评价方法并进行了应用，评价方法采用9个参数和4个子项指标进行综合评价。结果表明，所提出的评价方法可以对不同部位的节能保温性能做出量化评价，也可以进行综合评价，以及对材料应用进行对比选择，也可为相似研究提供参考。

关键词：新型保温材料；建筑节能；粘胶；评价方法

中图分类号：TU55+1；TQ328文献标志码：A文章编号：1001-5922（2023）05-0091-04

Comprehensiveevaluationof advantagesandapplication statusof newthermalinsulationmaterialsinenergy-savingandthermalinsulationof building

WANG Tao

（Shaanxi Construction Engineering Group Co.，LTD.，Xi'an 710003，China）

Abstract： In order to further promote the development of building energy conservation and thermal insulation.，the application of new thermal insulation materials in buildings was studied. The research status of new thermal insula? tion materials and their application in building energy-saving thermal insulation were introduced，the preparation and application trend of new thermal insulation adhesive materials were discussed，and the evaluation method of new thermal insulation materials in building energy-saving and thermal insulation was proposed and applied. The evaluation method was comprehensively evaluated by 9 parameters and 4 sub-indexes. The results showed that the proposed evaluation method could quantitatively evaluate the energy-saving and heat preservation performance of different parts，carry out comprehensive evaluation，compare and select material applications，and also provide ref? erence for similar research.

Keywords： New thermal insulation materials，Energy-saving，Thermal insulation，Viscose，Evaluation methods

目前国家正大力推进低碳、零碳甚至负碳社会的建设，节能减排是国家可持续发展的重大战略举措。随着我国经济快速发展而来的能源消耗和环境污染等“碳问题”不能忽视，要始终坚持绿色发展理念，坚持节约资源和保护环境的基本国策。在此背景下，近年来新型保温材料的研究快速发展，新型保温材料除了在传统的保温性能方面有所提升外，更重要的是在绿色发展理念方面的创新。

1 新型保温粘胶材料及其在建筑中应用概述

1.1 新型保温材料的分类及特性

新型保温材料的主要包含隔热性能强和环境友好、可回收利用及适用性等特点[1]。即与普通保温材料相比，新型保温材料的隔热性能明显提高；环境友好特点主要体现在新型保温材料的制作和应用贴合自然环境，对人体有害的物质含量严格控制在绿色材料理念的规定范围内；可回收利用性主要体现在原材料多为可再生材料；适用性主要体现在新型保温材料具备实用性质，可为使用位置带来功能改善，同时适宜人居健康生活。

按照材料类型，新型保温材料可分为岩棉制品、橡塑制品、聚氨酯制品、酚醛制品、纳米气凝胶制品、改良混凝土或砖块制品、新型玻璃制品等。按照在建筑中的应用位置，新型保温材料可分为应用于墙体的保温材料、应用于门窗的保温材料、应用于楼板的保温材料、应用于屋顶的保温材料等。新型保温材料除了要具备可靠的保温性能以外，还应具备如耐高温、阻燃、抗腐蚀、抗冲击等安全特性以及如经济性、抗老化、抗冻抗渗等使用特性，更应具有无毒无害，环境友好和材料可回收利用的适应于绿色发展理念的特性[1]。

1.2 新型保温粘胶材料的研究现状

在新型保温材料的研究方面，Berardi 等对高性能建筑用超级保温材料的研究现状进行了综述，研究主要为5个方向：新材料发展、耐久性和老化、新测量技术、应用相关方面和经济问题[2]。试验并分析了新型保温材料几个主要物理力学性能的变化情况，研究了新型保温材料的耐久性试验方法及耐久性指标的确立[3]。认为采用高效新型保温材料替代传统的保温材料，不但可以降低工程施工成本，而且还可以提高管道热稳定性，减少能源消耗[4]。指出传统保温材料存在的弊端，使用新型保温材料能够有效提高供热管网管线的工作环境，降低其热能散失，减少管路的危害和故障率[5]。结合供热管道实例应用，研究分析表明采用新型保温材料是改善管网运行条件和减少热损失的有力措施[6]公开了的实用新型保温材料，不仅具有很好的隔音效果，同时具有很好的保温效果[7]。分析了高温管道保温现状，详细介绍了复合硅酸盐和纤维类传统保温材料，同时介绍了两类应用趋广的新型CAS铝镁质保温材料和纳米保温材料的物理组成、绝热性能及平均使用寿命，并给出了5条保温材料基本选用原则[8]。将目前涌现的几种浮法玻璃熔窑用新型保温材料与传统保温材料进行比较，对比分析证明采用新型保温材料可在节能和经济方面取得效果[9]。介绍了建筑用绝缘材料热物理性能的实验测定，建立了一种新的实验装置，以分析确定热导率，热扩散率[10]。通过选取不同的配料制备成复合保温材料，以压缩强度以及导热系数为表征依据，并通过单一变量法对制备的材料进行了保温阻燃性能的研究[11]。为了改善装配式建筑墙板的缺陷，进行了适用于装配式建筑墙板用的无机保温材料的开发和研究[12]。

1.3 新型保温粘胶材料在建筑中的应用现状

将新型保温材料应用于建筑节能保温中是一大趋势，如收集有关建筑物保温的最新发展，并讨论使用适当的保温材料的生命周期评估及减少排放的可能性[13]。主要讲述了FTC保温材料在建筑节能中的使用情况[14]。选取了4种不同密度的岩棉板进行试验。结果表明岩棉板吸湿率、吸水率、高温后质量损失率随着密度的增大而降低，干燥状态下岩棉板导热系数随着密度增大而提高；吸水状态下岩棉板导热系数随着密度增大而降低[15]。提出应用绿色节能材料进行建筑项目施工，可以保障项目环保性能，通过合理优化外墙性，可为居民提供更加舒适的居住环境[16]。对建筑节能保温领域聚氨酯硬泡材料进行了研究分析[17]。考虑到木结构建筑的特点，采用真空保温板技术代替普通保温[18]。从制备的硅基气凝胶建料所具有的稳定性以及耐温性等方面论述了其大规模生产应用的可行性[19]。介绍了低碳经济下建筑行业房屋建筑材料对建筑节能的影响，提出在低碳经济背景下建筑节能的要求和必然性[20]。

1.4 新型保温粘胶材料在建筑中应用的发展趋势

新型保温材料兼顾保温和绿色低碳特性，将其应用于建筑中能改善建筑节能保温功能。根据以上研究进展可知，研究趋势一方面是新型材料的制备或是改性研究，上述文献提到了纳米材料，铝镁质材料等，通过混合不同材料制备出复合材料，此外是对如何提高材料的各项性能如耐久性，导热性等进行研究。另一方面是在建筑中的应用，主要是对建筑墙体应用保温材料进行研究，包括各类板材、发泡材料应用于墙体。

基于上述研究，可以看到粘胶在保温材料中的应用具备较大研究空间，传统粘胶的作用主要是让物质相连相接，在玻璃窗、墙体中、地面防水等均有应用，新型粘胶材料可通过对粘胶进行化学或物理改性，可使粘胶具备保温等各项优势特性，并且其具备方便施工的特点，优势明显。此外，对建筑如窗户、地面，楼板，玻璃幕墙等其它影响保温的区域进行节能保温性能的研究也有一定意义。

2 新型保温粘胶材料的探讨

2.1 新型保温粘胶材料的制备

在实际应用前，粘胶一般为流体状态，通过往原始粘胶中添加改性材料，使粘胶不仅具备保温性能，还能兼顾其他优点，并且仍然为流体状态，是新型保温粘胶材料的一个制备方向。一方面是制备时与特定材料结合，将粘胶进行内部改性，如将阻热纳米材料直接与粘胶混合，内部不发生化学反应，仅通过纳米结构与粘胶内部分子的物理结合改变特性，从而实现保温性和耐久可靠性。另一方面是在即将涂刷粘胶前，加入特定材料，与粘胶发生化学反应，在粘胶内部生成阻热新物质，且该物质在一定时间范围内，随时间的增长其强度和韧性也会随之快速增长。

2.2 新型保温粘胶材料的应用

新型保温粘胶可应用方向较多，例如多數常见的钢化玻璃即通过粘胶相连，若改变玻璃夹层粘胶性质，使其保温性能提高，同时又具有一定柔韧性，在冬季既能强化保温效果，降低内部热源的耗散，同时又提高了玻璃的抗性，不易受冲击碎裂。此外，新型保温粘胶还可应用于墙面或地面防水保温，通过对粘胶改性，使粘胶不但具备保温性能，同时在涂刷完成后能逐步形成整膜，还具备防水性能，将其涂刷至室内淋浴间、室外浴池等位置，可实现保温和防水等多重作用。另外也可将其应用于外墙或屋顶防水保温，直接将改性后的粘胶涂刷至外墙或屋顶，一是可以降低房屋吸收的热量，使房屋冬暖夏凉，节省空调能耗；二是增强了建筑抵御雨水的能力，可有效阻止墙体雨水渗透。

3 新型保温粘胶材料在建筑中的应用部位

3.1 建筑保温的关键部位

在建筑的各个部分均可以应用保温材料，应用部位主要为墙体、楼板、屋顶和门窗，如图1所示。

从图1可以看出，从保温角度若仅以各部位的面积来考虑，常规建筑物中墙体（包括玻璃幕墙）占比最大，其次便是屋顶和楼板，最后为门窗。不同部位的面积不同，因此对于保温材料的应用需进行综合考虑，兼顾适用性能与经济性能。故提出新型保温材料在建筑节能保温中的评价方法，有助于判断保温材料在不同部位的应用程度。

3.2 新型保温粘胶材料在建筑节能中的评价方法

选用保温面积（A）、部位权重系数（K）、经济性系数（E）、节能指标（P）、保温指标（w）、附加功能指标（F）、便利性系数（7）、材料环保指标（H）和材料价值系数（N）计9个参数，对新型保温材料在建筑节能保温中的应用进行评价。保温面积表示将建筑中涉及性能的各个部位以面积来表征，A 即为该部位保温面积占总保温部位面积的比值；部位权重系数表示该部位材料变化对保温性能的影响程度，K值越大，影响程度越大；经济性系数表示该部位材料变化带来的功能提升与成本的比值，E 越大，经济性越好；节能指标表示该部位材料更换后所带来的节能效果，P越大，节能性越好；保温指标表示该部位材料更换后所带来的保温效果，w越大，保温性越好。附加功能指标表示该部位材料更换后所带来的除了节能保温以外的附加功能效果，如更换新型节能保温幕墙后，幕墙还能兼顾镜面的作用，F 越大，附加功能越多；便利性系数表示进行该部位材料更换所需付出的劳动难度，7越小，便利性越好；材料环保指标表示材料的环保性，如是否采用无害环保原料制备，是否可降解，是否环境友好等，H 越大，环保性越好；材料价值系数表示材料性能的综合价值，主要表征材料的阻燃，抗老化、抗冻抗渗抗腐蚀等内在特性，N越大，材料综合价值越大。

根据以上参数的定义，以0作为新型保温材料在建筑节能保温中应用的综合评价指标，以定性的方式进行分析，其关系图如图2所示。实际应用中多有经验因素，故而引入 a 、β、y 和δ对计算值进行结合经验及实际的修正；此外，A、K、N、7、E、N、H均有最大值和最小值，即P、w、F、H存在计算值范围，因此最终以各项指标的百分比值作为0指标的来源。

从图2可以看出，节能指标中一是指花费越少的劳动实现越多的保温性能就越节能（过程中节能和材料使用过程中节能）；二是指花费越少的经济代价实现越多的其他功能就越节能。保温指标主要指保温性能的优异；附加功能主要指材料是否具备更加全面的功能；材料环保指标主要为制作材质和工艺中对环境的危害性。将上述4个指标的比例相加，即为综合评价指标。

3.3评价验证参数结果

根据上述评价方法，分别对某案例中窗户和墙体部位采用材料的节能保温指标进行评价，显然窗户和外墙的保温面积、权重系数有明显的差异，各项系数如表1所示。

依据上述评价办法，通过表1所示数据计算可分别获得4个子项指标和综合评价指标，具体如表2所示。

由表2可知，墙体部位所应用的材料节能效果稍高于窗户部位；保温性墙体高于窗户，主要原因为墙体面积大；附加功能性窗户高于墙体，主要原因为窗户材料可兼顾美观，过滤光线和吸声等其他效果；环保性指标为直接评价，均采用环保制作工艺，评分相同。正因二者的不同指标均有差异，故综合评价指标二者接近，说明在建筑中使用2种材料带来的节能保温综合变化相近，结合实际工程，二者都可选用或二者均不选用，可根据4个子项指标P到H的具体值进行单个选择。

4 结语

（1）在新型保温材料的研究方面，回顾了相关文献，对高性能建筑用超级保温材料的研究现状进行了综述，分析了新材料发展现状，对新型保温材料的分类及特性进行了介绍；

（2）对新型保温粘胶材料的制备和应用进行了探讨，可分别通过内部改性和使用前反应进行制备并应用于墙体保温，玻璃夹层保温等位置；

（3）对新型保温材料在建筑中的应用部位进行了介绍，针对性地提出了新型保温材料在建筑节能保温中的评价方法，通过该方法可对不同部位采用的材料进行综合评价，并包含如保温、节能等单项评价，并举例说明实际应用，以方便分析对比；

（4）在以上研究的基础上，继续开展节能保温智慧化研究是是未来的发展的趋势，如随材料植入墙体内部的智慧保温系统、可自动调节控制散热效果的材料等研究。

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