節(jié)能保溫隔熱材料及其在住宅工程中的應(yīng)用

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(滄州一方房地產(chǎn)開發(fā)有限公司，河北 滄州 061001)

引言

保溫隔熱材料一般是指質(zhì)量較輕、結(jié)構(gòu)疏松或多孔、材料導(dǎo)熱系數(shù)較小的建筑材料及半成品，可以有效地減緩輻射、傳導(dǎo)、對流等方式的熱量傳遞和熱量消散。

保溫隔熱材料的應(yīng)用歷史悠久，隨著人類生產(chǎn)力的發(fā)展與進步，節(jié)能保溫材料也逐漸得以發(fā)展。特別是近些年來，全球性的能源危機引起世界各國關(guān)注建筑節(jié)能，研制相關(guān)的節(jié)能保溫材料，并制定有關(guān)建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)，以達到節(jié)約能源、提高資源利用率等目的。隨著科技水平的提高和節(jié)能意識的增強，保溫隔熱材料得到了迅速發(fā)展，應(yīng)用高效節(jié)能及綠色環(huán)保的保溫隔熱材料已成為建設(shè)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。

1 保溫隔熱材料的類型及特點

節(jié)能保溫材料一般可分為有機節(jié)能保溫材料和無機保溫隔熱材料；根據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)又可分為泡沫狀、粉末狀、纖維狀等不同類型。工程上常用的節(jié)能保溫材料見表1。

1.1 聚苯乙烯泡沫板

目前，聚苯乙烯泡沫塑料是應(yīng)用最廣泛的節(jié)能保溫材料，它是由聚苯乙烯樹脂材料加入發(fā)泡劑，在其內(nèi)部產(chǎn)生大量密閉的小孔而成[2]。

聚苯乙烯泡沫保溫板的抗沖擊性高、密度比較小、保溫隔熱性好、抗水性強。而且其造價低廉，可以加工成工程需要的不同形狀，因此被廣泛應(yīng)用于工業(yè)及民用建筑工程、石油化工、制冷保溫、防水吸音等方面的工程中。聚苯乙烯保溫材料的主要缺點是要求的使用溫度較低，容易燃燒，且燃燒中放出有毒有害氣體。聚苯乙烯泡沫不容易自然降解，易造成白色污染。

表1 常用的保溫隔熱材料分類[1]

為克服聚苯板保溫材料的缺點，工程上利用聚苯乙烯泡沫顆粒與水泥、發(fā)泡劑混合，經(jīng)攪拌成型工藝處理后，制備成新型復(fù)合保溫材料。其具有防火阻燃效果好、強度提高、容重小、質(zhì)量輕、保溫性能好等特性，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異氰酸酯和多元醇中添加穩(wěn)定劑、催化劑及發(fā)泡劑等，經(jīng)混合以及發(fā)泡反應(yīng)而成。按其生產(chǎn)工藝，可分為硬質(zhì)和軟質(zhì)兩種。其中硬質(zhì)聚氨酯具有質(zhì)量輕、強度高、憎水性好、穩(wěn)定性和粘結(jié)性好、發(fā)泡方便等特點。因其導(dǎo)熱系數(shù)為0.020～0.023W/(m·K)，節(jié)能保溫性非常好，廣泛地用于建筑物的屋頂、墻體等保溫結(jié)構(gòu)，實踐證明其節(jié)能效果很顯著。但聚氨酯泡沫燃燒時會釋放出有毒氣體——氰化氫(HCN)，對人體健康造成的傷害很嚴(yán)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氣劑，經(jīng)攪拌、發(fā)泡等程序制備而成。其內(nèi)部有大量封閉的多孔結(jié)構(gòu)，最小容重僅3kN/m3。泡沫混凝土具有質(zhì)量輕、強度高、防火性好、保溫隔熱性能高等特性，可用于工業(yè)與民用建筑的外墻、屋面、內(nèi)墻等部位，起到良好的保溫節(jié)能作用。

1.4 礦物棉

礦物棉是通過精選玄武巖、輝綠巖、石英砂、石灰石等礦物原料，經(jīng)熔融后，采用機械設(shè)備甩拉成非連續(xù)的纖維，再經(jīng)過粘接等成型工序，制備出板、氈、管等形狀的保溫制品。

一般將采用輝綠巖、玄武巖等火成巖原料制成的礦物棉稱為巖棉，由石英砂、石灰石作原料制成的礦物棉稱為玻璃棉。礦物棉制品的特性是防火性好、保溫隔熱性強、導(dǎo)熱系數(shù)小、耐久性和耐酸腐蝕性好、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定且無污染，其缺點是密度較低、脆性強，接觸皮膚時有刺癢感。

1.5 納米多孔硅質(zhì)材料[3]

隨著納米技術(shù)的迅猛發(fā)展，納米技術(shù)在工程中的應(yīng)用也越來越廣泛。目前，納米多孔氣凝膠材料作為一種輕質(zhì)、新型的納米固態(tài)保溫隔熱材料引起人們的關(guān)注。在迄今所有的保溫隔熱材料中，它具有質(zhì)量最輕、隔熱性能最好的特性。在常溫下傳熱系數(shù)為0.013W/(m2·K)，最大孔隙率可達99%，最低密度可至0.003g/cm3，還具有良好的減震性及吸聲性，這是其他的保溫隔熱材料難以比擬的。

納米多孔硅質(zhì)材料因氣凝膠的生產(chǎn)工藝復(fù)雜，造價偏高，以前主要應(yīng)用于航空航天等高端領(lǐng)域。隨著產(chǎn)品研究的深入和生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)已逐步應(yīng)用于建筑保溫隔熱領(lǐng)域。因其優(yōu)越的保溫隔熱性及吸聲減震性，在建筑保溫節(jié)能領(lǐng)域一定會有非常好的發(fā)展和應(yīng)用前景。

2 保溫隔熱材料在住宅工程中的應(yīng)用

2.1 工程概況

滄州市位于河北省東南部的渤海灣畔，屬于暖溫帶半濕潤季風(fēng)氣候。氣候具有冬冷夏熱、四季分明的特點，年平均溫度約為13 ℃，最冷月份(1月)平均氣溫-3 ℃，極端最低氣溫-19 ℃；最熱月份(7月)平均氣溫26.5 ℃，極端最高氣溫達40 ℃，全年采暖期4個月。

嘉禾一方住宅小區(qū)位于滄州市區(qū)南部，占地面積30萬m2，建筑面積75.4萬m2，由39棟高層建筑物組成。容積率為2.49，綠化率為36.7%，為高檔住宅小區(qū)。為了提高供熱效率，有效地改善室內(nèi)熱環(huán)境，提高居住舒適度，同時有效地減少能源消耗，降低大氣污染，在該小區(qū)的住宅建設(shè)中，結(jié)合建筑物的結(jié)構(gòu)特點，主要采用了以下幾種節(jié)能保溫隔熱材料。

2.2 住宅建筑屋頂保溫

對于高層建筑物，由于頂層房間的實際耗熱量很高，應(yīng)加強屋面的保溫和隔熱。所以，該小區(qū)住宅的屋頂采用了10cm厚聚苯乙烯泡沫板結(jié)構(gòu)。與膨脹珍珠巖制品、泡沫玻璃保溫板等材料相比，聚苯乙烯泡沫板具有導(dǎo)熱系數(shù)低、保溫性能好、容重小、質(zhì)量輕、憎水性好和抗壓強度高等特點。

2.3 聚苯板建筑外墻保溫

該小區(qū)住宅為高層框架剪力墻結(jié)構(gòu)，為提高外墻的節(jié)能保溫效果，選用7cm厚外包聚苯板保溫隔熱方案。施工采用聚苯板與墻體一次澆筑成型的技術(shù)，即在混凝土框架剪力墻體系澆筑時，將聚苯板放置在建筑模板內(nèi)(澆筑墻體的外側(cè))，調(diào)整好模板后澆筑混凝土，使聚苯板與混凝土澆筑為一體，成為復(fù)合墻體。該技術(shù)將保溫層敷設(shè)與混凝土外墻主體一次成型，施工工作效率高，有效縮短了工期，而且施工安全得到了保障。

需要注意的問題是，混凝土澆筑時要均勻、連續(xù)澆筑，不要造成拆模后聚苯板出現(xiàn)變形和錯位現(xiàn)象，在澆筑混凝土過程中要密切觀察，不能使聚苯板產(chǎn)生移位、變形、破損等，保證工程的施工質(zhì)量。

2.4 混凝土加氣塊內(nèi)墻保溫

在綜合分析氣候、結(jié)構(gòu)、居住舒適程度及造價的情況下，該小區(qū)住宅內(nèi)墻選用隔熱保溫的加氣混凝土塊。加氣混凝土是以水泥為膠結(jié)料，采用砂、粉煤灰、生石灰等材料，經(jīng)攪拌、擠壓成型、養(yǎng)護等工藝制備的輕型混凝土塊。其容重為5～7kN/m3，是一般黏土磚的1/4左右[5]。

加氣混凝土塊有很好的保溫性，導(dǎo)熱系數(shù)為0.11～0.16W/(m2·K)，為黏土磚的1/4～1/5。因加氣混凝土的內(nèi)部均勻地分布著大量的封閉氣孔，其具有良好的吸音性能，隔音效果顯著。

因此，利用加氣混凝土塊不但能提高保溫隔熱性能，而且還能減輕墻體自重，減小墻厚，增加房屋的有效使用面積，降低工程造價，使住宅使用的舒適度增加，性價比進一步提高。

2.5 門窗保溫

在整個建筑物的熱損失中，門窗縫隙空氣滲透的熱損失占20%～30%。因此，必須重視門窗保溫隔熱節(jié)能材料及結(jié)構(gòu)的選擇。針對滄州的氣候特征，門窗材料應(yīng)選用導(dǎo)熱系數(shù)小、氣密性好的窗體材料及節(jié)能玻璃。

目前，常用的保溫節(jié)能窗體材料有：鋁合金斷熱型材、鋁木復(fù)合型材、鋼塑整體擠出型材以及UPVC塑料型材等產(chǎn)品。結(jié)合工程特點和地區(qū)氣候等條件，選擇保溫隔熱性能較好、抗變形能力強、氣密水密可靠、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的斷橋鋁型材及密封材料。

目前，常用的建筑玻璃有普通玻璃、中空玻璃、鍍膜玻璃等幾種，通過對保溫隔熱、吸熱、隔聲、反射等性能以及安全、美觀、造價等的對比分析，在該工程中選用了24mm的雙層中空玻璃，可起到較好的保溫隔熱節(jié)能的效果。

3 結(jié)語

建筑保溫隔熱材料既可以提高住宅的居住舒適度，同時也是建筑業(yè)節(jié)能增效的重要一環(huán)。節(jié)能保溫隔熱材料及制品的選型和質(zhì)量是影響建筑節(jié)能的關(guān)鍵因素。在選擇保溫隔熱材料時，應(yīng)結(jié)合建筑物的位置、結(jié)構(gòu)特點、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、施工方法、工程造價等方面，進行綜合分析，選用保溫隔熱效果好、適應(yīng)度高、性價比優(yōu)、節(jié)能高效的保溫隔熱材料及工法，以改善人居環(huán)境，同時實現(xiàn)建筑節(jié)能。

參考文獻：

[1] 鄒學(xué)紅.建筑保溫隔熱材料性能研究[D].上海：東華大學(xué)，2008.

[2] 劉陽，陳彥文，潘文浩.保溫隔熱墻體材料與建筑節(jié)能[J].建材技術(shù)與應(yīng)用，2011(2)：9-10.

[3] 彭程，吳會軍，丁云飛.建筑保溫隔熱材料的研究及應(yīng)用進展[J].節(jié)能技術(shù)，2010，28(4)：332-335.

[4] 林宇澄.外墻保溫技術(shù)及節(jié)能材料[J].福建建材，2006(2)：59-61.