綠色建筑保溫墻板中無機(jī)保溫材料的應(yīng)用探究

1前言

綠色建筑通過運用節(jié)能技術(shù)和環(huán)保材料來降低能源消耗，并減輕對環(huán)境的負(fù)面影響，保溫墻板作為建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，其保溫性和隔熱性對于控制建筑能耗至關(guān)重要。無機(jī)保溫材料由于其獨特的性能優(yōu)勢，被視為應(yīng)用于綠色建筑保溫墻板的理想選項，這對推動綠色建筑的發(fā)展具有重要的意義。

2無機(jī)保溫材料的種類及特性

2.1巖棉

巖棉是一種以天然巖石（如玄武巖、輝綠巖等）為基本材料，通過高溫熔融處理后，利用高速離心設(shè)備制造出的人造無機(jī)纖維，在生產(chǎn)過程中會添加專門配制的粘結(jié)劑與防塵油，并經(jīng)過加熱固化步驟，最終制成符合各種規(guī)格以及不同需求的巖棉保溫產(chǎn)品。巖棉的主要特性如下：

（1）導(dǎo)熱系數(shù)：巖棉的導(dǎo)熱系數(shù)較低，一般在0.03W/（m?K）～0.045W/（m?K） 之間，導(dǎo)熱系數(shù)的計算公式如下：

其中， λ 為導(dǎo)熱系數(shù)（W/ （m?K） ），Q為傳遞的熱量（J），8為材料厚度 Π（m），A 為傳熱面積 （m²） ， Δ 為材料兩側(cè)的溫差（K），t為傳熱時間（s）。低導(dǎo)熱系數(shù)意味著巖棉能夠有效地阻止熱量的傳遞，起到良好的保溫隔熱作用。

（2）防火性能：巖棉展現(xiàn)出了杰出的防火特性，被歸類為不可燃材料，其防火等級達(dá)到了A級標(biāo)準(zhǔn)，一旦發(fā)生火災(zāi)，巖棉不會起火燃燒，并且不會釋放任何有毒或有害氣體，可有效地遏制火焰的擴(kuò)散，并為人員的安全撤離與消防隊伍的救援行動提供寶貴的時間。

（3）耐久性：巖棉的化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，不易因環(huán)境因素的影響而出現(xiàn)性能上的變化，因此它擁有較長的使用壽命，通常為 30～50 年。圖1為巖棉。

2.2玻璃棉

玻璃棉是由熔融玻璃纖維化后形成的材料，具有以下特點：

（1）導(dǎo)熱系數(shù)：玻璃棉的導(dǎo)熱系數(shù)范圍在0.033W/（m?K）～0.042W/（m?K） 之間，這一數(shù)值同樣可以通過相關(guān)公式計算得出，由于其導(dǎo)熱系數(shù)與巖棉相近，因此在保溫隔熱方面表現(xiàn)優(yōu)異。

（2）吸音性能：玻璃棉內(nèi)部結(jié)構(gòu)松散多孔，對聲音有很好的吸收效果，吸音系數(shù)介于 0.7～0.9 之間，這種特性使得玻璃棉在減少建筑內(nèi)噪音方面扮演著重要的角色，有助于提升室內(nèi)聲學(xué)環(huán)境的質(zhì)量。

2.3膨脹珍珠巖

膨脹珍珠巖是一種由酸性火山玻璃質(zhì)熔巖（即珍珠巖）經(jīng)過破碎、篩選、預(yù)熱及瞬時高溫膨脹處理后形成的具有蜂窩狀內(nèi)部結(jié)構(gòu)的白色顆粒材料，其主要特性如下：

（1）導(dǎo)熱系數(shù)：膨脹珍珠巖的導(dǎo)熱系數(shù)通常介于0.047W/（m?K）～0.07W/（m?K） 之間，盡管相較于巖棉和玻璃棉略高，但仍然表現(xiàn)出良好的保溫效果。

（2）吸濕性：膨脹珍珠巖有一定的吸濕能力，其吸水率為自身重量的2～3倍，因此在實際應(yīng)用中需特別注意防潮措施，以確保其保溫性能的持久穩(wěn)定。圖2為膨脹珍珠巖。

2.4泡沫玻璃

泡沫玻璃是一種通過將碎玻璃、發(fā)泡劑、改性添加劑和發(fā)泡促進(jìn)劑等材料進(jìn)行粉碎并均勻混合后，經(jīng)過高溫熔化、發(fā)泡及退火處理制成的無機(jī)非金屬玻璃材料，其特性如下：

（1）導(dǎo)熱系數(shù)：泡沫玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)范圍為0.058W/（m?K）～0.07W/（m?K） ，通過優(yōu)化生產(chǎn)工藝，可以進(jìn)一步降低該系數(shù)，從而提升保溫效果。

（2）防水性能：泡沫玻璃內(nèi)部為封閉氣孔結(jié)構(gòu)，幾乎不吸水，因而展現(xiàn)出優(yōu)異的防水性能，特別適用于對防水要求較高的建筑部位。圖3為泡沫玻璃。

2.5對比分析

以上各類無機(jī)保溫材料的性能對比如表1所示。

由表1數(shù)據(jù)可知，巖棉、玻璃棉的導(dǎo)熱性能較好，適用于有高保溫要求的建筑物。膨脹珍珠巖具有很好的吸音效果，可以應(yīng)用于需要隔音的場合。泡沫玻璃由于其優(yōu)良的防水性，在潮濕和需要防水的地方可發(fā)揮獨特的優(yōu)勢。

總的來說，不同種類的無機(jī)隔熱材料，其密度、吸水率、抗壓強(qiáng)度等參數(shù)各有不同，在實際應(yīng)用時，要根據(jù)建筑物的具體要求及使用環(huán)境，選用適當(dāng)?shù)臒o機(jī)隔熱材料，才能取得最好的隔熱效果及經(jīng)濟(jì)效益。

3無機(jī)保溫材料在綠色建筑保溫墻板中的 應(yīng)用優(yōu)勢

3.1良好的防火性能

防火安全在綠色建筑設(shè)計中是一個關(guān)鍵的考量因素。無機(jī)保溫材料，如巖棉、玻璃棉、膨脹珍珠巖以及泡沫玻璃等均為不可燃物質(zhì)，其防火等級達(dá)到最高等級A級，這類材料能夠在火災(zāi)發(fā)生時有效地阻止火焰擴(kuò)散，降低火勢對建筑物結(jié)構(gòu)及居住者生命財產(chǎn)的威脅3]。

3.2環(huán)保節(jié)能

無機(jī)保溫材料通常由天然原料制造而成，其生產(chǎn)過程對環(huán)境的影響較小，而且這類材料因其出色的隔熱性能而能夠顯著減少建筑物的能量消耗。熱傳遞公式如下：

其中，Q為傳遞的熱量（J）， λ 為導(dǎo)熱系數(shù)（W/（m·K）），A為傳熱面積 （m²） ， Δ 為室內(nèi)外溫差（K），8為保溫材料厚度 Π_{（m），t} 為時間（s）。由公式可知，導(dǎo)熱系數(shù)越低，在相同條件下傳遞的熱量Q就越少，無機(jī)保溫材料的低導(dǎo)熱系數(shù)有助于減少建筑物與外部環(huán)境之間的熱量交換，從而降低冬季取暖和夏季降溫所需的能耗，實現(xiàn)建筑節(jié)能效果，并契合綠色建筑所倡導(dǎo)的環(huán)保理念。

3.3耐久性好

無機(jī)保溫材料具有穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，不易因自然環(huán)境因素（如紫外線、濕度與溫度變化等）的影響而出現(xiàn)性能下降。其耐用性較長，通常能夠維持30＼～50年的時間，從而減少了對保溫墻板進(jìn)行維修或更換的需求，降低了建筑在整個生命周期內(nèi)的成本。

4無機(jī)保溫材料在綠色建筑保溫墻板中的應(yīng)用技術(shù)要點

4.1保溫墻板的結(jié)構(gòu)設(shè)計

綠色建筑保溫系統(tǒng)通常采用復(fù)合結(jié)構(gòu)，以最大化利用無機(jī)保溫材料的性能優(yōu)勢，典型的結(jié)構(gòu)組成為“基底層 + 保溫層 + 表面裝飾層”，基底層多由鋼筋混凝土板、蒸壓加氣混凝土板等構(gòu)成，提供必要的結(jié)構(gòu)支撐；保溫層選擇巖棉板、玻璃棉板、泡沫玻璃板等無機(jī)材料，實現(xiàn)高效保溫和隔熱效果；表面裝飾層則依據(jù)建筑設(shè)計的需求，選用涂料、瓷磚、天然石材等材料，不僅美化外觀，還增強(qiáng)保護(hù)功能4。

4.2保溫材料與基層的粘結(jié)

保溫材料與基底層之間的粘結(jié)穩(wěn)固性直接關(guān)系到保溫墻板的性能及其使用壽命，常用的連接方法包括使用粘合劑與機(jī)械固定兩種方式。選擇粘合劑時應(yīng)考慮其與無機(jī)保溫材料及基底材料的良好兼容性和高粘結(jié)強(qiáng)度，而對于像巖棉板這樣的低密度保溫材料，在應(yīng)用粘合劑的基礎(chǔ)上還需要配合使用機(jī)械固定措施，以提升其抵抗風(fēng)荷載的能力。

4.3節(jié)點處理

保溫墻板的關(guān)鍵節(jié)點包括墻角、門窗開口以及變形縫等區(qū)域，由于是保溫效果的薄弱點，容易引起熱量流失與滲漏問題，在這些關(guān)鍵部位進(jìn)行處理時，應(yīng)選用特定設(shè)計的節(jié)點保溫材料及相應(yīng)的技術(shù)措施，例如：在墻角位置可以采用保溫材料交錯搭接的方法來減少熱橋效應(yīng)；在門窗周圍需要使用高效能的密封材料進(jìn)行密封，并添加額外的保溫層；在變形縫處應(yīng)設(shè)置能夠適應(yīng)建筑結(jié)構(gòu)變形的特殊保溫構(gòu)造。

5無機(jī)保溫材料在綠色建筑保溫墻板中的 應(yīng)用案例分析

5.1工程概況

在一個示范性的綠色建筑項目中，總建筑面積達(dá)到了 50，000m² ，涵蓋了多棟高層住宅樓與公共設(shè)施，該項目的外墻保溫系統(tǒng)選用了巖棉板作為保溫材料，其結(jié)構(gòu)設(shè)計為“鋼筋混凝土基底 +50mm 厚巖棉板保溫層 + 聚合物砂漿飾面層”，而對于屋面保溫則采用了厚度為80mm 的泡沫玻璃保溫板。

5.2熱工性能分析

在項目的規(guī)劃階段，對使用無機(jī)保溫材料的保溫墻板進(jìn)行了熱工性能評估，按照當(dāng)?shù)氐慕ㄖ?jié)能設(shè)計規(guī)范，該區(qū)域內(nèi)的建筑物外墻傳熱系數(shù)需控制在 0.6W/Ω （m²?K） 或以下。 50mm 厚巖棉板的外墻傳熱系數(shù)可通過如下公式進(jìn)行計算：

其中，K為傳熱系數(shù)（ W/（m²?K））， ）， 和 α₂ 分別為外墻內(nèi)、外表面換熱系數(shù)，取 α₁=8.7W/（m²?K） ！ α₂=23 W/（m²?K） ： AA₁ 為鋼筋混凝土基層厚度，取 200mm ， λ₁ 為鋼筋混凝土導(dǎo)熱系數(shù)，取 1.74W/（m?K） ： λ₂ 為巖棉板厚度，取 50mm ， S_O2 為巖棉板導(dǎo)熱系數(shù)，取 0.04W/（m?K） 經(jīng)公式計算，傳熱系數(shù) W/

（m²?K） ，滿足節(jié)能設(shè)計要求。

5.3實際應(yīng)用效果

該建筑在投入使用后，進(jìn)行了實際的性能監(jiān)測。結(jié)果表明，冬季期間室內(nèi)溫度維持在一個相對穩(wěn)定的區(qū)間內(nèi)，與未使用無機(jī)保溫材料的建筑物相比，供暖能耗減少了約 25% ；夏季時空調(diào)運行時間顯著縮短，使制冷能耗降低了約 20% 。

6結(jié)論

無機(jī)保溫材料因其卓越的防火特性、環(huán)保節(jié)能效果、優(yōu)異的耐久性和廣泛的適用性，在綠色建筑的保溫墻板領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。通過研究無機(jī)保溫材料在綠色建筑保溫墻板中的應(yīng)用技術(shù)要點，可以最大化發(fā)揮無機(jī)保溫材料的性能，提升綠色建筑的保溫隔熱效果，降低能耗，為人們提供一個更加舒適、安全和環(huán)保的生活與工作空間。

參考文獻(xiàn)

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