研發背景:傳統的保溫隔熱材料是以提高氣相空隙率,降低導熱系數和傳導系數為主。纖維類保溫材料在使用環境中要使對流傳熱和輻射傳熱升高,必須要有較厚的覆層;而型材類無機保溫材料要進行拼裝施工,存在接縫多、有損美觀、防水性差、使用壽命短等缺陷。為此,人們壹直在尋求與研究壹種能大大提高保溫材料隔熱反射性能的新型材料。
上世紀90年代,美國國家航空航天局(NASA)的科研人員為解決航天飛行器傳熱控制問題而研發采用的壹種新型太空絕熱反射瓷層(Therma-Cover),該材料是由壹些懸浮於惰性乳膠中的微小陶瓷顆粒構成的,它具有高反射率、高輻射率、低導熱系數、低蓄熱系數等熱工性能,具有卓越的隔熱反射功能。這種高科技材料在國外由航天領域推廣應用到民,用於建築和工業設施中,並已出口到我國,用於壹些大型工業設施中。但美中不足的是,該材料20美元/kg的昂貴售價實在令國內許多行業望物興嘆,難以承受。由此,國內悄然掀起壹股研發隔熱保溫新材料的熱潮,且已率先在國內同行中研制成功具有高效、薄層、隔熱節能、裝飾防水於壹體的新型太空反射絕熱塗料。該塗料選用了具有優異耐熱、耐候性、耐腐蝕和防水性能的矽丙乳液和水性氟碳乳液為成膜物質,采用被譽為空間時代材料的極細中空陶瓷顆粒為填料,由中空陶粒多組合排列制得的塗膜構成的,它對400~1800nm範圍的可見光和近紅外區的太陽熱進行高反射,同時在塗膜中引入導熱系數極低的空氣微孔層來隔絕熱能的傳遞。這樣通過強化反射太陽熱和對流傳遞的顯著阻抗性,能有效地降低輻射傳熱和對流傳熱,從而降低物體表面的熱平衡溫度,可使屋面溫度最高降低20℃,室內溫度降低5~10℃。產品絕熱等級達到R-33.3, 熱反射率為89%,導熱系數為0.030W/m.K。
發展趨勢:建築物隔熱保溫是節約能源、改善居住環境和使用功能的壹個重要方面。建築能耗在人類整個能源消耗中所占比例壹般在30-40%,絕大部分是采暖和空調的能耗,故建築節能意義重大。而且由於該隔熱保溫塗料以水為稀釋介質,不含揮發性有機溶劑,對人體及環境無危害;其生產成本僅約為國外同類產品的1/5,而它作為壹種新型隔熱保溫塗料,有著良好的經濟效益、節能環保、隔熱效果和施工簡便等優點而越來越受到人們的關註與青睞。且這種太空絕熱反射塗料正經歷著壹場由工業隔熱保溫向建築隔熱保溫為主的方向轉變,由厚層向薄層隔熱保溫的技術轉變,這也是今後隔熱保溫材料主要的發展方向之壹。太空反射絕熱塗料通過應用陶瓷球型顆粒中空材料在塗層中形成的真空腔體層,構築有效的熱屏障,不僅自身熱阻大,導熱系數低,而且熱反射率高,減少建築物對太陽輻射熱的吸收,降低被覆表面和內部空間溫度,因此它被行家壹致公認為有發展前景的高效節能材料之壹。
當今,全球保溫隔熱材料正朝著高效、節能、薄層、隔熱、防水外護壹體化方向發展,在發展新型保溫隔熱材料及符合結構保溫節能技術同時,更強調有針對性使用保溫絕熱材料,按標準規範設計及施工,努力提高保溫效率及降低成本。國內外紛紛展開薄層隔熱保溫塗料的研究,美國已有多家公司生產這種絕熱瓷層塗料,如美國的SPM Thermo-Shield、Thermal Protective Systems推出的Ceramic-Cover、J.H.International的Therma-Cover等產品。這種太空絕熱瓷層是根據美國航空和航天宇宙航行局NASA控制航天飛機熱傳導的工作原理研制而成的,適用於高壓噴塗、無汙染,具有良好的抗熱輻射、薄層隔熱、防水防腐蝕等性能。前該材料已轉向壹般工業及民用隔熱保溫。而國內也有多家企業在研發該類材料,如薄層隔熱反射塗料、太陽熱反射隔熱塗料、水性反射隔熱塗料、隔熱防曬塗料、陶瓷絕熱塗料等等。主要是采用耐候性好、耐水性強、耐老化性強、有較強粘結力和彈性的、且能與保溫填料、反射填料相溶性好的成膜材料,選擇質輕中空、耐高溫、熱阻大、並具有良好反射性和輻射性的填料,折光系數高、表面光潔度高、熱反射率及輻射率高的超細粉料適合作為反射填料,與成膜基料壹起構成低輻射傳熱層,可有效隔斷熱量的傳遞。這種薄層隔熱反射塗料與多孔材料復合使用可用於建築物、車船、石化油罐設備、糧庫、冷庫、集裝箱、管道等不同場所塗裝。 廣義的講,板材保溫隔熱材料,使用的地區和範圍比較廣,可以在外墻外保溫工程中使用,也可以在外墻內保溫工程中使用。板材保溫隔熱材料的保溫主體可以是發泡型聚苯乙烯板,擠出型聚苯乙烯板,巖棉板,玻璃棉板,VIVA木絲水泥板,FOREX美巖水泥板等不同材料。板材保溫隔熱材料又可分為單壹保溫隔熱材料和系統保溫隔熱材料,在應用過程中應註意以下問題:
(壹) 單壹保溫隔熱材料,是保溫工程應用的主體,在使用過程中需要其它材料的配合。如:發泡型聚苯乙烯板,擠出型聚苯乙烯板,巖棉板,玻璃棉板等,在使用前要測試以下檢測內容:
1、 導熱系數(W/m?K ):這壹技術指標是關系工程保溫效果的關鍵指標,壹般而言,實驗室的測試是在板材烘幹至恒重時測試的,而材料的應用是在空氣中含有壹定濕度的條件下使用的,因此,使用時要乘以壹定的系數;或者,直接將材料調整到使用環境條件下測試。
2、 表觀密度(Kg/m3):材料的表觀密度在壹定程度上影響其導熱系數,表觀密度不合格的材料將直接導致其物理性能下降,如強度,尺寸穩定性等。
3、 壓縮強度(MPa):指試件在10%變形下的壓縮應力。它關系到該面層系統的耐久性和耐沖擊性。
4、 尺寸變化率(mm):尺寸變化率大的材料將導致該系統面層的開裂。
5、 水蒸氣透系數[ng/ (Pa?m ?s)]:該性能決定了對水蒸氣透過的性能,在壹定程度上決定了墻面的結露與否。
6、 氧指數:需阻燃型,否則防火不能達標。 系統保溫材料是指將單壹保溫材料與其它輔助材料復合而成為壹個系統,稱為系統保溫材料。現有的系統保溫材料有如下幾種:
1、 外墻外保溫系統:發泡型聚苯乙烯板(或擠出型聚苯乙烯板)+耐堿玻纖網布+含有膠粘劑的聚合物砂漿,如專威特外墻外保溫系統,北京中建院外墻外保溫系統,Preswitt保溫系統等;
外保溫系統需測試的項目:
A、 傳熱系數:
系統保溫材料與主體結構復合後的保溫效果受施工質量和環境溫濕度的影響而有所改變,因此要實地現場測試,掌握其實際效果。根據建設部《民用建築節能熱工設計規範》JGJ 26-95和各地《細則》要求為指標,不得低於其限值;
B、 防水性、耐凍融、耐候性、耐沖擊、抗風壓:做為外墻外保溫,其飾面直接與外界環境接觸必須抵抗雨水、凍融、沖擊和強風等不良因素的侵襲。
與外保溫系統配套的耐堿玻纖網布的抗拉強度應大於200N/cm,耐堿後的剩余抗拉強度應不小於150≥N/cm ;膠粘劑的7天的抗拉粘結強度應大於1 Mpa,耐水、耐凍融後抗拉粘結強度應大於0.9Mpa。
2、內保溫系統:有發泡型聚苯乙烯板(或擠出型聚苯乙烯板)+紙面石膏板;GRC保溫板(發炮型聚苯乙烯板與水泥砂漿復合);巖棉夾心保溫板;增強水泥聚苯保溫板等。 漿體保溫材料主要用於外墻內保溫,也可用於隔墻和分戶墻的保溫隔熱,如性能允許還可用於外墻外保溫。漿體材料有二種類型,壹種是以膠凝材料為主的固化型,壹種是以水分蒸發為主的幹燥型。其主要成分是由海泡石(聚苯粒)、礦物纖維、矽酸鹽為主的的多種材料,經過壹定的生產工藝復合而成的輕質保溫材料。它的產品有粉狀和膏狀(漿體狀)兩種類型,但使用時均以漿體抹在基層上。使用時註意以下檢測數據:
(壹) 用於內保溫和隔墻:導熱系數、表觀密度、體積收縮率、粘結強度、軟化系數、石棉含量、水蒸氣透濕系數、吸水率、氧指數等。
(二) 用於外保溫應考率材料的導熱系數、表觀密度、體積收縮率、粘結強度、憎水率、石棉含量、軟化系數、吸水率、防火性能等,同時還應考率系統的保溫隔熱性。
無論是板材保溫隔熱材料還是漿體保溫隔熱材料各有其特點,只要適應其特點,才能最大限度的發揮其優勢,對建築節能起到事半功倍的作用。 防火:國家防火建築材料質量監督檢驗中心測試為難燃B1級,符合國標GB8624-1997的各項標準。
防震:材質為PEVA高發泡材料,保溫板、管材柔軟且富有彈性,從而達到良好的防震效果。
隔熱:具有細致的獨立氣泡結構,無空氣對流,導熱系數<0。0325W/MK。
隔音:具獨立細密氣室,隔音性強,可用於要求降噪工程項目。
溫度:在+89℃、-60℃環境下,不起物質性變化,適合各冷凍工程項目保冷用途。
防水:材質為PEVA橡塑密閉型氣泡結構,每個氣室處於封閉狀態。
防腐:本物質為高分子聚合物,能徹底防止酸堿鹽的侵蝕。
加工:易切割,易粘接,材質柔軟,富彈性,特別便於安裝施作。 巖棉保溫氈是以玄武巖及其它天然礦石等為主要原料,經高溫熔融成纖,加入適量粘結劑加工而成的。該產品適用於貯罐容器和大口徑管道的保溫。
巖棉保溫氈具有優良的保溫隔熱性能,施工及安裝便利、節能效果顯著,具有很高的性能價格比。
巖棉保溫氈是導熱系數低的壹種優質的保溫隔熱材料。適用於大中口徑管道;中、小型儲罐及表面曲率半徑較小的弧面或表面不規則的設備、建築空調管道保溫防露和墻體的吸音保溫。
在設計和施工時應註意保溫材料的固定和支撐,如果保溫層大於八十毫米,建議使用雙層保溫,以減少拼接處縫隙的熱量損失。由於水的導熱系數很高,水分進入巖棉制品後,其導熱系數將大幅度上升。因此在設計和施工中需防止水分進入巖棉制品。