絕熱(保溫與保冷)材料是一類輕質(zhì)、疏松、多孔、導熱系數(shù)小的材料。防止建筑物、設(shè)備及管道散熱的絕熱材料稱為保溫材料,在冷凍和低溫下使用的絕熱材料稱保冷材料。隨著建筑節(jié)能的不斷發(fā)展,建筑結(jié)構(gòu)的保溫、隔熱作為建筑節(jié)能的重要部分,已經(jīng)成為我國節(jié)能建筑技術(shù)研究和應用的新領(lǐng)域。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計證明,建筑能耗約占社會總能耗的28%左右。因此大力發(fā)展以絕熱保溫材料為基礎(chǔ)的新型節(jié)能建筑材料,對實現(xiàn)我國21世紀經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展有著現(xiàn)實和深遠的意義。
一般建筑節(jié)能的屋面、墻體都要進行絕熱保溫,墻體的保溫型式有三種,即墻體內(nèi)保溫、墻體外保溫、墻體夾芯保溫。墻體內(nèi)和墻體夾芯保溫多選用無機材料絕熱制品,墻體外保溫則無機、有機材料均可選用。
不同建筑結(jié)構(gòu)上要選用不同性能的絕熱材料。比如在竹、木結(jié)構(gòu)中,禁止使用有機絕熱材料;在輕鋼結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)的建筑中,應優(yōu)先選用無機絕熱材料;在混凝土結(jié)構(gòu)建筑中選用無機、有機絕熱材料均可。
以下是目前在建筑領(lǐng)域應用廣泛的十大絕熱材料。
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礦物棉( Mineral Wool )
礦物棉主要指巖棉、礦渣棉、玻璃棉、硅酸鋁棉及其制品,具有體積密度小、導熱系數(shù)低,不燃、耐熱、抗凍、耐腐蝕、不怕蟲蛀、良好的化學穩(wěn)定性等特點。
從20世紀50年代起,礦物棉主要用于工業(yè)絕熱。現(xiàn)在廣泛應用于各類建筑物中,已經(jīng)形成一個比較完善的產(chǎn)品體系,產(chǎn)品種類有氈、板、管殼、塊、墊、繩、板等。礦物棉是我國工業(yè)和建筑主要的絕熱隔音材料,在我國西部、北部采暖地區(qū),特別是農(nóng)村和貧困地區(qū)的采暖建筑具有良好應用前景。
隔熱棉( CottonInsulation Made from Recycled Blue Jeans)
隔熱棉是指將廢舊棉織物(如牛仔褲)采用無毒、防火、驅(qū)蟲的硼進行處理再處理得到的保溫隔熱材料。隔熱棉不僅在環(huán)境和健康安全方面贏得了榮譽,還具有比其他多種絕熱材料更好的性質(zhì)。
隔熱棉適合用在在寒冷氣候下,保持房屋內(nèi)部的溫度。隔熱棉為平板狀,安裝方式與纖維玻璃絕熱材料的安裝相似。安裝隔熱棉時不需要佩戴呼吸口罩以及安全設(shè)備,也沒有產(chǎn)品要求的警告標簽。
反射絕熱材料( ReflectiveInsulation )
反射建筑絕熱材料主要由透明性好的樹脂和高反射率填料組成,常用的高反射率填料為玻璃空心微珠。玻璃微珠也稱多功能空心添加劑,顆粒呈圓形或近似圓形,表面為光滑堅硬、結(jié)構(gòu)致密的玻璃體,對各種液體介質(zhì)幾乎不吸收,能夠很好地反射光、熱等入射波,且其密度低、導熱系數(shù)小、傳熱隔絕性能佳。
反射建筑絕熱通常用于屋頂椽子、墻體或樓蓋擱柵,利用材料對光和熱的高反射作用,使太陽照射到材料上的大部分能量得到反射,而不是被材料吸收;同時,由于導熱系數(shù)很小,絕熱性能很好,阻止了熱量通過材料的傳導。
輻射屏蔽( Radiant Barriers )
輻射屏蔽建筑絕熱材料是指利用材料提高建筑區(qū)域熱輻射,把建筑物吸收的日照光線和熱量以一定的波發(fā)射到空氣中,從而達到隔熱降溫效果,使得建筑物表面溫度比周圍環(huán)境溫度低。該類型絕熱材料不同于其他絕熱材料,輻射屏蔽材料只能高效減慢但不能阻擋熱能傳遞。
輻射屏蔽絕熱材料通常安裝在閣樓上,目的是在夏天減少熱量攝取,以及冬天熱量損耗,在夏熱冬暖和夏熱冬冷地區(qū)建筑使用輻射屏蔽絕熱材料可有效提高居住熱舒適度。
噴涂聚氨酯泡沫( SprayPolyurethane Foam )
噴涂聚氨酯泡沫是一種絕熱泡沫塑料,利用聚氨酯現(xiàn)場成型快、自粘結(jié)力強的特點,以液體形式直接在建筑外墻上進行噴涂成型,它結(jié)合了噴涂工藝的高效性和聚氨酯泡沫材料的優(yōu)異絕熱性能。
聚氨酯泡沫的絕熱性能是目前所有合成材料中最優(yōu)異的,并具有極佳的耐磨性、防水性,是目前國際上公認的性能較理想的絕熱保溫材料;其熱導率低,大概是EPS的1/2,是目前絕熱保溫材料中熱導率最低的材料。
目前在歐美等發(fā)達國家和地區(qū),利用聚氨酯材料應用于建筑物屋頂、墻體、天花板、地板、門窗等作為絕熱保溫材料,占建筑絕熱保溫材料的49%;而在中國這一比例尚不足10%。
擠塑聚苯乙烯( Extruded Polystyrene )
擠塑聚苯乙烯泡沫塑料(extruded polystyrene,XPS)系國外20世紀50、60年代開發(fā)出的一種新型絕熱材料,具有導熱系數(shù)低、吸水率低、抗壓強度高等特點,因而具有優(yōu)異和持久的絕熱功能、獨特的抗蒸汽滲透性、極高的壓縮強度,且易于加工安裝。。XPS的生產(chǎn)過程是將熔化了的聚苯乙烯樹脂或其共聚物和少量添加劑、發(fā)泡劑在特定的擠出機中加熱擠出,經(jīng)壓輥延展并在真空成型區(qū)(也有的工藝不需要真空成型)中冷卻。
XPS在建筑領(lǐng)域的應用主要有(1)復合墻體中的隔熱保溫材料;(2)建筑物地下墻體基礎(chǔ);(3)屋面內(nèi)保溫和外保溫;(4)屋頂絕熱保溫;(5)公路、機場跑道、停車場等需要防止路面返漿,又要抗壓的場所;(6)冷庫等低溫儲藏設(shè)備。
發(fā)泡聚苯乙烯( ExpandedPolystyrene )
發(fā)泡聚苯乙烯(Expanded polystyrene,EPS)是由聚苯乙烯樹脂及其他添加劑采用真空擠壓工藝而成的具有連續(xù)閉孔蜂窩結(jié)構(gòu)的聚苯乙烯材料。EPS具有98%以上的閉孔率,因而保溫隔熱效果明顯,具有持久極低的導熱系數(shù),同時具有持久的熱阻保留率,該材料55年后熱阻保留率在85%以上。
與XPS相比較,就保溫材料的保溫經(jīng)濟效果而言,EPS要比XPS經(jīng)濟性好。我國的絕熱材料市場起步相對較晚,有機類絕熱材料開始廣泛應用于建筑行業(yè)之初,用量最大的就是EPS,隨著經(jīng)濟的發(fā)展及XPS更優(yōu)異的性能,未來的EPS市場可能很大一塊將被XPS取代。
聚異三聚氰酸脂絕熱材料( Poly isocyanate Insulation)
聚異三聚氰酸脂是一種由閉孔泡沫組成的塑料。泡沫內(nèi)部是低導電性氣體,R值在R-5.6至R-8之間。隨時間推移,氣體會泄露,從而降低R值。
聚異三聚氰酸脂絕熱材料有幾種不同形式:液態(tài)、噴灑泡沫以及硬質(zhì)泡沫板。還可以做成不同飾面陣列的復合絕熱板。通常而言,直接泡沫比安裝泡沫板更加便宜,且性能更佳,因為液體泡沫可覆蓋所有表面。
纖維素絕熱材料( Cellulose Insulation )
纖維素絕熱材料因其主要成分為回收紙,如報紙等,也叫紙纖維素絕熱材料。與其他類型絕熱材料相比,纖維素絕熱材料具有以下優(yōu)勢:
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熱性能穩(wěn)定;
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低能耗;
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可回收利用;
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優(yōu)良的防火性能;
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利廢再生,生態(tài)環(huán)保
纖維素絕熱材料在歐美發(fā)達國家應用廣泛,主要用于閣樓和木框架結(jié)構(gòu)建筑中。其安裝和使用技術(shù)主要有以下幾種:閣樓安裝(Loft Installation,也稱疏松填充)、墻空穴安裝(Wall CavityInstallation)、熱屋頂安裝(Hot Roof Installation)、預制板填充(Factory Panel Filling)。
纖維素絕熱材料在中國建筑節(jié)能市場極少出現(xiàn),原因主要是中外建筑特點不同,歐美住宅大多低層住宅,建筑結(jié)構(gòu)多為木質(zhì)結(jié)構(gòu),幾乎所有住宅為斜屋面,而中國城鎮(zhèn)的建筑多為中高層建筑,建筑結(jié)構(gòu)多為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。
纖維玻璃絕熱材料( Fiberglass Insulation )
纖維玻璃是指玻璃經(jīng)高溫融合加工成的纖維狀物質(zhì),直徑達10微米左右,具有絕緣性好、耐熱性強、抗腐蝕性好、機械強度高、不燃的特點,能顯著提高建筑的能源效率,且物美價廉。
纖維玻璃有兩種類型:纖維玻璃松散填充絕熱材料和纖維玻璃絕熱材料(不同密度、寬度和長度,平板狀或卷筒狀)。
纖維玻璃絕熱材料常見于氣管、水管、屋頂、墻壁和地板。