建筑節(jié)能與保溫材料的性能指標及物理性能的比較

建筑節(jié)能與保溫材料的性能指標及物理性能的比較

主要有兩種類型的地表材料：地表內材料和表面外材料。外墻內保溫技術因具有施工簡單、操作安全及造價低廉等特點為廣大設計、施工和建設單位所接受,但其存在熱橋問題不易解決,容易引起開裂且占使用面積多等缺點。外墻外保溫與內保溫相比,技術合理,有其明顯的優(yōu)越性,使用同樣規(guī)格、尺寸和性能的保溫材料,外保溫比內保溫的保溫效果好。目前國內保溫材料類型較多,如何根據(jù)實際情況選擇合適的保溫材料,將對房屋保溫性能產生重大影響。本文主要探討外墻保溫材料的選擇。1保溫結構的選擇1)熱導率(導熱系數(shù)):保溫材料傳遞熱量的性質稱為導熱性。它反映了材料的導熱能力,是保溫材料的主要熱物理特性。導熱系數(shù)與材料其他的一些物理性能(如密度和含水率)密切相關,還與材料的內部結構有關,也與保溫層尺寸有關。導熱系數(shù)可由熱導率方程式、圖或表得出。2)容重:在溫度為110℃時經過烘干且呈松散狀態(tài)的保溫材料,其單位體積的重量即為該材料的容重。它存在一個最佳容重值的問題,即在最佳容重下,它才具有較小的導熱系數(shù)和較好的保溫效果。在工程中,為節(jié)約能源和減小保溫管道支吊架結構荷重,應盡量采用容重小的保溫材料。一般軟質和半硬質材料的容重不得大于150kg/m3,硬質材料的容重不得大于220kg/m3。3)最高使用溫度:最高使用溫度是指保溫材料長期安全可靠地工作所能承受的極限溫度。一般保溫材料的使用溫度是指保溫材料在該溫度下長期使用,其理化性能穩(wěn)定,符合設計和運行的技術要求。4)抗壓強度:抗壓強度是材料受到壓縮力作用而破損時,每個單位原始橫截面上承受的最大壓力負荷。材料的抗壓強度與加工工藝、材料氣孔率等有密切關系。GB4272-92設備及管道保溫技術導則規(guī)定硬質制品抗壓強度不應小于0.3MPa。對于軟質、半硬質及松散狀絕熱材料,一般受到壓縮荷載時不會損壞,因此抗壓強度未作規(guī)定。5)含水率:保溫材料吸收水的性質稱為吸水性。材料體積吸水的程度用吸水率來表示。保溫材料的吸濕性,對其保溫效果有很大的影響,吸收的水蒸氣遇冷會凝聚成水或結為冰,從而大大提高了其導熱系數(shù),甚至引起材料開裂,破壞保溫結構。另外,為了降低保溫材料吸收的水分,除了在施工中應注意防水外,還可以適當?shù)卦诒夭牧现屑尤朐魉畡?如憎水礦棉板和憎水珍珠巖等。6)線膨脹系數(shù):保溫材料受熱時的膨脹特性可用線膨脹系數(shù)表示。保溫材料的線膨脹系數(shù)與材料的熱穩(wěn)定性有密切的關系。如材料的線膨脹系數(shù)較大,則保溫結構受熱后,內部因變形會產生較大的應力,當溫度變化劇烈時,保溫結構便會受到破壞。設計保溫結構時,應根據(jù)材料線膨脹系數(shù)的大小預留一定尺寸的膨脹縫。7)抗折強度:抗折強度是材料在受到彎曲負荷作用下破壞時單位面積上所受的力偶矩。2外保溫墻體保溫性能1)導熱系數(shù)低,熱穩(wěn)定性好;2)憎水性好、透氣性強,能有效避免水蒸氣遷移過程中出現(xiàn)的墻體內部結露現(xiàn)象;3)耐凍融、耐暴曬、抗風化、抗降解,耐老化性能高,具有良好的耐候性;4)基層變形適應性強,各層材料逐層漸變,能夠及時傳遞和釋放變形應力,保護面層不脫落、不開裂;5)耐火等級高,在明火狀態(tài)下不應產生大量毒氣,在火災發(fā)生時能延緩或阻止火勢蔓延;6)柔性強度相適應,抗沖擊能力強。我國用于外保溫墻體的保溫材料主要有:膨脹型聚苯板(EPS)、擠塑型聚苯板(XPS)、巖(礦)棉板、玻璃棉氈以及超輕的聚苯顆粒保溫料漿等。近年來,聚氨酯硬泡也開始在建筑外保溫中嶄露頭角。3可選用的材料1)巖棉。巖棉、礦渣棉及其制品是礦物棉的一種。巖棉是以精選的玄武巖或輝綠巖為主要原料,經高溫熔融后,由高速離心設備制成人造無機纖維,同時加入特制的粘結劑和防塵油,再經加溫固化,制作成各種規(guī)格、不同要求的巖棉保溫制品。其主要品種有巖棉板、巖棉玻璃布縫氈、巖棉保溫條等。巖棉制品具有不燃、無毒、容重小、導熱系數(shù)小,使用溫度高,經久耐用,不易風化,對金屬不腐蝕等優(yōu)點。還有一個重要優(yōu)點是原材料豐富,成本低,因此它是目前國內外在建筑外墻上應用最多的一種保溫材料,但缺點是施工時對施工人員的皮膚有刺癢反應,安裝條件差。2)玻璃棉。玻璃棉及其制品是礦物棉的一種,玻璃棉是以硅砂、石灰石、螢石等礦物為主要原料,熔化后經過特殊工藝將熔融玻璃液制成無機纖維,在玻璃棉成型的過程中,根據(jù)不同的使用要求可以制成氈、板或管殼等各種制品。玻璃棉制品具有良好的隔熱、隔振、吸音效果,其缺點是吸水率大,須防水處理。它受潮后變形,隔振效果下降,即使風干后也不能恢復至原來的性能,因此一般來說玻璃棉使用壽命較短。3)聚苯乙烯泡沫塑料。聚苯乙烯泡沫塑料是以聚苯乙烯樹脂為基料,加入發(fā)泡劑等輔助材料,經加熱發(fā)泡而成的輕質材料。它具有質輕、導熱系數(shù)小、吸水率低、柔性好、耐水、耐老化、耐低溫、耐腐蝕、易加工、價廉質優(yōu)等優(yōu)點?，F(xiàn)已在建筑市場上廣泛應用。聚苯乙烯泡沫塑料根據(jù)生產工藝的不同,有膨脹型(EPS)與擠塑型(XPS)兩類。在目前各種外墻保溫中使用最多的為聚苯乙烯板,其中又以膨脹聚苯乙烯板最為普遍。4)泡沫玻璃。泡沫玻璃是由定量的碎玻璃、發(fā)泡劑、改性添加劑和促進劑等,經過粉碎混合均勻形成配合料,放到特定的磨具中,再經過預熱、熔融、發(fā)泡、退火等工藝制成的多孔玻璃。泡沫玻璃作為保溫隔熱材料主要應用于石油化工熱力管線的保溫和冷庫保冷材料、外墻外保溫材料、熱電廠的煙倉內壁保溫以及建筑屋頂?shù)谋馗魺岬?甚至還具有用于家庭清潔保健的功能。其生產原料是利用回收廢舊玻璃,投資較少,但科技含量高、產品附加值大的一種保溫材料。目前國內生產的泡沫玻璃由于受廢玻璃原有特性的局限及加工工藝和設備等多種因素的限制,只能生產普通檔次的產品,在導熱系數(shù)和抗壓強度等技術性能上與國外同類產品存在明顯的差距。5)聚氨酯泡沫塑料。聚氨酯泡沫塑料是南二元或多元有機異氰酸酯與多元醇化合物加其他助劑作用相互發(fā)生反應而形成的高分子聚合物。它分為軟質、半硬質和硬質聚氨酯泡沫塑料幾種,而用于絕熱材料的主要是硬質聚氨酯泡沫塑料。近年來聚氨酯泡沫塑料發(fā)展較快,但與國外發(fā)展相比,技術上仍屬于低水平,主要原料依靠進口,價格不斷升高,嚴重阻礙了聚氨酯工業(yè)發(fā)展和應用,尤其是在建筑工業(yè)中的大規(guī)模應用。對上述幾種材料性能參數(shù)進行比較。由材料基本性能來看,有機類保溫材料發(fā)泡聚氨酯在導熱系數(shù)、抗壓強度、耐溫方面都有優(yōu)勢,擠塑聚苯在抗壓強度、耐濕方面有優(yōu)勢,膨脹聚苯在各方面均無優(yōu)勢。價格方面,聚氨酯的價格最高,膨脹聚苯板最低。無機類保溫材料巖