保溫隔熱材料與制品的發(fā)展與展望

保溫隔熱材料與制品的發(fā)展與展望

材料、材料和產(chǎn)品是影響建筑節(jié)能的重要因素。建筑保溫材料的研制與應(yīng)用越來越受到世界各國(guó)的普遍重視。20世紀(jì)70年代后,國(guó)外普遍重視保溫材料的生產(chǎn)和在建筑中的應(yīng)用,力求大幅度減少能源的消耗量,從而減少環(huán)境污染和溫室效應(yīng)。國(guó)外保溫材料工業(yè)已經(jīng)有很長(zhǎng)的歷史,建筑節(jié)能用保溫材料占絕大多數(shù),而新型保溫材料也正在不斷地涌現(xiàn)。1980年以前,中國(guó)保溫材料的發(fā)展十分緩慢,但中國(guó)保溫材料工業(yè)經(jīng)過30多年的努力,特別是經(jīng)過近20年的高速發(fā)展,不少產(chǎn)品從無(wú)到有,從單一到多樣化,質(zhì)量從低到高,已形成取膨脹珍珠巖、礦物棉、玻璃棉、泡沫塑料、耐火纖維、硅酸鈣絕熱制品等為主的品種比較齊全的產(chǎn)業(yè)。中國(guó)建筑節(jié)能材料的市場(chǎng)較大,尤其是建筑保溫材料。中國(guó)房屋住宅的能量損失大致為:墻體約占50%;屋面約占10%;門窗約占25%;地下室和地面約占15%。中國(guó)建筑要在2010年實(shí)現(xiàn)節(jié)能率50%,需對(duì)建筑外墻進(jìn)行全面改造,墻體保溫材料的市場(chǎng)將會(huì)大幅度增加。在建筑和工業(yè)中采用優(yōu)秀的保溫技術(shù)與材料,往往能起到事半功倍的效果。統(tǒng)計(jì)表明,建筑中每使用一噸礦物棉絕熱制品,一年可節(jié)約相當(dāng)于一噸石油能耗。工業(yè)設(shè)備與管道的保溫,采用良好的絕熱措施與材料,可顯著降低生產(chǎn)能耗和成本,改善環(huán)境,提高經(jīng)濟(jì)效益。通常用于保溫材料的投資一年左右可以通過節(jié)約的能量收回。絕熱材料的發(fā)展礦物棉及制品是一種優(yōu)質(zhì)的保溫材料,已有100余年生產(chǎn)和應(yīng)用的歷史。自1840年英國(guó)首先發(fā)現(xiàn)融化的礦渣噴吹后形成纖維,并生產(chǎn)出礦渣棉;到1960年至1980年,各國(guó)礦物棉制品迅猛發(fā)展;1980年以后至今,由于其它保溫材料如玻璃棉、泡沫塑料發(fā)展加快,國(guó)際上礦物棉制品的產(chǎn)量處于比較平穩(wěn)的階段,近年來世界礦物棉制品年產(chǎn)量約800萬(wàn)噸左右,礦物棉在建筑中應(yīng)用最為廣泛,例如英國(guó)占85%、德國(guó)占70%、日本占92%、美國(guó)占90%以上。我國(guó)從80年代初北京引進(jìn)瑞典16300噸生產(chǎn)線開始,我國(guó)絕熱材料向規(guī)?；?、性能更加優(yōu)異、品種規(guī)格更為齊全的方向前進(jìn)了一大步。隨后迅速發(fā)展到具有生產(chǎn)能力3000噸/年就有80家,生產(chǎn)企業(yè)有180家左右,設(shè)計(jì)能力55萬(wàn)噸。巖棉生產(chǎn)技術(shù)巖棉制品是以玄武巖為主要原料,經(jīng)高溫熔融后,由高速離心設(shè)備制成無(wú)機(jī)纖維,同時(shí)均勻加入一定比例的粘結(jié)劑、防塵油、硅油,然后根據(jù)用戶不同要求,制成巖棉板、巖棉管殼等不同產(chǎn)品。纖維直徑為3~6μm。巖棉板的纖維是平行于墻面的,密度為ρ=100~200Kg/m3,導(dǎo)熱系數(shù)為λ≤0.04W/m·K。巖棉的一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)燃燒,在DIN4102中屬于A級(jí)(不燃)。巖棉生產(chǎn)技術(shù):小廠生產(chǎn)的巖棉均勻程度差;大廠引進(jìn)的設(shè)備布棉速度與厚度自動(dòng)調(diào)節(jié),出棉多,主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速快,因此,大廠的巖棉容重均勻、渣球含量少。離心噴吹法生產(chǎn)技術(shù)玻璃棉及制品繼巖棉之后,出現(xiàn)的又一種容重輕、絕熱性能好的隔熱保溫材料。80代中期,上海、北京引進(jìn)日東紡技術(shù)和設(shè)備,采用離心噴吹法生產(chǎn),產(chǎn)品有:板、氈、殼、裝飾天花板等。玻璃棉特點(diǎn):重量輕,一般10~96kg/m3,20kg/m3以下為氈,24~48kg/m3為中硬板,48~96kg/m3為硬板,其中48kg/m3可做天花板,軟化點(diǎn)為500度左右,保溫300度,k=0.9。產(chǎn)品的應(yīng)用情況硅酸鈣絕熱制品國(guó)內(nèi)70年代研制成功,具有抗壓強(qiáng)度高,導(dǎo)熱系數(shù)小,施工方便,可反復(fù)使用的特點(diǎn),在電力系統(tǒng)應(yīng)用較為廣泛。目前能維持正常生產(chǎn)的僅30余家,年產(chǎn)量約15萬(wàn)平方米,它的應(yīng)用受到礦物棉的沖擊,加之價(jià)格較高,宣傳不力,近年來銷售不佳,使生產(chǎn)受到制約。應(yīng)用:耐高溫,價(jià)格相對(duì)來說較低,最大缺陷在于受熱膨脹后自身易開裂,焊縫錯(cuò)動(dòng);留有空間,熱空氣冒出來,冷空氣進(jìn)去,雖然外護(hù)表面溫度不高,但熱損較大。進(jìn)展之一:速溶速降聚硅纖維生產(chǎn)線硅酸鋁纖維也叫耐火纖維,主要用作窯爐保溫材料,目前生產(chǎn)企業(yè)200家左右,總生產(chǎn)能力超過4萬(wàn)噸/年,年產(chǎn)量近2萬(wàn)噸。品種較多,國(guó)內(nèi)主要有普通硅酸鋁纖維、高純硅酸鋁纖維、高鋁纖維和含鋁纖維及少量制品,均為中、低檔產(chǎn)品;多晶莫來石纖維、多晶氧化鋁纖維和多晶氧化鋯纖維等高檔產(chǎn)品。從美國(guó)引進(jìn)四條生產(chǎn)線,工藝技術(shù)先進(jìn),速溶速甩成纖、干法針刺氈,質(zhì)量穩(wěn)定,可耐溫800~1250度。特點(diǎn):酸度導(dǎo)數(shù)2.0以上,耐高溫,一般化工管道1000多度,必須用這種材料。溶溫在2000度左右。長(zhǎng)期接觸以上產(chǎn)品及其替代品對(duì)人體健康具有一定的危害,對(duì)此我們應(yīng)該有所了解,以便相關(guān)工作人員在生產(chǎn)、應(yīng)用中加強(qiáng)防范:1、碳纖維工人肺活檢病理檢查接觸玻璃棉、巖棉、礦棉的工人均可出現(xiàn)x線胸片改變:即塵肺改變。肺功能測(cè)定FVC(用力呼氣量)低于正常,但遠(yuǎn)不如石棉工人嚴(yán)重。對(duì)接觸玻璃纖維工人肺活檢病理檢查表明,肺組織內(nèi)有玻璃纖維塵細(xì)胞灶,膠元輕度增生,肺癌、肺膿腫。當(dāng)接觸較低濃度時(shí)(2.5根/毫升),即使長(zhǎng)達(dá)20年,工人肺功能改變也不大。接觸高濃度玻璃纖維塵的工人,出現(xiàn)上呼吸道刺激癥狀和哮喘發(fā)作。自患者肺灌洗液中可檢出0.5、O.7μm粗的玻璃纖維。此外,漂白土纖維、綠坡石、海泡石等接觸工人胸片顯示有不典型的陰影,肺活檢有細(xì)支氣管炎、網(wǎng)狀纖維增生、纖維灶等改變。2、纖維直徑和表面粗糙度的影響玻璃纖維工人多發(fā)生接觸性皮炎,但部分工人可以逐漸耐受,稱為“硬化現(xiàn)象。對(duì)皮膚損害的程度,依纖維直徑和表面粗糙性而異,目前公認(rèn),纖維直徑超過5μm,才具有明顯刺激作用。接觸玻璃纖維、巖棉的工人,有少數(shù)人出現(xiàn)皮膚過敏,但迄今未證實(shí)這些纖維本身是致敏原。3、石膠殘料的危害接觸玻璃纖維等工人可患結(jié)膜炎和角膜炎,嚴(yán)重者可見角膜混濁和局部膿腫。自患者眼內(nèi)可以沖洗出直徑3μm以下的纖維。對(duì)患者眼球的病理檢查,可見角膜上皮細(xì)胞增生,結(jié)膜液粘蛋白含量增加,表明是機(jī)械性刺激作用。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)有類似的病理改變。實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng)纖維粒徑、長(zhǎng)短相似時(shí),石棉替代品亦可產(chǎn)生與石棉相近的毒性和致癌性。石棉替代品粉塵對(duì)人和動(dòng)物具有一定的生物學(xué)損害作用,其生物學(xué)活性及病理作用雖不及石棉,但作為石棉代替品的大量生產(chǎn)和使用,對(duì)其危害不容忽視。礦物棉及制品其對(duì)人體潛在的健康健康亦越來越受到國(guó)際上有關(guān)組織的關(guān)注。世界衛(wèi)生組織(WHO)的國(guó)際癌癥研究會(huì)(IARC)曾評(píng)價(jià)過其致癌性,歐盟就其刺激性和致癌性進(jìn)行過分類,獨(dú)立專業(yè)組織——美國(guó)政府工業(yè)衛(wèi)生學(xué)家會(huì)議(ACGIH)曾就其致癌性進(jìn)行過分類。基于國(guó)際上對(duì)人造礦物棉大量的毒理學(xué)研究,以及部分發(fā)達(dá)國(guó)家成功實(shí)施的有關(guān)人造礦物棉的安全作業(yè)規(guī)程,國(guó)際勞工組織(ILO)于2000年1月在日內(nèi)瓦召開了三方專家聯(lián)席會(huì)議,討論并通過了“安全使用合成玻璃纖維隔熱棉(玻璃棉、巖棉和渣棉)實(shí)用規(guī)程”,我國(guó)的生產(chǎn)、使用企業(yè)應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行這一規(guī)程,確保勞動(dòng)者的身體健康。新型保溫材料泡沫塑料是以合成樹脂為基礎(chǔ)制成的,內(nèi)部具有無(wú)數(shù)小孔的塑料制品,它具有導(dǎo)熱系數(shù)低,加工成型等優(yōu)點(diǎn),在建筑已經(jīng)廣泛使用。主要產(chǎn)品為聚苯乙烯泡沫塑料和聚氨酯泡沫塑料。外墻保溫復(fù)合墻板聚苯乙烯泡沫塑料是以聚苯乙烯樹脂為主要原料,經(jīng)發(fā)泡劑發(fā)泡而制成的內(nèi)部具有無(wú)數(shù)封閉微孔的材料。其表觀密度小,導(dǎo)熱系數(shù)小,吸水率低,隔音性能好、機(jī)械強(qiáng)度高,而且尺寸精度高,結(jié)構(gòu)均勻。因此在外墻保溫中其占有率很高。聚苯乙烯泡沫板(簡(jiǎn)稱聚苯板,EPS、XPS)、陶?；炷翉?fù)合聚苯仿石裝飾保溫板、鋼絲網(wǎng)架夾芯墻板等。其中聚苯板因具有優(yōu)良的物理性能和廉價(jià)的成本,已經(jīng)在全世界范圍內(nèi)的外墻保溫外掛技術(shù)中被廣泛應(yīng)用。內(nèi)置的聚苯板可以是雙面鋼絲網(wǎng)的,也可以是單面鋼絲網(wǎng)的。雙面鋼絲網(wǎng)聚苯板與混凝土的連接,主要是依靠?jī)?nèi)側(cè)鋼絲網(wǎng)架與墻體外側(cè)配筋相綁扎及混凝土與聚苯板的粘接力,其結(jié)合性能良好,具有較高的安全度。單面鋼絲網(wǎng)聚苯板與混凝土的連接,主要依靠混凝土與聚苯板的粘接力以及斜插鋼筋、L型鋼等與混凝土墻體的錨固力,結(jié)合性能也較好。與雙鋼絲網(wǎng)相比較,單面鋼絲網(wǎng)技術(shù)因取消了內(nèi)側(cè)鋼絲網(wǎng)和安裝保溫板前的板外側(cè)抹灰,節(jié)省了工時(shí)和材料。近年來用于鋼絲網(wǎng)夾芯板材,彩色鋼板復(fù)合夾心板材,雖然有一定限制,但發(fā)展較快,隨著建筑防火對(duì)材料要求越來越嚴(yán)格,對(duì)該材料應(yīng)用提出了新課題。外墻保溫技術(shù)硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料具有非常優(yōu)越的絕熱性能,它的導(dǎo)熱系數(shù)之低(0.025W/(m2·K))是其他材料所無(wú)法與之相比的。同時(shí)其特有的閉孔結(jié)構(gòu)使其具有更優(yōu)越的耐水汽性能,由于不需要額外的絕緣防潮,簡(jiǎn)化了施工程序,降低工程造價(jià)。但因其價(jià)格較高、而且易燃,這就限制了它的使用。無(wú)溶劑硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料外墻外保溫技術(shù),由保溫層、多種界面處理層、輕質(zhì)找平層、抗裂防護(hù)層、飾面層組成,有涂料飾面與瓷磚飾面兩種做法。其中保溫層采用新型保溫材料無(wú)溶劑硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料,具有導(dǎo)熱系數(shù)低,比強(qiáng)度高,綠色環(huán)保等特性。施工中運(yùn)用高壓無(wú)氣噴涂設(shè)備,充分保證了保溫層施工的效率和質(zhì)量。不同界面之間采用不同性質(zhì)的界面處理劑,有效解決了有機(jī)與無(wú)機(jī)材料之間的粘接難題。輕質(zhì)找平層采用膠粉聚苯顆粒保溫漿料,很好地克服了聚氨酯保溫層表面平整度控制問題,同時(shí)又給找平層材料增添了多種新功能,使之具有質(zhì)輕、阻燃防火、防老化、降低成本等特性?？沽逊雷o(hù)層采用柔性漸變理念設(shè)計(jì)的抗裂砂漿復(fù)合網(wǎng)格布(或熱鍍鋅四角鋼絲網(wǎng))技術(shù),