第一篇：新材料在建筑節(jié)能中的應(yīng)用及質(zhì)量問題探析

新材料在建筑節(jié)能中的應(yīng)用及質(zhì)量問題探析

摘要:建筑節(jié)能工程中的新材料、新技術(shù)、新工藝,給建筑施工技術(shù)創(chuàng)新帶來了深刻的影響,文章主要對建筑新材料在節(jié)能工程應(yīng)用中常見的質(zhì)量問題從理論上進(jìn)行了研析,并提出應(yīng)對方法。

關(guān)鍵詞:新材料;新技術(shù);新工藝;建筑節(jié)能

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,我國的建筑施工技術(shù)水平也相應(yīng)得到了較大提高。當(dāng)前的建筑市場競爭激烈,要想開拓市場站穩(wěn)腳跟,謀求更大的發(fā)展,就必須依靠科技創(chuàng)新來增強(qiáng)企業(yè)實力,保證施工的關(guān)鍵技術(shù)、材料、工藝、設(shè)備緊跟國際發(fā)展趨勢,與行業(yè)先進(jìn)水平同步,靠增加科技含量來提高工程質(zhì)量,降低生產(chǎn)成本,創(chuàng)造最佳效益。

建筑物的能耗主要是由構(gòu)成建筑物的圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料和建筑物內(nèi)的用能設(shè)備影響,由于建筑節(jié)能的要求,這兩方面的施工技術(shù)都發(fā)生了深刻變化。在圍護(hù)結(jié)構(gòu)中墻體變成了保溫墻體,屋面變成了保溫隔熱屋面,門窗和幕墻不僅有保溫隔熱要求而且部分還增加了遮陽系統(tǒng),樓地面增加了保溫或采暖制冷系統(tǒng):不僅要提高設(shè)備的效率,而且逐步發(fā)展可再生能源和新型能源。因此,相應(yīng)的施工技術(shù)也應(yīng)與時俱進(jìn)。

1節(jié)能墻體對施工新技術(shù)的要求

1.1保溫墻體多為無機(jī)與有機(jī)材料的復(fù)合

我國傳統(tǒng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻多為無機(jī)材料組成,如磚石砌體、混凝土、水泥砂漿等,如今為了節(jié)能保溫的需要,引入了大量有機(jī)保溫材料如模塑聚苯乙烯泡沫板、擠塑聚苯乙烯泡沫板、硬泡聚氨酯等,因為這些有機(jī)保溫材料的保溫性能要比傳統(tǒng)墻體材料的保溫性能強(qiáng),所以有機(jī)保溫材料在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能中廣泛應(yīng)用,形成了一種無機(jī)與有機(jī)材料復(fù)合墻體,這樣就對施工工藝提出了新的要求。典型的保溫墻體,是有機(jī)與無機(jī)材料相間復(fù)合而成,而這種墻體除了傳統(tǒng)的承重、隔聲要求外,還增加了保溫隔熱的要求。要求無機(jī)材料和有機(jī)材料組合成一個整體,在自然環(huán)境中能共同作用,因此對組成墻體的材料性能及施工工藝有了新的要求,如抹灰再不是傳統(tǒng)意義上的水泥砂漿抹灰,膩子也不是普通外墻膩子,涂料也不同于水泥砂漿外墻,貼面磚也不是貼于傳統(tǒng)墻面上,施工工藝產(chǎn)生了深刻的變化。

1.2保溫墻面的抗裂性比傳統(tǒng)墻體要求高

從材料學(xué)和結(jié)構(gòu)學(xué)看,傳統(tǒng)無機(jī)材料墻面出現(xiàn)裂縫是常見的和允許的,只要不影響結(jié)構(gòu)安全,而節(jié)能保溫工程的要求較高。一是無機(jī)材料和有機(jī)材料組成的復(fù)合墻體容易產(chǎn)生裂縫;二是外保溫系統(tǒng)的外飾面和防護(hù)層使用環(huán)境較惡劣;三是材料的導(dǎo)熱系數(shù)和濕度影響其保溫性能。防裂性是墻體保溫工程要解決的關(guān)鍵技術(shù)之一,因為一旦保溫層、抗裂防護(hù)層發(fā)生開裂,墻體保溫性能就會發(fā)生很大改變,非但滿足不了節(jié)能要求,甚至還會危及墻體的安全。

根據(jù)工程實踐和統(tǒng)計資料顯示,變形裂縫特別是溫度變形裂縫或者是由變形和外力共同作用產(chǎn)生的墻體裂縫幾乎占全部可遇裂縫的80 %以上,由于沖擊、風(fēng)壓、地震力等外力引起的機(jī)械破壞比重小,因此,控制裂縫關(guān)鍵是應(yīng)控制在約束條件下(約束體和被約束體都可產(chǎn)生一定程度的變形)材料的變形量不超過材料本身的極限變形。這與拉應(yīng)力不超過當(dāng)時抗拉強(qiáng)度的結(jié)論是統(tǒng)一的。

影響抗裂的因素很多,由抹面砂漿與增強(qiáng)網(wǎng)構(gòu)成的抗裂防護(hù)層對整個系統(tǒng)的抗裂性能起著較關(guān)鍵的作用。抹面砂漿的柔韌極限拉伸變形應(yīng)大于最不利情況下的自身變形(干縮變形、化學(xué)變形、濕度變形、溫度變形)及基層變形之和,從而保證抗裂防護(hù)層抗裂性要求。復(fù)合在抹面砂漿中的增強(qiáng)網(wǎng)(如玻纖網(wǎng)格布),一方面能夠有效地增加抗裂防護(hù)層的拉伸強(qiáng)度,另一方面由于能有效分散應(yīng)力,可以將原本可能產(chǎn)生的較寬裂縫(有害裂縫)分散成許多較細(xì)裂縫(無害裂縫),從而形成其抗裂作用。表面涂塑材質(zhì)及涂塑量對玻纖網(wǎng)格布的早期耐堿性具有較重要的意義,而玻纖品種對長期耐堿性具有決定意義。

特別強(qiáng)調(diào)現(xiàn)場配制的普通水泥砂漿抹在保溫層上不容易解決抗裂問題。水泥砂漿的收縮相當(dāng)大,與保溫材料組合在一起工作。由于它們各自的收縮膨脹性能不同,在交界面上容易產(chǎn)生裂縫。因此,傳統(tǒng)意義上的水泥砂漿抹灰在有機(jī)保溫材料上很容易產(chǎn)生裂縫,無法起到保護(hù)保溫材料不受潮的作用。

2門窗、透明幕墻及遮陽系統(tǒng)施工

透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱,除提高玻璃和框扇本身的熱工性能和保證中空玻璃的密閉性之外,還與玻璃和邊框接縫,以及框扇搭接縫的嚴(yán)密程度有密切的關(guān)系。只有各部分接縫足夠嚴(yán)密,才能保證盡量減少空氣的滲透,而空氣滲透是能量損失的重要途徑之一。

施工中提高氣密性一般是采用各種密封條或密封膠來解決。各種門窗的密封膠條種類繁多,應(yīng)與型窗的設(shè)計合理結(jié)合。最理想是設(shè)計型窗或幕墻時,同時設(shè)計配套的密封條,必要時需多道密封。而且必須選用彈性好、耐老化的材料,一般以三元乙丙和氯丁橡膠為宜,劣質(zhì)的密封條將過早老化失效,會給用戶帶來極大的不便和經(jīng)濟(jì)上的損失。玻璃的鑲嵌除采用密封壓條外,往往采用玻璃膠或兩者相結(jié)合使用。玻璃幕墻,尤其是隱框玻璃幕墻,更多采用硅酮結(jié)構(gòu)膠,但應(yīng)特別注意密封膠與玻璃以及所接觸配套材料的相容性,否則將導(dǎo)致密封失敗,甚至產(chǎn)生嚴(yán)重的安全隱患。

除窗和幕墻本身的密閉之外,不可忽視窗和墻體接觸部位的密封與防水,長期以來,在居住建筑中,一直采用水泥砂漿來堵塞窗框與墻體接縫的做法是錯誤的,砂漿的干縮,必然造成縫隙的空氣滲透。尤其是水泥砂漿遇水堿性將對鋁合金框材產(chǎn)生腐蝕作用,加速窗戶的損壞。正確的方法應(yīng)該是在框與墻接觸的縫隙中填入高效的保溫材料(例如發(fā)泡聚氨酯等),然后再在窗戶的兩邊與墻的交界處,用密封膠封閉,防止雨水侵入。戶門和陽臺門應(yīng)選用填充聚苯板或巖棉板的門,并與防火、防水要求相結(jié)合。

提高門窗及幕墻結(jié)構(gòu)與圍護(hù)結(jié)構(gòu)的一體化節(jié)能技術(shù)水平,改善墻體總體節(jié)能效果。重點解決門窗、幕墻錨固及填充技術(shù)和利用太陽能、空氣動力節(jié)能技術(shù)。大型公共建筑新近出現(xiàn)一種稱之為“雙層皮”的幕墻結(jié)構(gòu)形式,即在外窗或幕墻外面再設(shè)一層玻璃幕墻,一般是外層為單玻,內(nèi)層為中空玻璃,兩層間的距離20 cm～60 cm不等。每層樓內(nèi),外層玻璃的上、下端均設(shè)有可調(diào)節(jié)的通風(fēng)口。冬季有陽光照射時,可以打開外層幕墻下端和內(nèi)層窗上端的通風(fēng)口,使兩層玻璃之間被陽光加熱的空氣進(jìn)入室內(nèi),減少采暖能耗。而夏日則可將外層上、下端的通風(fēng)口都打開,使兩層墻之間的空氣層,在陽光照射下形成很好的向上流通的氣流,把熱空氣散發(fā)掉,降低內(nèi)層窗外表面的溫度,從而減少室內(nèi)的降溫空調(diào)負(fù)荷。如果在雙層幕墻之間加設(shè)可調(diào)節(jié)的遮陽百葉,其增加舒適度和節(jié)能效果就更加顯著了。

3結(jié)束語

總之,建筑節(jié)能工程施工中采用了大量新材料、新技術(shù)、新工藝,這給建筑施工技術(shù)創(chuàng)新帶來深刻的影響。以上僅對外墻外保溫、新型節(jié)能門窗等新技術(shù)應(yīng)用例證,從中已經(jīng)看到施工技術(shù)與傳統(tǒng)施工技術(shù)的不同,本人認(rèn)為建筑節(jié)能工程的實施將帶來建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工的巨大變化,部分施工工藝及標(biāo)準(zhǔn)隨之也應(yīng)做適當(dāng)改變。

近年來,建筑工程領(lǐng)域不斷出現(xiàn)的新技術(shù)和新工藝給傳統(tǒng)的建筑施工技術(shù)帶來了較大的沖擊,這一系列新技術(shù)的出現(xiàn),不但解決了過去傳統(tǒng)施工技術(shù)無法實現(xiàn)的技術(shù)瓶頸,推廣和引導(dǎo)了新的施工設(shè)備和施工工藝的出現(xiàn),而且新的施工技術(shù)使得施工效率得到了空前的提高。隨著社會的不斷發(fā)展進(jìn)步,將會出現(xiàn)更多的新技術(shù)、新設(shè)備和新材料,要勇于創(chuàng)新,大膽應(yīng)用,并結(jié)合現(xiàn)代化科學(xué)管理,在建設(shè)工程施工生產(chǎn)中不斷取得好成績。同時,為不斷推進(jìn)建筑業(yè)技術(shù)進(jìn)步,加大建筑業(yè)推廣先進(jìn)適用新技術(shù)的力度,對建筑業(yè)新技術(shù)內(nèi)容也應(yīng)加以調(diào)整和補充,不斷適應(yīng)新的生產(chǎn)力發(fā)展要求,實現(xiàn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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陳炯廉.淺議建筑節(jié)能施工新技術(shù)[J].山西建筑,2008(32)

第二篇：新材料在建筑節(jié)能中的應(yīng)用及質(zhì)量問題探析

新材料在建筑節(jié)能中的應(yīng)用及質(zhì)量問題探

析

摘要：建筑節(jié)能是現(xiàn)代人們所關(guān)注的重點問題，要想做好建筑節(jié)能，建筑節(jié)能材料是必不可少的，所以，建筑節(jié)能材料不斷發(fā)展，有很多新型材料出現(xiàn)。本文主要談?wù)勑虏牧显诮ㄖ?jié)能中的應(yīng)用及其發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：建筑節(jié)能；新材料；應(yīng)用發(fā)展

中圖分類號：TE08文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

前言

我國建筑行業(yè)發(fā)展的熱火朝天，但是由于我國資源緊缺、環(huán)境污染等現(xiàn)狀，大力發(fā)展新型的合成材料、綠色環(huán)保建筑材料是大勢所趨。推廣與發(fā)展建筑節(jié)能新材料可以說是建筑行業(yè)發(fā)展的新思路。所以，要加大建筑節(jié)能材料的力度，同時將自然自然資源利用起來，比如太陽能、地?zé)岬蓉S富的資源，使建筑物能隔音、防塵、保溫，又能達(dá)到使用舒適效果。采用先進(jìn)的建筑科學(xué)技術(shù)、節(jié)能新工藝、優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，運用新型建筑材料，充分利用各種自然能源，通過各種手段，把建筑能耗降下來，改變?nèi)司优c自然的和諧生態(tài)環(huán)境，創(chuàng)造健康、舒適的工作及建筑生活空間，促進(jìn)我國建筑事業(yè)的良性發(fā)展。

一、建筑節(jié)能的重要性

建筑節(jié)能是社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要：隨著我國社會生產(chǎn)水平的不斷提高。人們的環(huán)保意識也在不斷地提高，環(huán)保生活也和“高品質(zhì)的生活”緊密聯(lián)系起來，提高人民生活水平的必然要求是建筑節(jié)能，我國建筑業(yè)自身發(fā)展的需要也是建筑節(jié)能。建筑節(jié)能通過提高建筑的采暖功能以及節(jié)能照明功能，能夠提高住宅建筑的舒適性。從而提高我國建筑建設(shè)的水平，建筑節(jié)能有利于緩解能源危機(jī)和改善環(huán)境。節(jié)能材料的使用，能夠在一定程度上緩解目前我國甚至全球面臨的能源危機(jī)。

二、當(dāng)代綠色節(jié)能建筑新材料的類型

（一）抑菌建筑材料

傳統(tǒng)的建筑材料在長時間使用以后，會產(chǎn)生大量的細(xì)菌，威脅人類的健康。新型的抑菌建筑材料主要是由抑制細(xì)菌生長的抗菌成分制成，能夠抑制細(xì)菌的產(chǎn)生，以達(dá)到衛(wèi)生與安全的目的。抑菌建筑材料的使用壽命與其抗菌年限是相同的，在發(fā)達(dá)國家得到了很好的發(fā)展。抑菌建筑材料必將成為新型的建筑環(huán)保節(jié)能材料的重要組成部分。

（二）綠色植物建筑材料

當(dāng)前世界各國對于環(huán)境保護(hù)非常重視，建筑材料的選擇也要堅持環(huán)保的理念，綠色植物建材被廣泛地應(yīng)用到建筑領(lǐng)域中。例如，出現(xiàn)了大豆纖維麥秸建筑材料，這種建筑材料由大豆植物的蛋白纖維制成，具有較好的柔韌性，并且使用壽命比較長，除了作為建筑材料還可以用于發(fā)電，是環(huán)保節(jié)能的綠色建筑材料。

（三）碳素纖維建筑材料

碳素纖維建筑材料是由碳纖維以及與之相關(guān)基體樹脂組合制成的合成材料，這種建筑材料的很多力學(xué)性能非常優(yōu)秀，甚至可以與金屬相比較，并且具有耐高溫，耐腐蝕，膨脹系數(shù)小等優(yōu)點，憑借其優(yōu)秀性能被廣泛應(yīng)用到很多領(lǐng)域。此外，碳纖維建筑材料還具有自我清潔功能，直接體現(xiàn)了環(huán)保與節(jié)能的建筑理念。

（四）防水密封材料

（1）防水卷材有高聚物改性瀝青卷材和合成高分子防水卷材等，工程上以高聚物改性瀝青卷材為主。它有效地改善了瀝青耐高溫的性能，增加了低溫的彈性，改善了施工方法，擴(kuò)大了卷材應(yīng)用的溫度范圍，與此同時，也提高了瀝青的強(qiáng)度，延度和卷材的耐老化能力。

將使用壽命相應(yīng)延長，而合成高分子卷材強(qiáng)度高，延伸率大，有很好的高低溫性能，彈性、耐久性，且都有自重輕的優(yōu)點，可采用單層冷黏法施工，改善了施工環(huán)境，提高了工程質(zhì)量。

（2）防水涂料。在應(yīng)用前是可流動或黏稠的液體，經(jīng)現(xiàn)場涂刷后固化形成無接縫的防水層，與防水卷材相比有防水性能好，黏結(jié)強(qiáng)度高、溫度適應(yīng)性良好、施工速度快、易于維修等特點。

三、新材料在建筑節(jié)能中的應(yīng)用

（一）新型節(jié)能墻體的應(yīng)用

近些年來在實踐過程中，可以用作承重墻的墻體材料的主要有兩種，其分別是混凝土空心砌塊和粘土多孔磚。但是它們無法滿足人們對節(jié)能、保溫的需求，為了滿足人們對于節(jié)能新材料的需求，引進(jìn)了大量的有機(jī)保溫的材料，比如：硬泡聚氨酯、模塑聚苯乙烯泡沫板等。在建筑圍護(hù)的節(jié)能結(jié)構(gòu)中廣泛的運用有機(jī)保溫材料，其原因是有機(jī)保溫材料與傳統(tǒng)的墻體材料相比具有更好的保溫性能。因此它們得到了廣泛的使用，并形成一種有機(jī)材料和無機(jī)材料的復(fù)合墻體。在建筑施工時，對其工藝的要求就更高了。由無機(jī)和有機(jī)材料復(fù)合而成的保溫墻體具有許多優(yōu)點，比如：這種墻體可以滿足人們最基本的承重以及隔聲的要求，還具有隔熱和保溫的功能。因為其要求有機(jī)材料與無機(jī)材料相互組合并成為一個整體，可以在自然環(huán)境中共同作用，進(jìn)而對建筑施工工藝的要求有了新的提升。

墻體的保溫工程所面臨的最關(guān)鍵的技術(shù)問題是其防裂性。當(dāng)抗裂防護(hù)層、保溫層裂開之后，其墻體的保溫性能將會發(fā)生極大的變化。一旦發(fā)生這種情況，不僅無法滿足節(jié)能的需要，還會涉及到墻體的安全性問題。有很多因素影響著抗裂，由增強(qiáng)網(wǎng)和抹面砂漿共同組成的抗裂防護(hù)層在整個抗裂系統(tǒng)中起著關(guān)鍵性的作用。要想有效地確保抗裂防護(hù)層的抗裂性要求，就要使情況最壞時的基層變形與自身變形之和，遠(yuǎn)遠(yuǎn)地小于抹面砂漿柔韌極限的拉伸變形。在抹面砂漿中復(fù)合的增強(qiáng)網(wǎng)有極其重要的作用，比如：它可以使抗裂防護(hù)層拉伸的強(qiáng)調(diào)有效地增加，也可以使可能會產(chǎn)生的較大的裂縫分散為多個小裂縫，進(jìn)而使其抗裂作用更加明顯。

（二）節(jié)能屋面的應(yīng)用

屋面也是熱量損耗的重要通道之一，一般情況下，屋面的節(jié)能保溫是通過將容量低、導(dǎo)熱系數(shù)小，吸水率低并且有一定硬度的保溫材料鋪設(shè)在防水層和屋面之間實現(xiàn)的，因此，可選擇的保溫材料有很多，可以使用加氣混凝土塊、膨脹水泥板塊、水泥聚苯板、聚苯板、擠塑板等板塊狀材料。還可以使用膨脹珍珠巖、陶粒、浮石、爐渣等散料加入水泥進(jìn)行現(xiàn)場澆筑。再者，還可以采用膨脹珍珠巖、玻璃棉、巖棉等松散料裝進(jìn)袋中，鋪在屋面或者吊頂上部。最后，還可以采用硬質(zhì)聚酯泡沫塑料和粉煤灰、水泥為主的泡沫混凝土等材料進(jìn)行現(xiàn)場泡發(fā)澆筑。

（三）節(jié)能門窗的應(yīng)用

門窗的節(jié)能在整個建筑節(jié)能中起著極大的作用，其主要是因為門窗負(fù)責(zé)著建筑物內(nèi)外的能量交換。建筑門窗在節(jié)能上，要提高框扇與玻璃熱工性能，并盡量運用中空玻璃同時保證其密閉性，還要重視玻璃與邊框接縫、門窗框扇在搭接處的嚴(yán)密度。節(jié)能門窗的發(fā)展，促進(jìn)現(xiàn)代建筑工程質(zhì)量效率的提升，在此環(huán)節(jié)中!門窗建材是建筑物熱傳導(dǎo)、熱傳遞的重要組成部分。它也是建筑耗能比較大的部分!在此過程中，對節(jié)能門窗的有效使用，能夠有效提高建筑業(yè)的節(jié)能水平。

四、綠色建筑節(jié)能新材料發(fā)展趨勢

綠色建筑節(jié)能材料的研究與探索主要是以低碳建筑材料、太陽能建筑材料、天然材質(zhì)的建筑材料、無污染與無公害的建筑材料為主要發(fā)展的方向。并且，像如信息技術(shù)、智能技術(shù)以及納米技術(shù)等先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)也將參與新型建筑材料在建筑領(lǐng)域的使用。綠色建筑節(jié)能新材料是在傳統(tǒng)建筑材料的基礎(chǔ)上研發(fā)和產(chǎn)生的新型建筑材料。因此，綠色建筑節(jié)能新材料

首先要具有時代特征，符合現(xiàn)代節(jié)能建筑的發(fā)展要求。其次要環(huán)保節(jié)能，符合當(dāng)代環(huán)境保護(hù)的要求，有利于社會的持續(xù)健康發(fā)展。總而言之，新型建筑材料要保證具備環(huán)保、綠色、安全、衛(wèi)生、創(chuàng)新、節(jié)能等特點，并且能夠有效降低建筑物的能耗，提高能源的利用效率，提高人們居住環(huán)境舒適性。

五、結(jié)語

總而言之，建筑節(jié)能新材料在今后的建筑行業(yè)應(yīng)用逐漸廣泛毫無疑問。所以，要全面認(rèn)識當(dāng)代綠色建筑節(jié)能材料的主要類型，明確其應(yīng)用的現(xiàn)狀，并且要不斷開發(fā)與探索綠色建筑節(jié)能新材料，明確綠色建筑節(jié)能新材料的發(fā)展趨勢，以擴(kuò)大綠色建筑節(jié)能材料的應(yīng)用范圍，降低能耗，提高資源的利用效率，促進(jìn)社會的持續(xù)健康發(fā)展。隨著建筑行業(yè)的持續(xù)火熱地發(fā)展，新型材料會層出不窮，建筑業(yè)的發(fā)展也一定會推動建筑材料業(yè)的發(fā)展，新型建筑材料將會更節(jié)能、更環(huán)保。

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第三篇：聚氨酯在建筑節(jié)能保溫材料中應(yīng)用

聚氨酯在建筑節(jié)能保溫材料中應(yīng)用

上海市聚氨酯產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)中心總工程師 黃茂松研究員 內(nèi)容摘要：

本文論述了建筑節(jié)能在國家能源政策中的地位與作用。介紹了PU硬泡保溫材料應(yīng)用于建筑節(jié)能的優(yōu)點以及和其它有機(jī)保溫材料和無機(jī)保溫材料優(yōu)缺點比較。介紹了TVCC火災(zāi)災(zāi)情，分析了其內(nèi)因及其吸取的教訓(xùn)。討論了PU硬泡和聚苯乙烯泡沫燃燒機(jī)理，從理論上闡明了兩種保溫材料燒燃機(jī)理的不同點，討論了聚苯乙烯快速燃燒的原因。介紹了PU硬泡的防火性能標(biāo)準(zhǔn)，提出了需建立防火安全性能測試方法依據(jù)。討論了建筑節(jié)能采用無機(jī)保溫材料將給國家?guī)砭薮髶p失的后果。

一、PU硬泡材料在外墻保溫建筑節(jié)能中應(yīng)用前景

（一）建筑節(jié)能是我國不可動搖的既定國策

在全球金融危機(jī)影響下，我國國民經(jīng)濟(jì)能否保持持續(xù)穩(wěn)定的高速發(fā)展，能源問題已成為一個突出的矛盾，我國目前是世界上最大的建筑市場，我國既有建筑面積400億m2，每年新增建筑量20億m2，而目前我國新建筑中95%以上仍是高能耗建筑，建筑能耗已經(jīng)達(dá)到全社會能耗的27%。若不采取節(jié)能措施，到2020年將有50%全國能源消耗在建筑上。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計，我國建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能普遍較低，外墻和窗口的熱導(dǎo)率系數(shù)為同等發(fā)達(dá)國家的3-4倍，外墻單位建筑面積耗能要高出4-5倍，我國建筑單位面積總熱量為氣候條件接近的發(fā)達(dá)國家高出2-5倍。由此表明我國建筑節(jié)能的潛能很大，根據(jù)建設(shè)部建筑節(jié)能的總體目標(biāo)：到2010年全國城鎮(zhèn)新建建筑實現(xiàn)節(jié)能50%，對既有建筑節(jié)能改造大城市完成25%，中等城市完成15%，小城市完成10%。到2020年北方和沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)新建筑實現(xiàn)節(jié)能65%。由此表明建筑節(jié)能已成為影響我國能源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略決策的關(guān)鍵因素，也是我國持久的不可動搖的國策。

據(jù)有關(guān)資料報導(dǎo)，歐美等發(fā)達(dá)國家和建筑保溫材料中約有49%采用PU材料，但在我國目前還不到10%。EPS/XPS在歐州和美國建筑節(jié)能保溫材料中占有率<10%，在中國占80%。據(jù)國際板材制造商協(xié)會公布的資料表明，PU和PIR（聚異氰尿酸酯）板材在發(fā)達(dá)國家占建筑節(jié)能板材總消費量的73.8%，EPS/XPS只占20.6%。其中有機(jī)泡沫塑料板材達(dá)到了建筑節(jié)能材料消費量的94.4%。

中國塑料加工協(xié)會PU專業(yè)委員會高級顧問孟揚教授作過粗略計算，按照中國的建筑市場每年新增建筑面積20億m2,按65%節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)計算，年需PU保溫材料為100萬t/a。對400億m2建筑能耗既有建筑每年也以20億m2節(jié)能改造計算，每年也需100萬t/aPU保溫材料。

由此可見我國的建筑節(jié)能將給我國PU硬泡市場帶來巨大市場空間。

（二）PU硬泡與其它保溫材料優(yōu)缺點比較

1、PU硬泡保溫材料的主要優(yōu)點（1）保溫性能優(yōu)越

導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá)到0.017-0.025w/m.k是目前有機(jī)和無機(jī)保溫材料導(dǎo)熱系收最低的一種材料。在達(dá)到同樣隔熱效果條件下，其使用的保溫層厚度最小。計算表明：在達(dá)到同樣隔熱效果條件下，50毫米厚的PU硬泡，相當(dāng)于80毫米厚的EPS/XPS；90毫米厚的礦物棉和760毫米厚的混凝土結(jié)構(gòu)。（2）力學(xué)性能優(yōu)良

噴涂PU硬泡與基層墻體表面粘結(jié)牢固，能在較寬溫度范圍和較高濕度條件下抵御承受風(fēng)力、自重及撞擊等各種負(fù)載時，PU保溫層與基層不合產(chǎn)生起鼓而分離。尺寸穩(wěn)定性小于1%，延伸率大于5%，具有一定的韌性，不易產(chǎn)生開裂。現(xiàn)象耐沖擊性能優(yōu)良，與其它保溫材料相比具有較強(qiáng)的抵抗外力的能力。強(qiáng)度是PU硬泡最重要的力學(xué)性指標(biāo)，它的大小直接決定著外墻飾面系統(tǒng)抗風(fēng)壓、抗沖擊、抗應(yīng)變能力，是評估外墻保溫系統(tǒng)使用安全性能最重要、最直接的性能指標(biāo)。

（3）防水性能良好

PU硬泡呈閉孔結(jié)構(gòu)，閉孔率高達(dá)95%以上，具有優(yōu)良的防水、隔汽性能。能阻隔水及水蒸汽滲透，使墻體保持一個良好的穩(wěn)定的絕熱狀態(tài)，這是目前其它保溫材料很難實現(xiàn)的。

2、PU硬泡同EPS、XPS外保溫材料相比具有以下優(yōu)點：

（1）保溫性：PU硬泡保溫性能明顯優(yōu)于EPX、XPS。（2）密封性：EPS和XPS有縫有空腔結(jié)構(gòu)，外界空氣很容易通過縫隙，空腔流通，影響保溫性能。（3）抗風(fēng)揭性：PU硬泡在密度35kg/m3下，抗拉強(qiáng)度為0.3Mpa，完全可以承受高層建筑外墻由于風(fēng)的負(fù)壓荷載能力。而EPS抗拉強(qiáng)度在干燥狀況下，僅為0.1Mpa，浸水后的抗拉強(qiáng)度則更低，所以一般EPS不能用于高層建筑。（4）抗裂性：PU硬泡力學(xué)性能優(yōu)良，尺寸變化率<1%，有一定韌性，故抗裂性好。而EPS、XPS一般要求存放40天后才能用于施工，而實際應(yīng)用很難做到，因而EPS保溫工程易出現(xiàn)裂縫，墻體透濕和返水現(xiàn)象。（5）防水性：PU硬泡閉孔率達(dá)95%，自結(jié)皮閉孔率100%。而EPS和XPS為空腔粘貼，水、結(jié)露水易透過裂縫及空腔滲入室內(nèi)。（6）環(huán)保性：PU發(fā)泡劑可用無氟與半氟發(fā)泡，而XPS、EPS較難做到，大都采用氟利昂發(fā)泡，破壞臭氧層，造成污染大氣層。（7）阻燃性：PU硬泡離火自熄碳化，EPS和XPS遇火高溫下產(chǎn)生熔滴，易產(chǎn)生二次燃燒。

3、無機(jī)保溫材料應(yīng)用的缺點：

巖棉、玻璃棉和膨脹珍珠巖等無機(jī)保溫材料存在以下缺點：（1）導(dǎo)熱系數(shù)大（0.065~0.090w/m.k），保溫性能差；（2）密度大：保溫層厚度大，占地面積大；（3）材料力學(xué)性能差：材料本身呈松散結(jié)構(gòu)，成型板塊時需用乳化瀝青做粘合劑，抗撞擊強(qiáng)度和受壓強(qiáng)度等整體力學(xué)性能均較差。（4）吸濕性大：此類保溫材料在使用過程中易吸濕，致使導(dǎo)熱系數(shù)大幅升高，保溫性能變得更差。（5）環(huán)保性能差：此類材料含有大量有害物質(zhì)，在施工和應(yīng)用中對人體有害。玻璃棉遇潮后釋放有毒氣體，一些發(fā)達(dá)國家已禁止使用此類材料作保溫材料。

二、PU硬泡外墻保溫材料防火安全性能解析

（一）國內(nèi)近年來發(fā)生的兩次火災(zāi)案例分析

1、深圳龍崗區(qū)火災(zāi)案例

2008年9月20日深圳龍崗區(qū)文化俱樂部大廳里。演員表演節(jié)目用煙火道具槍向天花板打煙火，火花點然天花板，點燃未經(jīng)阻燃處理的PU材料，引起火災(zāi)，燒傷59名，其中48名為煙霧吸入性損傷，由此在社會上對PU材料產(chǎn)生了負(fù)面影響，當(dāng)?shù)毓膊繛榇俗鞒鲆?guī)定，一律不準(zhǔn)在當(dāng)?shù)厥褂肞U泡沫作為室內(nèi)裝飾材料。此次火災(zāi)根本原因，采用的PU泡沫塑料，未經(jīng)阻燃消煙處理，易起火，起火后產(chǎn)生大量濃煙，引起人員傷亡。

2、中央電視臺新址北配樓電視文化中心（簡稱TVCC）火災(zāi)案例

2009年2月9日晚TVCC發(fā)生大火，燃燒持續(xù)時間6小時，過火而積達(dá)10萬平方米，7人受傷，其中一名消防人員犧牲。TVCC共有30層，高159米，建筑面積103648平方米。主體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，外立面裝修材料南北側(cè)為玻璃幕墻；東面立面為鈦鋅板幕墻，幕墻外層表面保溫材料為XPS（聚苯乙烯擠塑板）內(nèi)層表皮保溫材料為防火棉，外層表皮防水材料為三元乙丙防水膜。初步查明火災(zāi)系違規(guī)燃放煙花爆竹引燃保溫材料所致。火災(zāi)沿保溫材料面上下左右多個方向迅速蔓延到整個大樓。中央電視臺2月13日通報專家組對火災(zāi)現(xiàn)場進(jìn)行勘察的初步結(jié)果，稱這次火災(zāi)系新中國成立以來建筑物燃燒最快的一例。

TVCC火災(zāi)案例原因分析：建筑部幕墻門窗標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)專家組組長龍文志教授，對此次火災(zāi)原因、教訓(xùn)和對策作了精辟分析。龍教授觀點概括如下：

（1）火災(zāi)的內(nèi)因是采用了防火性能差的XPS（聚苯乙烯擠塑板）復(fù)合板：該復(fù)合板材采用由德國進(jìn)口的2毫米厚鈦鋅板作屋架幕墻。采用直立鎖邊結(jié)構(gòu)的鋁鎂錳合金板（板厚小于1毫米）作層面防水層。鈦鋅板熔點4180C左右，燃放煙火的禮炮及禮花彈其燃燒溫度高達(dá)17000C。燃燒的禮花一旦落在鈦鋅合金板上面，熔融的鈦合金向下流淌，引燃下層XPS保溫材料，從而形成XPS大面積悶燒，使連結(jié)一起的鈦鋅板產(chǎn)生“煙囪”效應(yīng)，進(jìn)而火焰迅速蔓延和積累，最終引發(fā)TVCC整體轟燃而產(chǎn)生轟爆效應(yīng)。

（2）深刻吸取教訓(xùn)，防止此類案例重演：龍教授認(rèn)為此次火災(zāi)燃放煙火只是外因，該建筑幕墻及屋面的XPS保溫材料造就了火災(zāi)隱患存在必然性。龍文志教授特別指出：“這次不出現(xiàn)火災(zāi)可能在今后別的大樓使用過程中也要出現(xiàn)火災(zāi)，而那時的危害性要比現(xiàn)在嚴(yán)重上百倍”。TVCC火災(zāi)案例要從中深刻吸取其教訓(xùn)，XPS材料由于溫度超過800C產(chǎn)生熔滴，引發(fā)燃燒后極易誘發(fā)二次燃燒，且具有極快的火焰?zhèn)鞑逅俣取Ｓ纱耍步ㄖ统邔咏ㄖ捎么祟惐夭牧媳仨毶髦稚鳌Ｔ诿绹?0多個州禁止使用聚苯乙烯泡沫用于建筑保溫；在英國，18米以上建筑不允許使用EPS板薄抹灰外墻保溫系統(tǒng)；在德國，22米以上建筑不充許使用EPS板薄材灰外墻保溫體系。在歐洲許多夾心板材廠不再生產(chǎn)防火性能差的EPS板，許多保險公司已禁止給EPS板作保溫建筑保險。同樣在韓國和澳洲等地的建筑保溫市場EPS和XPS泡沫也被禁止使用。

（3）建立符合中國國情的建筑外墻屋面保溫防火節(jié)能體系：近年來重大惡性建筑火災(zāi)和外墻屋面火災(zāi)事故頻頻發(fā)生，不能機(jī)械地套用國外一些方法。龍教授認(rèn)為建筑火災(zāi)和外墻防火要結(jié)合我國的實際情況出發(fā)，做到安全與節(jié)能，防火與保溫并重。建立符合中國國情的建筑幕墻屋面保溫防火節(jié)能體系。針對中國新時期防火、消防工作規(guī)律，突破制約外墻層面防火的關(guān)鍵技術(shù)，形成具有強(qiáng)制力的、科學(xué)性的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和工程規(guī)范。

（二）PU硬泡外墻保溫材料防火安全性能最新技術(shù)進(jìn)展

1、上海精洽科貿(mào)公司楊宗琨教授的重大科技成果

楊教授積20多年P(guān)U硬泡防火安全性能研究經(jīng)驗，研制成氧指數(shù)高、火焰?zhèn)鞑バ孕　熿F小、毒性小、耐燃性好、抗火焰貫穿力強(qiáng)的難燃PU硬泡。其核心技術(shù)是發(fā)明了經(jīng)化學(xué)結(jié)構(gòu)改性的無鹵阻燃聚醚多元醇，即在易燃的氨基甲酸酯分子結(jié)構(gòu)中，引入了耐高溫、難燃、低發(fā)煙、低毒性的環(huán)狀結(jié)構(gòu)化合物（異氰脲酸脂環(huán)、啞唑烷酮、芳香族環(huán)、碳化亞二胺結(jié)構(gòu)）并選擇了先進(jìn)的無鹵、膨脹性阻燃技術(shù)。研制成的板材經(jīng)國家建筑工程材料監(jiān)督檢驗中心上海建材及構(gòu)件質(zhì)量監(jiān)督站檢測，氧指數(shù)為32.7，煙密度等級SDR為61，達(dá)到了B1難燃等級。該項成果需盡快推動其實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化和市場化。

2、南京四環(huán)研究所朱呂民教授的重大科技成果：朱教授也研制成了一種無鹵阻燃聚醚，并成功地應(yīng)用于PU軟泡和硬泡，已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化和市場化。

亨斯邁上海研發(fā)中心與山東一家公司聯(lián)合研制成了環(huán)保型雙面彩鋼PU夾心板，達(dá)到B1等級。韓國一山上海有限公司也研制成了PU難燃PU硬泡，經(jīng)四川消防所檢測達(dá)到了B1級難燃等級。

3、江蘇化工研究所研制成了阻燃PU硬泡和松香油聚酯多元醇；南京康塑德公司已實現(xiàn)了芳香族聚酯多元醇系列化；廣州朗騰PU公司已研制了阻燃PU硬泡組合料。此外跨國公司HUMTSMAN、BASF、Bayer也有多個品種的阻燃級PU硬泡。

4、我國阻燃劑、抑煙劑已有空前發(fā)展，為我國阻燃PU硬泡研發(fā)和生產(chǎn)基定了堅實基礎(chǔ)。

5、中國科大、北京理工大、四川大學(xué)在高分子阻燃和火災(zāi)科學(xué)研究方面已取得了令人矚目的成果。

（三）對PU硬泡保溫材料防火安全性能的討論

1、PU硬泡與聚苯乙烯泡沫燃燒機(jī)理分析（1）PU硬泡的燃燒機(jī)理

PU硬泡是一種交聯(lián)熱固性材料，燃燒機(jī)理以凝聚相燃燒為主要控制區(qū)。其燃燒過程：點火→凝聚相發(fā)生熱分解反應(yīng)→凝聚相表面形成碳化層→凝聚相熱分解產(chǎn)物進(jìn)入氣相燃燒區(qū)→氣相反應(yīng)區(qū)完成燃燒反應(yīng)釋放大量熱量。

PU硬泡燃燒機(jī)理特點是在凝聚相表面形成一個碳化層，此碳化層可有效起到阻礙燃?xì)鈿庀喾磻?yīng)區(qū)熱量和高溫反應(yīng)產(chǎn)物向固相的傳遞，對熱量傳遞起到屏蔽作用，從而起到降低火焰的傳播速率。因此對PU硬泡采取的阻燃措施，主要是降低凝聚相分解反應(yīng)速率，提高碳化層的致密性和厚度，以及采用PIR（聚異氰尿酸酯結(jié)構(gòu)）泡沫和化學(xué)或物理膨脹型阻燃劑以及具有阻燃分子結(jié)構(gòu)的PU硬泡，均能起到提高表面碳化層的阻燃效果。

（2）聚苯乙烯（EPS/XPS）泡沫的燃燒機(jī)理

聚苯乙烯泡沫是一種熱塑性材料，其燃燒機(jī)理主要以氣相燃燒為主要控制區(qū)，無阻燃劑條件下，一般表面不形成碳化層。其燃燒過程：點火→固相發(fā)生熱分解反應(yīng)→固相分解產(chǎn)物直接進(jìn)入氣相區(qū)→氣相區(qū)完成燃燒反應(yīng)釋放大量熱量。由于聚苯乙烯燃燒過程中燃燒表面無碳化層結(jié)構(gòu)，所以聚苯乙烯熱釋放速率一般要比PU硬泡要大。聚苯乙烯燃燒的另一個特點就是，在燃燒過程中會產(chǎn)生熔滴，熔滴易擴(kuò)大燃燒面，導(dǎo)致二次燃燒，這也是聚苯乙烯火焰?zhèn)鬟f速率快的一個重要原因。TVCC火災(zāi)實情，驗證了聚苯乙烯存在快速傳遞火焰速率的致命缺點。

2、關(guān)于PU防火安全性能阻燃等級標(biāo)準(zhǔn)

（1）GB8624-1997《建筑材料燃燒性能分級方法》規(guī)定用氧指數(shù)（著火性）、垂直（水平）燃燒法（火焰?zhèn)鞑バ裕┖蜔熋芏热椫笜?biāo)作為衡量材料的阻燃性能標(biāo)準(zhǔn)。

按照GB8624-1977標(biāo)準(zhǔn)，PU硬泡B1級阻燃指標(biāo)是：1）氧指數(shù)大于32%。2）平均燃燒時間30秒，平均燃燒高度小于250毫米。3）煙密度SDR<75。

（2）GB8624-2006標(biāo)準(zhǔn)采用燃燒熱釋放速率、燃燒熱釋放量、燃燒煙密度和燃燒產(chǎn)物毒性四項指標(biāo)作為材料阻燃性能分級標(biāo)準(zhǔn)。把建材燃燒性能分級為A1、A2、B、C、D、E、F共7級。其中A1、A2級PU硬泡難以達(dá)到，建材用PU主要分B、C、D三種級別。

GB8624-2006 B級和C級對應(yīng)于8624-1997 B1級 GB8624-2006 D級和C級對應(yīng)于8624-1997 B2級

新標(biāo)準(zhǔn)申引入了SBI測試（建筑材料或制品單體燃燒實驗GB/T20264）。SBI測試和以往阻燃測試最大區(qū)別是不再單獨測試泡沫的阻燃能力，而是測試包括面層在內(nèi)的整體燃燒與熱釋放速率。

（3）GB862-2006標(biāo)準(zhǔn)中增加了燃燒產(chǎn)物毒性一項。GB8624-2006比歐美國家對PU硬泡達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)要高得多，歐美國家只要達(dá)到其中二項就可以了，而我國必須四個指標(biāo)全部要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。這是根據(jù)中國國情出發(fā)必須制定嚴(yán)格的防火性能標(biāo)準(zhǔn)。

3、關(guān)于安全防火性能的測試方法

PU硬泡保溫材料安全防火性能測試方法應(yīng)涵蓋三個方面內(nèi)容：

1）建立性能化、標(biāo)準(zhǔn)化、科學(xué)試驗方法：主要建在國家級、省市級消防和質(zhì)量研究單位。主要任務(wù)：制定標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量監(jiān)督、產(chǎn)品等級判斷和防火性能研究。2）建立真實火災(zāi)模擬試驗方法：主要建在國家級研究和高校單位，如國家級火災(zāi)重點實驗室。主任任務(wù)：模擬材料的真實火災(zāi)下燃燒特征。與材料的防火安全性能建立相關(guān)關(guān)系，是判斷防火安全性能的終裁手段。

3）建立簡易、易以推廣的常規(guī)測試方法：主要針對大量產(chǎn)品生產(chǎn)單位使用。作為檢驗產(chǎn)品防火安全性能的常規(guī)檢測方法。

以上三種試驗方法均需具有與材料真實火災(zāi)燃燒性能有較好的相關(guān)性。

4、關(guān)于PU硬泡毒性氣體問題

目前國內(nèi)對PU硬泡產(chǎn)生一種誤解，認(rèn)為PU硬泡燃燒后必定產(chǎn)生大量毒性氣體，由此提出此種材料不能作為建筑的內(nèi)保溫和外保溫材料，這種見解帶有一定的偏面性。PU泡沫燃燒產(chǎn)物毒性氣體的成分不是不可以改變的，更不是必然的，這主要取決于PU泡沫的結(jié)構(gòu)，以及采取何種阻燃劑和抑煙劑，通過科學(xué)的研究方法，完全可以研制成燃燒產(chǎn)物煙密度小，毒性低的PU泡沫產(chǎn)品。在中國PU工業(yè)協(xié)會2008年第十四次年會上，日本三村成利作了“日本聚氨工業(yè)協(xié)會就火災(zāi)問題的對策——有關(guān)PU泡沫的火災(zāi)安全”報告，在報告中日本PU工業(yè)協(xié)會系統(tǒng)地對PU泡沫燃燒氣體毒性組份組成及對老鼠作了毒性試驗。得出的結(jié)論是：PU泡沫燃燒產(chǎn)物毒性氣體組成與木材燃燒產(chǎn)物相近。相信日本PU工業(yè)協(xié)會是以一種負(fù)責(zé)任的態(tài)度公布其研究結(jié)果。國內(nèi)相關(guān)單位應(yīng)認(rèn)真對待此研究結(jié)論，切勿輕易否定。

5、將建筑節(jié)能有機(jī)保溫材料一律拒之門外 據(jù)悉最近國家有關(guān)部門試圖作出規(guī)定：公共建筑和超高層建筑一律不準(zhǔn)使用有機(jī)保溫材料，提倡采用無機(jī)保溫材料。這種片面規(guī)定，值得國家能源部和建設(shè)部深思。此種規(guī)定一旦實施將會帶來以下惡果：

（1）國家建筑節(jié)能任務(wù)將付之東流：若建筑節(jié)能采用無機(jī)保溫材料則無法完成50%和65%節(jié)能目標(biāo)。也無法完成未來國家節(jié)能減排的艱巨任務(wù)。將會造成對國家經(jīng)濟(jì)和能源巨大損失。根據(jù)建筑體系圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)的要求，要實現(xiàn)節(jié)能率65%，墻傳熱系數(shù)必須達(dá)到0.4~0.6，要達(dá)到此要求，無機(jī)保溫材料難以達(dá)到必然被淘汰。

（2）采用無機(jī)保溫材料是歷史倒退：歐美經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家建筑節(jié)能材料發(fā)展歷史是無機(jī)保溫材料→聚苯乙烯有機(jī)保溫材料→PU有機(jī)保溫材料。正由于有機(jī)保溫材料在建筑節(jié)能等方面比無機(jī)材料具有綜合優(yōu)勢，而被這些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家廣泛采用。若采取這種因噎廢食作法，片面認(rèn)為有機(jī)保溫材料防火安全性能達(dá)不到要求干脆一律加以否決，這種做法是建筑保溫材料發(fā)展史上一種倒退。

（3）無機(jī)材料絕非理想選擇：無機(jī)保溫材料除防火性能占有一定優(yōu)勢外，本身存在環(huán)保性能差，吸濕性大，占地面積大，自重量大和含有危害人體毒性等缺點。從綜合性能和綜合經(jīng)濟(jì)效益評價無機(jī)保溫材料并非建筑保溫材料的理想選擇。

三、幾點看法

1、我國巨大的建筑節(jié)能市場是拉動我國未來PU發(fā)展的主要因素，也是國際跨國公司瞄準(zhǔn)的重點目標(biāo)市場。

建筑節(jié)能是國家不可動搖的既定國策。也是國家實現(xiàn)節(jié)能減排的一項重要舉措。是確保我國國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)平穩(wěn)增長，人民生活水平不斷提高，能源得到充分利用和保護(hù)地球環(huán)境的一項極為重要的政策。

2、PU硬泡具有優(yōu)越的保溫性能、優(yōu)良的力學(xué)性能和防水性能，是實現(xiàn)國家建筑節(jié)能目標(biāo)不可缺少的一種理想建筑保溫材料。國外發(fā)達(dá)國家甘多年在建筑節(jié)能上成功應(yīng)用，充分表明PU硬泡作為建筑節(jié)能保溫材料，技術(shù)上是可行的，也是可靠的。

3、PU硬泡作為外墻保溫材料，必須做到節(jié)能與安全，保溫與防火兩者并重，兩者缺一不可。

PU硬泡用于建筑保溫材料，其防火安全性能在技術(shù)是可以達(dá)到的。國內(nèi)PU硬泡保溫材料今后努力方向是：提供生產(chǎn)出符合建筑節(jié)能要求，防火安全性能達(dá)標(biāo)，性價比優(yōu)良的產(chǎn)品。并盡早實現(xiàn)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化、市場化和系列化。

4、盡快建立符合中國國情的建筑外墻保溫防火節(jié)能體系的評估辦法。包括制訂標(biāo)準(zhǔn)（符合科學(xué)性、合理性、可操作性）建立測試方法（符合客觀性和可操作性），制訂現(xiàn)場檢測和監(jiān)督管理辦法等。

5、建筑節(jié)能保溫材料采用無機(jī)保溫材料，并將有機(jī)保溫材料一律拒之門外的作法值得有關(guān)部門深思。此種作法不符合建筑節(jié)能保溫材料的科學(xué)發(fā)展規(guī)律，極大地限制了有機(jī)保溫材料的合理發(fā)展，嚴(yán)重阻礙了國家節(jié)能減排的國策實施，將對國家能源、建筑和經(jīng)濟(jì)造成巨大損失。

6、TVCC火災(zāi)案例有關(guān)專家已得出明確結(jié)論：TVCC火災(zāi)是建國以來建筑物火焰?zhèn)鞑ニ俣茸羁斓陌咐鋬?nèi)因是采用了具有快速火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊腦PS有機(jī)保溫材料。TVCC火災(zāi)應(yīng)引起國家相關(guān)部門深思。

目前我國已有高層建筑近10萬幢，其中100米以上的超高層建筑幾千幢，未來30年，估計我國新建高層建筑近10萬幢。在公用建筑高層建筑和超高層建筑保溫材料應(yīng)用上，必須深刻吸取TVCC慘痛教訓(xùn)，防止類似惡性事故重演。

第四篇：玻璃鋼復(fù)合材料在建筑節(jié)能中的應(yīng)用

玻璃鋼復(fù)合材料在建筑節(jié)能中的應(yīng)用

[2009-08-05] 來源于：

當(dāng)前，節(jié)能和環(huán)保已成為人類改善生存環(huán)境和社會尋求良性發(fā)展的主題，因此，推進(jìn)建筑節(jié)能是我國走可持續(xù)發(fā)展之路的必然趨勢，特別是采用節(jié)能環(huán)保材料對既有建筑的節(jié)能改造和新建建筑的節(jié)能選材設(shè)計是未來一段時間內(nèi)降低建筑能耗的必由之路。玻璃鋼復(fù)合材料憑借其優(yōu)異的性能，在建筑節(jié)能方面的應(yīng)用日益受到人們的青睞。

玻璃鋼管道。近年來，我國新建城市供水工程所用管材多數(shù)為金屬管、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管。由于金屬管需做防腐處理，長距離的管道防腐不但增加成本，而且質(zhì)量難以保證；預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管在運行中易出現(xiàn)爆管、滲漏等質(zhì)量問題，節(jié)能效果較差。而玻璃鋼管道由內(nèi)襯層、結(jié)構(gòu)層和外保護(hù)層構(gòu)成，管道內(nèi)襯層含有豐富的樹脂，耐腐蝕且內(nèi)壁光滑，輸送介質(zhì)摩阻系數(shù)小，結(jié)構(gòu)層用玻璃纖維增強(qiáng)，為承受全部荷載的受力層，使用安全可靠。玻璃鋼管道與金屬管道等其他管道相比，輸送介質(zhì)時運行阻力小、能耗低。當(dāng)輸水量相同時，所需的玻璃鋼管道的管徑可至少小一個等級。如用相同管徑的管道輸送相同的水量，玻璃鋼管的用電量可比鋼管、鑄鐵管、水泥管低30%-40%，或在相同輸送能耗下輸送能力提高20%以上。玻璃鋼管道的質(zhì)量只有相同管徑、相同長度鋼管1/6—1/3，鑄鐵管的1/9—1/7，混凝土管的1/15—1/10，因此可大大降低施工費用。玻璃鋼管道的生產(chǎn)能耗低，分別為功能相同鋼管和鑄鐵管的66.7%和22.3%。采用玻璃鋼管可使整體工程造價降低20%-30%。河南理工大學(xué)等研發(fā)的高強(qiáng)雙抗煤礦玻璃鋼管道已在河南平頂山、山東兗州及河北邯鄲等較大的煤礦企業(yè)推廣使用，噸煤成本明顯降低。高壓玻璃鋼管在大慶、勝利等油田得以廣泛使用。以武漢理工大學(xué)為代表研制的纖維纏繞夾砂玻璃鋼管道生產(chǎn)技術(shù)裝備已達(dá)到目前國外同類技術(shù)裝備水平。

近幾年我國城市供水量逐年增加，各項費用也在逐年提高。若修建一個供水量30萬t/d的水廠，一般需要2條直徑1.6m以上的管道，而修建一個50萬t/d的水廠，需要2條直徑2m以上的管道，如果用玻璃鋼管敷設(shè)，可為國家節(jié)約大量的能源。玻璃鋼管在城市舊排水管道改造工程中有著獨特的優(yōu)越性，根據(jù)國外的經(jīng)驗，在要改造的舊排水管斷面中可引入小于原管直徑的玻璃鋼管，這樣既不影響排水，又不用拆除管道。目前我國城市有很多排水管道因年久失修需要改造和更換，玻璃鋼管道在城市給排水管道改造中將會得到廣泛的應(yīng)用。玻璃鋼窗框和門板。從能源流失來看，房屋建筑的能源損失中30%是通過門窗流失的，尤其是公共建筑的窗墻比高達(dá)70%，更加大了能源的損失。因此，門窗節(jié)能在整個節(jié)能建筑中起到至關(guān)重要的作用。玻璃鋼窗框通過拉擠生產(chǎn)出空腹型材，經(jīng)過切割、組裝、噴涂等工序而制成。玻璃鋼窗框既有鋼、鋁門窗的堅固性，又有一半塑鋼窗的耐腐蝕、保溫、節(jié)能性能，更具有自身獨特的隔音、抗老化、尺寸穩(wěn)定等性能，被譽為21世紀(jì)建筑窗框的綠色產(chǎn)品。玻璃鋼窗框輕質(zhì)高強(qiáng)，其拉伸強(qiáng)度為350MPa以上，彎曲強(qiáng)度為260MPa以上，為鋁合金的2倍、塑鋼的4—5倍，從而彌補了塑鋼窗框強(qiáng)度低、易變形的缺點。玻璃鋼窗框的熱絕緣系數(shù)為9.96 ㎡·K/w，遠(yuǎn)大于塑鋼窗框和隔熱斷橋鋁合金窗框的熱絕緣系數(shù)(分別為

5.93、0.16 ㎡·K/w)。優(yōu)質(zhì)玻璃鋼窗框的保溫性能優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)(GB8484一1987)中規(guī)定的保溫性能一級指標(biāo)。玻璃鋼窗框尺寸穩(wěn)定、隔音性好。玻璃鋼型材熱變形溫度為200℃，線脹系數(shù)與建筑物和玻璃相當(dāng)，在冷熱溫差變化較大環(huán)境下，不易與建筑物及玻璃之間產(chǎn)生縫隙，可大大提高玻璃鋼窗框的密封性能。據(jù)有關(guān)部門檢測，優(yōu)質(zhì)玻璃鋼窗框型材符合GB一18584—2001《建筑材料放射性核素限量》規(guī)定的各項有害物質(zhì)限量指標(biāo)。

我國建筑窗框行業(yè)形成了以塑鋼窗為主的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)體系，也是建筑窗框產(chǎn)量最多的國家。目前全國城鎮(zhèn)建筑市場的窗框需求量已經(jīng)達(dá)到2億㎡，由于玻璃鋼窗框特有的保溫、節(jié)能等優(yōu)點，目前已得到社會各界的認(rèn)可和國家有關(guān)部門的重視和支持，在國內(nèi)玻璃鋼窗框享有品牌聲譽和出口海外可數(shù)北京建工茵萊玻璃鋼制品有限公司。該公司于2007年前引進(jìn)了加拿大Inline公司的玻璃鋼窗框技術(shù)后，一絲不茍、精益求精，達(dá)到年產(chǎn)10萬平方米的能力，累計出口型材10多萬平方米。其高性能玻璃鋼窗框落戶南極中山站。據(jù)茵萊公司提供數(shù)據(jù)，與金屬窗戶相比，一套100平方的住宿每年可節(jié)省能源費用1600元。

玻璃鋼門板在輕質(zhì)、保溫方面優(yōu)于木門板和金屬門板。但從門板的經(jīng)濟(jì)性方面來看，作為內(nèi)門用比木門板價高；作為外門板與金屬門相比而不耐沖擊，因此在住宅區(qū)很難得到推廣應(yīng)用。目前玻璃鋼門板制造企業(yè)國內(nèi)不到六家，以SMC模成型工藝為主，出口的形式主要為門片，出口主要廠家有山東淄博超力公司和無錫陸通公司。玻璃鋼門板和窗框在國內(nèi)發(fā)展的步伐不快，并不是沒有市場。許多企業(yè)缺乏扎扎實實的市場調(diào)研和深入細(xì)致的推廣應(yīng)用工作，導(dǎo)致這一產(chǎn)品長期徘徊不前。八年前，河北近十多家玻璃鋼企業(yè)投資了數(shù)十條拉擠生產(chǎn)線開發(fā)窗框，如今蕩然無存。其主要教訓(xùn)是市場信息模糊炒概念，急于求成而無論證，影響了玻璃鋼窗框的推廣應(yīng)用。

玻璃鋼屋面節(jié)能。屋面的節(jié)能不只是屋面表面的黑與白(反射性)，也不限于選用某個屋面系統(tǒng)的問題，而應(yīng)當(dāng)考慮整個屋面系統(tǒng)，其中保溫是一個重要的方面。在氣候寒冷地區(qū)，往往屋面保溫產(chǎn)生的節(jié)能效果比屋面反射率的作用更加明顯。屋面反射只有在夏天有太陽的時候才能發(fā)揮作用，而保溫則是一年365天始終起作用的。

屋面保溫的效果關(guān)鍵取決于保溫材料，其保溫性能由R值決定；有些材料的R值會隨時間而降低，因而還需要知道其長期熱阻性能指標(biāo)LTTR；另外，還要考慮尺寸的穩(wěn)定性和強(qiáng)度等。過去，聚異氰脲酸酯保溫材料在生產(chǎn)中使用的發(fā)泡劑CFC和HCFC會對大氣臭氧層造成危害，根據(jù)蒙特利爾公約，美國規(guī)定，到2002年底禁止生產(chǎn)和進(jìn)口HCFC發(fā)泡劑。如今，全美國保溫材料制造商已經(jīng)完成從HCFC向新一代發(fā)泡劑戊烷的轉(zhuǎn)變。膨脹聚苯乙烯(EPS)和擠出聚苯乙烯(XPS)保溫材料在制造過程中不會向大氣散發(fā)CFC和HCFC，對環(huán)保有利，而且可以重復(fù)使用；XPS的吸水速度極低，甚至在使用了幾十年以后還可以重新使用，從而費用減少，產(chǎn)生的廢物也最少。關(guān)于玻璃棉保溫材料對健康的影響，總的結(jié)論是，這種材料在制造和使用方面是安全的。把玻璃鋼材料用于屋面節(jié)能僅僅開始。據(jù)河北省棗強(qiáng)縣科技局提供信息，該局已與河北商祺公司在玻璃鋼屋面節(jié)能方面開展科技合作和推廣應(yīng)用。其節(jié)能保溫隔熱技術(shù)包括抗老化SMC屋瓦和PU保溫隔熱層及其安裝技術(shù)。商祺公司經(jīng)過一年多開發(fā)，已批量投放市場。對一些舊房屋面的改造，新型屋面建筑和古建筑修繕上起到了非常好的效果。

玻璃鋼復(fù)合材料在建筑節(jié)能的應(yīng)用市場十分寬廣，采暖通風(fēng)工程中，玻璃鋼已用于制造冷卻塔、通風(fēng)廚、送風(fēng)管、排氣管、柵板、防腐風(fēng)機(jī)罩等；另外，玻璃鋼在冷庫、活動房屋、崗?fù)ぁ⒎鹿沤ㄖ⒁苿觿≡骸⑼肝⒉ㄋ恰⑵帘畏俊⑺洹⒕w、電纜橋架等領(lǐng)域也得到廣泛應(yīng)用。隨著我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，建筑業(yè)投資越來越多，我國“十一五”規(guī)劃中明確指出，從2005年起，新建采暖居住建筑應(yīng)在此前國家節(jié)能要求的基礎(chǔ)上再提高30%，建設(shè)部在節(jié)能專項規(guī)劃中指出，“十一五”期間25%既有建筑要進(jìn)行改造。建筑節(jié)能改造和供熱系統(tǒng)的改造巨大工作量，帶來玻璃鋼的市場前景廣闊，綠色環(huán)保、阻燃、節(jié)能型的新型建筑材料必將大有作為。

第五篇：相變材料在建筑節(jié)能中的應(yīng)用綜述

相變材料在建筑節(jié)能中的應(yīng)用綜述

發(fā)布時間： 2010-05-25 能源觀察網(wǎng) 點擊次數(shù)： 78

[摘要]建筑節(jié)能是實現(xiàn)環(huán)境文明的一條重要途徑,而相變儲能技術(shù)是實現(xiàn)建筑節(jié)能的重要措施。在對相變建筑材料的特征與制備技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行綜合分析的基礎(chǔ)上,描述相變建筑材料的應(yīng)用現(xiàn)狀,并提出相變材料在建筑節(jié)能領(lǐng)域中的發(fā)展前景。

[關(guān)鍵詞]相變材料 相變儲能 建筑節(jié)能 環(huán)境文明

人類社會進(jìn)入21世紀(jì),實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,充分發(fā)展環(huán)保產(chǎn)業(yè)、建設(shè)環(huán)境文明是人們追求的新目標(biāo)。居住和工作環(huán)境是人們生存和發(fā)展的基礎(chǔ)條件,隨著國際和國內(nèi)對環(huán)境與能源問題的日益關(guān)注,人們更加注重對于住宅及公共建筑的采暖、通風(fēng)、空調(diào)等建筑能耗問題的思考和研究。特別是現(xiàn)代建筑向高層發(fā)展以來,圍護(hù)結(jié)構(gòu)既要求建材輕質(zhì),同時又要求克服普通材料熱容較小、保溫儲能效果較差的缺點,這樣才能在保證建筑使用功能的同時又不會導(dǎo)致能耗的加劇增長。相變材料在滿足建筑節(jié)能設(shè)計新標(biāo)準(zhǔn)的同時,還可以減輕墻體自重,使墻體變薄、增加房屋的有效使用面積;而且可以降低室內(nèi)溫度波動,提高房間的舒適度。因此,利用相變儲能技術(shù)是建筑節(jié)能的一項重要措施。

一、相變建筑材料的特點和類型

(一)相變材料及其特點

相變材料是指隨溫度變化而改變形態(tài)并能提供潛熱的物質(zhì)。其具有獨特的潛熱性能,在相變化過程中,可以從環(huán)境吸收熱量或向環(huán)境放出熱量,從而達(dá)到熱量存儲和釋放的目的[2]。相變材料與傳統(tǒng)建材復(fù)合成具有儲熱和溫度控制功能的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料,可以減少室內(nèi)溫度波動,提高舒適度,增大室內(nèi)空間,減輕建筑物自重,節(jié)省制冷和采暖費用。

用于建筑節(jié)能的理想相變材料[10],應(yīng)該滿足以下要求:

(1)相變溫度正好是室內(nèi)設(shè)計溫度或供暖、空調(diào)系統(tǒng)要求控制的溫度;

(2)具有足夠大的相變潛熱;

(3)相變時膨脹或收縮性要小;

(4)相變的可逆性好,相變過程的方向僅以溫度決定,不存在過冷和降解現(xiàn)象;

(5)無毒性、無腐蝕性、無泄漏、防火、不污染環(huán)境;

(6)制作原料廉價易得。

事實上,能夠滿足上述各種條件的理想相變材料幾乎是沒有的。在實際應(yīng)用中,主要是依據(jù)前兩項條件來選擇合適的相變材料,再采取適當(dāng)?shù)拇胧┛朔牧系娜秉c。

(二)相變建筑材料的類型

依據(jù)物質(zhì)相態(tài)過程的變化,可以將相變材料分可分成固固相變材料、固液相變材料、固氣相變材料和液氣相變材料等四類。但固氣相變材料和液氣相變材料在相變過程中有大量氣體存在,材料體積變化較大,在建筑領(lǐng)域很難應(yīng)用。所以實際應(yīng)用中主要為固固相變材料和固液相變材料。固固相變材料主要是通過相變前后晶格結(jié)構(gòu)的改變而可逆地吸、放熱。主要包括交聯(lián)高密度聚乙烯、層狀鈣鈦和多元醇。固固相變材料具有體積變化小、無毒、無腐蝕和壽命長等優(yōu)點,但同時也存在著價格高、熱傳導(dǎo)性能差等缺點。固液相變材料主要是通過固液相變進(jìn)行可逆的吸、放熱。主要包括結(jié)晶水合鹽、熔融鹽或合金等無機(jī)相變材料和高級脂肪烴及高分子聚合物等有機(jī)相變材料。其優(yōu)點是價錢便宜,但存在過冷和相分離現(xiàn)象,導(dǎo)致儲能不理想、易泄漏、污染環(huán)境、腐蝕性大的缺點。[2]

二、相變建筑材料的節(jié)能原理與制備

(一)相變建筑材料的節(jié)能原理

相變材料在建筑節(jié)能中應(yīng)用的原理為:相變材料發(fā)生相變時伴隨著相變熱的釋放與吸收。即在熱轉(zhuǎn)換過程中,相變材料中的冷負(fù)荷儲存在蓄能結(jié)構(gòu)中,隨著室外溫度的降低,儲存的能量一部分釋放到室外,從而降低了建筑冷負(fù)荷;另一部分釋放到室內(nèi),增加了晚間建筑的冷負(fù)荷。

根據(jù)上述理論,以相變儲能圍護(hù)結(jié)構(gòu)為例,將相變材料應(yīng)用到現(xiàn)有的建筑中,可以大大增加圍護(hù)結(jié)構(gòu)的儲熱功能,使用少量的材料就可以儲存大量的熱量。由于相變儲能結(jié)構(gòu)的儲熱作用,建筑物室內(nèi)和室外之間的熱流波動被減弱、作用時間被延遲,從而可以降低建筑物供暖、空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計負(fù)荷,達(dá)到節(jié)能的目的。

(二)相變建筑材料的制作

目前相變儲能材料的制作方法主要是:

(1)直接將相變材料作為墻或地板貼面的材料的一層結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點在于,便于結(jié)構(gòu)的拆卸和循環(huán)利用。

(2)采用封裝技術(shù),先將相變材料充入聚乙烯小球或粉末中,然后將小球或粉末參合到建筑材料中。其中最常用的是將相變材料封閉在某種膠囊中,并將該膠囊與常規(guī)建筑材料混合(見圖1)。其優(yōu)點在于,可直接加工成型、不會發(fā)生過冷現(xiàn)象,使用安全方便。

(3)直接將熔化的相變材料滲透進(jìn)多孔材料中。其優(yōu)點在于,結(jié)構(gòu)簡單,性質(zhì)更均勻,更易做成各種形狀和大小的建筑材料。

三、相變建筑材料的應(yīng)用

根據(jù)其相變溫度不同,相變材料主要有四方面的用途[4]:低溫相變材料用來儲冷,如已經(jīng)廣泛使用相變材料進(jìn)行空調(diào)儲冷以及跨季節(jié)儲冷。室溫相變材料可以降低房屋的溫度波動,從而降低空調(diào)負(fù)荷,實現(xiàn)建筑節(jié)能。5060℃相變材料可以用在太陽能應(yīng)用領(lǐng)域,如可以用作被動太陽能房的儲熱墻或者儲熱地板,還可以用作主動太陽能房中的儲熱器,與集熱器、換熱器等一起構(gòu)成太陽能利用系統(tǒng)。高溫相變材料則主要用于工業(yè)余熱利用。

按照相變建材在建筑中的運用形式,即根據(jù)其在建筑中所屬結(jié)構(gòu),相變建筑材料主要有以下用途:以石膏板為基材的相變儲能石膏板,主要做外墻的內(nèi)壁材料(如相變儲能天花板);用保溫隔熱材料為基材來制備高效節(jié)能型建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)(如相變儲能墻板);與室內(nèi)地板相結(jié)合,簡化地暖的控制系統(tǒng)(如相變儲能采暖地板)。

將普通建材與相變材料制成相變儲能復(fù)合材料,能夠減輕建材重量、大大降低房間室溫波動、提高室內(nèi)熱舒適性和節(jié)能保溫性能。今后相變建筑材料的研究將向著高效復(fù)合相變材料的方向發(fā)展。隨著高分子技術(shù)的進(jìn)步,相變復(fù)合材料的耐久性和經(jīng)濟(jì)性問題也將逐步得到解決,并最終導(dǎo)致其可以廣泛應(yīng)用于建筑節(jié)能領(lǐng)域。與此同時,有關(guān)相變材料對于基材結(jié)構(gòu)的應(yīng)力作用及其保溫隔熱性能的測定也將成為新的研究熱點。

總之,在構(gòu)建節(jié)約型社會和創(chuàng)建環(huán)境文明的宏觀政策下,新型建筑材料將逐步取代能源消耗多、環(huán)境污染大、重質(zhì)建筑材料。隨著高層建筑的發(fā)展,工程上對新型輕質(zhì)建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)的要求越來越高,對建筑節(jié)能也將日益重視,這些都必將極大地促進(jìn)相變儲能復(fù)合材料的發(fā)展。

[1]陶雅各.相變儲能材料在建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用研究,天津建設(shè)科技,2007(2).[2]趙豐東.相變儲能建筑材料的應(yīng)用與展望,中國建材科技,2005(4).[3]尚紅波、徐玲玲、沈艷華、陳良,微膠囊相變材料在建筑節(jié)能領(lǐng)域的研究與應(yīng)用.材料導(dǎo)報,2005(12).[4]周劍敏、張東、吳科如.建筑節(jié)能新技術(shù)相變儲能建筑材料,房材與應(yīng)用,2003(4).[5]劉超、劇霏、侯海燕、朱冬生,貯能相變材料的研究及發(fā)展趨勢,材料導(dǎo)報,2005(11).[6]閆全、英王威、于丹,相變儲能材料應(yīng)用于建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的研究.材料導(dǎo)報,2005(8).[7]王智宇、林旭添、陳鋒、王小山、阮華、樊先平、錢國棟,相變儲能保溫建筑材料的制備及性能評價.新型建筑材料,2006(11).[8]崔巍.相變蓄能材料在建筑節(jié)能中的應(yīng)用,節(jié)能與環(huán)保,2007(5).[9]王岐東、董黎明、代一心、劉俊女,相變建筑節(jié)能材料的應(yīng)用研究與進(jìn)展.北京工商大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2005(1).[10]張寅平、胡漢平、孔祥東,相變貯能理論和應(yīng)用.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社,1996.