任熠

云南吉成園林設(shè)計(jì)有限公司 云南昆明 650228

隨著社會的發(fā)展，空調(diào)、采暖設(shè)備成為了人們生活的必需品，它能提供適宜的冷暖舒適度，改善室內(nèi)居住環(huán)境，然而能源緊缺、環(huán)境污染等生態(tài)問題也隨之而來。為了節(jié)約能源，走能源、環(huán)境可持續(xù)發(fā)展道路，絕熱給建筑帶來了顯著的節(jié)能收益，本文就空調(diào)、采暖絕熱材料的應(yīng)用與發(fā)展進(jìn)行分析論述[1]。

1 絕熱與節(jié)能

1.1 建筑能耗

我國現(xiàn)有建筑面積約為400億m2，絕大部分為高能耗建筑，且每年新建建筑高達(dá)20億m2。隨著人民生活水平的提高，城市建設(shè)的高速發(fā)展，建筑能耗已達(dá)我國能源總消耗量的32%。如此龐大的建筑能耗，給國民經(jīng)濟(jì)帶來了沉重的負(fù)擔(dān)，因此建筑節(jié)能推進(jìn)已刻不容緩，建筑節(jié)能發(fā)展將直接關(guān)系到低碳經(jīng)濟(jì)建設(shè)與能源可持續(xù)發(fā)展。

1.2 絕熱重要性

絕熱是保溫與保冷的統(tǒng)稱，是為了減少建筑、設(shè)備或管道與周圍環(huán)境的熱交換而進(jìn)行的絕熱工程。隨著建筑絕熱材料的發(fā)展，建筑節(jié)能取得了實(shí)質(zhì)性的突破，絕熱材料的運(yùn)用對營造適宜的熱環(huán)境和節(jié)約能源起到了關(guān)鍵作用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，通過改善圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能，提高設(shè)備能效，全年供暖、通風(fēng)、空氣調(diào)節(jié)和照明的總能耗將減少約20%-23%。

2.3 空調(diào)、采暖絕熱

在建筑能耗中，空調(diào)、采暖能耗約占60%，合理使用冷（熱）源、提高能源利用率是建筑節(jié)能的關(guān)鍵所在，除了采用高能效的制冷（熱）設(shè)備、設(shè)計(jì)優(yōu)秀的輸配系統(tǒng)外，還應(yīng)重視設(shè)備及管道的絕熱，前者是從源頭減少能源的消耗，后者則是最大限度的提高能源利用率[2]。

絕熱材料的使用效益：首先是維持冷（熱）媒設(shè)計(jì)參數(shù)，滿足使用需求；其次是節(jié)約能源，減少無效冷熱損失，提高能源輸送效率；再次是改善工作環(huán)境，保護(hù)操作人員安全。絕熱材料已經(jīng)成為了空調(diào)、采暖系統(tǒng)綠色運(yùn)行的堅(jiān)實(shí)后盾。

2 絕熱材料

2.1 分類

絕熱材料按成分、密度、溫度可分為以下幾類：

（1）按材料成分可分為：有機(jī)材料和無機(jī)材料，保溫工程常用無機(jī)絕熱材料，保冷工程常用有機(jī)絕熱材料；

（2）按材料密度可分為：硬質(zhì)絕熱材料（密度≤220kg/m3），半硬質(zhì)絕熱材料（密度≤200kg/m3），軟質(zhì)絕熱材料（密度≤150kg/m3）；

（3）按使用溫度可分為：高溫絕熱材料（使用溫度700℃以上），中溫絕熱材料（使用溫度100℃-700℃），低溫絕熱材料（使用溫度100℃以下）。

2.2 選用原則

2.2.1 保溫材料選用原則

（1）保溫材料的工作介質(zhì)溫度不得高于材料最高允許使用溫度，在平均溫度350℃時(shí)，其導(dǎo)熱系數(shù)不得大于0.10W/（m·K）；

（2）應(yīng)優(yōu)先選用密度小、導(dǎo)熱系數(shù)小、抗壓強(qiáng)度高、易于施工的保溫材料制品；

（3）綜合比較后可選用經(jīng)濟(jì)效益高的復(fù)合型保溫材料制品。

2.2.2 保冷材料選用原則

（1）保冷材料的工作介質(zhì)溫度不得低于材料最低允許使用溫度，在平均溫度25℃時(shí)，其導(dǎo)熱系數(shù)不得大于0.064W/（m·K）；

（2）應(yīng)優(yōu)先選用密度小、導(dǎo)熱系數(shù)小、吸濕率低、防火性能好、易于施工的保冷材料制品；

（3）綜合比較后可選用經(jīng)濟(jì)效益高的復(fù)合型保冷材料制品。

2.3 空調(diào)、采暖常用絕熱材料，見表1

2.4 材料特點(diǎn)

（1）巖（礦渣）棉制品用于管道、設(shè)備保溫，具有較好的保溫、隔熱、吸聲性。其導(dǎo)熱系數(shù)小、價(jià)格低、不燃燒、化學(xué)穩(wěn)定性好、便于施工，但強(qiáng)度較低，耐水性較差，當(dāng)用于潮濕環(huán)境時(shí)，應(yīng)采用憎水性材料，且?guī)r（礦渣）棉刺激皮膚，施工時(shí)應(yīng)做好職業(yè)健康保護(hù)[1]。

（2）玻璃棉制品用于管道、設(shè)備保溫與保冷，既能保溫也能保冷。其導(dǎo)熱系數(shù)小、質(zhì)輕、耐腐蝕、不燃燒、吸水率小、機(jī)械強(qiáng)度高、化學(xué)穩(wěn)定性好，且吸聲性能優(yōu)異。玻璃棉的耐高溫性不及巖（礦渣）棉，價(jià)格高于巖（礦渣）棉，對皮膚稍有刺激，手感略好。

（3）硅酸鋁棉制品用于管道、設(shè)備保溫，具有優(yōu)異的耐高溫能力，特別適合高溫保溫使用。其導(dǎo)熱系數(shù)小、耐腐蝕、不燃燒、化學(xué)穩(wěn)定性好、抗拉強(qiáng)度高、吸聲性能好，但價(jià)格較高。

（4）硅酸鈣制品用于管道、設(shè)備保溫，耐高溫能力好。其不燃燒、耐腐蝕、強(qiáng)度高、防潮性好、可重復(fù)利用，但導(dǎo)熱系數(shù)一般，為了解決無石棉問題，添加的纖維材料可能影響硅酸鈣制品的耐高溫性，破碎率增加[4]。

表1 空調(diào)、采暖常用絕熱材料性能表

（5）膨脹珍珠巖制品用于管道、設(shè)備保溫，耐高溫能力強(qiáng)。其不燃燒、耐腐蝕、價(jià)廉、化學(xué)穩(wěn)定性好，但導(dǎo)熱系數(shù)一般、吸水率高、耐水性差，產(chǎn)品吸水導(dǎo)致后期保溫性能降低、易開裂，宜選用憎水性膨脹珍珠巖制品。

（6）復(fù)合硅酸鹽制品用于管道、設(shè)備保溫與保冷，是一種新型復(fù)合絕熱材料。其導(dǎo)熱系數(shù)小、不燃燒、耐高溫、防水性好、可塑性大、便于施工、適用溫度廣，有良好的耐急熱急冷性能。

（7）柔性泡沫橡塑制品、硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料制品用于管道、設(shè)備保溫與保冷，具有良好的絕熱效果。其導(dǎo)熱系數(shù)小、密度小、防潮性好、施工方便，但不耐高溫，保溫時(shí)適用于65℃以下低溫管道，且容易燃燒，選用時(shí)燃燒性必須達(dá)到B1級。

（8）泡沫玻璃制品用于管道、設(shè)備保溫與保冷，是優(yōu)良的保冷材料，特別適用于深冷。其導(dǎo)熱系數(shù)較小、不燃燒、吸水率小、耐酸堿（氫氟酸除外）、便于施工、適用溫度廣，但比較脆，耐磨性差，沖擊強(qiáng)度低，生產(chǎn)過程中會遇到氣泡結(jié)構(gòu)不均或大氣泡等氣泡缺陷，影響絕熱效果，且造價(jià)略高。

（9）酚醛泡沫制品用于管道、設(shè)備保溫與保冷，具有優(yōu)異的絕熱效果。其導(dǎo)熱系數(shù)小、密度小、防腐抗老化、適用溫度廣，燃燒時(shí)煙氣釋放少、無滴落物，耐凍能力強(qiáng)，特別適合做深度保冷使用。缺點(diǎn)是易粉化、機(jī)械強(qiáng)度低、性脆、吸水率略大。

（10）聚異氰脲酸酯制品用于管道、設(shè)備保冷。其導(dǎo)熱系數(shù)小、密度小、抗老化、抗壓性好、防水性好、化學(xué)穩(wěn)定性好，是一種新型的深冷高分子絕熱材料。

2.5 材料發(fā)展方向

（1）發(fā)展前景。針對建筑節(jié)能與綠色建筑“十三五”規(guī)劃提出的“全面提升建筑能源利用效率，優(yōu)化建筑用能結(jié)構(gòu)的指導(dǎo)思想，堅(jiān)持從節(jié)能綠色建筑擴(kuò)展到裝配式建筑、綠色建材，把節(jié)能及綠色發(fā)展理念延伸至建筑全領(lǐng)域、全過程及全產(chǎn)業(yè)鏈的基本原則”，絕熱材料作為建筑的節(jié)能支柱，其性能的好壞關(guān)系到建筑能源的消耗與利用率，優(yōu)質(zhì)的材料將帶來顯著的節(jié)能效益，由此可見，絕熱材料有著廣闊的發(fā)展前景。

（2）憎水性。憎水性是影響絕熱材料性能的一個(gè)重要指標(biāo)。常溫下水的導(dǎo)熱系數(shù)是空氣的23倍，絕熱材料吸水后，其絕熱性能將大幅下降，特別是在潮濕或低溫環(huán)境中使用時(shí)，憎水性直接關(guān)系到材料的絕熱效果和使用年限，憎水性差的絕熱材料經(jīng)長期使用后可能會變成“導(dǎo)熱材料”，同時(shí)也會加速對金屬管道和設(shè)備的腐蝕，最終喪失絕熱能力。因此，提高絕熱材料的憎水性，加強(qiáng)抗水滲透能力，對保證材料絕熱效果和使用年限有著重要意義。

（3）燃燒性。隨著節(jié)能建筑的推行，大量絕熱材料被使用到建筑中，而大部分有機(jī)絕熱材料的弱點(diǎn)就是容易燃燒，且燃燒時(shí)伴隨有滴落物，助長火勢，同時(shí)產(chǎn)生大量煙氣，這對消防安全是致命的。為了降低火災(zāi)危害，保護(hù)人員安全，提高材料的燃燒性，減少燃燒產(chǎn)生的煙氣量與滴落物，是絕熱材料的一個(gè)重要發(fā)展方向[5]。

（4）綜合開發(fā)、綠色前行。隨著時(shí)代的進(jìn)步，環(huán)保節(jié)能要求的不斷提高，絕熱行業(yè)迎來發(fā)展機(jī)遇的同時(shí)也面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)。雖然絕熱材料種類繁多，各具特色，但也存在缺陷，沒有任何一種材料是完美的。應(yīng)綜合考量材料的性能，重點(diǎn)開發(fā)具有絕熱好、質(zhì)輕、高強(qiáng)、防火、無毒、抗老化、施工便利等特性的優(yōu)秀絕熱材料，同時(shí)也應(yīng)減少生產(chǎn)過程中的能耗與污染物排放，考慮產(chǎn)品的可回收利用性，降低碳排放，提高產(chǎn)品“綠色”含量，讓絕熱行業(yè)“綠色”前行[6]。

3 結(jié)語

在世界能源危機(jī)的今天，全球絕熱材料正朝著高效、節(jié)能、環(huán)保一體化的方向發(fā)展，遍及各行各業(yè)，絕熱材料帶來的節(jié)能收益是有目共睹的，絕熱材料的應(yīng)用對建筑節(jié)能來說是一場變革，相信在不久的將來，隨著節(jié)能工作的穩(wěn)步推進(jìn)和絕熱研發(fā)水平的提高，還會研制出更為理想的新型綠色絕熱材料，在能源、環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的道路上，絕熱與我們一同前行。