◆ 建筑节能材料及制品
◆ 建筑节能材料及制品
2008-06-02 10:43:29      来源:大连晚报      点击量:4590

2.1  建筑绝热材料

    1)概念:什么是绝热材料?其定义是:用于减少结构物与环境热交换的

一种功能材料。按GB/T4272-92《设备及管道保温技术通则》的规定,绝热材料在平均温度等于350℃时,其导热系数不得大于0.12W/m·K),(此定义适于中、高温绝热材料),按通俗的说法:绝热材料系指对热流具有显著阻抗性的材料或材料复合体,绝热制品系指被加工成至少有一面与被覆盖表面形状一致的各种绝热材料的成品。

    2)特点:绝热材料的特点:轻质、疏松、多孔、有些为纤维状,保温、隔热效果好。

    3)分类:分类方法很多,目前国家还没有统一的分类方法标准。一般可按材质、使用温度和结构等分类。

    按材质可分为有机绝热材料、无机绝热材料和金属绝热材料三类。

    按使用温度可分为高温绝热材料(适用于700以上)、中温绝热材料(适用于100700)、常温绝热材料(适用于100以下),保冷材料包括低温保冷材料和超低温保冷材料。许多材料即可在高温下使用,亦可在中、低温下使用。

    按结构分类,绝热材料可分为纤维类(如岩矿棉制品、玻璃棉制品、硅酸铝棉制品)、多孔类(如泡沫塑料、膨胀珍珠岩及制品)层状(如各种复合制品)o

    4)岩矿棉及制品:岩棉、矿渣棉是指以天然岩石、工业矿渣等为主要原料,经高温熔融,用离心力甩制或高压载能气体喷吹而成的棉。岩棉、矿渣棉可加人酚醛树脂制成或直接贴面缝合成毡、板、带、管壳、缝毡、贴面毡等各种制品。

    岩棉、矿渣棉制品的生产主要包括原材料的准备和配料、熔制、成纤、集棉、固化成型、尺寸加工等工序。

    原材料的准备和配料:生产岩矿棉可以采用单一的天然岩石原料,但由于天然岩石的化学成分变异较大并且不容易找到可直接用于生产的矿藏,生产时通常采用多组分配料,以便获得利于成纤的熔体。

    熔制:把准备好的原材料熔炼成性能稳定、利于成纤的熔体。

    成纤:将可流动的高温熔体制成直径只有几微米的岩棉纤维的过程。可用于成纤的方法有很多,其中以离心法和喷吹法较为常用。

    集 棉:由离心机甩制成的纤维是杂乱无章的,如不进行控制,则棉团落到集棉网带上的位置是随机的,棉在集棉网带上的分布必然厚薄不匀,甚至有的地方没有棉。这 样的原棉毡直接用于生产岩棉制品是非常不利的。因此有必要对集棉过程进行控制。目前用于集棉控制的方法主要有沉降室法和摆锤法。

    固化成型:其目的是将散乱而相互独立的纤维相互粘结到一起,从而形成具有一定形状、一定密度的产品。

    产品加工:通常有纵切、横切、片薄和复合覆面材料等。

    在岩矿棉纤维中加人一定的胶粘剂、防尘油、憎水剂、经过固化、切割、贴面等工序加工成用途各异的岩棉制品。

    岩矿棉及制品的特点:具有良好的保温、隔热、隔声、吸声、耐热、不燃等性能以及有较强的化学稳定性。可广泛用于有保温、隔热、隔声要求的房屋建筑、工业设备、管道、高温窑炉和运输工具等有关部位。其最高使用温度一般不超过600。不同品种有不同的适用范围。矿棉板适用于房屋建筑有保温、隔热、隔声要求的部位。目前执行的产品标准为GB/T 11835-1998“绝热用岩棉、矿渣棉及其制品”,对于制品,其主要的性能指标为:密度、导热系数、有机物含量、燃烧性能及热荷重收缩温度。

    5) 玻璃棉及制品:玻璃棉是以硅砂、石灰石、英石等矿物为主要原料,采用离心法或高压载能气体喷吹法将熔融玻璃液制成的一种无机纤维,玻璃棉施加热固性粘结剂 可制成玻璃棉板、带、毡、管壳等各种制品,也可用不含粘结剂的玻璃棉、并用纸、布或金属网等作贴面增强材料,制成板状的玻璃棉毯。玻璃棉有短棉和超细棉两 种。超细棉的纤维细而柔,其纤维直径小于4微米,其特点是:容重小、导热系数低、燃点高、耐腐蚀、耐振动,是较好的绝热、吸声、减振材料,用途较广。在玻璃棉纤维中加人一定量的胶粘剂和其他添加剂,经固化、切割、贴面等工序加工成各种用途的玻璃棉制品。其最高使用温度一般低于300

    玻璃棉制品的特点:具有良好的保温、隔热、隔声、吸声、不燃、耐腐蚀等性能。

    玻璃棉制品的用途:可广泛用于有保温、隔热、隔声要求的房屋建筑、管道、储罐、锅炉、船舶等有关部位;不同品种有不同的适用范围,玻璃棉板可用于房屋建筑以及大型录音棚、仓库、船舶等部位的保温、隔热、隔声。

    玻璃棉制品的导热系数取决于其容重、平均使用温度和纤维的直径。低容重制品的导热系数反而高;随容重提高,导热系数下降;当超过一定值时,导热系数将增加。玻璃棉及制品目前的产品标准为GB/T 13350-2000“绝热用玻璃棉及其制品”(主要适用于管道设备、加热设备)、GB/T 17795-1999“建筑绝热用玻璃棉制品”(适用于建筑绝热)。

    6)保温浆料:早期的产品主要用于管道保温,其产品标准为:GB/T 173711998“硅 酸盐复合绝热涂料”,保温浆料是一种粘绸状绝热材料,其特点是可以涂抹,便于施工,对热设备和热管道有较好的粘结性能,施工后绝热层的整体性好,特别适用 于异型设备和管道附件。后来,该类产品被用于建筑保温,但因市场上该类产品的质量参差不齐,施工质量不易保证,该类产品在建筑上的应用得到了限制。目前在 建筑上应用得较多的是胶粉聚苯颗粒保温材料,其标准为JG158-2004“胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统”,胶粉聚苯颗粒保温材料的导热系数一般为0.06W/ (m·K),干密度约230250kg/m3,其燃烧性能可达到B1级(难燃)o

    7) 膨胀珍珠岩及其制品:珍珠岩矿是由地壳中的酸性岩浆在地表水中凝结成的一种玻璃熔岩的矿石。膨胀珍珠岩是由珍珠岩矿经过破碎、筛分至一定粒度,再经预热、 瞬时高温焙烧膨胀而制成的一种绝热材料。一般为白色、粒状,具有绝热、吸声、无毒、无臭、无腐蚀性,不燃等特性。其最大的缺点是易吸水。

膨胀珍珠岩的产品标准为JC/T 209-9296),膨胀珍珠岩除了可作为散状绝热材料外,主要用于制造各种绝热制品。制品以膨胀珍珠岩为骨料,配合适量的各种胶结剂经搅拌、成型、干燥、焙烧或养护而制成。其制品的产品标准为GB/T 10303-2001“膨胀珍珠岩绝热制品”。膨胀珍珠岩及其制品可广泛应用于各种工业设备、管道、建筑工程的绝热。但应注意的是:未憎水的膨胀珍珠岩及其制品吸水率较高,可达250%-700%,吸水后将降低其绝热性能和强度等,因而使用时应注意采取防水措施,采用憎水的膨胀珍珠岩制品。

    8)聚氨酯泡沫塑料:硬质聚氨酯泡沫塑料是由聚醚或聚酯多元醇与多异氰酸酯为主要原料,再加催化剂、稳泡剂和发泡剂等,经混合、搅拌产生化学反应而形成发泡体。其吸水率小,导热系数低,一般为0.025W/ (m·K),强度较高(大于0.2MPa),常用来做保冷和低温范围的保温(如管道保温、建筑保温),使用温度一般为(-100+100),可预制成制品,也可进行现场喷涂发泡,是目前应用最为广泛的有机保温材料之一。

    其主要缺点是:价格昂贵,原料紧缺,耐温性能和防火性能差。

    聚氨酯硬质泡沫塑料由AB两大组分组成,A组分包括聚醚多元醇、催化剂、发泡剂、稳泡剂等,必要时加人阻燃剂,这几种原料混拌均匀后,呈灰白色,人们通常称A组分为白料。B组分为多苯基多异氰酸酯,该组分呈黑色。俗称为黑料。A组分与B组分的配比,一般为AB=11.05~1.20。聚氨酯硬质泡沫塑料制品的质量除与原料及配比有关外,很大程度上受到混拌成型工艺的影响。工艺条件对注人发泡成型的制品质量有直接影响,需认真控制。尤其值得注意的是:温度的控制(原料温度和环境温度以20~30为宜。模具温度一般控制在30~50,温度过高或过低,都不易得到高质量的制品);物料的混合(应选用高效的混合装置,以达到各组分充分均匀的混合),发泡压力(发泡压力过低,所得制品往往会出现显著的收缩,表面发脆,耐老化性能差,表皮厚和泡孔质量差等弊病)。聚氨泡沫塑料的产品标准有:GB/T 10800 -1988“建筑物隔热用硬质聚氨酯泡沫塑料”(用于建筑保温)、CJ/T 114-2000“高密度聚乙烯外护管聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管”、CJ/T 129-2000“玻璃纤维增强塑料外护层聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管”(主要用于低温的管道保温)、JCJ14-1999“聚氨酷硬泡体防水保温工程技术规程”(用于聚氨酯硬泡体防水保温一体化工程)

    9)聚苯乙烯泡沫塑料(EPSXPS):为目前墙体保温中广泛采用的保温材料之一,聚苯乙烯泡沫塑料,是用聚苯乙烯发泡而成。按生产工艺分为模塑聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)和挤塑聚苯乙烯泡沫塑料(XPS),EPS的原料是直径约0.386mm的 小颗粒,一般呈白色或淡青色。颗粒内含有膨胀剂,当用蒸汽或热水加热时,则变为气体状态。这些小颗粒需要预先膨胀。生产低密度泡沫时,采用蒸汽加热;生产 高密度泡沫时可采用热水加热,受热后,膨胀剂气化成气体,使软化的聚苯乙烯膨胀,形成具有微小闭孔的轻质颗粒。然后,将这些膨胀颗粒置于所要求形状的模型 中,再喷人蒸汽,利用蒸汽热压,使孔隙中的气体膨胀,将颗粒间的空气和冷凝蒸汽排除出去,同时使聚苯乙烯软化并粘合在一起,制成制品。常用的EPS的容重为16~30kg/m3,导热系数约为0.0340.044 W/m·K),它的吸水率一般较低,EPS有一定的机械强度,有较强的恢复变形能力,是很好的耐冲击材料。聚苯乙烯树脂在高温下容易软化变形,故聚苯乙烯泡沫塑料的安

全使用温度为70℃以下,最低使用温度为150℃。EPS的产品标准为GB/T 10801.1-2002(绝热用模塑聚苯乙烯泡沫塑料)。XPS是以聚苯乙烯树脂或其共聚物为主要成分,添加少量添加剂,通过加热挤塑成型而制得的具有闭孔结构的硬质泡沫塑料。和EPS相比,其防潮性较强,吸水率更低,机械强度高,而导热系数低(一般为0.03 W/ (m·K)左右),其吸水率比EPS更低,但XPS的尺寸稳定性一般比EPS差,其产生变形时的应力一般比EPS的大。XPS的产品标准为GB/T 10801.1-2002(绝热用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料)。

 

2.2  节能墙体材料

    1)加气混凝土砌块:以钙质材料和硅质材料为基本原料,以铝粉为发气剂,经配料、搅拌、浇注成型、切割和蒸压养护而成的一种多孔轻质墙体材料。

    加气混凝土砌块的特点:具有容重轻、保温、隔声、耐火和强度高等性能,并容易加工,施工简便。

    加气混凝土砌块的品种和分类:其按原材料分,主要有水泥-矿渣-砂、水泥-石灰-砂和水泥-石灰-粉煤灰等品种;根据强度分级;有1.02.02.53.55.07.510.0级:按容重分级;有030405060708级,此外,还可划分为优等品、一等品、合格品等。

    加气混凝土砌块的用途:主要用于工业及民用建筑的墙体,可作为多层建筑的承重墙和非承重外墙及内墙,也可用于屋面保温。应注意:加气混凝土应采用饰面防护措施,加气混凝土制品施工时的含水率一般宜小于15%。在建筑物基础、处于浸水、高湿和化学侵蚀环境,承重制品表面温度高于80的部位均不得采

用加气混凝土制品。加气混凝土砌块的产品标准为GB/T11968-1997“蒸压加气混凝土砌块”。

    2) 混凝土小型空心砌块:以水泥为胶结料,砂、碎石或卵石为骨料,加水搅拌,经浇灌、振动、振动加压或冲压成型,并经养护而成的小型并有一定空心率的墙体材 料。特点:砌块工艺简便,原材料来源广,可因地制宜,又可利用工业废渣,同时具有节能、节土、投资省、上马快、生产效率高等优点。

    分类:按砌块孔的排数分五类,按其外观质量分,有一等品和合格品两类;按强度分,有六级,按密度分为八级。

用途:适用于地震烈度为7度和7度以下地区的一般民用与工业建筑物的墙体工程。7度以上要在结构上采取抗震措施。其产品标准为GB/T 15229-2002“轻集料混凝土小型空心砌块”,其主要的测试项目有抗压强度、相对含水率、干缩率、密度、碳化系数、软化系数、抗冻性等。   

3)承重烧结多孔砖、非承重烧结空心砖及空心砌块:

    承重烧结多孔砖:以粘土、页岩、煤研石、粉煤灰等为主要原料,经坯料制备、压制、焙烧而成具有一定孔洞率的承重砌体材料。

    特点:除和普通粘土砖一样具有较高的抗压强度、抗腐蚀性及耐久性外,并且有容重小、保温性能好的特性。

    用途:可用于工业和民用建筑六层以下的墙体工程,特别优质的可砌筑十层以下墙体,地面以下或防潮层以下砌体,不应采用多孔砖。

    非承重烧结空心砖和空心砌块:以粘土、页岩、煤研石、粉煤灰为主要原料,经坯料制备、压制、焙烧而成具有40%左右的非承重砌体材料。

    特点:具有容重小、强度高、保温性能好及抗腐蚀、耐久特性。

    用途:可用于框架结构建筑的填充墙和一般建筑物的非承重隔墙。

承重烧结多孔砖的产品标准为:GB 13544-2000“烧结多孔砖”,非承重烧结空心砖及空心砌块的产品标准为:GB13545-2003“烧结空心砖和空心砌块”。

 

2.3  节能门窗及玻璃

    1)保温门:目前我国北方地区的外门,包括居室户门以及建筑外门往往用单层木板或双层木板钉成。保温性能很差,冬季采暖期间,通过外门散失了较多热量,造成能源的浪费。为加强保温,应在门内做成保温夹层,内部填以轻质高效保温材料,如聚苯板、岩棉等。

    2)聚氯乙烯塑料门窗:以聚氯乙烯为主要原料,添加适量助剂和改性剂,经挤出机挤出成各种截面的异型材,再根据不同品种规格选用不同截面异型材组装而成。

    特点:质轻、阻燃、隔热、隔声、防湿、耐腐。其抗拉强度、抗弯强度均比木材优越,不需油漆,采光性能好,装潢别致。

    用途:可代替木门窗用于公共建筑、宾馆、旅社及民用住宅等建筑的门窗。

    3)普通玻璃:普通透明玻璃的透射范围在0.3~5μm之间,此段波长范围刚好与太阳辐射光谱区域重合,因此透过普通玻璃的太阳辐射得热量相当大,波长5μm以上的远红外辐射不能直接透过普通玻璃。但是几乎完全被玻璃吸收。普通玻璃对阳光辐射阻挡能力很差,绝大部分的太阳辐射热能透过玻璃进人室内,夏季使室内温度升高,而在冬季,因其传热系数很高,保温性能很差,通过普通玻璃散失的热量也较多。

    4)镀膜玻璃:在玻璃表面涂镀一层或多层金属、合金或金属化合物薄膜成为镀膜玻璃,镀膜玻璃改变了玻璃的光学性能,进而改善了玻璃的传热特性,降低了建筑能耗。镀膜玻璃可分为:热反射玻璃、低发射玻璃(又称Low-E玻璃)、导电膜玻璃等。在建筑上应用最多的是热反射玻璃和低发射率玻璃。

    低发射率玻璃(又称Low-E玻璃):是在玻璃表面涂镀一层或多层银、铜或锡等金属或其化合物组成的薄膜,这种玻璃对可见光有较高的透射率,对远红外线有很高的反射率,其最大特点是能够减弱由室内向室外的长波辐射传热,同时也能够反射太阳辐射热,具有良好的保温、隔热性能。

    热 反射玻璃:又称为阳光控制膜玻璃。一般是采用真空磁控溅射的方法,在优质浮法玻璃表面涂镀一层或多层,诸如铬、钛或不锈钢等金属或其化合物组成的薄膜。其 最大特点是,对于可见光有适当的透射率,对远红外线有较高的反射率,因此,能够有效地减少太阳热的作用,遮阳效果明显。其缺点是在阻挡阳光

热辐射的同时也会大量吸收热能,同时也会影响室内的自然采光。

5) 中空玻璃:是由两片或两片以上的平行玻璃板,以内部注满专用干燥剂的隔框隔出一定宽度的空间,使用高强度密封胶沿着玻璃的四周边部粘合而成的玻璃组件。若 在中空玻璃中充装惰性气体,将进一步增大中空玻璃的热阻;若采用热反射镀膜玻璃或低发射率玻璃组成中空玻璃,更可以显著提高外窗的绝热性能。同时,中空玻 璃还具有隔声性能优良的特点。
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