航母級高端保溫系統(tǒng)服務(wù)商
發(fā)布時(shí)間:2023-08-17 瀏覽:32267 次
被動式超低能耗建筑助力綠色轉(zhuǎn)型,已經(jīng)是未來建筑發(fā)展的趨勢。但目前市場上的被動式超低能耗建筑外墻保溫材料是以建筑節(jié)能 75% 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),一是不能滿足節(jié)能率達(dá)到 90% 以上的超低能耗建筑技術(shù)要求,二是阻燃等級以 B 級為主,存在很大的安全隱患。目前,建筑外墻常用的保溫材料主要為有機(jī)聚合物多孔泡沫材料、無機(jī)纖維棉和泡沫無機(jī)保溫材料。有機(jī)聚合物如擠塑板、石墨聚苯板等以其優(yōu)異的保溫效果、較輕的材料密度、方便的施工操作等特性占據(jù)了絕大多數(shù)市場份額,但是易燃是其致命缺點(diǎn)。建筑外墻保溫材料失火的案例頻出,人員財(cái)產(chǎn)損失嚴(yán)重,各地也陸續(xù)出臺了對外墻保溫材料阻燃等級的應(yīng)用限制。而無機(jī)保溫材料如珍珠巖板等在燃燒性能方面優(yōu)于有機(jī)保溫材料,但是導(dǎo)熱系數(shù)以及容重等性能則稍顯遜色,無法滿足市場上對超低能耗建筑保溫材料的要求。
SiO2 氣凝膠作為一種多功能的高效保溫隔熱環(huán)保材料,以其獨(dú)特的低熱導(dǎo)率、耐高溫,遇火不燃等特性已在航空航天、工業(yè)保溫領(lǐng)域應(yīng)用多年。近年來,國內(nèi)的氣凝膠制備技術(shù)已有了較大突破,可實(shí)現(xiàn)常溫常壓生產(chǎn),解決了制備設(shè)備能耗高、超臨界高壓危險(xiǎn)性大的難題,原材料成本大幅降低,故氣凝膠類保溫材料在建筑保溫隔熱中的應(yīng)用變多,更適合用于超低能耗建筑的外墻保溫。本文主要針對 SiO2 氣凝膠保溫隔熱材料在外墻保溫系統(tǒng)應(yīng)用的特點(diǎn)作了分析和總結(jié),對推動氣凝膠材料在被動式超低能耗建筑領(lǐng)域的發(fā)展提供參考。
保溫材料現(xiàn)狀與缺陷
現(xiàn)在的建筑外墻外保溫材料選用較多的仍是有機(jī)材料(EPS 板等),其絕熱性能優(yōu)異,但由于內(nèi)部含有大量化學(xué)反應(yīng)極高的化合物,在溫度達(dá)到一定限度時(shí),就會發(fā)生分解反應(yīng)或降解反應(yīng),釋放出大量可燃?xì)怏w,導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生且難以控制。
保溫優(yōu)勢
氣凝膠自身重量超輕,密度為 3.55kg/m3,僅為空氣密度的 2.7 倍。與玻璃纖維針刺氈復(fù)合而成的氣凝膠氈常見厚度范圍為 3-10mm,極少數(shù)廠家可制備 20mm氣凝膠氈,其密度為 180~220kg/m3,25℃導(dǎo)熱系數(shù)低至 0.018 W/(m·K),與傳統(tǒng)隔熱材料進(jìn)行對比,在相同熱阻要求下,其使用厚度最低,可極大程度提高建筑容積率。
憎水性優(yōu)勢
優(yōu)質(zhì)的氣凝膠氈有超高的憎水性, 憎水率可達(dá) 99.7%,而常見的憎水巖棉由于其添加的憎水劑會在使用過程中老化失效,導(dǎo)致巖棉受潮、吸水,最終影響保溫效果。
耐火優(yōu)勢
選取有機(jī)保溫板與氣凝膠材料進(jìn)行耐火試驗(yàn)。傳統(tǒng)保溫材料阻燃等級雖可達(dá) B1 級,但有離火自熄,遇火可燃的特性,在火災(zāi)發(fā)生時(shí)易致火勢蔓延。氣凝膠氈擁有 A1 級防火性能,耐溫性可達(dá) 600℃以上,并且燃燒過程中不會產(chǎn)生明火、熔化等現(xiàn)象,可有效阻止火勢蔓延,是一款出色的阻燃材料。
氣凝膠隔熱氈的應(yīng)用現(xiàn)狀
氣凝膠氈的生產(chǎn)加工工藝,使其在生產(chǎn)、運(yùn)輸、應(yīng)用的過程中產(chǎn)生纖維絲和氣凝膠粉塵,皮膚接觸后會產(chǎn)生瘙癢等癥狀,同時(shí),吸入過量的玻纖絲會對人體造成傷害。因此,市場上也出現(xiàn)了表面覆膜的氣凝膠氈,但由于覆面層的鋁箔膜與砂漿粘接力并不理想,故多在外墻內(nèi)保溫龍骨 + 保溫材料填充的結(jié)構(gòu)中使用。
氣凝膠氈中的氣凝膠粉體依附于玻璃纖維表面,產(chǎn)品整體的抗壓強(qiáng)度、垂直于板面的抗拉強(qiáng)度均取決于玻璃纖維氈。市場上氈材的質(zhì)量也存在差異,且沒有相關(guān)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn),成本較低的氣凝膠氈纖維松散,表層纖維與芯部纖維連接不緊密,垂直于板面的抗拉強(qiáng)度僅有 10-15KPa,除強(qiáng)度外其他性能也不高。在工業(yè)、儲罐等保溫領(lǐng)域應(yīng)用影響不大,故價(jià)格低廉的氣凝膠氈也充斥著整個(gè)氣凝膠氈行業(yè),使該產(chǎn)品一直處于“混亂期”,但如果這種纖維松散的氣凝膠氈應(yīng)用于建筑外墻,則會有空鼓或脫層現(xiàn)象,無法使用,故建筑外墻應(yīng)使用性能更好的氣凝膠氈。
氣凝膠隔熱氈在建筑應(yīng)用中的問題
性能影響燃燒等級
質(zhì)地松散的氣凝膠氈纖維疏松,易產(chǎn)生纖維粉塵,同時(shí)會增加氣凝膠氈掉粉率,最終影響產(chǎn)品導(dǎo)熱系數(shù)。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn),因生產(chǎn)工藝等問題,一般憎水型玻纖基材氣凝膠氈,通過憎水處理產(chǎn)生硅烷基團(tuán),以及干燥過程中殘留的部分有機(jī)溶劑導(dǎo)致產(chǎn)品燃燒等級降低,僅為 A(A2)級。通過實(shí)際燃燒對比,一般憎水型玻纖基材氣凝膠氈在產(chǎn)品受火區(qū)域接觸火焰 5 秒內(nèi)呈現(xiàn)黑色和黃色不同程度的變色,且燃燒時(shí)產(chǎn)生刺鼻氣味。
施工困難
氣凝膠氈有著與巖棉板類似的特征,均為纖維制品。玻纖絲對人體產(chǎn)生的影響,導(dǎo)致施工人員望而卻步,其參考巖棉保溫施工工藝所產(chǎn)生的施工成本,較普通保溫材料的施工成本高出 30%,且施工效率較低。質(zhì)地松散的氣凝膠氈,壓縮變形量大,塊材生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)品厚度極易造成不均勻,導(dǎo)致涂抹砂漿的厚度不均勻,且不易找平。
存在安全隱患
氣凝膠氈通過薄抹灰工藝粘貼于寬度不小于 3.0m,高度不小于 2.0m,面積不小于 6㎡ 的墻體上,經(jīng)過 28天養(yǎng)護(hù)周期后進(jìn)行耐候測試。第一階段進(jìn)行高溫—淋水循環(huán)80 次,每次不少于6h;第二階段進(jìn)行48h 狀態(tài)調(diào)節(jié);第三階段進(jìn)行加熱—冷凍循環(huán)5 次,每次不少于24 小時(shí)。測試溫度按《外墻保溫工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》JGJ144-2019 附錄 A.1 進(jìn)行,取得了相關(guān)檢測報(bào)告。
通過測試,了解到氣凝膠氈的纖維緊密程度,直接影響著外墻保溫結(jié)構(gòu)的耐久性。因氣凝膠氈表面纖維與芯部纖維連接不緊密,無法使其與砂漿進(jìn)行緊密結(jié)合,猶如在滿是浮灰的基層表面粘貼膠帶,其實(shí)并未與材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效粘接,及易出現(xiàn)分層和空鼓,最終出現(xiàn)安全問題。
外墻外保溫用氣凝膠氈應(yīng)用與施工
基于應(yīng)用端改良新款氣凝膠氈后,并在三亞某示范項(xiàng)目中應(yīng)用。示范項(xiàng)目優(yōu)化后的綜合能耗的相對節(jié)能率可達(dá)到 70%,在提高建筑節(jié)能率的同時(shí),對氣凝膠氈的施工方法和參數(shù)選擇也指導(dǎo)了方向。數(shù)
防水性和強(qiáng)度選擇
施工前,在各廠家產(chǎn)品測試中發(fā)現(xiàn),短切玻纖增強(qiáng) SiO2 氣凝膠氈,憎水率可達(dá) 99.9%,質(zhì)量吸濕率及體積吸水率也為最優(yōu)。
同時(shí)也發(fā)現(xiàn),短切玻纖增強(qiáng) SiO2 氣凝膠氈的測試結(jié)果大于 0.035MPa,氈材自身斷裂,力學(xué)性能優(yōu)勢突出,且產(chǎn)品自身的抗壓強(qiáng)度、板面平整度更為優(yōu)異,更易于后續(xù)施工。而普通氣凝膠氈的垂直于表面抗拉強(qiáng)度僅為 0.015MPa,粘接層斷裂,膠粘劑無法與氣凝膠氈實(shí)現(xiàn)有效粘接。
表面處理選擇
因材料特性,氣凝膠氈表層纖維的抗拉強(qiáng)度較弱,極易影響與砂漿的粘接性能,為極大程度降低產(chǎn)品在運(yùn)輸、施工過程中產(chǎn)生纖維粉塵的危害,同時(shí)要確保各項(xiàng)性能不受影響,須在其表面進(jìn)行涂覆處理。經(jīng)測試,涂覆普通涂料的氈材,在溫度 120℃時(shí),4 小時(shí)涂層出現(xiàn)黃變,10 小時(shí)出現(xiàn)粉化現(xiàn)象,且涂料與氈材的附著力并不理想。而涂覆柔性漿料,涂層可滿足 200℃耐溫性,彎折不開裂,同時(shí)可使氈材垂直于表面的抗拉強(qiáng)度進(jìn)行有效提高,且不影響粘接性能。
氣凝膠氈施工方法
現(xiàn)階段氣凝膠氈在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用方式多以龍骨+填充保溫材料的方式使用,應(yīng)用單一,無法有效體現(xiàn)和控制產(chǎn)品質(zhì)量,優(yōu)質(zhì)的氣凝膠氈無法有效得到推廣。在建筑外墻外保溫系統(tǒng)中,薄抹灰技術(shù)更適合氣凝膠氈材料的應(yīng)用。
目前雖多地發(fā)文禁止或限制新建建筑的薄抹灰工藝,但舊改項(xiàng)目仍可以使用,且如果類似氣凝膠氈這類高保溫、高阻燃的材料可以大面積推廣,嚴(yán)格執(zhí)行施工標(biāo)準(zhǔn),施工和監(jiān)管體系完善,薄抹灰工藝或許可重新煥發(fā)活力也未可知。施工流程,如圖 3 所示。
氣凝膠隔熱涂料的應(yīng)用
在氣凝膠復(fù)合制品中,氣凝膠隔熱涂料產(chǎn)品也相對成熟,其保溫效果也較其他類型的涂料相對明顯。經(jīng)過長達(dá) 3個(gè)月的自然環(huán)境下性能對比測試發(fā)現(xiàn),氣凝膠隔熱涂料在隔熱保溫效果上有明顯優(yōu)勢。因其隔熱保溫特性,應(yīng)用場景更為廣泛,在夏熱冬暖等熱輻射較大的地區(qū),建筑保溫系統(tǒng)使用氣凝膠隔熱涂料,可有效阻止輻射熱的入侵,同時(shí)降低室內(nèi)冷空氣的流失,從而減少建筑能耗,測試數(shù)據(jù)如圖 4 所示。
氣凝膠保溫板的應(yīng)用
氣凝膠復(fù)合不燃保溫板采用氣凝膠、水泥基膠凝材料和可發(fā)性聚苯乙烯等原料,通過特殊工藝復(fù)合加工制成,防火等級可達(dá)到 A2 級。相較于傳統(tǒng)保溫材料和同類產(chǎn)品,具有諸多優(yōu)勢:導(dǎo)熱系數(shù)低,保溫性能佳,單位能耗低;容重輕、吸水率低、強(qiáng)度高,使用壽命長;施工簡便,工期短,施工效率高;綠色環(huán)保,安全可靠;產(chǎn)品規(guī)格多樣化,綜合性價(jià)比高。因此,氣凝膠復(fù)合不燃保溫板具備替代傳統(tǒng)保溫材料的潛力,可有效解決吸水、掉粉、脫落、纖維過敏等問題。
氣凝膠復(fù)合不燃保溫板適用于保溫裝飾一體化及薄抹灰體系,廣泛應(yīng)用于新建建筑、工業(yè)廠房、舊樓改造、活動房等場景,可以滿足建筑行業(yè)對安全環(huán)保、高效節(jié)能等方面的需求,其應(yīng)用能夠極大提高外墻外保溫系統(tǒng)的節(jié)能性,助力建筑實(shí)現(xiàn)超低能耗,如圖 5 所示。
氣凝膠材料憑借其卓越的保溫性能,有效提高了建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱阻,降低了建筑能耗損失,并增強(qiáng)了建筑的耐火性。在“十四五”規(guī)劃期間,氣凝膠材料作為綠色建筑推薦材料,有望在綠色建筑領(lǐng)域迎來更大的發(fā)展機(jī)遇。然而,目前氣凝膠制品在外墻保溫方面的實(shí)際應(yīng)用案例較少,仍處于市場推廣階段。為此,我們亟需將試驗(yàn)檢測結(jié)果和示范工程的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行充分總結(jié),制定相關(guān)的施工工藝、監(jiān)理監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn),為各個(gè)環(huán)節(jié)提供執(zhí)行準(zhǔn)則、質(zhì)量保障和安全保險(xiǎn),推動氣凝膠材料在外墻保溫領(lǐng)域的進(jìn)一步規(guī)范化和推廣,以滿足綠色建筑的需求。
“路雖遠(yuǎn)行則將至,事雖難做則必成”,盡管被動式超低能耗建筑目前還處于“混亂期”,但我們相信它將逐漸邁向“應(yīng)用期”和“升級期”,穩(wěn)步實(shí)現(xiàn)由超低能耗向近零能耗、凈零能耗的轉(zhuǎn)變,最終實(shí)現(xiàn)建筑產(chǎn)能目標(biāo),為中國實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”作出重要貢獻(xiàn)。
來源:建設(shè)科技