ayx爱游戏体育APP下载:装饰保温一体化是建筑用真空绝热板重要发展方向——访中国绝热节能材料协会真空板分会执行会长陈照峰

发布时间:2022-10-03 07:11:23 |来源:ayx电竞 作者:ayx体育网站登陆 Huakong Energy-Saving Protection Device

  热传递主要有对流换热、接触导热和辐射传热三种途径,前两种途径都需要传热介质。真空环境可有效阻止对流和接触这两种传热形式的发生,由此达到隔热效果。基于真空原理,真空绝热板(英文翻译为Vacuum Insulation Panel,以下简称VIP板)就实现了极低的导热系数与良好的绝热效果。

  薄薄一片VIP板就能起到10厘米以上传统绝热材料的保温效果,同时原材料均是无机材料,大大降低火灾隐患,可广泛应用于家电、储运、建筑等领域。日前,就目前行业的技术应用和发展情况,本报对中国绝热节能材料协会真空绝热板分会执行会长陈照峰进行了专访。

  对原材料及加工工艺严格把控的VIP板,不含有任何消耗臭氧层的物质,具有环保和高效节能的特性,是一种先进、绿色、高效绝热的保温材料。

  VIP板被公认为是目前世界上导热系数最低的保温材料。请您介绍一下VIP板是一种什么样的材料?它的绝热机理及关键技术在哪里?

  陈照峰:VIP板一般由填充的多孔介质芯材、外围能够维持其真空度的高性能复合隔气结构膜及气体吸附材料(吸气剂或干燥剂)经真空封装技术复合而成。VIP板芯材的内部真空有效地避免了空气对流引起的热传递,因此其导热系数大幅度降低,甚至小于1.2mW/(m·K),尚不足常规建筑保温材料的1/30。如果严格把控VIP板的原材料及加工工艺,其不含有任何消耗臭氧层物质的材料,具有环保和高效节能的特性,是一种先进、绿色、高效绝热的保温材料。

  用于建筑领域的VIP板,又称之为STP板(英文翻译为Super Thin Panel),是我国自主发明的专门应用于建筑节能的超薄板,特指建筑外墙、内墙保温用VIP板。其芯材主要以导热系数极低的气硅粉、微硅粉和矿渣粉为原材料,辅以少量玻璃纤维为增强剂模压而成;其膜材是由铝塑膜与耐碱玻纤网格布热压复合而成。相比于冷链用VIP板,STP板的密度更大,导热系数通常小于8mW/(m·K),燃烧等级为A1级。随着社会需求增加及科技发展进步,装饰保温一体化已经成为STP板的重要发展方向。

  VIP板的热量传递主要包括芯材固体基质传热、内部残留气体传热、对流传热和辐射传热四部分组成。VIP板结合了真空绝热、微孔绝热、多层绝热和表面反射等四种方法,采用新型复合绝热技术,具有技术跨度大、涉及领域广等特点。VIP板实现其绝热性能提升的关键技术在于最大程度优化各构成部分的性能,降低热传递。

  将无机材料与有机材料混杂,降低芯材成本的同时保障阻燃特性,成为VIP板重要的研究方向。

  陈照峰:采用先进绝热材料是节能降耗最为有效的举措,绝热材料被誉为“第五大能源”。围绕“双碳”目标,减碳节能将是行业今后重点开展的工作。作为一种新兴的超级绝热材料,VIP板在未来节能降耗领域可发挥其性能优势,作出卓越贡献。

  一是VIP板热工性能的长期稳定性。根据《真空绝热板》(GB/T 37608—2019)的定义,VIP板的使用寿命是指从生产之日起到其中心区域导热系数衰减至某一规定的失效值时所持续的时间。也就是说,当VIP板导热系数大于12mW/(m·K)时,即可判定其失效。通过膜材的高效阻隔、芯材的孔径纳米化及光谱吸气剂的研发,尽可能减少气体渗入、钝化渗入气体,从而延缓因气体对流引起的导热系数升高速率,就能提高VIP板的使用寿命。

  二是VIP板原材料的绿色环保、高效不燃、廉价易得。绿色环保,方便应用,价格低,才有利于推广。工程领域更倾向于应用造价低廉、回收成本周期短的材料。VIP板芯材主要有粉体芯材、玻纤芯材、发泡芯材及复合芯材等。目前采用建筑废料、废旧衣服、丝织物、植物秸秆等作为芯材的报道也见诸文献,将无机材料与有机材料混杂,降低芯材成本同时保障阻燃特性成为重要研究方向。

  三是VIP板的工程适用性。VIP板一般为刚性平板,推荐使用环境温度一般为-40~120℃。一方面,在建筑领域,VIP板要经受严酷的大梯度交变冷热循环,尤其是冻融和暴雨等环境下的负风压,研究VIP板的工程适用性,需结合装配式建筑发展,重点提高其安全性。另一方面,在液化天然气(通常简称为LNG)贮藏运输等低温领域,冶炼冶金、热力管道等高温领域,需要耐低温或耐高温及异形或开孔的VIP板,这将是VIP板的研究方向和亟待解决的关键问题。在工程技术方面,研究热点聚焦VIP板如何与系统整体配合,采用多层结构复合保温,结合使用场合及环境因素,进而发挥其绝热性能。

  陈照峰:作为新型高效的绝热节能材料,VIP板具有节能和环保的双重优点,主要应用于冷链和建筑领域。冷链领域包括冰箱冰柜、冷链物流、冷藏集装箱、医用及科研低温设施、自动贩卖机;建筑领域包括建筑围护或热工设备、阻抗热流传递的材料或材料复合体。

  VIP板的节能降耗效果显著,一般家用冰箱采用VIP板可节能10%~30%,并且可增加有效容积20%~30%。与蓄冷材料相结合维持低温的冷藏箱,采用PU或PF保温时,保温期只有1~2天;采用VIP板保温后,货架期可延长至4~5天,使原来必须空运的物品,可以改用卡车或大车运输,大幅度降低了运输费用。采用VIP板的建筑,也可使室内空间增大10%,电能消耗降低15%~25%。在既有建筑节能改造和新型超低能耗建筑、零能耗及负能耗建筑的推广过程中,VIP板也将有广阔的市场应用前景。

  具有同等保温性能时,比如在北京地区,如果要达到75%的节能标准,需要聚苯板的厚度超过100mm,而采用STP板,厚度仅需要20mm左右。

  陈照峰:目前,我国建筑能耗在全国能源消耗中已超过30%,现存400亿平方米高能耗建筑,“双碳”目标下,建筑节能刻不容缓。建筑中既有建筑存量较大,且大部分都需要进行节能改造。事实上,无论是既有建筑,还是新建建筑,围护结构中的墙体只有应用保温系统,才能使房屋具有更好的隔热性能,而采用超级绝热材料是建筑围护结构节能的有效举措。

  STP板与传统建筑保温材料导热系数为30~80mW/(m·K)相比,其导热系数低于8mW/(m·K)。同等厚度下,其保温性能为传统产品的4~10倍。具有同等保温性能时,比如在北京地区,如果要达到75%的节能标准,需要聚苯板的厚度超过100mm,而采用STP板,厚度仅需要20mm左右。在防火性能方面,STP板为A1级材料。在节能环保方面,STP板符合国家节能环保政策要求,可节约大量一次能源消耗,减少垃圾污染和二氧化碳排放。

  STP板为无机产品,与建筑物墙体结合强度高,目前主要采用满粘的粘贴方式,保温板内侧不会形成空腔,保温系统受负风压影响较小,不易脱落。STP板的规格尺寸较小,工人施工操作方便。

  STP板可裸板铺贴,也可制成装饰保温一体化板,主要用于外墙墙面、楼层地面、隔断等部位的保温节能,是一种导热系数低、防火性能好的外墙外保温产品。其以混凝土和砌体结构为基层,特别适用于民用建筑、既有建筑节能改造和超低能耗建筑保温工程。

  采用STP板(外墙/内墙)保温结构对既有民用建筑、古建筑进行节能改造时,与传统材料相比,能显著提升旧房的节能效率,增加冬冷夏热地区房屋的室内舒适度;不影响有效使用面积,对原有结构保护性好,使小区环境更舒适;有良好的隔声、吸音性能,使室内安静度大幅提升。

  诸如医院、学校、写字楼、商场等公共建筑,都是耗能大户,占全部建筑能耗的38%,比重最高。新兴的超低能耗建筑与一般传统建筑相比,能节约90%以上的能耗,且使房屋更具舒适性,居住更健康。故而将STP板应用于新兴建筑保温或对既有建筑进行节能改造,不仅能满足建筑物所需的高效保温隔热性能,还比其他保温材料更轻薄,不占用室内面积,STP板高效节能的优势就显现出来,将有很大的市场应用前景。

  在实际工程中,由于缺乏有效监管,以次充好的情况多有发生,造成建筑系统保温性能不良,保温材料脱落、燃烧等事故时有发生,规范净化VIP板市场迫在眉睫。

  陈照峰:与传统建筑的保温材料相比,VIP板确实有较大优势,但其在建筑领域的应用也存在一些问题。就目前来讲,VIP板在建筑领域应用的问题可归纳为以下几点:

  第一,VIP板工程应用的前提条件是要保证其真空度不被破坏,但作为建筑物保温隔热材料应用时,VIP板的力学性能差,表面易破损,需要进一步优化VIP板的力学结构,使其力学结构和热学性能达到最好的配置(使用力学结构更好的芯材及新型可降阶反渗透技术会对VIP板的力学性能及破损有所改善)。

  第二,VIP板建筑工程工艺流程的性能参数缺乏大数据分析指导工程实践。应从建筑工程应用的角度对VIP板抗压强度、抗穿刺强度、抗冲击强度、芯膜剥离强度、尺寸稳定性能、薄抹灰系统导热系数和黏结强度等进行系统集约化研究,采用大数据支撑工程应用。

  第三,VIP板的使用寿命测试大多是在实验室加速老化并通过计算获得,具体在建筑领域应用时的寿命尚未得到实践验证,并且大部分VIP板的使用寿命小于建筑物的设计寿命。

  第四,相对于传统的建筑用保温材料,VIP板在具体建筑应用时不能任意裁剪、切割,否则会破坏其真空度,需要按照现场施工要求预先订制。

  第五,对VIP板的知识产权不重视,假冒伪劣VIP板较多,在实际工程中疏于监管,以次充好而致使建筑系统保温性能不良,保温材料脱落、燃烧等事故时有发生,规范净化VIP板市场已迫在眉睫。

  随着国家“双碳”战略的实施,VIP板行业将迎来怎样的发展机遇?行业企业如何布局才能更好抓住机遇?

  陈照峰:VIP板作为一种新型高效的绝热材料,与常规绝热材料相比,具有明显的性能优势,并因其节能环保的优势而具有广泛的应用前景。但由于发展时间较短,所以在我国的认知率和普及率不高,目前尚处于市场发展阶段,主要应用于家用电器、冷链物流及建筑保温等领域。随着国家“双碳”战略的实施,减碳节能已成为行业共识,国内节能政策的及时推进和国家能效标准的提高,对VIP板在节能领域的推广起到积极的推动作用。

  VIP板行业发展的主要动力在于研发和技术推动。随着越来越多的企业加入,企业会不断加大相关产品的研发创新和技术升级,竞争聚焦在开发出性能更优、成本更低的新一代替代性产品,未来企业会不断面临技术进步带来的竞争压力。

  《线问》总结了我国真空绝热板行业十余年的研究和发展成果,内容涵盖真空绝热板的相关概念、发展历程、生产工艺、测试评价、建筑应用、冷链应用、施工规范和法规标准等,是实用性、针对性较强的读物。(王萌萌 策划/整理)

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