保温材料依据材性来分类,⼤体分为有机材料、⽆机材料和复合材料。不同的保温材料性能各异,价格也千差万别,本⽂按照材料的保温性能即导热系数数值的⼤⼩进⾏依次排列,依次介绍产品的组成、效果⽰意应⽤价值及相关⼚家等。 第⼀名:真空绝热板,导热系数0.008W/(m·K)
排名第⼀的肯定是真空绝热板,该板材是由⽆机纤维芯材与⾼阻⽓复合薄膜通过抽真空封装技术,外覆专⽤界⾯砂浆,制成的⼀种⾼效保温板材。图⽚如下:
图1 真空绝热板产品
空⽓的导热系数⼤约是0.023W/(m·K),要做到⽐空⽓还低的导热系数,那就只有真空了。所以真空绝热板的导热系数是现有保温材料中最低的是⽏庸置疑了。其最⼤的优势,也就是其保温性能可以傲视所有其他类型的保温材料。不过该板材也有隐患问题,⽐如⼤家都会提出的真空度难以保持的问题:若是发⽣破损,板材的保温性能即会骤降;其次,现有施⼯⼯艺导致板缝太多,热桥太多,引发结露的风险很⼤;再者,施⼯平整度也较难以控制,薄抹灰系统脱落的风险也较⼤。当然,基本上所有的保温体系都有不同的缺陷,真空绝热板的上述缺陷问题也掩盖不了它本⾝超优异的导热系数指标和防⽕性能。这⾜以让其傲视世⾯上所有的保温材料类型。
尽管真空保温材料发源于国外,但是国内的企业是最敢于将该材料⽤于外墙保温系统尝试的。归功于青岛科瑞等保温板⽣产企业,在建筑节能领域⼤胆创新和尝试,真空绝热板外保温系统已经成为我国部分地区建筑外墙的重要⽅案之⼀,甚⾄在北⽅的被动式低能耗建筑⾥都有应⽤。该保温板材性能是好的,整体保温系统的隐患问题是存在的,但是,建筑外墙保温节能的安全性问题始终伴随着建筑节能⼯程,国内必须有更多的企业去继续摸索和创新!
第⼆名:⽓凝胶保温材料,导热系数0.02W/(m·K)
⽓凝胶材料被称为世界上最轻的固体。以纳⽶⼆氧化硅⽓凝胶为主体材料,通过特殊的⼯艺复合⽽成,具有耐⾼温、导热系数低、密度⼩、强度⾼、绿⾊环保、防⽔不燃等优越性能,同时兼具优越的隔声减震性能,是冶⾦、化⼯、国防、航空航天等领域不可或缺的⾼效隔热保温材料。如图所⽰。
图2 ⽓凝胶概念产品
这种产品集保温性能、防⽕性能于⼀体,是很难得的材料,但是即便是在欧洲,这种材料也没有⼤⾯积的应⽤于建筑⼯程领域。⼀⽅⾯这种产品的造价实在太贵,另⼀⽅⾯,对于承受冷热循环的外保温系统主要成分,该产品还需要经受更多的考验,⽬前国内还没有⼯程案例证明其⽤于外墙外保温的可靠性。按照我国的国情,⽓凝胶材料在很长⼀段时间内还将是处于实验室的产品,运⽤于⼯程外保温领域似乎还⾮常不可能。
⼩编在这⾥很抱歉的和⼤家说,达到上述优异性能的⽓凝胶产品⽬前在世⾯上还见不到,不知道未来会不会⼤⾯积推⼴开来。上⾯的图⽚很炫,但那不是我们⽬前⽤在建筑外墙领域的⽓凝胶保温材料。如果你想知道现阶段的⽓凝胶保温材料的现状,后续再分享。
图3 含⽓凝胶的保温棉
第三名:发泡聚氨酯,导热系数0.024W/(m·K)
固化闪电之源单⼀有机保温材料中性能最好的就数聚氨酯保温材料了。按照⼯艺分为现场发泡聚氨酯和⼯⼚预制的硬泡聚氨酯板。
现场发泡聚氨酯是以异氰酸酷、多元醇(组合聚醚或聚酷)为主要原料加⼊添加剂组成的双组分,经现场喷涂施⼯的具有绝热和防⽔功能的硬质泡沫材料。如图所⽰。
图4 发泡聚氨酯
现场发泡聚氨酯具有⾮常好的整体性和防⽔性,因此⽤于屋⾯保温和防⽔、地下室墙体覆⼟内的保温防⽔是⾮常合适的,应⽤于⼲挂幕墙内的保温,施⼯操作⽅便,最⼤程度的防⽌热桥作⽤。硬泡聚氨酯板是衍⽣出来的产品,由于尺⼨稳定性较差,相对膨胀聚苯板并没有太⼤的差异。部分⼚家提供了双⾯涂抹砂浆的复合聚氨酯A级板材和检测报告,在⼀段时间内可以勉强过关作为防⽕保温材料使⽤。
新的防⽕检验标准出台之后,这种两⾯覆盖砂浆的复合保温板则不能检测为防⽕A级。
第四名,国产挤塑聚苯板,导热系数0.028~0.030W/(m·K)羊毛粉
挤塑聚苯板也是聚苯板的⼀种,只不过⽣产⼯艺是挤塑成型。挤塑聚苯板简称XPS板,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制品。样式如图所⽰。
图5挤塑聚苯板
⽬前貌似只有中国的市场把挤塑板也当做外墙外保温薄抹灰的材料使⽤。可以说,挤塑聚苯板也是集防⽔和保温作⽤于⼀体的,刚度⼤,抗压性能好,导热系数低,⽤于屋⾯、地⾯、地下室墙体覆⼟内的保温是⾮常合适的。但是这种板材透汽性差,尺⼨稳定性差,与⽆机粘结砂浆的可粘结性也较差,⽤于外墙体保温中常见系统脱落、饰⾯开裂等质量事故,由于其造价并不便宜,该材料在外保温应⽤领域并不及膨胀聚苯板优势⼤。⼩编是不推荐将挤塑聚苯板⽤于外墙体保温系统中。
考虑到环境保护的要求,国外的标准对挤塑板⽣产的规定是⼆氧化碳发泡。⽽国内由于把导热系数标准定的过于苛刻,⼤部分⼚家都是采⽤氟利昂发泡。如果从绿⾊建材的⾓度讲,这种以破坏臭氧层为代价⽣产的保温板,于环境何利呢?这是中国⽼⼀辈专家制定挤塑板⾏标的时候造成的乌龙事件。未
来随着环境保护越来越重要,国家肯定会推荐使⽤⼆氧化碳发泡的挤塑板,当然,这个板⼦的导热系数就只有0.035W/(m·K)甚⾄以上了,即没有现在这么好的排名。
第五名,⽆机质⾼分⼦保温板,导热系数0.030W/(m·K)
这是⼀种并未⽤于外墙保温⼯程领域的保温材料,据泰州的⽣产⼚家所说,他们是引进了⽇本的⽣产专利。⽆机质⾼分⼦板是⽤聚氯⼄烯树脂把有强韧碳酸钙的膜包围的,具有⼀个隔热极其良好密闭空间的集合体,为⽆机质的发泡材,在⽕焰下不会燃烧不会熔化。在长时间的⽕焰下少部分地⽅形成碳化,并保持原形状,是A级防⽕材料。如图所⽰:
图6 ⽆机质⾼分⼦保温板
该材料具有优异的保温性能、防⽕性能和较低的吸⽔性,但是由于其3000元/m3的成本造价,在保温材料领域没有价格优势。⽬前也未见⽣产⼚家将板材⼤⾯积推⼴到建筑外保温领域。据⽬测样本可以推测,此类保温材料尺⼨稳定性差,⽤于外保温⼯程中将会引起饰⾯的开裂渗⽔。
第六名,酚醛板,导热系数0.032W/(m·K)
酚醛板是由苯酚和甲醛的缩聚物(酚醛树脂)与其他添加剂如固化剂、发泡剂、表⾯活性剂和填充剂等混合制成的多孔型酚醛泡沫板。国外⽣产的酚醛板具有较好的保温性能,其导热系数⽐挤塑聚苯板
低,⽇本国家的夹芯保温体系⼤量采⽤酚醛板。但是国内⽬前推⼴⼒度⼩,⽣产技术也较为落后,其保温性能略差于国外产品。产品如图所⽰:
tm2005图7 酚醛板
国内⽣产的酚醛板存在着易粉化、机械强度低、脆性、⽆延伸性和吸⽔率⾼等弱点,⽤于外墙外保温薄抹灰系统将会出现严重的饰⾯开裂、脱落等质量事故。鉴于此,江苏省还曾专门出台专家会议纪要,不推荐酚醛板⽤于外墙外保温系统中。酚醛板是和聚氨酯板保温材料⼀样,归于热固性的有机保温材料,保温性能和阻燃性能都⽐挤塑板和聚苯板优异。可惜,⽬前国内的板材⼯艺还需要再进步,未来或许能在保温领域占据⼀席之地吧。
第七名,⽯墨聚苯板,导热系数0.033W/(m·K)
⽯墨聚苯板是膨胀聚苯板的⼀种,化⼯巨头巴斯夫公司的经典之作产品,在聚苯⼄烯原材料⾥添加了红外反射剂,这种物质可以反射热辐射并将EPS的保温性能提⾼30%,同时防⽕性能很容易的实现了B2级到B1级的跨越。如图所⽰。
破坏一号发电机物质可以反射热辐射并将EPS的保温性能提⾼30%,同时防⽕性能很容易的实现了B2级到B1级的跨越。如图所⽰。
图8 ⽯墨聚苯板
⽯墨聚苯板是⽬前所有保温材料中性价⽐最优的保温产品。因为聚苯板保温产品在保温领域⾥应⽤最⼴泛,不论是欧洲还是国内,聚苯板保温体系都具有最⼤的市场份额。⽯墨聚苯板不但导热系数性能⾮常优异,与国产的挤塑板不相上下,同时它⾥⾯含有的⼀种neopor因⼦具有热反射的功能,阻燃B1级的防⽕性能,也傲视那些靠添加阻燃剂的EPS和XPS板。⽬前这种保温材料已经列⼊国家建材标准,也是被动房⾸选的保温材料。可以说,对于低于54⽶的住宅建筑、低于50⽶的公共建筑、低于24⽶的幕墙式建筑,该保温材料的薄抹灰保温系统是最佳⽅案。
不过很遗憾的是,市⾯上这种保温材料的材料太多了,⼩编放在这⾥的图⽚也是假冒产品。真正的叫做neopor板的是巴斯夫原料⽣产的,颗粒分布均匀,观感好,⽬前只有少数部分企业⽣产(⼩编知道哪些单位),多数企业为了降低成本,⽣产的⿊⾊EPS板是仿冒的哦。
第⼋名,橡塑保温材料,导热系数0.034~0.041W/(m·K)
这种材料,相信⼤家也不陌⽣,严格的来讲,这种保温材料不能称为外保温材料,因为这是⼀种柔性保温材料,通常⽤于暖通管道上。不过⼩编此次和⼤家介绍的保温材料,是不局限于⽤于墙体保温的,其他领域的材料也带进来。
我们按照GB17794-2008的术语解释,柔性泡沫橡塑绝热制品可以定义为以天然或合成橡胶和其他有机⾼分⼦材料的共混体为基材,加各种添加剂如⽼化剂、阻燃剂、稳定剂、硫化促进剂等,经混炼、挤出、发泡和冷却定型,加⼯⽽成的具有闭孔结构的柔性绝热制品。如下图所⽰。
图9 橡塑保温材料
这种保温材料在管道保温领域应⽤⼴泛,在多数项⽬上也经常可以看到,不适⽤于薄抹灰饰⾯的墙体保温系统。⼩编不做过多评价,因为管道保温⽆外乎就是⽤橡塑啊酚醛啊玻璃棉啊等材料,与外墙薄抹灰领域的保温材料不好做对⽐。
第九名,真⾦板(热固性改性聚苯板),导热系数0.036W/(m·K)
前两年市场上改性聚苯板很多,达到优良的防⽕阻燃效果。但是,真的算是成功还是这种叫做真⾦板的改性聚苯板。这个材料的横空出世,引起了各种竞争性产品的不满,⼀有质量事故,⽴马铺天盖地的宣传出来。势必要扼杀其于⼯程领域。
亚⼠创能公司研发的真⾦板是⽬前国内可以看得到的改性EPS最成功的⼀个产品。真⾦板是采⽤了国际先进⽔平的相变包裹隔热蓄能技术加⼯⽽成并具有断热阻隔连续蜂窝状结构,经过改性处理防⽕性能达到A2级,因⽽泡沫颗粒本⾝不会燃烧的板材。如图所⽰为现在流⾏的真⾦板,但它不是真正防⽕A级材料。
图10 真⾦板
真⾦板实际上难以实现真正的防⽕A级,即便实现了A级性能,则其代价也是⾮常⾼的。从材料性能指标和样块可以看出,在EPS板改性材料中,真⾦板确实是做的最好的⼀种板⼦。但是最近两年,很多⼆三流的⼚家跟风上马真⾦板⽣产线,竞争激烈,品质逐渐降低,现场市场上流传的仿真⾦板能否达到预期效果,也不可知。现在可惜的是,部分地区对此类材料持有偏见,限制推⼴。A级防⽕规范⼀松动,有机保温材料⼜迎来⽣机,类似真⾦板这种处于夹缝中的材料,⽣存难度加⼤。⽣产⼚家已经将真⾦板定位于B级防⽕材料,这也是从实际应⽤⾓度出发,所以那些还在假冒⽣产所谓防⽕A级材料的⼚商,你们也不必继续折腾了,还市场以真相吧。
⼩编认为,真⾦板、真空绝热板等材料都是国⼈⾯临保温材料防⽕问题⽽另辟蹊径研发出的产品。中国⾼层建筑居多,既防⽕保温性能⼜好等综合性能优异的保温材料基本没有,强⼤的建筑节能市场驱动⼈们去创新和研究。真⾦板系统不可避免的存在很多质量问题,不论是防⽕性还是其他性能,都还需要不断改进。有机材料防⽕之争告⼀段落,但是国产保温材料防⽕优化的研究之路还有很长要⾛。cgw
第⼗名,膨胀聚苯板,导热系数0.039W/(m·K)
全称为expandedpolystyrene board,由可发性聚苯⼄烯珠粒经加热预发泡后在模具中加热成型⽽制得的具有闭孔结构的聚苯⼄烯泡沫塑料板材。如图所⽰。
图11 膨胀聚苯板
这是保温材料⾥应⽤最⼴泛的保温材料,常应⽤薄抹灰体系、保温装饰⼀体化体系、⼤模内置体系、钢丝⽹架板体系等,该材料不论是国内还是国外均在保温系统市场⾥占据极⼤的⽐重,不可否认,这是⽤于外墙保温体系中最成熟的产品,以⾄于所有新诞⽣的材料都会以此会参照进⾏PK来衬托各家的好。
第⼗⼀名,岩棉板,导热系数0.040W/(m·K)
岩棉板是指以天然岩⽯为主要原料,经⾼温熔融、离⼼喷吹制成的⼀种矿物质纤维,在掺⼊⼀定⽐例的粘结剂和添加剂后压制并裁割⽽成的憎⽔型保温板材。如图所⽰。
图12 岩棉板
岩棉板保温在欧洲是仅次于聚苯板保温材料应⽤第⼆⼴泛的,主要是⽤在⾼层建筑防⽕要求较⾼的建筑部位。在国内,矿棉板保温⼀直⼴泛应⽤于⼲挂幕墙内部,薄抹灰体系的应⽤刚刚兴起。岩棉板属于吸⽔性⾼的材料,在国内夏热冬冷地区,由于在梅⾬季节降⾬量⼤,空⽓湿度⼤,会导致岩棉板保温系统受潮⽽降低保温性能。对于北⽅少⾬的地区,岩棉板是防⽕性能较好的外保温应⽤材料。
还有⼀种棉制品叫做矿渣棉,岩棉与矿渣棉同属矿物棉,它们之间在⽣产⼯艺、纤维形态、耐碱性、
导热系数、不燃性等⽅⾯存在不少共同点。⼈们通常将岩棉和矿渣棉统称为矿棉,因此易将两者看成是同⼀种东西,甚⾄认为矿渣棉⾊泽洁⽩,⽐灰绿⾊的岩棉更为“纯净”些,这是⼀种误解。虽然它们都属矿物棉,但也还存在⼀些不容忽视的差别。矿渣棉的主要原料⼀般为⾼炉渣或其它冶⾦炉渣,其酸度系数性能指标、耐热度、耐腐蚀性均较岩棉差,不宜⽤于薄抹灰外保温系统。在本次排名中,⼩编没有将矿渣棉拿出来评⽐,也是为了避免误导⼤家把这个材料⽤在外墙节能领域。
第⼗⼆名,⽆机纤维喷涂保温材料,导热系数0.040W/(m·K)
⽆机纤维喷涂材料主要由⽆机纤维与⽔基型胶粘剂组成,经拌和后通过空压泵进⾏喷涂,与雾化⽔混合喷到需要保护的基材上形成涂层。该涂层可满⾜吸⾳、保温、防⽕保护的要求。本材料质轻、⽆毒⽆味、吸声、耐候性好、⾼效隔热、耐⽕可靠,可实现5h以上⾼耐⽕极限保护。适⽤于建筑物和隧道的防⽕保护,尤其是耐⽕极限要求⽐较⾼的⾼层钢结构的防⽕保护,同样也适⽤于建筑物的保温吸⾳和机械设备的保温节能。
图13 纤维喷涂保温材料
如果有⼀种材料能想喷涂聚氨酯那样施⼯,可以保证材料连续⽆热桥,同时⼜能有很好的阻燃防⽕效果,那⽤在⼲挂⽯材幕墙该是多好啊!这⾥喷涂纤维保温材料和后⾯的⽓凝⼟到时成为可能。不过,毕竟是⽆机材料,抗拉伸强度和保温性能难以兼得的问题始终⽆法完美解决。如果外墙体设计了10公
分以上的厚度,这种保温体系还能做到吗?
第⼗三名,⽓凝⼟,导热系数0.040W/(m·K)
相信很多⼈没有见过这种保温材料。⽓凝⼟也是⼀种现场喷涂施⼯的产品体系,其主要成分是氧化镁(MgO),⼀种理想的⾼温耐⽕材料,产品不含任何有机物质,它不但不会释放任何有害⽓体,还可以吸附空⽓中的⼆氧化碳,减少⼤⽓的温室效应、调节环境。
图14 ⽓凝⼟保温材料
⼩编与⽓凝⼟材料有⼀⾯之缘,美国的产品,北京⼀家单位作为中国的独家代理。从外观⾓度讲,它是⽩⾊的发泡状材料,与聚氨酯的施⼯⼯艺类似。但是聚氨酯在喷涂时是快速固化的,⽽⽓凝⼟可以流淌。假定⼀个已经安装好的⼲挂幕墙,你把喷对着⽯材缝隙往⾥⾯喷,可以把幕墙内空隙全部⽤⽓凝⼟填满。这是很神奇的保温材料,对既有⼲挂幕墙建筑的施⼯⾮常有利,你不⽤拆掉⽯材就可以喷涂施⼯。可惜的是,强度不⼤,吸⽔性也存在风险。这种体系在北美主要⽤在⽊质隔墙的填充领域。我国的这种框架混凝⼟结构墙体,是没有多⼤优势的,它本⾝不能作为外饰⾯的承载层,
要⽤在⽊质隔墙的填充领域。我国的这种框架混凝⼟结构墙体,是没有多⼤优势的,它本⾝不能作为外饰⾯的承载层,只能做填充物。
不过随着该材料应⽤的推⼴,将会有更多的⼈了解它使⽤它。任何新的材料体系都有相应的优势,在中国的既有建筑节能改造领域,或许能有它的⼀份市场。
第⼗四名,玻璃棉板,导热系数0.042W/(m·K)
玻璃棉是将熔融玻璃纤维化,形成棉状的材料,化学成分属玻璃类,是⼀种⽆机质纤维,具有成型好、体积密度⼩、热导率彽、保温绝热、吸⾳性能好、耐腐饰、化学性能稳定。玻璃棉板是将玻璃棉施加热固性粘结剂制成的具有⼀定刚度的板状制品。
玻璃棉板的照⽚如下
图15 玻璃棉板
玻璃棉与岩棉是有很⼤差异的,岩棉制品是以精致⽞武岩为主要原料,玻璃棉主要是以玻璃为主要原料;玻璃棉⽐岩棉容重低、渣球含量少,从耐热温度上讲,岩棉的最⾼使⽤温度⾼最⾼为600摄⽒度左右,玻璃棉只有260摄⽒度左右。由于玻璃棉⼀般⽤于低于200摄⽒度的保温部位,因此多⽤于⼀般建筑物或低温管道的保温,岩棉⼀般⽤于温度在500摄⽒度的保温部位,多⽤于⾼温热⼒管道或电⼒设备的保温。岩棉板的酸度系数≥1.6,玻璃棉的酸度系数≤1.6,⽽酸度系数越⾼对板的强度,耐⾼温,耐久性等性能有显著的提⾼,⽬前国内的标准将⽤于外保温的棉状材料酸度系数控制在≥1.6,因此玻璃棉是不宜直接⽤于薄抹灰的外保温系统内。
第⼗五名,复合硅酸镁铝绝热材料,导热系数0.045W/(m·K)
复合硅酸镁铝绝热材料以坡缕⽯、海泡⽯、膨润⼟、陶瓷纤维等⽆机材料为主要原料,在原硅酸镁绝热材料基础上,剔出了有害物质岩棉,添加多种特殊复合材料,经科学配⽅、先进⼯艺精制⽽成,具有不燃、环保,使⽤寿命长等优点。
图16 复合硅酸镁铝绝热材料
市场上这类产品的应⽤不多,具有地域性,因此很多⼈并不⼀定见过。⼩编也没有在具体的项⽬见过这类产品的应⽤案例,甚⾄连⼀块实物样板都没见过,对此产品的好坏暂不做主观评价。
第⼗六名,HX隔离式保温板,导热系数0.045W/(m·K)
HX隔离式防⽕保温板是以EPS聚苯板为主要原材料,采取特殊结构形式和⼯艺措施,将⾼效防⽕剂嵌⼊EPS板内⽽形成的复合防⽕保温板。如下图所⽰。
图17 HX隔离式防⽕保温板
zigbee模块通信HX隔离式防⽕保温板是汇星科技公司研发⽣产的保温材料。这种材料将EPS开槽,然后嵌填砂浆,最后再将外表⾯覆涂砂浆,经防⽕检测之后达到A级不燃的标准。⽣产⼯艺相对EPS复杂了,造价同样
增加了。板材能克服施⼯过程中引燃的缺陷问题,⽬前完⼯案例⼯龄不长,⽆法知晓维护期间的质量问题。理论上说,有机材料和⽆机材料相互嵌填接缝,造成饰⾯开裂的风险极⼤。国⼈对于保温材料的创新,很少能真的出现那种研发了⼀种新的配⽅产品,或者是发明专利。这种从产品构造的⾓度⽽创造的产品,并没有太多的新意,徒有应对国家的保温防⽕政策罢了。
第⼗七名,泡沫玻璃保温板,导热系数0.045~0.062W/(m·K)
泡沫玻璃是以⽯英砂矿粉或玻璃粉为主要原料,加⼊发泡剂、促进剂等添加剂,经超细粉碎和均匀混合形成配合料,经融化、发泡、退⽕⽽形成的内部充满均匀封闭⽓孔的材料。⽽泡沫玻璃保温板是⼀种闭孔型的泡沫玻璃绝热制品。
图18 泡沫玻璃保温板