新型保溫粘膠材料在建筑節能中的優勢及應用現狀綜合評價

王濤

摘要：為了進一步促進建筑節能保溫的發展，研究了新型保溫材料在建筑中的應用。介紹了新型保溫粘膠材料及其在建筑節能保溫中應用的現狀和發展趨勢，對新型保溫粘膠材料的制備和應用趨勢進行了探討，針對性提出了新型保溫材料在建筑節能保溫中的評價方法并進行了應用，評價方法采用9個參數和4個子項指標進行綜合評價。結果表明，所提出的評價方法可以對不同部位的節能保溫性能做出量化評價，也可以進行綜合評價，以及對材料應用進行對比選擇，也可為相似研究提供參考。

關鍵詞：新型保溫材料；建筑節能；粘膠；評價方法

中圖分類號：TU55+1；TQ328文獻標志碼：A文章編號：1001-5922（2023）05-0091-04

Comprehensiveevaluationof advantagesandapplication statusof newthermalinsulationmaterialsinenergy-savingandthermalinsulationof building

WANG Tao

（Shaanxi Construction Engineering Group Co.，LTD.，Xi'an 710003，China）

Abstract： In order to further promote the development of building energy conservation and thermal insulation.，the application of new thermal insulation materials in buildings was studied. The research status of new thermal insula? tion materials and their application in building energy-saving thermal insulation were introduced，the preparation and application trend of new thermal insulation adhesive materials were discussed，and the evaluation method of new thermal insulation materials in building energy-saving and thermal insulation was proposed and applied. The evaluation method was comprehensively evaluated by 9 parameters and 4 sub-indexes. The results showed that the proposed evaluation method could quantitatively evaluate the energy-saving and heat preservation performance of different parts，carry out comprehensive evaluation，compare and select material applications，and also provide ref? erence for similar research.

Keywords： New thermal insulation materials，Energy-saving，Thermal insulation，Viscose，Evaluation methods

目前國家正大力推進低碳、零碳甚至負碳社會的建設，節能減排是國家可持續發展的重大戰略舉措。隨著我國經濟快速發展而來的能源消耗和環境污染等“碳問題”不能忽視，要始終堅持綠色發展理念，堅持節約資源和保護環境的基本國策。在此背景下，近年來新型保溫材料的研究快速發展，新型保溫材料除了在傳統的保溫性能方面有所提升外，更重要的是在綠色發展理念方面的創新。

1 新型保溫粘膠材料及其在建筑中應用概述

1.1 新型保溫材料的分類及特性

新型保溫材料的主要包含隔熱性能強和環境友好、可回收利用及適用性等特點[1]。即與普通保溫材料相比，新型保溫材料的隔熱性能明顯提高；環境友好特點主要體現在新型保溫材料的制作和應用貼合自然環境，對人體有害的物質含量嚴格控制在綠色材料理念的規定范圍內；可回收利用性主要體現在原材料多為可再生材料；適用性主要體現在新型保溫材料具備實用性質，可為使用位置帶來功能改善，同時適宜人居健康生活。

按照材料類型，新型保溫材料可分為巖棉制品、橡塑制品、聚氨酯制品、酚醛制品、納米氣凝膠制品、改良混凝土或磚塊制品、新型玻璃制品等。按照在建筑中的應用位置，新型保溫材料可分為應用于墻體的保溫材料、應用于門窗的保溫材料、應用于樓板的保溫材料、應用于屋頂的保溫材料等。新型保溫材料除了要具備可靠的保溫性能以外，還應具備如耐高溫、阻燃、抗腐蝕、抗沖擊等安全特性以及如經濟性、抗老化、抗凍抗滲等使用特性，更應具有無毒無害，環境友好和材料可回收利用的適應于綠色發展理念的特性[1]。

1.2 新型保溫粘膠材料的研究現狀

在新型保溫材料的研究方面，Berardi 等對高性能建筑用超級保溫材料的研究現狀進行了綜述，研究主要為5個方向：新材料發展、耐久性和老化、新測量技術、應用相關方面和經濟問題[2]。試驗并分析了新型保溫材料幾個主要物理力學性能的變化情況，研究了新型保溫材料的耐久性試驗方法及耐久性指標的確立[3]。認為采用高效新型保溫材料替代傳統的保溫材料，不但可以降低工程施工成本，而且還可以提高管道熱穩定性，減少能源消耗[4]。指出傳統保溫材料存在的弊端，使用新型保溫材料能夠有效提高供熱管網管線的工作環境，降低其熱能散失，減少管路的危害和故障率[5]。結合供熱管道實例應用，研究分析表明采用新型保溫材料是改善管網運行條件和減少熱損失的有力措施[6]公開了的實用新型保溫材料，不僅具有很好的隔音效果，同時具有很好的保溫效果[7]。分析了高溫管道保溫現狀，詳細介紹了復合硅酸鹽和纖維類傳統保溫材料，同時介紹了兩類應用趨廣的新型CAS鋁鎂質保溫材料和納米保溫材料的物理組成、絕熱性能及平均使用壽命，并給出了5條保溫材料基本選用原則[8]。將目前涌現的幾種浮法玻璃熔窯用新型保溫材料與傳統保溫材料進行比較，對比分析證明采用新型保溫材料可在節能和經濟方面取得效果[9]。介紹了建筑用絕緣材料熱物理性能的實驗測定，建立了一種新的實驗裝置，以分析確定熱導率，熱擴散率[10]。通過選取不同的配料制備成復合保溫材料，以壓縮強度以及導熱系數為表征依據，并通過單一變量法對制備的材料進行了保溫阻燃性能的研究[11]。為了改善裝配式建筑墻板的缺陷，進行了適用于裝配式建筑墻板用的無機保溫材料的開發和研究[12]。

1.3 新型保溫粘膠材料在建筑中的應用現狀

將新型保溫材料應用于建筑節能保溫中是一大趨勢，如收集有關建筑物保溫的最新發展，并討論使用適當的保溫材料的生命周期評估及減少排放的可能性[13]。主要講述了FTC保溫材料在建筑節能中的使用情況[14]。選取了4種不同密度的巖棉板進行試驗。結果表明巖棉板吸濕率、吸水率、高溫后質量損失率隨著密度的增大而降低，干燥狀態下巖棉板導熱系數隨著密度增大而提高；吸水狀態下巖棉板導熱系數隨著密度增大而降低[15]。提出應用綠色節能材料進行建筑項目施工，可以保障項目環保性能，通過合理優化外墻性，可為居民提供更加舒適的居住環境[16]。對建筑節能保溫領域聚氨酯硬泡材料進行了研究分析[17]?？紤]到木結構建筑的特點，采用真空保溫板技術代替普通保溫[18]。從制備的硅基氣凝膠建料所具有的穩定性以及耐溫性等方面論述了其大規模生產應用的可行性[19]。介紹了低碳經濟下建筑行業房屋建筑材料對建筑節能的影響，提出在低碳經濟背景下建筑節能的要求和必然性[20]。

1.4 新型保溫粘膠材料在建筑中應用的發展趨勢

新型保溫材料兼顧保溫和綠色低碳特性，將其應用于建筑中能改善建筑節能保溫功能。根據以上研究進展可知，研究趨勢一方面是新型材料的制備或是改性研究，上述文獻提到了納米材料，鋁鎂質材料等，通過混合不同材料制備出復合材料，此外是對如何提高材料的各項性能如耐久性，導熱性等進行研究。另一方面是在建筑中的應用，主要是對建筑墻體應用保溫材料進行研究，包括各類板材、發泡材料應用于墻體。

基于上述研究，可以看到粘膠在保溫材料中的應用具備較大研究空間，傳統粘膠的作用主要是讓物質相連相接，在玻璃窗、墻體中、地面防水等均有應用，新型粘膠材料可通過對粘膠進行化學或物理改性，可使粘膠具備保溫等各項優勢特性，并且其具備方便施工的特點，優勢明顯。此外，對建筑如窗戶、地面，樓板，玻璃幕墻等其它影響保溫的區域進行節能保溫性能的研究也有一定意義。

2 新型保溫粘膠材料的探討

2.1 新型保溫粘膠材料的制備

在實際應用前，粘膠一般為流體狀態，通過往原始粘膠中添加改性材料，使粘膠不僅具備保溫性能，還能兼顧其他優點，并且仍然為流體狀態，是新型保溫粘膠材料的一個制備方向。一方面是制備時與特定材料結合，將粘膠進行內部改性，如將阻熱納米材料直接與粘膠混合，內部不發生化學反應，僅通過納米結構與粘膠內部分子的物理結合改變特性，從而實現保溫性和耐久可靠性。另一方面是在即將涂刷粘膠前，加入特定材料，與粘膠發生化學反應，在粘膠內部生成阻熱新物質，且該物質在一定時間范圍內，隨時間的增長其強度和韌性也會隨之快速增長。

2.2 新型保溫粘膠材料的應用

新型保溫粘膠可應用方向較多，例如多數常見的鋼化玻璃即通過粘膠相連，若改變玻璃夾層粘膠性質，使其保溫性能提高，同時又具有一定柔韌性，在冬季既能強化保溫效果，降低內部熱源的耗散，同時又提高了玻璃的抗性，不易受沖擊碎裂。此外，新型保溫粘膠還可應用于墻面或地面防水保溫，通過對粘膠改性，使粘膠不但具備保溫性能，同時在涂刷完成后能逐步形成整膜，還具備防水性能，將其涂刷至室內淋浴間、室外浴池等位置，可實現保溫和防水等多重作用。另外也可將其應用于外墻或屋頂防水保溫，直接將改性后的粘膠涂刷至外墻或屋頂，一是可以降低房屋吸收的熱量，使房屋冬暖夏涼，節省空調能耗；二是增強了建筑抵御雨水的能力，可有效阻止墻體雨水滲透。

3 新型保溫粘膠材料在建筑中的應用部位

3.1 建筑保溫的關鍵部位

在建筑的各個部分均可以應用保溫材料，應用部位主要為墻體、樓板、屋頂和門窗，如圖1所示。

從圖1可以看出，從保溫角度若僅以各部位的面積來考慮，常規建筑物中墻體（包括玻璃幕墻）占比最大，其次便是屋頂和樓板，最后為門窗。不同部位的面積不同，因此對于保溫材料的應用需進行綜合考慮，兼顧適用性能與經濟性能。故提出新型保溫材料在建筑節能保溫中的評價方法，有助于判斷保溫材料在不同部位的應用程度。

3.2 新型保溫粘膠材料在建筑節能中的評價方法

選用保溫面積（A）、部位權重系數（K）、經濟性系數（E）、節能指標（P）、保溫指標（w）、附加功能指標（F）、便利性系數（7）、材料環保指標（H）和材料價值系數（N）計9個參數，對新型保溫材料在建筑節能保溫中的應用進行評價。保溫面積表示將建筑中涉及性能的各個部位以面積來表征，A 即為該部位保溫面積占總保溫部位面積的比值；部位權重系數表示該部位材料變化對保溫性能的影響程度，K值越大，影響程度越大；經濟性系數表示該部位材料變化帶來的功能提升與成本的比值，E 越大，經濟性越好；節能指標表示該部位材料更換后所帶來的節能效果，P越大，節能性越好；保溫指標表示該部位材料更換后所帶來的保溫效果，w越大，保溫性越好。附加功能指標表示該部位材料更換后所帶來的除了節能保溫以外的附加功能效果，如更換新型節能保溫幕墻后，幕墻還能兼顧鏡面的作用，F 越大，附加功能越多；便利性系數表示進行該部位材料更換所需付出的勞動難度，7越小，便利性越好；材料環保指標表示材料的環保性，如是否采用無害環保原料制備，是否可降解，是否環境友好等，H 越大，環保性越好；材料價值系數表示材料性能的綜合價值，主要表征材料的阻燃，抗老化、抗凍抗滲抗腐蝕等內在特性，N越大，材料綜合價值越大。

根據以上參數的定義，以0作為新型保溫材料在建筑節能保溫中應用的綜合評價指標，以定性的方式進行分析，其關系圖如圖2所示。實際應用中多有經驗因素，故而引入 a 、β、y 和δ對計算值進行結合經驗及實際的修正；此外，A、K、N、7、E、N、H均有最大值和最小值，即P、w、F、H存在計算值范圍，因此最終以各項指標的百分比值作為0指標的來源。

從圖2可以看出，節能指標中一是指花費越少的勞動實現越多的保溫性能就越節能（過程中節能和材料使用過程中節能）；二是指花費越少的經濟代價實現越多的其他功能就越節能。保溫指標主要指保溫性能的優異；附加功能主要指材料是否具備更加全面的功能；材料環保指標主要為制作材質和工藝中對環境的危害性。將上述4個指標的比例相加，即為綜合評價指標。

3.3評價驗證參數結果

根據上述評價方法，分別對某案例中窗戶和墻體部位采用材料的節能保溫指標進行評價，顯然窗戶和外墻的保溫面積、權重系數有明顯的差異，各項系數如表1所示。

依據上述評價辦法，通過表1所示數據計算可分別獲得4個子項指標和綜合評價指標，具體如表2所示。

由表2可知，墻體部位所應用的材料節能效果稍高于窗戶部位；保溫性墻體高于窗戶，主要原因為墻體面積大；附加功能性窗戶高于墻體，主要原因為窗戶材料可兼顧美觀，過濾光線和吸聲等其他效果；環保性指標為直接評價，均采用環保制作工藝，評分相同。正因二者的不同指標均有差異，故綜合評價指標二者接近，說明在建筑中使用2種材料帶來的節能保溫綜合變化相近，結合實際工程，二者都可選用或二者均不選用，可根據4個子項指標P到H的具體值進行單個選擇。

4 結語

（1）在新型保溫材料的研究方面，回顧了相關文獻，對高性能建筑用超級保溫材料的研究現狀進行了綜述，分析了新材料發展現狀，對新型保溫材料的分類及特性進行了介紹；

（2）對新型保溫粘膠材料的制備和應用進行了探討，可分別通過內部改性和使用前反應進行制備并應用于墻體保溫，玻璃夾層保溫等位置；

（3）對新型保溫材料在建筑中的應用部位進行了介紹，針對性地提出了新型保溫材料在建筑節能保溫中的評價方法，通過該方法可對不同部位采用的材料進行綜合評價，并包含如保溫、節能等單項評價，并舉例說明實際應用，以方便分析對比；

（4）在以上研究的基礎上，繼續開展節能保溫智慧化研究是是未來的發展的趨勢，如隨材料植入墻體內部的智慧保溫系統、可自動調節控制散熱效果的材料等研究。

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