非金属矿物节能保温材料应用相关问题分析.doc

非金属矿物节能保温材料应用相关问题分析 摘要目前，我国建筑设计中外围护结构隔热性能差，导致建筑用能效率偏低，造成了极大能源浪费。本文主要针对非金属矿物节能保温材料应用相关问题进行分析，讨论了保温材料的发展现状及存在的问题，并对绝热保温材料发展趋势进行研究，对于今后我国建筑节能发展具有一定作用。 关键词非金属矿物，节能保温材料，发展趋势 1 节能保温的紧迫性和重要性 全球性的能源危机出现后，世界各国政府对能源的利用情况进行全面的实事求是的分析，其中诊断建筑能耗是一个重要的组成部分，一致认为必须对建筑设计制定节能标准，强制建筑业在新建建筑中执行节能标准。美国、日本、丹麦等国家相继颁布了建筑节能的相关标准，并不断地提出新的内容进行修订和完善。经多年努力，国外的建筑节能取得了显著的效果。 与许多发达国家相比，我国房屋的保温隔热性能要差得多。墙体、屋顶和门窗单位面积的传热量，是气候条件相近的发达国家的25倍左右，建筑用能浪费极其严重。目前我国建筑能耗占社会总能耗的27％左右，与发达国家相比有很大差距，以致建筑能源应用效率仅为发达国家的l／3左右。但是我国长期建筑设计标准大多是沿袭旧的设计低标准，房屋围护结构隔热性能差，导致建筑用能效率偏低，造成了极大能源浪费[1]。 那么，建筑高耗能的“症结”何在使用新型墙体保温材料非常必要。目前，国内大多数建筑的外墙材料以钢筋混凝土、实心粘土砖为主，易导热，并且没有保温层，故而墙体的导热性较高，在受到太阳的照射后，“单薄”的建筑很容易吸收太阳热能，并辐射到室内空气中，使得室温升高。因此，在建筑节能的中国，发展新型保温墙体材料不但前景广阔。而且势在必行。另外，在工业中，高炉的热损耗也是能源浪费的另一重要领域。 保温主要有以下方面的意义①减少热能损耗，节约燃料据统计．在电站中采取良好的保温与未采取保温相比，前者可使热损失降低96，97％；②保证生产工艺流程的需要，提高设备能力；③改善劳动条件，实现安全生产；④延长设备和管道的运行期限；⑤保持低温，减少冷量损失；⑥预防水管冻裂；⑦吸声和隔振；⑧加快建筑工程进展，降低建筑成本这是由于在墙体内采用了保温材料，使建筑物具有了工程进度快、建筑成本低、材料消耗少、结构重量轻、劳动量小等特点。 2 保温材料的发展现状及存在的问题 我国绝热保温材料的生产企业目前已有上千家，上百种产品，适应温度范围从-196℃一1000℃，技术、装备水平也有了较大提高。目前使用的绝热保温材料主要包括以下几种[2] 2.1 泡沫型保温材料 泡沫型保温材料主要包括两大类聚合物发泡型保温材料和泡沫石棉保温材料。聚合物发泡型保温材料具有吸水率小、保温效果稳定、导热系数低、在施工中没有粉尘飞扬、易于施工等优点，正处于推广应用时期。泡沫石棉保温材料也具有密度小、保温性能良好和施工方便等特点，推广发展较为稳定，应用效果也较好。但同时也存在一定的缺陷例如，泡沫棉容易受潮，浸于水中易溶解．弹性恢复系数小，不能接触火焰和在穿墙管部位使用等。 2.2 复合硅酸盐保温材料 复合硅酸盐保温材料具有可塑性强、导热系数低、耐高温、浆料干燥收缩率小等特点。主要种类有硅酸镁、硅镁铝、稀土复合保温材料等。而近年出现的海泡石保温隔热材料作为复合硅酸盐保温材料中的佼佼者，由于其良好的保温隔热性能和应用效果，已经引起了建筑界的高度重视，显示出强大的市场竞争力和广阔的市场前景。海泡石保温隔热材料是以特种非金属矿物质海泡石为主要原料，辅以多种变质矿物原料、添加助剂，采用新工艺经发泡复合而成，该材料无毒、无味，为灰白色静电无机膏体，干燥成型后为灰白色封闭网状结构物。其显著特点是导热系数小，温度使用范围广，抗老化、耐酸碱，轻质、隔音、阻燃、施工简便、综合造价低等主要用于常温下建筑屋面、墙面、室内顶棚的保温隔热，以及石油、化工、电力、冶炼、交通、轻工与国防工业等部门的热力设备，管道的保温隔热和烟囱内壁、炉窑外壳的保温冷工程。这种保温隔热材料，将以其独特的性能开创保温隔热节能的新局面。 2.3 纤维质保温材料 纤维质保温材料先前在市场上占有较大的份额，是因为其优异的防火性能和保温性能，主要适用于建筑墙体和屋面的保温。但由于投资大，所以生产厂家不多，限制了它的推广使用，因而现阶段市场占有率较低。 3 绝热保温材料发展趋势 3.1 增水性是保温材料重要发展方向 材料的吸水率是在选用绝热材料时应该考虑的一个重要因素，常温下水的导热系数是空气的23.1倍。绝热材料吸水后不但会大大降低其绝热性能，而且会加速对金属的腐蚀，是十分有害的，保温材料的空隙结构分为连通型、封闭型、半封闭型几种。除少数有机泡沫塑料的空隙多数为封闭型外，其他保温材料不管空隙结构如何，其材质本身吸水，加上连通空隙的毛细管渗透吸水，故整体吸水率均很高。我国目前大多数保温绝热材料均不憎水，吸水率高，这样一来对外护层的防水要求就十分严格，增加了外护层的费用。 “憎水性”广义上是指制品抵抗环境中水分对其主要性能产生不良影响的能力。在国标“保温材料憎水性试验方法”的“术语定义”中，规定为反映材料耐水渗透的一个性能指标．以经过规定的方式、一定流量的水流喷淋后．试样中未透水部分的体积百分率来表示。目前改性有机硅类憎水剂是保温材料较通用的一种高效憎水剂，它的憎水机理是利用有机硅化合物与无机硅酸盐材料之间较强的化学亲和力，来有效的改变硅酸盐材料的表面特性，使之达到憎水效果。它具有稳定性好、成本低、施加工艺简单等特点。例如纤维类保温材料，如矿、岩棉制品，玻璃棉制品等，基本上均不憎水，但经憎水处理后，其憎水率可达到90％甚至更高。普通泡沫石棉制品不憎水，吸水率极高。但经“气相吸收法”作二次处理后。可以制成弹性憎水泡沫石棉制品，使用效果较普通石棉好得多因此，提高保温材料的憎水性，降低吸水率是各类保温材料主要发展方向之。 3.2 纳米孔绝热材料 导热系数是衡量绝热材料性能优劣的主要指标。大部分绝热材料的传热主要由4部分组成1气体分子的热传导；2气体的对流传导；3固体材料的热传导；4红外辐射传热。为降低绝热材料的导热系数，需要从以上方面对材料进行改善。 目前，超效绝热材料主要有真空绝热材料和纳米孔材料两种。处于静止状态的空气及大部分气体的导热系数都很低。但是由于它们的对流性能，以及对红外辐射的透明性，决定了它们无法单独用作绝热材料为此，需要采用一些固体材料来限制它们的对流性能及透红外线性能。但是，几乎所有的固体材料都具有比静止空气大得多的导热系数。因而，为了最大限度降低固体材料的热传导，作为气体屏障的固体薄壁应尽量薄的同时，设想将固体间空隙的大小限定到纳米数量级，则气体的传导及对流将基本得到控制，这类绝热材料的导热系数将低于静止的空气。 近期在研制的纳米孔硅质绝热材料独特的结构和性能使其组成表观导热系数的四个分项导热系数均降到了很低的水平。因此，纳米孔硅质绝热材料在其使用温度范围-190℃-1050℃内具有优异的绝热性能。随着使用温度的提高，纳米孔硅质绝热材料的绝热优势将更加明显。 3.3 石棉代用品的开发和应用 石棉曾由于成本方面而被广泛使用。近几年来，由于在低容重下粉尘飞扬严重危及环境．因而用量逐年减少。同时，石棉制品本身在强度、使用寿命和尺寸稳定性方面也存在不少缺陷，由此看来，石棉代用品的开发和应用势在必行。 4 结语 我国非金属矿产丰富，作为能源消耗大国，应加大非金属矿物如浮石、蛭石、珍珠岩、松脂岩、硅藻土等的研究与开发力度，以新型节能保温材料为主导逐步替代传统保温材料，使我国与“能耗大国”转变为“节能大国”。总之，非金属矿物节能保温材料的深人研究与应用．对节能发展乃至整个国家建筑行业都具有重要意义和深远的影响。 参考文献 [1] 陈春滋. 保温绝热材料与应用技术[M]. 北京中国建材工业出版社, 2005． [2] 张德信．建筑保温隔热材料[M]．北京化学工业出版杜，2006．