FTC自調(diào)溫相變蓄能材料應(yīng)用

許滿興

中國是能源貧乏國家,加之經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展,需要更多的能源支撐,新型建筑節(jié)能材料的廣泛應(yīng)用將為社會節(jié)能降耗做出重要貢獻(xiàn)。FTC自調(diào)溫相變節(jié)能建筑材料是以水鎂石纖維等無機(jī)材料為原料,合理選用并添加相變材料及其他輔助材料,經(jīng)科學(xué)配比及特殊工藝復(fù)合而成,通過相變介質(zhì)的相態(tài)變化,可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度等的新型建筑節(jié)能材料。傳統(tǒng)工藝中的外墻保溫節(jié)能材料聚苯乙烯泡沫塑料板、膠粉聚苯顆粒等,在施工操作中直至交付使用過程中,不同程度存在性能折減、操作略繁、滲水、開裂、脫落等問題。而FTC除具備節(jié)能效果明顯的優(yōu)點(diǎn)外,在很大程度上克服了上述缺陷,提供了建筑高效節(jié)能的新的可靠途徑。

1 材料特點(diǎn)

經(jīng)實(shí)踐證明FTC自調(diào)溫相變節(jié)能材料38 mm厚材料優(yōu)于50 mm擠塑板保溫性能,達(dá)到節(jié)能65%的要求。

FTC材料與傳統(tǒng)施工方法比較,其先進(jìn)性和新穎性體現(xiàn)在如下幾方面:1)工期:FTC材料按施工工序手工抹制,方便快捷,材料容重為358 kg/m3,在操作工作面隨拌隨抹,托灰板每次托料質(zhì)量很輕,FTC材料自身及與基層材料粘合力好,塑料及木板抹子每次涂抹面積大。第一層壓實(shí)厚度控制在10 mm以內(nèi),初凝后,涂抹第二遍厚度不超過20 mm(頂棚為15 mm),施工速度快,單位時間完成實(shí)物量大。另一特點(diǎn),構(gòu)件基層處理方便快捷、簡單,僅對混凝土結(jié)構(gòu)表面抹3 mm～5 mm厚界面劑,而加氣混凝土砌塊、陶粒、空心磚及粉煤灰磚等填充墻體表面只要清除浮塵,用水濕潤即可施工,無需其他處理。傳統(tǒng)工藝中聚苯板施工,要使用膠粘劑與基層墻體粘貼,并輔以錨栓固定,打眼、安裝錨栓固定(FTC材料僅面層為貼磚時方使用錨栓)。另外在其表面需單獨(dú)做聚合物抗裂砂漿保護(hù)層,工序較多。而膠粉聚苯顆粒料漿做法,基層墻體界面處理要單獨(dú)施工,每次抹3 mm～5 mm厚,24 h后進(jìn)行下一次施工,速度慢,單位時間完成量小,還要做抗裂砂漿保護(hù)層施工,且需兩次抹成。傳統(tǒng)工藝中巖棉板外墻保溫工序更多,安裝龍骨、填實(shí)巖棉板、安裝面板、自攻螺釘固定,更為繁瑣,單位時間完成量較小。綜上情況可見,FTC材料施工方便快捷,可明顯提高施工速度,縮短工期。2)質(zhì)量:FTC材料當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)為 0.028 W/(m·K)。干表觀密度為 358 kg/m3,抗壓強(qiáng)度為346 kPa,抗拉強(qiáng)度為0.13 MPa,燃燒時能達(dá)到 A1級。FTC材料經(jīng)耐候性實(shí)驗(yàn)后,拉伸粘結(jié)強(qiáng)度為0.34 MPa,破壞部位為保溫層內(nèi)部,系統(tǒng)抗沖擊強(qiáng)度達(dá)到3J級。FTC保溫節(jié)能材料性能質(zhì)量符合設(shè)計(jì)及國家規(guī)范規(guī)定,經(jīng)若干工程實(shí)踐,FTC材料與基層之間及各層間粘結(jié)牢固,不脫層、不空鼓、不開裂、粘結(jié)性極好。另外材料干燥成型后,在水中浸泡不松散、不同性、不粉化、不變形,能確保使用壽命耐久。3)安全:FTC材料與基底整體粘結(jié)隨意性好、無空鼓,避免負(fù)風(fēng)壓撕裂和脫落。材料中有機(jī)物與主墻基底存在游離酸反應(yīng)形成化合物,滲入主墻微孔隙中,形成共同體,確保干態(tài)粘結(jié)性,并改善濕態(tài)粘結(jié)保值率,具有極好的粘結(jié)性。

2 基本原理

FTC自調(diào)溫相變蓄能材料采用植物臨界萃取、真空冷凍析層蒸餾、皂化等新工藝制取飽和酸,通過化學(xué)變化,在大分子上嫁接或灌取小分子,生成一種新物質(zhì)。該物質(zhì)具有較大潛熱值。以環(huán)境舒適溫度(18℃,24℃)為相變點(diǎn),可充分利用自然能,調(diào)控改善溫度達(dá)到節(jié)能目的。FTC自調(diào)溫相變蓄能建筑材料克服了材料保溫性能與抗壓性能的矛盾,改變了原來的單一熱阻性,同時具備熱熔性,熱阻性。關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用的基本原理為材料兩相的互變,相變是自然界中的物質(zhì)在一定條件下由一種狀態(tài)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)的現(xiàn)象(液固互換),相變過程中有能量變化,即吸收熱量、釋放熱量的功能。理論基礎(chǔ)為:當(dāng)環(huán)境溫度低于18℃時,FTC相變材料中的相變物質(zhì)由液態(tài)凝結(jié)為固態(tài),形成放熱。當(dāng)環(huán)境溫度高于27℃時,相變物質(zhì)由固態(tài)溶化為液態(tài),形成吸熱。FTC材料的相變過程,潛熱值為每千克249 kJ,可以使1 kg水從0℃加熱到62℃,可以使3 m×3 m×3 m房間室溫提高約7℃。

3 應(yīng)用范圍

FTC自調(diào)溫相變蓄能建筑材料可應(yīng)用于非嚴(yán)寒地區(qū)的工業(yè)與民用建筑、公用建筑等外墻外保溫(涂料或貼瓷磚等飾面)、外墻內(nèi)保溫、室內(nèi)濕度調(diào)節(jié),并應(yīng)用在分戶隔墻、吊頂、樓梯間、屋面、頂棚等需要保溫、隔熱的部位。

4 施工工藝

外墻保溫涂料飾面系統(tǒng):基層處理→貼餅、沖筋→分層涂抹FTC材料(至設(shè)計(jì)厚度10 mm～13 mm)→固定鋼絲網(wǎng)→設(shè)置分隔條(縫)→涂抹 FTC材料(厚度 10 mm～13 mm)→壓貼玻纖網(wǎng)布(主要預(yù)防膩?zhàn)訉娱_裂)→噴憎水劑→飾面層。內(nèi)墻保溫系統(tǒng):基底處理→貼餅、沖筋→分層涂抹FTC材料→壓貼玻纖網(wǎng)布→飾面層。

5 施工操作要點(diǎn)

1)施工準(zhǔn)備。a.基層施工完畢,并驗(yàn)收合格;b.做平整度、垂直度處理。如果平整度、垂直度誤差大于10 mm,應(yīng)該用水泥砂漿找平、留毛面,并需保證水泥砂漿找平層不空鼓開裂。如果平整度、垂直度誤差超過20 mm的,必須按國家有關(guān)建筑規(guī)范要求進(jìn)行處理,以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn);c.按設(shè)計(jì)厚度要求彈厚度控制線;d.貼餅、沖筋(可直接用FTC材料做)。

2)基層處理。a.混凝土結(jié)構(gòu)表面(包括填充結(jié)構(gòu)的混凝土梁柱部分以及用水泥砂漿打底后的表面)抹3 mm～5 mm厚的界面砂漿。界面劑可使用:粉狀界面劑或按水泥∶中砂∶界面劑=1∶1∶0.8的重量比配制,嚴(yán)禁遺漏,確保與保溫第一遍濕粘性。b.陶粒、空心磚、粉煤灰磚等填充墻體的表面清除浮塵,用水噴淋,使之濕潤。

3)拌料。按 FTC材料∶水=1∶2(重量)攪拌均勻成膏狀。隨拌隨用,嚴(yán)禁使用機(jī)械攪拌。

4)分層涂抹FTC材料。a.外墻保溫貼瓷磚:第一層必須壓實(shí),且厚度不可超過10 mm,表面留毛面;第一層形成初凝后,涂抹第二遍,厚度不可超過20 mm,表面留毛面,以此類推,直至設(shè)計(jì)厚度。同時,做找平處理,留毛面。b.外墻保溫飾面層為涂料:第一層必須壓實(shí),且厚度不可超過10 mm,表面留毛面;第一層形成初凝后,涂抹第二遍,厚度不可超過20 mm,表面留毛面,以此類推,直至距設(shè)計(jì)厚度差10 mm～13 mm為止。同時,做找平處理,留毛面。

6 效益分析

經(jīng)國家建設(shè)部科技成果鑒定,與會專家一致認(rèn)為“該產(chǎn)品引進(jìn)了相變蓄能機(jī)理,潛熱值較大,通過材料相變,熔化吸熱,凝結(jié)放熱,使室內(nèi)溫度相對平衡,達(dá)到建筑節(jié)能,推廣后會有較好的社會和經(jīng)濟(jì)效益,該項(xiàng)研究成果對相變蓄能在建筑相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域有技術(shù)方面的推動作用,具有國內(nèi)先進(jìn)水平”。

經(jīng)過對節(jié)能材料市場需求、產(chǎn)品獨(dú)占功能、市場策略的分析,預(yù)計(jì)未來三年內(nèi),FTC自調(diào)溫相變蓄能材料的銷售總額將逐年增長,市場占有率將逐步達(dá)到15%左右。

表1 四項(xiàng)工程應(yīng)用實(shí)例

7 應(yīng)用實(shí)例

如表1所示的四項(xiàng)工程至今未出現(xiàn)空鼓、開裂、脫落等現(xiàn)象,并充分體現(xiàn)出了施工簡捷、操作容易、料體質(zhì)輕、凝固快、綜合造價(jià)低、工期有保證、安全性能高等特點(diǎn)。