真空隔熱板在建筑領域的應用研究及進展

龔艷霞

（武漢輕工工程技術有限公司，湖北 武漢 430073）

隨著經濟的飛速發展、社會的不斷進步，對建筑物的能耗、舒適度和美觀的品質需求不斷凸顯出來。特別是進入二十世紀九十年代以來，我國建筑得以飛速發展，整體規模發生了翻天覆地的變化，新型施工技術、節能技術以及相關新材料的應用越來越廣泛。特別是近年來，我國房地產行業的飛速發展，對我國的經濟建設起到了很好的促進作用，同時在這段發展過程中，對環境也產生了較大的污染。隨著新能源、新技術的不斷的涌現出來，以及環保要求的不斷提高，在建筑的建造和使用等各個周期中的環境污染問題引起廣泛重視，因此新型節能建筑材料的應用也應運而生。

目前，泡沫塑料、輕質纖維材料和復合型硅酸巖等保溫材料在建筑物保溫中廣泛實施，在建筑物保溫隔熱方面表現出良好的性能，但是卻有非常明顯的缺點與不足，比如，在泡沫塑料作為建筑工程的保溫隔熱板時，其很容易被點燃，造成火災并且泡沫塑料在受熱以后散發出來的氣體也是有一定毒性的。而如果用輕質纖維材料做建筑工程的保溫隔熱板則需一些其他的物質來輔助其保溫隔熱，工程相對來說比較復雜，因此真空隔熱板是目前最為理想的一種保溫隔熱材料。

1 真空隔熱板結構

真空隔熱板主要是由高透氣性材料、鋁膜鍍層塑料薄片型容器、吸附劑以及特殊粉末或礦物纖維構成，其剖面結構見圖1。

圖1 真空隔熱板的剖面結構示意圖

真空隔熱板包括外層結構和內層結構，外層主要由鋁膜鍍層的塑料袋組成，而內層主要填充礦物纖維、特殊粉末和吸附劑。其中特殊粉末在真空下具有優異的隔熱性能，特殊粉末具備良好的透氣性能，同時保證粉末中的氣體被抽出時，不會出現飛散的現象；吸附劑主要用于對未抽盡的氣體進行吸附，保障內層空間的真空度；薄片容器則主要是由熱固溶層、隔氣層以及表層等新型復合材料組成，產生熱容封壓的效果，同時具有反輻射作用。

2 真空隔熱板的優點

真空隔熱板作為一種新型真空保溫材料，是目前建筑領域應用的最先進高效保溫材料之一，其優點包括：1）真空隔熱板應用的是真空隔熱原理，通過其由填充芯材和真空保護層復合而成的特殊結構復合體，能有效地降低空氣對流換熱引起的熱量傳遞，制造工藝良好的真空隔熱板，其導熱系數最低只有2×10W/（mg·K）～4×10W/（mg·K），相對常用建筑保溫材料具有著優異的保溫性能。在建筑工程中，為了達到相同的保溫效果，真空隔熱板所需厚度明顯小于其他材料，并且由于其杰出的隔熱性能，建筑結構只需要施工較薄的保溫墻體就能有良好的保溫效果，達到低能耗的標準，既能節約資源同時兼顧經濟性；2）真空隔熱板中不含有任何消耗臭氧層物質（ODS材料），不會破壞臭氧層，具有極高的環保和節能特性；3）真空隔熱板的熱震穩定性好、機械強度高、耐高溫以及耐高壓使其使用壽命長，在施工后不易脫落，具有良好的安全性能；4）真空隔熱板的保溫材料為無機保溫的材料，它可以起到防火的作用，而現在常用的保溫材料均可燃燒，所以真空隔熱板具有良好的安全性能，并且真空隔熱板容易施工，可以大大縮短工期，節約成本。

3 影響真空隔熱板保溫隔熱效果因素

3.1 填充物的種類、顏色和密度

真空隔熱板的外殼里面的填充物大多是粉末物質和礦物纖維等，相對于不同種類的物質，其在結構方面有著很大的差異與不同，它們的功能與性能在很大程度上會受到結構的影響，市場上常用的填充物有三種，1）氣相二氧化硅，其為白色粉末，無毒、不可燃、可回收，不會對環境造成污染，氣相二氧化硅本身可用作干燥劑，氣相二氧化硅的質量密度約為200 Kg/m，導熱系數在20-100mbar壓力下可以達到3-6W/K；2）聚氨酯泡沫是以異氰酸酯和聚醚為主要原料，通過高壓噴射工藝將阻燃劑、發泡劑和催化劑等混合而成，根據其物理性質和開孔結構的不同，主要分為軟泡沫和硬泡沫兩種。聚氨酯泡沫的導熱率很低并且其還有多孔結構、密度低、重量輕等優點。起初真空隔熱板的核心填充物材料就是聚氨酯泡沫，但是以聚氨酯泡沫為填充物的真空隔熱板的真空壓力必須保持在1mbar，如果超過壓力值，導熱系數就會顯著上升；3）玻璃纖維是一種綜合性能優異的無機非金屬材料。具有耐熱性強、機械強度高、耐腐蝕性好等優點，但是以玻璃纖維為填充物的真空隔熱板的使用壽命約為15年左右，材料的使用壽命較短，無法在建筑中大量運用，所以其一般運用在冰箱、船用集裝箱等領域。

在向真空隔熱板的外殼填充物質時，不同種類的填充物，對真空隔熱板的性能存在很大的影響。填充物的顏色對真空隔熱板也有很大程度上的影響，如眾所周知黑色比白色的導熱效果好，所以在制造真空隔熱板的時候也要考慮這個因素。填充物密度大小對真空隔熱板的性能有很大的影響，比如膨脹珍珠巖，在其密度大的時候，真空隔熱板的整體隔熱性能顯著降低，在密度比較小時，既膨脹珍珠巖的顆粒比較大時，對導熱性起主要引導作用的就是氣體，這時真空隔熱板的整體導熱性能會有所降低。

3.2 含濕量

填充在真空隔熱板的外殼中的填充物的導熱和隔熱效果在很大程度上受到含濕量的影響，一般情況下對于絕熱物質來說，其含濕量越高，導熱性能也就越高，建筑物的隔熱性能越差。所以，為了能夠保障真空隔熱板的正常保溫效果，再向真空隔熱板的外殼填充物質的時候，必須要將填充物烘干，來保證真空隔熱板中填充物的干燥性，使真空隔熱板不會因為填充物含濕量的變化而導致導熱性產生變化，影響到隔熱板的使用效果。

4 真空隔熱板的技術發展水平

真空隔熱板技術起步較晚，目前，世界上真空隔熱板的研究和應用仍處于起步階段，并沒有在建筑工程中大規模應用。目前應用真空隔熱板最普遍的國家是德國和瑞士，這兩個國家已經建立了比較完善的真空隔熱板的生產及應用體系，在建筑工程中，真空隔熱板已經應用到了建筑物墻體，屋內的地面，墻面還有屋頂等地方，從目前已經應用真空隔熱板的建筑上看，建筑的節能效果比較顯著。特別在真空隔熱板建造屋外陽臺時，由于真空隔熱板良好的保溫隔熱性能，使屋內和陽臺的溫差差別不大，給人們的生活提供了很大的便利，顯著提高居住品質。真空隔熱板不僅增加了建筑物的美觀性和施工時的便利性，同時也能給建筑公司帶來更多的利潤，因此受到了社會的認可。

在我國，目前從事真空隔熱板的開發、制造和施工的公司相對少，研究出來的產品和國外的產品在質量上仍然存在一定的差距，還未形成完善的產業的體系，也未構建相關行業標準。但由于我國十分重視低碳環保，以及我國的制造優勢，我國目前生產制造的真空隔熱板比國外產品具有明顯的經濟性優勢，所以我國的真空隔熱板在市場上還有一定的發展空間。同時真空具有能耗低、廢棄物少和綠色化等特點，可以推動我國建筑行業的可持續發展，真正實現綠色循環經濟話生產，是我國建筑行業的發展趨勢。但是由于其研究仍處于起步階段，各項技術都不夠完善，要想真空隔熱板在建筑工程上大量運用，還需要進一步研究和完善其結構與功能。從另一方面講，真空隔熱板這種保溫材料目前對于大部分的人來說比較陌生，且對真空隔熱板的優點沒有了解，甚至有很多人都不知道真空隔熱板這種新型材料的存在。雖然真空隔熱板有著傳統建筑材料無法替代的優點，但想要在未來的建筑市場有自己的一席之地，除了需要科研人員不斷對其的結構和功能進行研究和完善，還需要加大宣傳力度，提高真空隔熱板在大眾中的知名度，讓大家了解這這款新產品的優勢與好處。隨著節能環保概念的提出，社會宣傳環保理念的力度不斷提高，推廣使用無害、無毒、無污染的材料，建立節能環保型社會，真空隔熱板在我國有著良好的發展前景和趨勢。

5 真空隔熱板應用實例

某大型建筑物在施工初期計劃整體應用真空隔熱板進行外墻保溫，該建筑物包含地下2層，地上7層，包括3層辦公區和4層居住區，總建筑面積為1250m，建筑物與外界接觸的主要是外墻及陽臺，因此該部分采用真空隔熱保溫材料，實現建筑物整體能耗的降低。結合周圍建筑物的遮陽效果，建筑整體完工后，能源消耗約每年每平方米20kW·h，明顯低于建筑物所在當地城市低能耗房屋標準（30～70）kW/hm/年，顯著降低了該建筑冬季采暖和夏季制冷的費用。在這棟超低能耗建筑物的節能方案中，采用了新型真空隔熱板作為外墻的保溫技術，減少了建筑物與外部空間的自然熱交換，實現建筑物整體的高保溫，同時該類型的真空隔熱板保溫材料在使用過程比傳統的聚苯板等高效保溫材料厚度降低了50%以上，在保證建筑物美觀的同時，實現了建筑物的高保溫。

6 結語

隨著我國經濟總量的不斷提升，對資源的消耗不斷加劇，國家不斷出臺建筑能耗標準，并且我國公民的環保意識也逐漸提升，建筑行業應該面向行業發展需求，不斷開發真空隔熱板這類新型節能環保材料，構建綠色環保節能建筑材料開發體系，形成我國環保節能材料的相關標準，形成綠色節能環保材料的規模化生產及應用同時要注重存量建筑的綠色節能改造。