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关于对新型墙体节能保温材料选择的研究

袁轮

四川简州空港产融投资发展集团有限公司,四川成都,641499

摘要: 随着社会的不断发展,人们的生活水平不断提高,人们对居住环境的要求也越来越高,因此对建筑节能提出更高的要求。新型墙体节能保温材料因其独特的性能和优势,逐渐成为建筑节能领域的研究热点。基于此,文章结合常见新型墙体节能保温材料类型、分析影响新型墙体节能保温材料的性能因素,提出新型墙体节能保温材料的选择方法,旨在为建筑行业在节能减排方面提供科学合理的材料选择方法。
关键词: 墙体保温;节能环保;选择方法
DOI:10.12721/ccn.2023.157302
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引言

随着全球气候变化和环境保护意识的不断提高,节能减排已成为当今社会发展的重要课题。建筑行业作为能源消耗的重要领域,对于实现能源节约和减排目标具有重要的影响。在建筑中,墙体是能量传递的主要通道,因此,墙体节能保温材料的选择对于实现建筑能效提升至关重要。然而,传统保温材料存在的一系列问题和限制,催生了新型墙体节能保温材料的研发和应用。

一、常见新型墙体节能保温材料类型

(一)硅酸盐类保温材料

硅酸盐类保温材料以其出色的保温效果在新型墙体节能保温材料中占据了重要位置。这类材料主要是以硅酸盐为主要成分,通过科技手段对其进行特殊处理,使其形成多孔结构,进而具有良好的保温效果。这类材料的密度低、导热系数小,保温效果显著,既能有效地减少建筑物的热损失,又能改善建筑物的室内温度环境[1]。此外,硅酸盐类保温材料在生产过程中能够实现资源的高效利用,符合现代社会对环保、节能的要求,但其在防火、防潮以及耐久性等方面的性能也需要考量。

(二)聚合物类保温材料

聚合物类保温材料主要由聚合物材料制成,由于其分子结构独特,使得其具有极低的热传导系数和优良的保温效果。例如,聚苯乙烯、聚氨酯等都是常见的聚合物类保温材料,广泛应用于建筑墙体的节能保温。聚合物类保温材料轻质、耐候性强,且施工简便,可大大提高施工效率。不仅如此,由于其良好的化学稳定性和耐腐蚀性,这类材料的使用寿命也较长。然而,聚合物类保温材料也存在防火性能较差的问题,这在选择应用时需要加以考虑。

(三)矿物棉类保温材料

矿物棉类保温材料主要包括岩棉、玻璃棉等。这类材料由纤维状的矿物质构成,其密度低,微观结构疏松,因而具有优良的保温性能和良好的隔音效果。矿物棉类保温材料的导热系数低,因此在墙体的隔热方面有着良好表现。与此同时,矿物棉类材料还具有较好的防火性能,能在一定程度上增加建筑的防火等级。然而,这类材料施工难度相对较大,且由于其易吸湿性,施工后需要做好防潮处理。此外,从环保角度考虑,矿物棉类保温材料在制造过程中能耗较高。

(四)生物质类保温材料

生物质类保温材料是新型墙体节能保温材料的一种环保类型,其主要由植物纤维或其它可再生有机物质制成。木质纤维、稻壳、棕榈纤维等均可以被用于生物质类保温材料的制作。生物质类保温材料拥有低导热系数,良好的保温性能,其结构中的微小孔隙可以有效地阻挡热量的传递。同时,该类材料在隔音方面也表现出较好的性能。更为重要的是,生物质类保温材料源于自然,可以降解,对环境的影响小,且在制造过程中的能耗也较低,有利于节能减排,符合当前绿色环保的发展趋势。但是,生物质类保温材料的防火性能相对较弱,需要通过增加防火添加剂等手段来改善。

(五)其他新型保温材料

气凝胶保温材料是一种被广泛使用的新型墙体节能保温材料。气凝胶是一种超轻质、超低导热系数的纳米多孔材料,具有细胞结构,其孔径在纳米级别,因此有良好的隔热性能[2]。此外,由于其本身的特殊化学结构和纳米级孔道结构,使得气凝胶不仅具有极低的导热系数,还具有良好的阻燃性和稳定性。然而,气凝胶的制备成本相对较高,因此在大规模应用时需要对其生产工艺进行优化,以实现经济效益与环保效益的平衡。同时,还有其它一些新型保温材料正在研发之中,如石墨烯保温材料等,预计在未来有望在墙体节能保温材料领域占据一席之地。

二、影响新型墙体节能保温材料的性能因素

(一)热传导与导热系数

热传导性能主要是指材料在受到温差影响时,单位时间、单位面积内通过的热量,这决定了材料的保温效果。导热系数则是用来度量单位厚度、单位面积的材料在单位时间内能通过的热量,其值越小,说明材料的保温性能越好。在新型墙体节能保温材料中,比如硅酸盐类保温材料,因其微孔结构,可以显著降低导热系数,提高保温效果。聚合物类保温材料因其化学结构稳定,使得在长时间使用过程中,其导热系数和热传导性能变化不大,保证了保温效果的稳定性。而气凝胶等新型保温材料,其导热系数极低,为传统材料的几分之一,热传导性能优良,大大提高了保温效果。

(二)材料的密度与重量

一般来说,保温材料的密度越低,重量也就越轻,对于施工和运输都是有利的。例如,矿物棉类保温材料就具有低密度、轻质的优点,减轻了墙体负荷,便于运输和施工。然而,过低的密度和轻量可能也会影响保温材料的压缩强度和耐久性。一些生物质类保温材料虽然轻量,但可能在抗压性能上稍显不足。相反,一些高密度的保温材料,如硅酸盐类和部分聚合物类保温材料,可能重量较大,但其抗压和耐久性能优秀。因此,在选择新型墙体节能保温材料时,应当根据实际需求,综合考虑材料的密度和重量对施工效率、结构稳定性以及运输成本的影响,以达到最优的使用效果。

(三)抗压防潮与防火性

新型墙体节能保温材料的性能评估不仅包括抗压性和防潮性,还应当考虑其防火性。抗压性是衡量保温材料是否能承受一定压力的关键,聚合物类和硅酸盐类保温材料在这一方面通常展现出良好的性能。防潮性则决定了保温材料在潮湿环境下的应用情况,良好的防潮性能可以减少材料吸湿导致的导热系数上升,其中,矿物棉类和一些聚合物类保温材料有很好的防潮性[3]。另一方面,防火性是新型保温材料必须具备的重要特性,特别是在建筑应用中。一些新型的保温材料如矿物棉类和硅酸盐类保温材料,因其无机性质,具有很好的防火性,能在火灾中保持结构完整并减缓火势蔓延。

(四)环保性与可持续性

在新型墙体节能保温材料的选择中,环保性与可持续性是至关重要的考虑因素。首先,环保性主要体现在材料的生产、使用以及处理过程中是否产生大量的环境污染。例如,生物质类保温材料以农业废弃物为原料,既减少了资源的浪费,又避免了污染的产生,具有显著的环保优势。其次,可持续性涵盖了材料的来源、生产效率以及未来发展潜力等多个方面。可持续性强的材料一般来源于可再生资源,例如生物质类保温材料,不仅来源广泛,而且能实现资源的高效利用。兼备环保性和可持续性的保温材料,才能在未来的发展中占据主导地位,满足人们对于绿色、环保、节能的迫切需求。

(五)耐久性和使用寿命

耐久性主要是指保温材料在使用过程中的稳定性和耐久性,涵盖了材料对各种环境因素(如温度、湿度、机械压力等)的耐受能力。比如硅酸盐类保温材料具有良好的化学稳定性和耐候性,其结构不易受到环境变化的影响,从而具有较长的使用寿命。使用寿命是指保温材料在正常使用和维护条件下,可以持续发挥保温效果的时间长度。这直接影响到材料的经济效益,同时也关系到建筑物的使用寿命和建筑物在使用期间的能耗。例如矿物棉类保温材料,因其优秀的稳定性和抗压、抗热性能,使其具有较长的使用寿命。优秀的耐久性与长期的使用寿命,对于新型墙体节能保温材料的选择具有重要的决定性影响。

三、新型墙体节能保温材料的选择方法

(一)不同建筑类型的保温材料选择

在新型墙体节能保温材料的选择过程中,需要根据不同的建筑类型做出合理的选择。例如,对于高层建筑,由于其所处的微气候环境复杂,风压较大,因此在选材上应偏重考虑材料的防潮、抗压和防火性能[4]。硅酸盐类保温材料和矿物棉类保温材料在这方面性能较好,可以考虑优先选择。又如,对于低矮建筑如独立住宅或小型公共建筑,由于其热损失主要集中在屋顶和墙体,因此在选择保温材料时,应注重材料的热保温性能。聚合物类保温材料的热保温性能优良,是住宅或小型公共建筑的理想选择。再如,对于特定功能的建筑,如冷库或恒温车间,其保温要求高,且需要防潮、防火,这时可以选择具有高导热系数、耐久性强的生物质类保温材料。在选择新型墙体节能保温材料时,需要根据建筑类型,结合各类保温材料的特性进行全面分析,从而选择最适合的保温材料。

(二)地理位置与气候条件的影响

在新型墙体节能保温材料的选择过程中,地理位置和气候条件是必须考虑的重要因素。例如,在寒冷地区,应选用具有优良热保温性能的材料,以减少室内热量的损失,如矿物棉类或聚合物类保温材料。这类材料的导热系数低,能有效隔绝外界低温对室内温度的影响。相反,对于位于热带地区的建筑,其墙体保温材料的选择应偏重考虑其隔热性能和透湿性。例如,生物质类保温材料不仅具有良好的隔热性能,同时还能调节室内湿度,提高居住舒适度。而对于湿度大、降雨量多的地区,保温材料必须具有良好的防潮性能,以防止水汽进入墙体导致保温效果降低,硅酸盐类保温材料在这方面的性能表现优秀。地理位置和气候条件的考虑不仅能提高保温材料的使用效果,同时也能延长材料的使用寿命,节省维护和替换的成本。因此,选择新型墙体节能保温材料时,必须全面考虑地理位置和气候条件的影响。

(三)经济成本与材料选择的关联

经济成本不仅包括材料本身的购买费用,也应考虑施工成本、维护费用以及使用寿命等长期因素。首先,不同种类的保温材料价格差异较大,例如生物质类保温材料相比聚合物类保温材料通常价格更低,但其防火性能、耐用性可能较差,需要频繁更换,从长期来看,总体花费可能反而更高[5]。其次,考虑施工成本,有些保温材料施工难度大,可能需要专业的设备和技术人员,这将增加施工的复杂性和费用。最后,维护费用也不容忽视。比如,聚合物类保温材料虽然具有优良的保温效果,但如果在使用过程中出现破损,修复的费用往往较高。因此,在选择新型墙体节能保温材料时,应该全面比较各类材料的经济性,以求得在符合使用需求的前提下,实现总体经济成本最优化。

(四)施工难度对材料选择的影响

一种保温材料的优越性并非仅取决于其性能指标,还与其施工便利性、施工速度以及是否需要特殊工具或技术密切相关。实际施工中,更希望选择操作简便、易于施工的材料,以缩短施工周期、提高工作效率、减少施工过程中的错误和安全隐患。例如,一些聚合物类保温材料在保温性能上具有明显优势,但由于施工工艺复杂,可能需要专业人员进行施工,增加了施工难度。相反,硅酸盐类保温材料,虽然保温性能稍逊,但其施工简便,不需要专门设备或者高级工艺,可以节省大量的人力和物力,对于短工期、紧任务的工程项目更为适合。因此,需要根据实际施工条件和工程需求,全方位考量保温材料的性能与施工特性,从而做出最优选择。

(五)经济性和成本效益的平衡

任何选择都必须综合考虑材料的初始投资成本、使用寿命、维护成本以及其带来的能源节省效益等因素。一方面,考虑材料的初始投资成本。例如,虽然矿物棉类和生物质类保温材料的保温效果良好,但其初始投资成本高,可能会增加项目的建设成本。相反,硅酸盐类和聚合物类保温材料的初始投资成本较低,更易被广大用户接受。另一方面,能源节省效益是评价保温材料的重要标准。选择高效的保温材料,能够在使用过程中为用户节省大量的能源消耗,进一步提高经济效益。因此,进行新型墙体节能保温材料的选择时,需要根据具体情况,综合考虑各类因素,合理权衡其经济性和成本效益。

结语

新型墙体节能保温材料在建筑节能领域具有巨大的潜力和应用前景,它们以其卓越的绝热性能、环保特性和耐久性等优势,为建筑行业的绿色可持续发展提供新的解决方案。在实际应用中,应根据不同场景和需求,综合考虑热传导性能、环保性、施工性能等因素,选择最合适的材料。随着科技的不断进步和社会意识的不断提高,新型墙体节能保温材料将在建筑领域发挥越来越重要的作用,为实现能源节约、环境保护和可持续发展贡献更多的力量。

参考文献

[1]卞智慧.建筑墙体新型节能保温材料检测的问题及对策[J].中国房地产业,2021(29):168-169.

[2]陈彦龙,孟娟.新型建筑墙体材料及建筑节能保温技术分析[J].城市情报,2022(2):103-105.

[3]郭哲.探究新型绿色建筑墙体材料节能保温技术[J].砖瓦世界,2022(1):64-66.

[4]王朝红.新型墙体材料与节能建筑的保温技术解析[J].建筑与装饰,2022(11):193-195.

[5]何欣,杨峰俊.超高层建筑墙体保温节能装饰材料的应用研究[J].合成材料老化与应用,2021,50(5):84-86,165.