VIP真空绝热板可行性分析

VIP真空绝热板可行性分析及外保温替换方案

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一、参考文献

①《VIP真空保温板》；作者：于晓，周爱军；单位：鲁东大学土木工程学院；选自《新型建筑材料》，文章编号：1001-702X（2006）11-0033-02。

②《真空隔热板（VIP）产品知识手册》；单位：广州晖能环保材料有限公司二、背景资料

VIP保温板简介

VIP是英文“Vacuum Insulation Panel”的缩写，意为真空隔热板，是真空保温材料中的一种，由隔热性能极强的开孔芯材在真空状态下用高阻隔封装材料封装而成，具有优异的绝热性能。VIP通过内部几乎很小的真空来有效地避免空气对流引起的热传递，因此导热系数可大幅降低，仅在0.004W/(m·k)左右，保温效果为传统保温材料的5~8倍，并且不含任何OD（消耗臭氧层）材料，具有优越的保温和环保特性。

2.1 VIP保温板的构造

建筑用VIP保温板的主体是VIP核心板，在安装与建筑保温外墙之前，大多预先或现场与VIP支护板进行复合。VIP核心板是一种采用真空隔热原理、具有特殊结构的复合体，主要由三部分组成（如图）：芯部的隔热材料、芯部封裹材料、真空封裹材料。

为保护VIP核心板不受机械损伤，在应用与施工现场之前大多要与支护板进行复合。支护班多采用隔热性能优良的织物板或合成材料等。VIP保温板最常见的两种复合形式为：三明治式和边缘联接式。三明治式VIP保温板复合时，支护板与核心板全面积粘结形成整体；边缘联接式VIP保温板复合时，支护板与核心板通过位于保温板边缘的荷载传递装置彼此相联。

2.2 VIP 保温板的隔热性能

质量优良的VIP 保温板，其导热系数只有3-3-104~102⨯⨯W/(m ·k)（未考虑热桥边缘效应），与常用建筑保温材料相比，达到同等保温效果只需很小的材料厚度。

2.3 VIP 保温板的环保性能

VIP 保温板可以用于建筑的高效保温，但他的生产耗能情况及环保是目前备受关注的问题。德国巴塞尔高校的能源研究部对VIP 材料的环保问题做了专门的研究，将VIP 保温板与常用的隔热材料——玻璃棉和EPS 进行了比较。其结果是：VIP 保温板、玻璃棉及EPS 具有相近的良好的环保性能。

三、可行性分析

综合上述背景资料，可以确定VIP 为节能环保的新型高效建筑外保温材料，但结合施工现场的具体条件及实施过程，现提出如下受影响因素：

3.1材料自身性能局限性

3.1.1 热桥边缘效应

隔气薄膜的金属含量越高，气密性就越好，VIP 材料老化进程越慢。但金属含量高亦有其弊端：它能够导致较明显的“热桥边缘效应”，即热量沿着含有金属的板边缘渗透，这会在一定程度上对VIP 保温板的整体隔热效果产生负面影响。

3.1.2 由热桥引起导热系数变化

如前所述，VIP 核心板实际应用与建筑保温现场之前，大多要与支护板复合

形成VIP 建筑保温板。这种VIP 保温板的导热系数eff λ需要考虑各种热桥因素的影响。

A p d vip cop eff /⨯⨯+=ψλλ

其中：cop λ—理论核心板导热系数（不考虑边缘热桥效应）；

d —VIP 保温板的厚度（沿导热方向）

A —VIP 保温板的覆盖面积

P —面积A 的周长

v i p

ψ—热桥影响系数 VIP 保温板长度方向的热桥影响系数与板厚及理论值有关，且由公式可以看出由于热桥影响造成实际导热系数比理论值偏大，从而降低保温能力。

3.2 影响材料性能的环境因素

环境因素对材料的影响除降低其保温隔热能力外，还包括对于材料使用寿命的影响。

3.2.1 温度

温度主要对辐射换热影响较大，由于辐射导热系数与材料内部温度成正比，因此，在温度升高的情况下，辐射导热因子的作用会有显著的增长，因而温度对VIP 真空隔热板的隔热性能造成的影响较大，此外，长时间过高的温度会引起VIP 阻气层性能衰减，加速VIP 老化，缩短其寿命。

3.2.2 气体压力

真空封裹材料采用隔气性薄膜来密封芯材，使其抽真空后形成真空空间，并维护其在尽可能长的时间里保持所需的真空度。这种高气密性的裹材大多采用含金属层的聚合物多层复合膜，少数采用金属膜如铝质膜层等。尽管隔气薄膜有很好的气密性，但因VIP 材料内外存在压力差，仍会有少量空气长期缓慢地向芯材内部渗透，从而使得VIP 材料内压升高，真空度降低，发生隔热性能缓慢下降的老化现象。

3.2.3 含湿率

VIP 芯材含湿率对于整体隔热性能影响关系重大，其主要是外界的水蒸气通过板材阻隔气层孔洞或者缺陷逐渐渗入板内而造成，其关键指标由水蒸气渗透率（WVTR ）所决定，VIP 内部水蒸气含量的上升是导致整体板材性能下降甚至报废的主要原因之一。

3.3 施工难度

3.3.1 施工工艺

VIP隔热保温板厚度较薄，根据设计提供的外保温做法，宿舍楼保温板厚

2cm、宿舍楼1cm。项目部技术人员经过对外保温厂家进行的咨询和考察，发现2cm做法对建筑外墙垂直度、平整度要求及保温施工作业都有极高的要求，特别是外墙门窗、窗台、出墙管道、外墙干挂石材预埋件等部位处理，该部位处理常规采用抹无机保温砂浆做法，无法保证设计保温效果。许多厂家都表明存在较大施工困难，难以保障施工质量能够达到令人满意的质量标准。

在前期施工准备过程中，需要厂家现场实地测量考察，进行排版，且门窗洞口需进行处理。之后的具体施工用材料也需要厂家专门订做，耗费人力物力，提高了整体成本。而施工完成后，还需要注意成品保护，防止出现破洞进气渗水等现象，影响外层保温板的使用寿命。

3.3.2 施工周期

VIP外保温安装难度高，即便在保证工程质量符合标准的条件下，无疑也需要较长的施工周期。根据现场工程量测算，VIP外墙保温需要两个月的时间完成。结合现场实际施工进度，预计9月中下旬完成车间一主体结构封顶，二次结构砌筑完成后，方具备外保温施工条件。在外保温施工后期，室外气温下降，即使按照进度计划完成施工，在低温环境中保温板施工质量也会受到影响。

3.3.3 施工经验

VIP保温板在行业内属新型材料，许多外保温厂家都没有相关施工经验，并且施工成品案例少，难以实地考察外保温施工效果。同时，几个厂家表示具有做STP的工程经验，但STP与VIP有较大区别，外包裹材料与芯材都不相同。

综合上述因素，VIP外保温方案从整体上分析，不适合该工程施工，需寻找其他等效方式替代该做法。

四、替换方案

理论计算

传热包括：导热，对流，辐射。外保温的应用主要在于增大导热与对流过程中的热阻，降低导热及传热系数，从而在室内外温差相同的条件下，降低建筑物内的热损失。由于对流换热系数h不仅取决于材料本身的性质，同时受到接触面流速，接触面层流分部等因素影响，而导热系数则完全代表了材料自身的特性不