真空绝热板在建筑领域的应用研究

真空绝热板在建筑领域的应用研究

发表时间：2018-12-20T10:43:03.903Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第25期作者：孟刻修建

[导读] 随着建筑行业的不断发展，各种新型建材也层出不穷，尤其是节能环保类型的建材受到了建筑施工企业越来越广泛的应用。

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摘要：随着建筑行业的不断发展，各种新型建材也层出不穷，尤其是节能环保类型的建材受到了建筑施工企业越来越广泛的应用。本文围绕真空绝热板这一新型材料在建筑领域中的应用问题进行了探讨，概述了真空绝热板的基本内容，分析了真空绝热板的结构组成，论述了真空绝热板在建筑领域中的应用及相关问题，供相关人士参考。

关键词：建筑施工应用、真空绝热板

1引言

过去很长一段时期内，社会经济的快速发展伴随而来的是能源危机的不断加剧和环境问题的不断恶化。面对这一情势，节能环保成了新时期内国家和设备发展的主要关注和考量目标。在建筑行业中，建材的生产加工过程往往需要耗费大量的能源，同时给环境造成了更多的二氧化碳排放，因此在新时期内，加快建材技术发展，尽快降低建筑能耗是每一位建筑从业人员的社会职责。值得欣慰的是，随着科技的快速更迭，各种绿色节能材料及工艺技术也不断涌现出来，给建筑行业带来了福音。其中真空绝热板作为一种新型隔热材料被越来越多地应用到建筑行业中，在一定程度上缓解了建筑能耗的问题。

2真空绝热板概述

真空绝热板属于真空保温材料的一种，它通常是由填充芯材、吸气剂、干燥剂和外层的真空保护层通过复合加工制成的。在性能上，真空绝热板可以使导热系数大大降低，节约了能源，同时在生产制作过程中没有各种消耗臭氧层的物质，因此实现了理想的环保目标。最初的真空绝热板主要用于冷藏设备及装置中用于减少冷却剂的使用实现较好的保温效果，后来其应用领域慢慢扩展到建筑领域及部分生产领域中，发挥着高效节能和环保的作用。

3真空绝热板构造及建筑领域应用的优势

（一）填充芯材

真空绝热板的芯材通常为多孔性材料，这样可以最大化增加真空绝热板的导热热阻。除了多孔材料这一基本要求之外，填充芯材的孔径还应尽可能小，这样就可以较好的满足在抽气压力状态下真空程度尽可能大，实现真空绝热的目标。此外，填充芯材的孔隙应具备既连接又开放的特点，这样既能实现一定的支撑强度，同时也便于抽气真空操作。在填充芯材的材质选择方面，应采用具有良好防红外辐射性能的材料，减少传热过程中的热量辐射。

目前，市场上用于真空绝热板的芯材主要有气相二氧化硅、聚氨酯泡沫、玻璃纤维等三大类。

气相二氧化硅是一种具有多孔性且无毒无味的一种耐高温无机新型材料。它的原子粒径位于8～40nm之间，比表面积通常在80～400m/g。主要是SiCl4在O2和H2的条件下经高温反应制成。随着纳米技术的快速发展，气相二氧化硅产品也开始出现纳米级产品，为真空绝热板的生产制作及性能优化提供了更多的可能性。比如使用气相纳米二氧化硅产品作为填充芯材可以使最终产品的强度更高，韧性和延展性更好，孔隙表面更加致密细洁，摩擦系数降低，提高抽气真空操作的效率。另外，气相二氧化硅作为填充芯材的另一优势在于可以大大提高真空绝热板在使用过程中的抗老化性，减少紫外线对复合材料的破坏，延长其使用寿命。

聚氨酯泡沫是一种由异氰酸酯与聚醚在各种反应助剂的催化下形成的高分子聚合物。通常的反应助剂包括发泡剂、阻燃剂和催化剂等，一方面提高反应速率，另一方面优化产品性能。用于建筑领域中的聚氨酯泡沫主要是硬质类型，该材料导热系数很低，仅仅为0.025～0.030 W/（m·k），因此是一种十分优良的填充芯材。由于聚氨酯泡沫材料的制作工艺已经相对成熟，可以根据产品的性能要求来对原料和配方进行调整，比如采用不同种类的醇为原理来制成相应类型的泡沫塑料，采用不同的发泡方法来制成各种形状的泡沫产品等等。虽然聚氨酯泡沫在应用领域较为广泛和灵活，然而它也有自身的弊端，即燃烧产物属于剧毒物质。为了避免产生氰化氢等剧毒物质，生产技术人员通过在其生产原料配方加入阻燃剂来遏制在使用过程中可能出现的危险隐患。为了有效降低生产成本，企业通常采用回收聚氨酯泡沫原料后，进行再加工后来用作填充芯料的生产。

玻璃纤维本身属于无机材料的一种，是由白云石、石灰石、叶腊石等多种矿石原料高温制备而成，具有良好的耐热性、绝缘性和抗腐蚀性。由于玻璃纤维的单丝直径仅为5～27微米，因此被应用在真空绝热板中，提高产品的强度和绝热性能。玻璃纤维本身根据性质功能的不同有多种级别，而作为绝缘保温材料主要以E级玻璃纤维最为常见。目前，以玻璃纤维为填充芯材的真空绝热板在可塑性上有着较高的优势，比如异性真空绝热板的出现，为其应用领域的扩展提供了更多的可能性。

（二）吸气剂和干燥剂

真空绝热板杂建筑领域的使用过程中，通常会出现气体或水蒸气渗入到填充芯材中，降低了产品的真空度，使产品导热热阻产生不利的变化，从而缩短产品的使用寿命。为了避免这一问题，真空绝热板中通常含有一定量的吸气剂和干燥剂。比如为了吸收空气中的O2、CO2，加入钡锂合金；为了吸收H2，加入氧化钴；为了吸收H2O气，加入氧化钙或氧化钡等。

（三）真空保护膜

真空保护膜主要是为了提高和维持真空绝热板的真空度。由于真空保护膜会对产品造成不同的热桥效应，因此在产品的制作过程中往往采用多种材料复合加工而成，比如将阻气层、隔热层、防辐射层、保护层等复合叠加制作，形成综合性能更优的保护膜。

4真空绝热板在建筑领域的应用及注意问题

相对于传统的建筑用保温材料，真空绝热板的重量更轻，体积更小，不仅可以有效增加建筑的使用面积，而且能够实现良好的节能保温效果，因此该材料在建筑领域的应用越来越普遍。比如有研究人员做过实验，利用真空绝热板能够大幅度降低能耗，当真空绝热板厚度为3厘米时，建筑外墙能耗仅为31kW/h。然而，在建筑行业中，真空绝热板在力学性能上往往不具有优势，这也是目前技术研究领域的重点。有研究人员为了改善真空绝热板的力学性能，对其结构进行了优化设计。利用玻璃纤维增强型混凝土先做成外框，之后在框内贴上下