节能保温材料的研发进展.pdf

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1、P r 0 g r e s s 耋 n e e r 鍪 y s a V 羹 l 1Ig i n s l a t i 0 n ma e r i a l s R&D 一 钱伯章 节能型建筑材料在设计、材料等 方面都较普通建筑 材料有更多要 求，房屋 整体造价将提高 5 以上。多数 节能型绿色建材都属于化工新材料类 产品，如近年来被 中国建设部列为推 广使 用产 品 的塑料 门窗、E P S保 温 板、P U 硬 质泡 沫 塑料、干混 砂 浆 等。推进节能型建筑，将为上述新材料带 来巨大商机。l 我国建筑墙体保温材 料 的 应 用现 状 目前，我国建筑外墙保 温技术 比 较成熟的有：聚苯 乙烯泡沫塑

2、料板薄 抹灰外保温技术、现浇混凝 土模板 内 置保温板体系、胶粉聚苯颗粒保温浆 料 外墙保温技术体系和干挂外墙保温 技术四种技术。前三种体系 的工程量 大 概 占我 国建筑 墙体 外保 温工 程 的 8 0 以上。绝热材料重点应用领域 已浮出水 收稿 日期：2 0 0 9 1 2 2 3 作者简介：钱伯章，男，上海擎督信息科技有限公司金秋石化科技传播工作室，资深专家。电子信箱：b q i a n l 6 3 c 0 m 面。目前主要集 中于两大块：建筑节 能和工业节能。在建筑节能上，现阶 段使用的主要是泡沫塑料等有机类绝 热材料；在工业节能上，工业设备及 管道绝热主要采用纤维类材料、轻质 不定

3、形材料、复合硅酸盐涂料、聚氨 酯、泡沫玻璃、橡塑制品等，高温工 业炉窑主要采用 纤维高温绝热材料、轻质不定形高温绝热材料、多孔硅酸 钙等材料。据专家分析，从绝热材料总量需 求看，建筑保温材料方面，若按较高 的节能标准要求，每平方米建筑消耗 绝热 材料约 0 O 6 m。，绝热材料 平 均 相 对 密度按 4 0 k g m 计，每 平方 米 节 能建筑消耗绝热材料约 2 4 l 。我 国既有建 筑 4 0 0亿 m，每年新 建 建 筑竣工面积 2 0亿 m，若 城镇新 建建 筑 中节能建筑 占到 6 0，则年需绝热 材料 1 8 7 2万吨；既有建筑节能改造 周 期 按 2 5年 计，则 年

4、需 绝 热材 料 1 2 4 8万吨。以上 两项合计，建筑用 绝热材料年需求量为 3 l 2万吨。若工 业保温方面绝热材料用量 按总用量 的 3 0 计，则 全国绝 热材料 年需求总量 约 4 4 5 7万 吨。2 0 1 0年 绝 热材料 总 产量 将达 到 5 o 0万吨。各类绝 热材料在 总量 中所 占比例为：纤维类绝热材料及制 品占 4 5，硬质 类 绝热材 料制 品 占 l 3，泡沫 塑 料 等有 机 类 绝 热材 料 及 制 品 占 4 0 0 o，其他材料 占2。昭示着顺势而 为的绝热节能材料 行业，将迎来新一 轮更快 的发展期。据 美国从事研 究的 Fr e e d o n i

5、 a集 团分析，中国建筑升温引领隔热保温 和隔音材料的需求增长。泡沫塑料保 温 占需 求 量 的 最 大 份 额，并 且 到 2 0 1 1 年将 持 续这 一态 势，中国年增 长率预计 为 8 9。整 个亚太地 区 的 需求年增 长率为 6 0，将从 2 o 0 6年 3 3 2亿平方米增长到 2 0 l 1 年 4 9 3亿 平方米。到 2 0 l 1年，西欧 的年增长 率 预 计 为 1 8，届 时 需 求量 将 达 4 5 7亿 平 方 米。北 美 年 增 长 率 预 计 为 2 5，将达 到 2 0 1 1年 6 2 9亿 平 方米。在墙体保温中，外墙 内保温和外 保温是最常用 的两

6、种方式。由于外墙 外保温具有保护主体结构、延长建筑 物寿命、消 除“热桥”影响，改善墙 体潮湿、保温隔热性优 良、不影响室 内装修，综合经济效益高等优点，被 建设部和业界专家建议广泛推广。随着 中 国建 筑 节 能标 准 不断 提 高，墙体保温技 术正 日益 受到重 视。在 建筑 内墙 或外 墙加 上 一层 发泡 聚 苯 乙烯、聚 氨酯发 泡材料 或 xP S发 泡 板材，可 以大 大改 善房 屋 的保 温 性，降低冬 季 采 暖和夏 季 制冷 的能 源 消耗。在外墙保 温材料使用 中，阻燃性 聚苯 乙烯泡沫 塑料板、硬 质聚氨酯、岩棉、玻璃棉 等高效保温隔热材料 以 及 憎 水珍珠 岩 水玻

7、 璃 制 品被 推 广使 用，目前国内使用最多的为 聚苯 乙烯 板，其中又以 E P S板最普遍。2 我 国建筑节能 产业现状 为支持建筑节能产业发展，沈 阳 市 政 府 出 台相 关 政 策，鼓 励 引进 国外 先进技术和设备，加强建筑节能保温 材料产业基地建设，支持本地优秀企 业 做 大 做 强。至 2 o 0 5年 底，沈 阳 市 节能建筑在全市范围内已经普及，节 能率 为 5 0 的住 宅 已经 占到节 能 建 筑总竣 工量 的 9 9。从 2 0 0 6年 3月 起，沈 阳成为 我 国严寒 地 区第 一个 强制 执行 居 住建 筑必 须 节 能 6 5 的 城市。在 推广 建筑 节

8、能过 程 中，聚 苯 乙烯 泡 沫板 发挥 了巨大 作用，已 经成 为节 能建 筑 中普遍 采 用 的高效 保 温材料。目前，沈 阳市应用聚苯 乙 烯泡沫板作为保温材料的节能建筑 已 占总竣工量的 9 8。作为建设部复合改性 合成树脂功 能新材料产业化示范基地，深圳嘉达 新材料科技实业发展有限公司经过对 我 国现行建材产品应用状态 的研究分 析，通过在德 国设立的研 发中心，大 量吸收国外的成功经验和 技术，并结 合我国特有 的地理环境 因素和建筑特 点，在 2 0 0 5年成 功开 发出具有 领先 水 平 的 C 0L OYs“屋 面 三 合 一 系 统”、“外墙保 温装饰系统”及“渗 透型

9、 防水 装饰系统”，并通过 了建设 部科技成果鉴定。三个新产 品均是直 接应用无机改性高聚物树脂作为粘结 剂，采用各种废弃材料 并添加无机填 料、助剂配制而成，形成高强度，集 保温、防水和装饰为一体 的长效型有 机整体。尤其是 C OL OYS外墙保温、防水、装饰 三合一系统，适用于高、中、低层工业与民用建筑的外墙及屋 面、顶 棚 和 管道 的保 温 隔热，适 用 于 既有建筑 的节能改造，适用于钢筋混 凝土墙体和各种砌块、砖混墙体，适 用于夏热冬暖地 区的隔热以及寒冷地 区和夏热冬冷地区的保温。“罗宝 外墙保温装饰 体系”是引 进、消化和吸收 国外成套设备与先进 成熟技术，经 国产化研 发改

10、造，集保 温、隔热、防水、防潮、装饰于一体 的新一代外墙保温装饰体系。“罗宝 外墙保温装饰体系”具有优 良的保 温 隔热性能。它的主要产 品是采用硬质 聚氨酯泡沫塑料为高效保温材料 的罗 宝保温装饰复合板。与 目前国内普遍 采 用 的聚苯 乙烯、玻 璃棉、岩 棉相 比，保 温效 果提 高 3 0 4 0。此 外还具有 以下优点。(1)如果这种保温装饰复合板外 表面经过特殊处理，就可以制作成仿 花岗岩、大理石等天然石材、仿瓷墙 面砖、金属、粘土砖、木材等其他材 质 的墙面材料，形式丰富多彩，达到 装饰美观的效果。(2)复合板抗老化、寿命长、装 饰效果 比较好，能够解决 目前城市建 筑 外墙装饰的

11、千篇一律、单调呆板和 外墙涂料带来 的反复涂刷造成 的成本 高等 问题。(3)外墙保温装饰板另一个特点 是安装简单、快捷，符合建筑工业化 的产业政策和发展方向。安装施工不 受天气的影响，劳动 强度低、施工效 率 高。五 名安 装 工人 一个 月可 安 装 3 5 0 0平方米外墙(包括完成所有 的辅 助性工作)。(4)适用范围广。不仅适用于新 建筑的外墙保温与装饰，也特别适用 2 0 1 0 年 2 8卷 第 2期 橱舟 I神 综述 I 节能保温材料的研发进展 北 京 门 窗 发 展 有 限 公 司 从 2 0 0 2 年开始对此项 目进行全面的分析和研 究，并多次去德国考察，确认了该 项 目

12、在国际上的先进性、在 国内的可行 性、产 品引进 和 技术 应 用 的可 靠性。随着建筑围护结构热工性能要求 的不断提高，挤塑聚苯板、聚氨酯等 性 能更高的保温材料 已经越 来越多地 取代了原来 曾大量使用的聚苯板。有 些欧洲国家的标准已经要求，国内也 有工程的设计开始要求，在 高层建筑 或 防火 等级 较 高 的工 程 中将 采用 不 燃 材 料来代 替现 在的难 燃 材料 作保 温 层，而且 更 多 采用 工 厂 预制 生 产、现 场安装的保温装 饰一体化的复合 板，将会提高建筑工业化、产品标准化、施 工装 配化 水 平。新的建筑节能设计标准，要 把建 筑节能措施从 目前的居住建筑扩展 到

13、 公用建筑、工业建筑；从新建建筑扩 展 到对既有建筑的节能改造。新标准 的实施和建筑节能领域 的拓展，需要 不断开发新技术及新产品，还需进一 步改进、完善 已有体系和不断开发新 的外墙 外保温体系。除外墙 保 温 外，保 温 节 能 的 塑料 门窗也已在中国获得广 泛应用。罗 门 哈斯的高质量 丙烯酸系列抗冲改性剂 可以显著提高 门窗的耐候性能，并防 止门窗在恶劣环境 中破裂。此外，罗 门哈斯还 推出 了全新 的雅 丽家 耐 候性 门窗表层 聚 合物。它 可共 挤在 P VC型 材 表 面，赋 予 其 优 异 的 耐 候 性、高光性、表面硬度和抗冲 特性，尤其适用于 门窗、挂板、屋 面瓦等塑

14、料建材 面层，满足 了消费者对颜色多 样化的需求。材料在 较低 的建 筑节 能标 准 中还 可 以应 用，但 随着 中国建筑 能耗 标 准 体系 的建立 健全，依 照 发达 国家 的 经验，这些保温材料终将为硬质聚氨 酯所取代。在国外，硬质聚氨酯作为建筑保 温 材 料得 到 了广 泛 的应 用，特 别在 西 方发达国家，硬质聚氨酯泡沫塑料在 建筑保温领域 已经 占据主导地位，欧 美发达 国家建筑保温材料 中 目前约有 4 9 为聚氨酯材料，而在中国这一 比 例 目前 尚 不 足 1 0 。因 此，业 界 人 士普遍认为，保温建材将成为未来几 年 中国聚氨酯消费增长最快 的领域。3 北 美绿 色

15、建材市场发展 现状 美国著名的咨询公司 弗若斯特沙 利文 2 0 0 9年 3月发布 的北 美建筑保 温材料市场报告指出，随着北美 消费 者建筑节能意识的提升和政府制定的 建筑节能法规趋严，北美新建建筑使 用挤 塑聚苯 乙烯板(xP S)、泡沫 聚苯 乙烯板(E P s)、喷涂聚 苯 乙烯(s P S)、聚氨酯泡沫(P uR)等保温材料 的比例 越来越高。绿色建筑材料最大的吸引力是节 能。在非可再生 能源储 量不断 降低，能源价格长期看涨的预期 下，北美地 区的消费更偏好选择绿 色建筑材料，以降低建筑 的使用成本。从更深层次 来说，环保意识的增强也是消费者选 择排放更少温室气体的绿色建筑 材料

16、 的重要原因。消费者对绿色的青 睐推 动 了北美建筑保温材料市场的扩大。北美节 能法规包括(骨 邑 源政策和 受金融危机 的影响，北美 民用房 市场迅速萎缩，导致建筑保温材料 受 到影响。弗若斯特沙利文预计，民用 房市场的萎缩对北美建筑保温材料 的 市场负面影响将持续到 2 0 1 0年底。另外，建筑保 温材料本身也存在 一些技术 问题。首先，由于 回收成本 较高，保温 材料 的 回收率 较低；其 次，保温材料 中添加的某些助剂在 回 收时很难被分离，这也导致回收保温 材料再生产出的产品质量低下，限制 了回收料在某些领域 的应 用；再次，建筑保温材料产品 自身存在某些对人 体健康有 害的物质，

17、如矿物棉成型所 用的胶黏剂可能含对 人体有害的有机 挥发物。这些技术 问题都将影响建筑 保温材料的应用。总体来看，北美保 温材料是一个 成熟的市场，市场竞争激烈。北美整 个市 场大 约 有 l 7 0家 保温 材料 生产 商，包 括 欧 文 斯 科 宁(Owe n s C o mi n g)、瑟登帝(C e r t a i n Te e d)、陶 氏化学和佳斯迈威(J o h n s Ma n v me)等，因此进入北美建筑保温 材料市场的门槛较高。北美建筑保温 厂商正致力于调整产 品结构，针对细 分市场推出附加值更高的新保温材料 品种。4 国外 绿 色 建 材 的最 新 技 术 成果 全 球

18、领 先 的 陶 氏化 学 公 司发布 2 0 0 8年 第 四季 度 可 持续 发 展 报告。报告称，经第三方进行的生命周期评 估验证，在住宅、商业建筑和工业管 道上使 用陶氏隔热保温材料后，温室 m 0工z0广 o0、，0 c 一 气体排放大幅减少，所减少 的排放量 达到陶氏自身排放总量的 7倍。此次 评估对各建筑及管道在使用和不使用 陶氏隔热保温材料时的热交换率进行 测定，同时对相应材料在生命周期各 个 阶段所排放 的温室气体进行定量分 析与 比较。据悉，陶氏化学作为挤塑 聚苯乙烯 隔热保温材料的发明者与领 导者，旗下的舒泰龙 隔热保温板以其 独特的蓝色为市场所熟知。舒泰 龙隔 热保 温板

19、 目前 已在全 球 2 1 0 0万栋建 筑 中被采 用，每 年 节 约能耗 价值 约 l 0 0亿美 元。巴斯夫公司在德国路德 维希港 的 Ne o p o r品牌 E P S新装置于 2 o 0 9年 3 月 l 7日宣布投产，该装置采用 挤压 工艺代替传统 的悬浮生产方法。产量 为 9万 吨 年。巴斯 夫 公 司 称，Ne o p o r E P S的保 温 能 力 比 S t y r o p o r E P s要好出 2 0，其 目标是满足改进 建筑保温不断增长的需求，以抑制不 断 增 多 的 C O：排 放。巴斯 夫 公 司 预 计，全 球 建 筑 部 门 的 E P S市 场 年

20、增 长率 约为 5。在德 国，现全部 E P s 基保温材料约 3 0 用于新的建筑，而 7 0 用 于 改 造 项 目，用 于 改 造 项 目的 E P S基保温材 料 比例 预计 2 0 1 2年会 提高到 7 5。拜 耳材 料科 技 公 司在 聚 氨酯 工 艺体 系 以及 涂层 材料 领 域拥 有精 湛 的技术、丰富 的经验、雄 厚 的科 研 力 量 和 世 界 级 产 能 的 优 势，可 为 节 能建筑 和生 态建 筑提 供 高效 材料 和 解决方 案。拜 耳 不仅 开 发 了聚氨 酯 硬泡板材，还研发 了 B a y S y s t e ms喷 涂泡沫解决 方案。目前拜耳正在 印度新

21、德里建设一 座零排放、低能耗的商务 建筑生 态 商业 大楼，它 采用 聚氨 酯 隔热材 料、紫外 线 反 射玻 璃 以及 太 阳 能 发 电 技术，建成后耗 电量将 比印度传统办 公楼 低 7 0。拜耳的聚氨酯产品的阻燃性 非常 出色，可满足欧盟及国际其他相 关标 准 的 要 求。万 一发 生 燃 烧，特 殊 聚 氨 酯 硬 泡 将 形 成 一 层 碳 化 层，在 一 定 时 间 内 可 有 效 防 止 空 气 进 入 泡 沫 内 部，阻止 火 势 蔓 延，同时 聚 氨 酯 硬 泡 的 尺 寸 和 外 形 基 本 不 会 发 生变 化。目 前 在 欧 美 等 发 达 国 家 和 地 区，聚 氨

22、 酯 材 料 广 泛 用 于建筑 物屋顶、墙体、天花板、地 板、门窗 等 作 为 保 温 隔 热 材 料，占建 筑 保 温 材 料 的 4 9 ，而 在 中 国 这 一 比 相 差极 大。例 尚不 足 1 0 。国外建筑 能耗标准较严格，不同 住宅有不 同的能耗标准，这些标准在 不同程度上限制了许多保温材料 的应 用，而硬质聚氨酯却能轻松满足绝大 多数建筑的能耗 要求。比如在 德 国，硬质聚氨酯泡沫属于保温性 能最好 的 wL G0 2 5和 wL G0 3 0隔 热 产 品 组，不同厚度的聚氨酯板材可以满足德 国 最新生效的节能法令对建筑物不 同部 分的 U值(传热系数 w K平方米)要 求

23、。在欧美 日发达 国家，聚氨酯消费 量的近 5 0 在建筑领域，建筑节能 中 7 5 用聚氨酯，5 用聚苯 乙烯，2 0 用玻璃棉。而 目前中国现有建筑 中采 用保温措 施的只有 5，在 这其 中只 有 1 0 用 聚氨 酯，8 0 用 聚苯 乙烯，1 0 用玻璃棉等材料。也就是说，我 国建筑市 场上 的节 能材料 只有 0 5 采用 的是聚氨酯，与发达国家的 比例 5 国 内节 能 建 材 的 最 新 研 发 成果 为了满足未来 中国建筑 节能市场 对 MDI的需 求，烟 台万华北 京研究 院 已建立专门的硬泡技术平台，在全 国培育 了 4、5家 应用公 司，并将建 立应用 白料的大型平 台

24、，力争为下游 聚氨酯节能建材产业提供好 的解决方 案 和 技 术支 持。聚氨酯硬泡材料 因适合于大量应 用 在储 粮建 筑上，将 备 受关 注。目 前，聚氨酯材料 已被认定为性能最好 的保 温 材料，但 国内 应用 水 平 远 远 落 后于欧美等发达地区。集研发、生产 聚氨酯多元醇软硬泡组合料及制品于 一体 的福 建 省新 达保 温材 料有 限公 司，大力 开 发聚 氨酯 硬泡 应用 新 技 术。该公司积极与科研 院所合作，在 节能和粮储领域扩大产 品应用。该公 2 o 0 年 2 8卷 第 2期 嗣冉 舯 司现 已开发出将 P U 硬泡材料用于粮 食仓储主体建筑 的应用技术，使粮储 建筑实现

25、保温、防水、隔热，从而更 有效地延缓粮食陈化。在南京工业大学 专家的帮助和指 导下，新达保温材料 有限公司成功开 发出了外墙外保温新配方组合料。产 品阻燃性能达到了国家 Bl 级标准 需 求，并广泛应用于建筑领域。企业成 为聚氨酯产品 指标达到“GB2 4 0 8 8 0 1 级 阻燃标准规定”的 极少数厂家之一。截 至 2 0 0 8年 4月，该 公司 已经在浙江等地 近 l O万平方 米面积的建筑上完成 P U材料节能应 用，达 到 了节 能 6 5 的 国家 标 准要 求，与建设部聚氨酯硬泡推广应用 的 规 定相 符。该公 司投 资 2 5 0 0万元，建成一条 年产 2 0万平方米聚氨

26、 酯硬 泡板材连续生产线，于 2 0 0 9年投产。目前 国 内不少 企 业开 发高 性 能 P u硬泡 已取得重大 成果。如上海精 洽科贸公司研制成氧指数高、火焰传 播性小、耐燃性好、抗火焰贯穿力强 的难燃 PU硬泡；南京 四环研究所开 发了无 卤阻燃聚醚，应用于 P U 软泡 和硬泡，已实现产业化。2 0 0 8北 京奥 运会 开 幕式在 国家 体育场“鸟巢”举办。“鸟巢”等奥 运 场馆对 于 建材 的使 用有 着很 高要 求。首先 是环保，比如建材所用的发 泡剂要对臭氧层无任何危害；其 次是 保温，需符合建筑节能整体达到 6 5 的国家标准；第三，作为建筑保温材 料，还要具备优 良的阻燃

27、性、抗压强 度、尺寸 稳定 性等。在 这样 的 前提 下，“鸟巢”看 台内墙墙体所需 的保 温材料 中，超 过 2 3都选用 了万 华 公 司 开 发 生 产 的 聚 氨 酯现场 喷涂干 挂 外 饰 面 系 统，只需 3厘 米厚度 即可满 足相关要求。6 结语 由 于 建 筑 能耗 占到 国家 能源 消耗 总 量 3 O 左 右，降低建筑能耗指标列入全国节能 减 排 目标 体 系 势 在 必 行。建 设 部 2 0 O 9年 1 0月 2 3日发布关于征求民用 建筑能耗和节能的统计、监测、考核 实施 方 案，进 一步 细 化相 关数据 采 集，并将考核结果落实到各级政府部 门。另外，对国内既有

28、建筑(特别是 公共建筑)的改造，国家 已出台方案 补贴 4 5元 m，地 方各级 政府再 按 同比例配套实施补贴。虽然 PU 单价 比 P S板要贵，但 考虑 保 温 厚 度、建 筑 成 本 等 因素，PU用 于外墙 保温成 本 比 P s板仅仅 高 l 5 2 0。聚氨酯外墙保温经过 近几年的发展，已经由市场导入期进 入 成 长期，外墙 保温 施 工系统 已形 成：现场 喷涂干挂龙骨系统、现场喷 涂薄抹灰 系统、复合板外墙薄抹灰系 统、P U硬 泡外墙一体化系统等，全 国 P U 施工 队伍现 已增至 5 0家以上。由于我国建筑外墙保 温面积总量 约在 4亿 5亿 m，每年 新建建 筑 面积为 1 6亿 2 0亿 m，其 中 6 O 在 城镇，也就是约 1 0亿 m 需要节能措 施。按照 建筑 面 积与 保 温 面积 1：0 4比例 计 算，2 o 0 9年 外 墙保 温 面 积 达到 3 9 5亿 m。，P U 面积大 约在 2 8 0 0万 m，而到了 2 0 l 2年需 要 P U 保 温材料 面积有望达到 1亿 m 观 表 1)。_ I；-罨m。工 z o 广 o。、，o 刃 c