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1、!#$%&(&!)*+,-&+.!保温材料与建筑节能!#$%&()*&+,(&%#&-.$(%-(/0+,/1 2&3(/绝绝绝绝绝绝绝绝绝绝热热热热热热热热热热材材材材材材材材材材料料料料料料料料料料的的的的的的的的的的发发发发发发发发发发展展展展展展展展展展与与与与与与与与与与应应应应应应应应应应用用用用用用用用用用几种新型绝热材料及结构目前，较新型的绝热材料有复合泡塑隔热反射材料、薄层隔热反射涂料、无机隔热反射墙体涂料、薄层热隔断热屏蔽材料、快速固化憎水型硅酸盐复合绝热涂料及型材、不含氯氟烃耐温聚氨酯泡沫塑料、低热辐射传热材料及结构、无气喷涂耐火料、异型管件用隔热保温套等。下面介绍其中的
2、几种。#复合泡塑隔热反射材料利用传热机理将高孔隙率的聚合物与热反射率高的反射材料复合在一起，构成的低辐射传热结构，绝热效果好、质轻、成本低、防水性能好、施工方便。如我院专利$%&()*+#低热辐射传热绝热管、美国,-.公司的-/0 热辐射屏障绝热材料、韩国的铝箔气垫膜复合隔热材料，均是利用这一原理研制成的高效绝热结构。该类材料单层厚+1!22，用于建筑节能可反射&*3的辐射能。国外建材超级市场已有产品销售，大量用于天花板的隔热、低温管道或设备的绝热，也可与常规绝热结构复合使用，可减薄绝热层厚度，提高绝热效率；多层复合使用，可构成多层热隔断结构，效果更好。该材料的缺点是多孔材料耐温低，一般在 4
3、 5以下，不能直接用于中高温管线或设备的绝热。发展方向是研制耐高温的高孔隙率聚合物或蜂窝材料，作为高孔隙率材料与热反射材料复合，将有更加广阔的应用市场。#(薄层隔热反射涂料选择耐候性好、韧性好、耐温较高、成膜性好的基料，加入轻质、孔隙率高、热绝缘系数大的绝热填料及反射率高、表面光洁的热反射填料，并辅以合适的分散剂、阻燃剂、流平剂、成膜助剂等，研制成的薄层隔热反射涂料的热反射率可达*3以上，可用于成品油罐及低温容器的隔热保温，还可与多孔材料复合构成低辐射传热结构。因其防水好，韧性好，可集防水、隔热、外护于一体，简化施工工艺，降低成本。#+无机隔热反射墙体涂料国内外涂料及涂层技术发展很快，并不断更
4、新换代，无机建筑涂料，特别是无机隔热反射建筑涂料是发展方向之一。目前德国 6789 矿牌涂料是最具代表性的全无机硅酸盐涂料。该涂料涂刷后能渗入墙体基面 4#*1(22 深，与墙体的矿物质基底发生化合作用，能形成一层抗碱防酸的硅石，使涂层与墙体牢固地结合。加上该涂料与墙体同属于矿物基质，有相近的热胀冷缩系数，可避免涂层龟裂与剥落，耐候性好，使用寿命可达 4 1*年。该涂料防火阻燃、防尘自洁、无菌类及苔藓滋长、无挥发物、无毒环保、久不褪色、适用范围广。#!异型管件用隔热保温套热力管道及设备有大量的异型管件，如阀门、法兰、三通、弯头需保温，有的还需定期保养。该类异型管件绝热施工十分麻烦，使用中也是易
5、出问题的薄弱部位，有的散热损失太大，有的渗漏水，维修需拆掉和再次复原，费工费时。现有的阀门、法兰有的处于裸露状态，散热损失大；有的保温箱体积太大，操作麻烦。国外有专业化公司专门生产异型管件用隔热保温套，采用搭扣式或拉链式装拆，使用很方便。最近日本也研制出拆装方便的缝制型保温套，绝热性能好，耐温耐久，可反复使用。其内保温隔热材料可采用弹性高的离心玻璃棉毡等，内外包复材料采用耐温、耐磨、耐腐蚀的硅酮树脂玻璃布，用耐热玻璃纤维缝制，采用变径带固定夹具。该隔热保温套使用十分方便，节能环保效益高。(存在的主要问题及原因目前我国绝热材料的品种从分类来说与国外相差无几，技术水平差距不大，生产厂家也不少，但总
6、体绝热水平，特别是应用技术与国外差距较大。分析其原因主要有：（）每一类绝热材料中的规格较国外少，有的质量差别很大，总体质量意识差。（(）绝热结构比较单一，设计不尽合理；针对性差，造成有的散热损失太大，严重超标；有的使用寿命太短，热老化太快，结构耐久性差；有的使用不当，成本又太高。:+;设计缺乏创新意识，对新结构及新材料了解不透，往往套用现有规范，不利于新材料及新结构的推广，整体水平摘要：概述了我国绝热材料及技术的发展现状和存在的主要问题，介绍了几种新型绝热材料及结构，具体阐述了提高我国石油石化保温节能效益的绝热材料和结构选择，提出了我国绝热材料及技术的主要发展方向。关键词：绝热材料；结构；工程
7、质量；发展方向；存在问题郑其俊:中国石油集团工程技术研究院，天津+44!*;万方数据!新型建筑材料#$%&%!#$%&()*&+,(&%#&-.$(%-(/0+,/1 2&3(/保温材料与建筑节能难以提高。!(无序及不合理的竞争严重干扰了绝热材料的市场，偷工减料的不合格产品价格低，造成行业混乱；绝热工程质量低下，节能效益差。(施工不规范。一方面缺乏必要的施工规范及操作规程，另一方面是有规范，但施工时执行不严格，加之有的施工队伍专业水平低，造成综合效益差。#(缺乏必要的绝热工程施工质量监督及工程验收制度；没有进行必要的、准确的绝热效果检测及节能效益评价制度。)绝热材料及其技术的主要发展方向主要发
8、展方向是，积极开发新型绝热材料及技术，注重功能型、复合型产品的开发，充分利用传热机理，结合国情用好用活各类绝热材料及结构，提高绝热效益。（*）现有产品及技术的改进提高。提高产品性能，扩大品种规格，降低成本，以满足不同用户的需要。如聚氨酯泡沫塑料向无氟里昂发泡及提高耐温性方向发展；硅酸盐复合绝热涂料向快速固化、憎水、提高粘结强度、降低密度、负温施工、降低成本，用于建筑节能方向发展；复合硅酸盐制品向提高弹性及强度，提高耐温性、憎水方向发展；硅酸钙绝热材料向超轻全憎水发展；珍珠岩制品向轻质、整体防水，改善脆性、提高强度方向发展；玻璃棉、岩矿棉向复合制品及应用于建筑节能方向发展；硅酸铝纤维向干法、提高
9、耐火度、降低高温下的收缩率及复合制品方向发展等。（%）研制生产复合型多功能绝热材料及结构，提高绝热效率及综合效益。各种绝热材料各有特色，应扬长避短，如有机类绝热材料防水好，但不耐高温；无机类绝热材料耐高温，耐热老化，强度高，但吸水率高，复合使用则效果良好。纤维类绝热材料中硅酸铝纤维耐温高，岩矿棉耐温低，可复合使用，以降低成本；硬质无机绝热材料超轻憎水硅酸钙、憎水珍珠岩绝热性能好、抗振动、外观整洁，但对三通弯头需切削，加工麻烦，绝热涂料及复合硅酸盐型材施工随意性好，可在同一管线的不同部位选择性能相近的不同材料复合，效果更好。不同使用条件对绝热材料及结构会有一些特殊的要求，如高温、保冷、防水、防火
10、、耐腐蚀、抗辐射、抗振动等，则要求使用多功能的绝热材料及结构。（)）积极开发新型绝热材料及相关技术。如低辐射传热材料及结构，高效薄层隔热防腐一体化涂料，多层热遮断结构，真空绝热结构，隔热管托材料及结构，异型绝热，补口技术等的研制。有针对性地研制价廉适用的外护材料及施工工艺，提高整体节能效益，如复合隔热外护涂层、复合增强塑料布、仿金属材料等。!(大力发展建筑节能绝热材料及相关技术。国外建筑节能用绝热材料占绝热材料总量的比重大，如美国从*+,-年以来建筑用绝热材料占所有绝热材料的,*.左右，特别是岩矿棉、玻璃棉、聚苯乙烯等用量大，天花板集隔热、隔音、装饰为一体，外墙喷涂聚合物绝热砂浆，有自然装饰效
11、果。瑞典及芬兰等西欧国家,&.以上的岩矿棉制品用于建筑节能。我国能源消耗中，建筑能耗大约占全国能源消耗总量的*$!，而建筑用绝热材料仅占总量的*.左右，可见建筑节能潜力很大。有关部门已作出一系列规定，并有了相关的标准规范，不少城市开展了节能住宅推广工作，有力地促进了建筑节能技术 的 发 展。借 鉴 国 外 的 经 验，如 美 国 的/012345267889 公司生产系列化超细玻璃棉毡，产品分为无贴面及有贴面（防水纸、铝箔、聚酯薄膜），并分别有不同密度、不同厚度的玻璃棉毡用于建筑节能；将美国基本按纬度高低从南到北分为 个区域，不同区域的建筑在不同的部位（楼顶或天花板、外墙、地板、地下室墙）使用
12、不同热绝缘系数（:*;:),，对应厚度,）的玻璃棉毡，销售产品上标明热绝缘系数及其它参数，十分方便用户的选择。（）适当加大绝热层厚度并增加绝热投资。为最大限度地节约能源，国外许多国家在逐年加大保温层厚度，相继修改有关绝热标准及规范，如日本、美国、法国、英国，%&世纪,&年代较-&年代绝热层厚度有的加厚了&.，对绝热费用的投入由原来一般占设备总费用的%.提高到!.;,.。采取这些措施大大提高了绝热效率，综合经济效益高。（#）注重环保，利用“三废”开发绝热材料。环保越来越引起国家的重视，不少厂家的“三废”已成为阻碍企业发展的重要问题，而“三废”中有不少可以利用的成分，完全可以用来开发绝热材料，部分
13、或全部替代某种原材料，可降低成本，改善环境，并可免征所得税。-(上档次、上规模是形成良性循环的关键。我国绝热产品重复建设较多，而且缺乏特色，档次上不去，缺乏竞争力，无序竞争互相压价，形成恶性循环。加入?0 后更应注重档次、规模、名牌效应及无形资产效益。,(有针对性地合理使用绝热材料，完善配套技术。目前我国绝热材料市场较混乱，没有发挥各自的特色，造成浪费。随市场经济的逐步规范化，效益是企业生存的根本，必然会更合理地使用绝热材料。厂家要扩大自身产品的使用范围，必须提高质量，完善配套技术。（+）注重保冷材料及结构的开发研究，提高保冷工程的质量。可使用硬质憎水珍珠岩制品、高密度聚苯乙烯及聚乙烯泡沫塑料
14、、薄层隔热涂料等，并开发新型复合结构及配套万方数据!#$%&(&!)*+,-&+.!保温材料与建筑节能!#$%&()*&+,(&%#&-.$(%-(/0+,/1 2&3(/技术，可有效地降低成本，并提高保冷效率。（#$）逐步开发纳米、亚纳米绝热材料及涂层技术，也可用于改善现有绝热材料的性能。通过特定的均匀分散技术将其分散到特定载体中，该载体应是生产绝热材料所用的添加剂、外掺料、防水剂或其它助剂。此时的纳米、亚纳米材料则以涂层的形式包覆于绝热材料颗粒或纤维表面，以改善其强度、耐磨性、热绝缘系数、辐射反射性能、耐温性、憎水性等。根据不同绝缘材料所需改善的性能，有选择地添加不同品种的纳米涂层。!提高
15、石化绝热节能效益!%#油气田的设备及管道绝热（#）集输管线，一般温度为&$($)，稠油热采集输管线可达#*$#+$)，地下水位高的地区可以使用聚氨酯泡沫塑料绝热，但应使用无氟发泡耐温（#&$)）聚氨酯泡沫塑料；发展方向是提高聚氨酯泡沫塑料的防腐性及阻燃性，并降低成本。对于强腐蚀地区应使用强化防水层及外护层结构，对于地下水位较低的地区，宜采用憎水珍珠岩等廉价绝热材料。稠油热采集输管线及特殊的集输管线也可使用憎水珍珠岩制品及强化防水的外护层结构。（*）稠油热采注汽管线，一般温度达*($,$)，不能使用纤维类材料绝热，应使用硬质无机绝热材料，如超轻憎水微孔硅酸钙绝热材料、硅酸盐复合绝热型材等，并根据
16、地埋及地面不同情况选择不同的结构及外护。直埋式应选用有机无机复合绝热结构。-,.加热炉及锅炉，衬里材料不应使用硅酸铝纤维毡，而应使用硬质高强绝热材料及喷涂耐火材料。外表面绝热不应使用岩棉毡及铁皮外护，而应使用硅酸盐复合绝热涂料，但应是快速固化防火的绝热涂料，外护使用强度高的憎水抹面层。-!.容器-主要是油罐.不应使用聚氨酯及岩棉毡，因为其防火等级不够，易造成腐蚀及脱落，可以使用硅酸盐复合绝热涂料、薄层隔热反射涂料等。（&）异型表面、阀门、法兰、三通、弯头等部位，原则上使用同种材料，施工困难的型材，可以使用导热系数相近的硅酸盐复合绝热涂料或绝热效果好且装卸方便的预制保温套。!%*石化企业的设备及
17、管道绝热石化行业有大量的中高温热力管线及大量的设备及容器，特别是蒸馏塔、分馏塔、合成塔、裂解塔炉、再生器等，目前使用的绝热材料比较紊乱。总的来看绝热效率低，热损失大，绝热节能潜力较大。（#）中高温管线由于温度高，钢管涨缩系数大，加上中高压，振动大而频繁，一般不应使用纤维材料绝热，更不能使用水泥珍珠岩。应使用硬质、半硬质无机绝热材料，如超轻憎水微孔硅酸钙、憎水珍珠岩或硅酸盐复合绝热型材等绝热材料及价廉、外护效果好的外护层，并辅以相应的配套技术。绝热效率可提高到(*/(&/，绝热改造投资一般+#&个月即可回收，综合效益较高。-*.设备、容器、塔体，不宜简单采用软质纤维材料绝热，可考虑选用快速固化的
18、憎水型硅酸盐复合绝热涂料，或使用半硬质无机绝热毡，并辅以相应的绝热结构。（,）冷管线及冷设备，目前大量应用的仍是聚氨酯泡沫塑料及泡沫玻璃，效果不错，但价格偏贵。聚氨酯泡沫塑料适合一般保冷（0!$)以上），但蒸汽清线时容易烧坏保冷层，因此宜采用耐高温泡沫塑料。泡沫玻璃适合深冷保冷，如液氮、液化天然气等，但价格贵。保冷关键是保冷材料要有一定的抗压强度，使用温度下长期不收缩不变形、防水效果好、导热系数低，结构要求严密性好、不透气，设计的外表面温度要高于露点温度约#*)。为降低造价，可考虑使用憎水珍珠岩制品、整体憎水硅酸钙制品、高密度聚乙烯泡沫塑料、憎水复合硅酸盐型材或复合结构等，但材料一定要干透，含
19、水率在,/以下，并要有相应的保冷结构相配套。-!.裂解炉的内衬里，由于温度高，加上热气流及热物料的冲刷作用，要求内衬里材料耐温高，并耐摩擦耐冲刷，高温下长期使用不收缩、不脱落，可以选用高强绝热材料辅以耐高温的绝热涂料相结合，这样使用寿命较长。（&）支撑部位的隔热，是绝热结构中的薄弱环节，应使用隔热管托。可以设计成,种型式：固定型、滑动型、导向型，采用高强耐高温无机绝热材料，设计特定的管托结构以保证运行安全和绝热效果。（）再生器是石化行业效益最高的设备之一，内部温度一般在 1$1&$)，目前问题较多，已发现炉体钢板有严重的应力腐蚀裂纹，并较为普遍。关键是衬里厚度及结构不合理，长期使用产生收缩裂纹
20、，热烟气中的腐蚀气体外串到钢板，加上外绝热不够，内外温差太大，腐蚀性结露造成应力腐蚀。内衬里可使用高强、耐高温绝热材料，外保温使用合适厚度的憎水硅酸盐复合绝热涂料，某炼油厂在再生器改造工程中设计使用该结构，效果良好。-1.对于成品油罐一般不绝热，但在夏天为安全起见，采用喷洒大量水来降温，既浪费了宝贵的水资源，又易造成罐体腐蚀。采用薄层隔热反射涂料，完全可满足使用要求。&结束语-#.绝热节能应用前景广阔。主要发展方向是利用传热机理开发新型绝热材料、复合绝热结构、功能型材料及结构、万方数据!新型建筑材料#$%&%!#$%&()*&+,(&%#&-.$(%-(/0+,/1 2&3(/保温材料与建筑节
21、能玻璃棉填充节能墙的热工分析孙秀刚吉林省建筑科学研究设计院，吉林省 长春市()&(*(玻璃棉填充粘土砖墙的保温效果计算由于玻璃棉是一种松散状的纤维材料，其密度变化的幅度较大，密度与导热系数间并不成简单的线性关系，松散的玻璃棉存在着一个导热系数最小的最佳密度，如图(所示。图(玻璃棉导热系数与密度的关系依据玻纤质检+,*字第-&.&/%号，取玻璃棉导热系数!0&1&!+$23*常温*，再根据 45/&(#6-)、,4,%#6-/、75%$(#!6(-.，对玻璃棉填充粘土砖墙体的保温效果如图%所示*进行计算。墙 体 热 绝 缘 系 数!0%8&1&%$&1-)9&1)/$&1.(9&1&#$&1&!
22、8(1%*0(1.(2%3$+总 传 热 热 绝 缘 系 数!&0!:9!9!;0&1(9(1.(9&1&!0(1.(2%3$+传热系数 0($!&0&1/)%+$2%3*按,4,%#6-/要求，长春地区墙体传热系数限值为&1/#+$23*，因此该复合墙体能满足节能/&的要求。图%保温墙体结构示意%实验室测试数据采用国家建筑围护结构测试方法，砌筑!2%墙体，冷室温度 6(/=，热室温度%&=，室内空气相对湿度/&0 6()1!=保温墙体内表面热室*平均温度#?!0(1)=表(测试数据冷室表面温度$=6()1%6()1&6(!1&6()1(6()1/6()1.6(!1%6(!1!6()1#6(!
23、1%6()1!6()1#6(!1&6(!1(6()1.6()1-热室表面温度$=(#1!(1/(.1%(.1&(1!(1.(#1#(1&(1!(1#(#1%(.1&(1!(#1.(1%(1.热流$2(1!(1/(1!(1#平均热流$0(1!/2实 测 复 合 墙 体 热 绝 缘 系 数 值!0#?6#*$8(1#)*0(1.(2%3$+总 传 热 热 绝 缘 系 数!&0!:9!9!;0&1(9(1.(9&1&!0(1-#(2%3$+传热系数 0($!&0&1/(+$2%3*由于 A&1/#+$2%3*，故能满足节能/&要求。)校核墙体内表面是否出现凝结水(*室内平均温度#?0%&=，在大气压
24、-!%(BC 时，最大水蒸气分压力%0%#)BC。建筑节能材料、完善配套技术，入世后参与国际市场竞争。%*石油石化所用绝热材料占全国绝热材料消耗量的($!多，管线及设备类型多而复杂，绝热节能潜力大，应进行优化研究，以点带面，提高整体经济效益。)*石油石化有相当部分的管线及设备需保冷，其往往直接影响装置的正常运行及经济效益，但目前普遍水平较低，应立项研究。!*应完善绝热节能标准规范，制定绝热效果及节能效益检测评价制度，加强绝热工程质量监督制度，才能适应入世后的挑战。收稿日期：%&%6&)6&(联系地址：天津市塘沽区津塘公路!&号联系电话：&%6#)(&%万方数据绝热材料的发展与应用绝热材料的发展
25、与应用作者：郑其俊作者单位：中国石油集团工程技术研究院,天津,300451刊名：新型建筑材料英文刊名：NEW BUILDING MATERIALS年，卷(期)：2002(6)被引用次数：6次 引证文献(6条)引证文献(6条)1.白义奎.李天来.张文基 日光温室地基温度场数学模型及试验分析期刊论文-北方园艺 2010(13)2.白义奎.刘文合.王铁良.李天来 缀铝箔聚苯板空心墙体保温性能的测试与分析期刊论文-新型建筑材料 2006(1)3.曹光远 太空反射绝热涂料保温性能的研究学位论文硕士 20064.郑其俊.崔双民.钱立宪.叶松滨 经济型高温直埋保温管的设计研究期刊论文-石油工程建设 2004(6)5.白义奎.王铁良.李天来.刘文合 缀铝箔聚苯板空心墙体保温性能理论研究期刊论文-农业工程学报 2003(3)6.崔浩.朱红慧 夏热冬冷地区住宅建筑外墙保温隔热技术的应用及相关材料的比选期刊论文-建筑施工 2002(4)本文链接：http:/