目前，世界平均建筑能耗占總能耗37%，我國建筑能耗約占全國總能耗的25%，建筑節(jié)能是節(jié)能減排的重點領(lǐng)域，墻體保溫是建筑節(jié)能的重要組成部分，而絕熱節(jié)能材料是構(gòu)成墻體保溫系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)。高效絕熱建材是節(jié)能的重要措施，是未來超低能耗建筑技術(shù)的關(guān)鍵，將廣泛應(yīng)用于單體建筑、民用建筑、公共建筑、多層建筑和高層建筑領(lǐng)域，最終共同構(gòu)建節(jié)能環(huán)?？沙掷m(xù)的世界。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布了《近零能耗建筑技術(shù)標準》《綠色建筑評價標準》《居住建筑節(jié)能設(shè)計標準》等國標，明確要求居住建筑節(jié)能率達到80%以上，且全由圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能承擔(dān)。上海市“十三五”明確提出到2020年建筑能耗比2015年下降20.5%的目標，高效絕熱建材成為能否完成目標的關(guān)鍵所在，顯然，采用綠色環(huán)保高效保溫材料是建筑保溫方案的最佳選擇。
近年來，建筑外保溫材料在既有建筑節(jié)能改造和新節(jié)能型建筑中發(fā)揮了重要作用。然而，部分建筑外墻因使用易燃的有機保溫材料導(dǎo)致建筑火災(zāi)頻發(fā)，引發(fā)諸多社會安全問題。最近幾年針對外墻保溫材料的各種規(guī)范修訂逐步升級，《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB 50016-2014(2018年版)、《促進綠色建材生產(chǎn)和應(yīng)用行動方案》等，都對建材的阻燃性、環(huán)保性做出了要求。一般設(shè)計要求，人員密集場所的商用公共建筑，超過一定高度的住宅樓，其外墻外保溫材料的燃燒性能應(yīng)為A級。常見的A級建筑保溫材料如圖1所示。
圖1常見的A級建筑保溫材料
我國在建筑行業(yè)的節(jié)能保溫方面起步較晚，在眾多技術(shù)方面雖然已有提高，但相比于其他發(fā)達國家仍有顯著差距。因此，我國未來建筑絕熱節(jié)能材料的發(fā)展要在適應(yīng)本國建筑的基礎(chǔ)上，引進國外的先進技術(shù)和節(jié)能保溫材料，研發(fā)出適合我國國情的建筑保溫材料，提高我國建筑保溫性能。未來，我國建筑絕熱節(jié)能材料必須要適應(yīng)各地的建筑行情，提高外墻保溫技術(shù)，積極開發(fā)新型保溫材料，以此來降低能耗，提高建筑壽命。
02建筑保溫材料選擇的原則
建筑能耗的高低與其自身的保溫性能有著較為密切的關(guān)聯(lián)，保溫性能好的建筑能耗要明顯低于保溫性能差的建筑。為此，在建筑設(shè)計中，應(yīng)當(dāng)合理選擇保溫材料，以此來實現(xiàn)節(jié)能降耗的目標。建筑保溫工程設(shè)計人員在選擇建筑材料時，除必須考慮滿足建筑節(jié)能要求和墻體保溫系統(tǒng)性能及節(jié)能效果持久性能的要求外，同時還應(yīng)考慮使用的目的、使用部位、施工方法、性能指標等各種因素，以滿足各類工程需要。選擇時可參考以下內(nèi)容：
1)足夠的強度;
2)足夠的化學(xué)穩(wěn)定性;抗凍性，可以抵御低溫的侵襲;抗風(fēng)化能力;
3)阻燃、不燃性能，滿足建筑防火要求;
4)吸水率低或不吸水;
5)較長的使用壽命;
6)良好施工性、施工過程不會破壞或降低保溫性能;
7)無毒無害，性價比高、環(huán)境友好的綠色建材。
03
常見建筑保溫材料
3.1 建筑節(jié)能保溫材料
1）礦渣、粉煤灰和頁巖空心磚
這幾種建筑材料具備強度高、承載壓力強等優(yōu)勢，但其抗震能力較差，隔熱保溫效能比實心粘土磚效果更好
礦渣、粉煤灰和頁巖空心磚等，是建筑行業(yè)常用的墻體主材，主要采用工業(yè)廢料制備，其價格低，作為建筑圍護結(jié)構(gòu)，能夠起到節(jié)約資源、保護生態(tài)環(huán)境的作用。，已經(jīng)成為國家建筑部門首先推薦的產(chǎn)品。
2）加氣混凝土砌塊
加氣混凝土砌塊是一種輕質(zhì)多孔、保溫隔熱、防火性能良好、可釘、可鋸、可刨和具有一定抗震能力的新型環(huán)保建筑材料，廣泛使用于高層框架結(jié)構(gòu)建筑中，也被運用在由磚墻組成的復(fù)合型墻體中。這種材料所做成的墻體磚塊能夠有效地節(jié)省一半能源。這種磚塊在我國的保溫墻材建筑中是隔熱效果和保溫效果都很好的材料之一。
3）巖棉板
這種保溫材料質(zhì)輕，具有良好的保溫隔熱、隔聲、防火、耐腐蝕等性能，燃燒性能等級可達A1級 巖棉板一般是由玄武巖、輝綠巖等原料，在加入一定輔助料的作用下，經(jīng)高溫熔融，用離心法制成纖維，然后經(jīng)過一定處理形成均勻毛氈，再經(jīng)過固化、壓制、切割等工藝形成的巖棉制品。。巖棉板一般用于建筑外墻外保溫，常見于石材幕墻等后側(cè)墻體保溫，在建筑保溫領(lǐng)域具有非常廣闊的市場前景。
4）泡沫陶瓷
泡沫陶瓷是一種綠色環(huán)保建筑材料，具有保溫防潮、耐高溫、防火阻燃的性能。泡沫陶瓷一般可以分為兩類，即開孔(網(wǎng)狀)陶瓷材料和閉孔陶瓷材料，這取決于各個孔穴是否具有固體壁面。如果形成泡沫體的固體僅僅包含于孔棱中，則稱之為開孔陶瓷材料，其孔隙是相互連通的;如果存在固體料;孔隙在50nm以上的為宏孔材料。其孔徑從納米級到微米級不等，氣孔率在20%～95%之間，使用溫度為常溫～1600℃。
3.2其他保溫隔熱材料
1）膠粉聚苯顆粒保溫漿料
這種材料的強度比較高，不燃，和易性（指新拌水泥混凝土易于攪拌、運輸、澆注、搗實等工序施工操作并能獲得質(zhì)量均勻、成型密實的性能膠粉聚苯顆粒保溫漿料是由膠粉聚苯顆粒輕骨料和一些聚合物膠粉混合形成的，，其含義包含流動性、粘聚性及保水性，也稱混凝土的工作性)較好，通過加水和攪拌之后，會出現(xiàn)很強的粘聚性，施工方便，保溫效果較好，能被廣泛接納和使用。
2）無機玻化微珠保溫漿料
該材料質(zhì)輕，隔熱效果好，即便是發(fā)生火災(zāi)也不會對這種材料造成破壞。近年來，這種材料在市場上廣受歡迎
無機?；⒅楸貪{料是以?；⒅闉檩p質(zhì)骨料與?；⒅楸啬z粉料按照一定的比例攪拌均勻混合，通過膨脹玻化微珠形成。它里面的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)閉孔空腔結(jié)構(gòu)。是用于建筑墻體內(nèi)外保溫的一種新型無機保溫砂漿材料。這種磚材的表面在通過?；忾]處理之后，會使得磚材的外表變得非常光滑，也會增強磚材性能的穩(wěn)定性。。
3）泡沫玻璃保溫板
它由大量均勻閉孔氣泡結(jié)構(gòu)組成，具有重量輕、導(dǎo)熱系數(shù)小、吸水率小、不燃燒、不霉變、強度高、耐腐蝕、無毒、不會污染地基和地下水、無放射性、物理化學(xué)性能穩(wěn)定等特點泡沫玻璃保溫板最早是由美國匹茲堡康寧公司發(fā)明的，是由碎玻璃、發(fā)泡劑、改性劑等，經(jīng)細粉碎和均勻混合后，再經(jīng)過高溫熔化，發(fā)泡、退火而制成的無機非金屬玻璃材料。。泡沫玻璃保溫板是一種新型的保溫、不燃、吸聲材料，使用壽命等同于建筑物使用壽命，符合《建筑絕熱材料的應(yīng)用類型和基本要求》的規(guī)定，是一種安全可靠、經(jīng)久耐用的建筑節(jié)能環(huán)保材料。
04
新型建筑絕熱材料及發(fā)展方向
所謂新型建筑絕熱材料，主要是指采用對生態(tài)環(huán)境無破壞的材料制作的材料，以此來確保人與自然以及建筑和諧相處 。而今，新型建筑絕熱材料已經(jīng)成為行業(yè)發(fā)展中的重要方向。
淘汰行業(yè)落后產(chǎn)能，提升建筑絕熱節(jié)能材料行業(yè)整體技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量，將是今后的重點發(fā)展方向
。越來越多建筑絕熱節(jié)能材料的企業(yè)將通過工藝設(shè)計提升、精細化管理的名號舉措，為節(jié)能行業(yè)提供高品質(zhì)產(chǎn)品，向部品化、集成化轉(zhuǎn)變，也將從單一的材料供應(yīng)商轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)供應(yīng)商、服務(wù)商。建筑絕熱保溫材料在向多元化、系統(tǒng)化、科學(xué)化、節(jié)能結(jié)構(gòu)一體化、裝飾及防火、施工便利化、安全環(huán)保、生命周期長的方向發(fā)展，多功能復(fù)合保溫材料、輕質(zhì)化保溫材料、保溫裝飾一體化材料、綠色環(huán)保保溫材料、防潮防水保溫材料、真空絕熱材料、相變材料和納米孔保溫材料等新型絕熱材料逐漸在建筑市場嶄露頭角。
1）保溫材料多功能復(fù)合化
未來建筑墻體保溫材料的發(fā)展應(yīng)能同時滿足兩種應(yīng)用需求：其一，應(yīng)具有常規(guī)保溫功能，這是建筑墻體保溫材料必須具備的基本功能；其二，具備防水性高、防火等級高、密度低、環(huán)保等優(yōu)點，即需具備綜合功能?！∶鎸ㄖ牧闲阅茉絹碓礁叩臉藴?，目前使用的建筑絕熱節(jié)能材料在工程應(yīng)用中或多或少存在不足之處，無法同時滿足保溫隔熱、防水、防火等要求。。為了克服建筑絕熱節(jié)能材料性能的不足，企業(yè)紛紛研制輕質(zhì)多功能復(fù)合保溫材料，實現(xiàn)有/無機材料復(fù)合互補，實現(xiàn)材料/構(gòu)造科學(xué)復(fù)合多功能化，使保溫/防火/裝飾復(fù)合達到一體化，促使建筑保溫材料產(chǎn)品向多功能復(fù)合型發(fā)展。
總之，單一的有機材料或者無機材料較難完全滿足市場的需求，可以將具有不同功能特點的保溫材料經(jīng)一定工藝復(fù)合，提升產(chǎn)品性能，以此來適應(yīng)建筑節(jié)能新形勢對我國外墻保溫材料的新要求。
2）保溫材料輕質(zhì)化
在同種材質(zhì)下，保溫隔熱材料的密度越小，隔熱效果越好。材料輕質(zhì)化不會增加建筑圍護結(jié)構(gòu)的額外負擔(dān)，降低了因結(jié)構(gòu)負荷過大而造成開裂、滲漏的風(fēng)險。
3）保溫裝飾一體化
保溫裝飾一體化板也叫節(jié)能保溫裝飾一體板，是指將保溫材料與多種造型、多種顏色的金屬裝飾板材或無機預(yù)涂裝飾板在工廠進行有機復(fù)合，實現(xiàn)產(chǎn)品的預(yù)制化、標準化、組合多樣化、生產(chǎn)工廠化、施工裝配化，達到保溫與裝飾功能于一體的目的。保溫裝飾一體化板是由粘結(jié)層、保溫裝飾成品板、錨固件、密封材料等組成。施工方案眾多，不僅適用于新建筑的外墻保溫與裝飾，也適用于舊建筑的節(jié)能和裝飾改造;既適用于各類公共建筑，也適用于住宅建筑的外墻外保溫;既適用于北方寒冷地區(qū)的建筑，也適用于南方炎熱地區(qū)建筑。
保溫裝飾一體化是建筑保溫材料行業(yè)的未來發(fā)展方向之一，有很大的發(fā)展?jié)摿褪袌銮熬?span style="display:none">SKp膩子膠粉_可再分散乳膠粉_羥丙基甲基纖維素_聚丙烯纖維_木質(zhì)纖維素_北京萬圖明科技有限公司
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4）保溫材料綠色環(huán)?；?span style="display:none">SKp膩子膠粉_可再分散乳膠粉_羥丙基甲基纖維素_聚丙烯纖維_木質(zhì)纖維素_北京萬圖明科技有限公司
近年來，對廢棄物的處理及回收再利用上國家加大了扶持力度，盡量減少對天然礦物質(zhì)的需求，采用廢棄物為生產(chǎn)原料，成為未來保溫材料的發(fā)展方向之一近年來，粉煤灰、廢舊泡沫塑料等廢棄物回收再利用，在保溫隔熱領(lǐng)域得到了廣泛推廣。隨著對這些降解難度大、處置成本高的廢棄物的大力開發(fā)，資源得到了有效運用，環(huán)保又節(jié)能。。如有機質(zhì)發(fā)泡保溫制品不再使用氟里昂、丙烷而是利用水為發(fā)泡劑;繼續(xù)完善、開發(fā)日用廢塑料制品為主要原料的建筑隔熱保溫制品，液態(tài)渣的礦棉生產(chǎn)技術(shù)等;開發(fā)以植物纖維為主要原料的纖維質(zhì)保溫材料;發(fā)展無石棉硅酸鈣隔熱保溫制品。
5）絕熱保溫材料的防潮防水性能
防潮防水性能是絕熱保溫材料重要發(fā)展方向。材料吸水率是選用絕熱材料時考量的一個重要指標，常溫下水的導(dǎo)熱系數(shù)是空氣的23.1倍。絕熱材料吸水后會大大降低其絕熱性能，也會加速對金屬的腐蝕，是十分有害的。保溫材料的空隙結(jié)構(gòu)分為連通型、封閉型、半封閉型等幾種，除少數(shù)有機泡沫塑料的空隙多數(shù)為封閉型外，其他保溫材料不管空隙結(jié)構(gòu)如何，其材質(zhì)本身都吸水，加上連通空隙的滲透吸水，故整體吸水率較高，因此對建筑保溫材料的防水防潮要求十分嚴格。
6）高性能絕熱材料的創(chuàng)新研發(fā)
研制綠色環(huán)保高效長壽命的絕熱材料是另一重要發(fā)展方向。絕熱材料在建筑中的應(yīng)用類型及設(shè)計選用應(yīng)符合GB/T 17369-1998《建筑絕熱材料的應(yīng)用類型和基本要求》的規(guī)定。選用時除應(yīng)考慮材料的導(dǎo)熱系數(shù)(導(dǎo)熱系數(shù)不大于0.175W/(m·K))外，還應(yīng)考慮材料的吸水率、燃燒性能、強度等指標。目前，用于建筑的高效絕熱材料可分為納米孔材料、相變材料、真空材料和反輻射材料四類。
（1）真空絕熱材料
建筑用真空絕熱板(Super-Slim Thinsulate Panel insulation board, STP板)是近年來發(fā)展起來的一種新型高效真空絕熱材料，由填充芯材(如破璃纖維、氣相二氧化硅和聚氨酯等)、氣體阻隔膜和吸氣劑組成。通過提高板內(nèi)真空度來降低空氣引起的熱傳遞，使其導(dǎo)熱系數(shù)可以達到 0.002W/(m·K)以下，為傳統(tǒng)保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)的 1/10，厚度僅為傳統(tǒng)保溫材料的 1/7~1/10，從而達到保溫節(jié)能、節(jié)省空間的目的。
與傳統(tǒng)建筑用保溫材料相比，真空絕熱板具有一定優(yōu)勢。但是作為一種新型保溫隔熱材料，真空絕熱板在建筑上的應(yīng)用還存在一些問題。真空絕熱板應(yīng)用的前提條件是要保證其真空度未被破壞，但作為建筑物保溫隔熱材料應(yīng)用時，其力學(xué)性能差，表面易破損，需要進一步優(yōu)化其力學(xué)結(jié)構(gòu)。在建筑上應(yīng)用時，其與墻體粘結(jié)的材料為鋁箔玻璃纖維布，這種布耐酸耐堿但是非常光滑不容易與墻體粘結(jié)，再好的粘結(jié)砂漿與之結(jié)合都留有安全隱患，而產(chǎn)品的布邊本身也是真空范圍不得釘錨，所以特有的錨固技術(shù)隨之誕生，增加了產(chǎn)品的安全系數(shù)，同時為重量大的飾面比如石材、面磚等能夠上墻提供了可行的技術(shù)保障。STP使用壽命測試大多是在實驗室進行，具體在建筑上應(yīng)用時的壽命時間尚未得到實踐驗證，其使用壽命應(yīng)小于建筑物的使用壽命。相對于傳統(tǒng)的建筑用保溫材料，真空絕熱板不能任意裁剪，切割，否則會破壞其真空度，需要按照現(xiàn)場施工要求預(yù)先訂制。真空絕熱板的造價偏高，材料成本和制作成本都比普通的保溫材料要高，這限制了其在建筑領(lǐng)域大規(guī)模地使用。
STP保溫板適用于新建、擴建民用及公用建筑外墻與屋面的保溫工程，尤其特別適用于既有建筑的節(jié)能改造工程。
（2）相變保溫材料PCM
相變材料是在某一特定的溫度下，能夠從一種狀態(tài)到另一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變的物質(zhì)，物質(zhì)的分子迅速由有序向無序轉(zhuǎn)變，同時伴隨著吸熱或放熱現(xiàn)象。在建筑節(jié)能領(lǐng)域，正是通過與相變材料的復(fù)合，增加建筑物的溫度調(diào)節(jié)能力，達到節(jié)能、保溫和舒適的目的。
建筑用相變材料主要包括無機PCM、有機PCM和復(fù)合PCM三類。其中，無機類PCM主要有結(jié)晶水合鹽類、熔融鹽知類、金屬或合金類等；有機類PCM主要包括石蠟、醋酸和其他有機物 ;近年來，復(fù)合相變儲熱材料應(yīng)運而生，它既能有效克服單一的無機物或有機物相變儲熱材料存在的缺點，又可以改善相變材料的應(yīng)用效果以及拓展其應(yīng)用范圍。因此，研制復(fù)合相變儲熱材料已成為儲熱材料領(lǐng)域的熱點研究課題。但是混合相變材料也可能會帶來相變潛熱下降，或在長期的相變過程中容易變性等缺點。
相變建筑材料也已經(jīng)逐步進入了實用階段，但還是存在很多問題。相變建筑材料保溫隔熱性能的測定是一個研究難點。相變傳熱本身具有非線性的特點，同時還伴有液相流動、體積變化、相變材料與器壁間熱阻等復(fù)雜因素，使得對其熱工性能的分析變得非常困難;PCM與基體材料的相容性、長期穩(wěn)定性、結(jié)合形式都會對相變儲能建筑材料的結(jié)構(gòu)強度、應(yīng)力變化等性能發(fā)生影響;相變儲能建筑材料的使用需要考慮相變材料的種類，相變溫度范圍，與傳統(tǒng)材料復(fù)合的百分比，使用區(qū)域的氣候以及使用建筑物的結(jié)構(gòu)等因素。相變儲能建筑材料的熱傳遞模型，各種構(gòu)件和相變系統(tǒng)的設(shè)計等方面，仍然需要進一步研究。
（3） 納米孔保溫材料
運用新的納米技術(shù)的保溫材料是研究的主要方向。目前，已經(jīng)出現(xiàn)幾種新型保溫材料，如納米孔絕熱材料、復(fù)合絕熱材料石棉代用品、氣凝膠等。納米孔硅質(zhì)保溫材料就是納米技術(shù)在保溫材料領(lǐng)域新的應(yīng)用，組成材料內(nèi)的絕大部分氣孔尺寸處于納米尺度。隨著納米技術(shù)的不斷發(fā)展，技術(shù)上的突破已為時不遠。
氣凝膠：氣凝膠被稱為“改變世界的神奇材料”、“終極保溫絕熱材料”、“超級海綿”。
氣凝膠氈：氣凝膠氈是以納米二氧化硅氣凝膠為主體材料，通過特殊工藝復(fù)合而成的柔性保溫隔熱氈。
（4）反射材料——石墨聚苯板
石墨聚苯板是膨脹聚苯板的一種，是在聚苯乙烯原材料里添加了紅外反射劑。這種物質(zhì)可以反射熱輻射并將EPS的保溫性能提高30% ，同時防火性能很容易地實現(xiàn)了B2級到B1級的跨越。
石墨聚苯板是目前保溫材料中性價比較高的保溫產(chǎn)品。因為聚苯板保溫產(chǎn)品在保溫領(lǐng)域里應(yīng)用廣泛，不論是歐洲還是國內(nèi)，聚苯板保溫體系都具有較大的市場份額。對低于54米的住宅建筑、低于50米的公共建筑、低于24米的幕墻式建筑，該保溫材料的薄抹灰保溫系統(tǒng)是可選方案之一。
05
總結(jié)與建議
建筑節(jié)能是節(jié)能減排的重點領(lǐng)域，墻體保溫是建筑節(jié)能的重要組成部分，而絕熱節(jié)能材料是構(gòu)成墻體保溫系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)。隨著《民用建筑節(jié)能設(shè)計標準(采暖居住建筑部分)》(JGJ26-95)、《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標準》(JGJ134-2001)及《民用建筑節(jié)能管理規(guī)定》的實施，建筑保溫材料將得到廣泛的應(yīng)用。建筑絕熱節(jié)能材料向價值鏈高端產(chǎn)品升級、重點研制低能耗高效絕熱材料、改進產(chǎn)品質(zhì)量、進行技術(shù)創(chuàng)新、著重解決用戶的痛點、保護資源環(huán)境等方向發(fā)展。
應(yīng)大力發(fā)展輕質(zhì)高強、保溫隔熱、防火阻燃、耐久性強、綠色環(huán)保的新型保溫板材，如目前在建筑外墻使用較少的真空絕熱板、防火等級較高的纖維增強復(fù)合材料保溫板、多功能復(fù)合保溫板等。重點研制低能耗高效絕熱材料，如氣凝膠氈、石墨烯、防火隔離帶絕熱材料和保溫裝飾復(fù)合一體板等新一代的工藝技術(shù)和產(chǎn)品。在產(chǎn)品創(chuàng)新上走開發(fā)與復(fù)合并重的途徑。復(fù)合的目標是密度輕、導(dǎo)熱系數(shù)小，在不影響主要性能的前提下提高產(chǎn)品的強度與防水性能。在不影響最終產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，以保溫材料廢棄物為生產(chǎn)原料，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，生產(chǎn)燃料盡量采用清潔能源，實現(xiàn)環(huán)保達標，綠色生產(chǎn)。
