真空绝热板(VIP板):兼具环保与节能的“潜力股”

2020-01-20 12:03:24


   真空绝热板(Vacuum Insulation Panel,以下简称VIP板)作为一种新型的高效绝热材料,具有导热系数低、体积小、质量轻、防火、环保无污染等特点。与传统绝热材料相比,VIP板导热系数只有传统绝热材料的1/6甚至更低,其厚度也仅为普通材料的1/5~1/10,且VIP板在生产过程中不使用消耗臭氧层物质(ODS)或者产生温室气体物质,还可以回收利用,兼具绿色环保和安全节能的双重优势,并达到节省空间的目的,是理想的保温隔热材料,适用于受空间限制及保温性能要求比较高的场合。

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不同芯材的VIP板导热系数对比

 

    国内对真空绝热板的研究始于20世纪末,前期由于发展时间较短、国内节能政策未及时推进,加上成本较高,在国内还未得到广泛应用。近年来,我国陆续出台了《能效“领跑者”制度实施方案》《绿色建筑行动方案》及《绿色高效制冷行动方案》等一系列与家电产品能效提升、绿色节能建筑相关的政策,对建筑节能、冰箱家电能效等提出了更高要求。

 

真空绝热板市场应用

    国内VIP板的研究始于21世纪初,由于发展时间较短,市场认知有限,加之成本较高,国内应用仍处于导入期,其中约80%应用集中于冰箱冰柜等家电制造领域。2010年国内VIP板产量仅80万平方米,2015年达到1105万平方米,2018年国内VIP板板销量约2000万平方米,年复合增速约50%,产值达25亿元左右。2019年我国VIP企业数量20余家,年产能5000万平方米,实际销量约4000万平方米,产值约40亿元。

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国内真空绝热板产销量快速增长

    在冰箱、冰柜制造行业,保温材料生产过程中会需要发泡剂(HCFCs),HCFCs的使用会消耗臭氧层,对环境造成危害。2017年11月17日,瑞典、特立尼达和多巴哥共和国批准《蒙特利尔协定书》基加利修正案,使批准基加利修正案国家已经达到21个,满足修正案生效条件,修正案于2019年1月1日起正式生效。根据基加利修正案设定削减时间表,包括我国在内的绝大部分发展中国家将在2024年对HCFCs生产和消费进行冻结,2029年在基线水平上削减10%,到2045年削减80%。同时,烷烃中的异丁烷和正丁烷使用不方便,戊烷类易燃易挥发安全性差,水发泡剂绝热性能低,对于聚氨酯泡沫来说目前仍无较好替代发泡技术,VIP板在保温材料中未来会持续渗透。

    随着近年来我国的高速发展,能源消耗过多及环境污染压力增大,只有采取有力措施,才能解决发展过程中的绊脚石。节能供应多样化和可再生能源应用的重要性已迫在眉睫,因此VIP板开始广泛运用。

    目前VIP板的导热系数为0.002W/m·K~0.004W/m·K之间,与常用建筑保温材料相比,VIP板有保温性能好、能明显减少建筑墙体厚度及减轻建筑重量、对环境无污染等特点,具有极好的发展及应用前景。

    VIP板的结构组成主要由3部分形成,即:芯材、阻气层和吸气剂。

    (1)芯材:VIP芯材绝热材料一般选择多孔介质材料,如二氧化硅、气凝胶、玻璃纤维或微孔聚氨酯等材料。可以采用聚苯乙烯泡沫(PS)、聚氨酯泡沫(PU)、玻璃纤维和气凝胶等为芯材,内置气体吸附剂和干燥剂,在抽真空状态下双面采用气体隔热材料密封成板材。芯材的功能主要有:其一是结构支撑作用,防止在内部真空条件下VIP板收缩、塌瘪;其二是防止热辐射的发生;其三是减少热传导的发生。

    (2)阻气层:阻气层的功能主要是包裹隔绝和防止渗透两大作用,一方面将芯材包裹起来以隔绝外界空气使其内保持真空,另一方面则本身为致密性材料,可有效防止氮、氧及水气等通过阻气层渗入VIP内部破坏真空度和降低其绝热性能。

    (3)吸气剂:吸气剂的功能主要是为了保证板内更好的真空度,吸附由于渗透或材料放气所产生的多余气体。

 

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HCFCs替代市场

建筑VIP板的保温优势

    VIP板的导热系数为0.002W/m·K~0.004W/m·K之间,其与常见的保温材料相比有明显的优势。

    在施工时,对于基层墙面不平时,先用DP水泥砂浆抹平,将设计要求厚度的VIP真空绝热板用DEA粘贴,并加设膨胀锚栓,要求每平方米不得少于4个,在完成的VIP真空绝热板面上抹3mm~5mm厚DBI干拌砂浆(聚合物砂浆)并在中间压入一层玻纤网格布,最后涂料饰面或者DTA粘贴面砖,面砖厚度不能大于6mm。

    粘贴保温板用DEA砂浆,涂料饰面时粘贴面积应≥60%,面砖饰面时应≥70%。保温板拼接时,裙边相搭,锚栓只能设在搭接处,板缝宽度≤15mm,任何部位均不得将锚栓穿透保温板。

    VIP板导热系数极低,且板薄,板缝对保温效果影响大,所以应该尽量缩小板缝宽度,板缝内填不燃保温浆料,导热系数应≤0.060w/m2·k。

    VIP板标准板长乘宽为800mm×600mm,厚度根据节能标准确定。板可横向排列或竖向排列。因VIP真空绝热板不允许裁切,工程中应由厂方配套供应零星小规格板,以备施工中拼装。

 

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应用优势及难点

    VIP板优势主要表现在以下几点:1.当用在建筑上时,VIP板可以获得有效面积。在建筑尺寸固定时可以获得最大的有效面积。

    2.应用VIP板可以降低绝热建筑房间与露台之间的台阶高度,提高舒适度。

    3.应用VIP板可以确保在有限的高度尺寸内建造绝热地板和天花板。

    4.VIP板能够为只有一个小屋顶的山墙建筑提供令人满意的绝热效果。

    现阶段VIP板在建筑中应用的难点:1.VIP板无论在生产、运输及安装使用过程中都必须极其小心,任何的损失或缺陷都将是板内真空度被破坏的潜在威胁,无论任何微小的损失,都将造成气体通过薄膜向板内泄漏,从而缩短其使用寿命。

    2.VIP板必须在厂家按照排版图精确地加工生产,VIP板不能在现场进行二次加工,所以在施工时必须保证绝对的精确度,对施工人员的要求很高。

    3.尽管VIP板具有很多的优点,但是它相对较高的价格限制了其在建筑领域的广泛应用。

    VIP板在国内生产加工技术逐渐成熟,但其较高的成本,使其在国内的发展受到了一定的限制,且VIP板的真空持久性未能得到国家权威机构的可靠验证。VIP板在建筑中应用的规范标准未能出台也相对抑制了其在建筑领域中的应用。我们需要总结和借鉴国外成熟技术的基础上积极探索和研究,及时解决其高额成本的问题,出台VIP板在建筑应用的验收标准,使其在国内得到广泛的应用。阴 音/整理

责编:喻悦 监审:王怡洁