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摘要：作为一种高效的保温隔热材料，真空绝热板将会在未来各个保温隔热领域发挥着不可替代的作用，尤其是在建筑领域的应用。真空绝热板是目前世界上最为先进的隔热保温材料。
关键词：真空绝热板；建筑领域；应用
前言
近年来，随着全球经济发展，石油、煤、天然气等化石能源大量使用，全球碳排放量剧增、温室效应突出，对人类生存环境构成了很大威胁。因此，节能减排、开发绿色高效保温材料刻不容缓。由于建筑能源消耗约占社会总能耗的１／３，使用安全高效的保温材料来降低建筑能耗则意义重大。真空绝热板（Ｖａｃｕｕｍ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｐａｎｅｌ，ＶＩＰ）作为一种新型保温隔热材料，具有优良的保温性能，导热系数低至１．５ｍＷ／（ｍ·Ｋ），在达到同等保温效果的情况下，ＶＩＰ的使用厚度仅为其他传统材料的十分之一。该材料的使用可以节省大量空间，是目前最高效的保温材料，因此ＶＩＰ也被称为超级绝热材料。
１ＶＩＰ芯材的研究现状
１．１ 芯材的作用
芯材是ＶＩＰ的骨架，起着支撑ＶＩＰ的作用并保障ＶＩＰ的长期服役，同时也是决定ＶＩＰ绝热性能的关键因素。通常，芯材中的热量传递主要依靠芯材本身的固体热传导、ＶＩＰ内残余气体间的热传导及热对流。在芯材内部，当气体分子的平均自由程大于芯材孔径时，即可防止气体热传导和热对流的发生，为了满足这种要求，ＶＩＰ板的芯材一般选用热阻较高的多孔结构来保证芯材内部的较低的固体热传导，而多孔结构阻碍了芯材内部气体的热传导，并限制了ＶＩＰ中残余气体的运动空间。芯材的孔径越小，分布越均匀，对于提高ＶＩＰ的绝热性能和延长服役寿命越有利。因此，具有低成本、高热阻、微观结构较好的轻质芯材是高性能ＶＩＰ的首选芯材。ＶＩＰ的热量传递主要依靠固体芯材热传导、残余气体热传导及热对流方式进行热量传递，因此，芯材本身的热导率必须较低，同时必须要具备微孔隙结构。这种结构一方面便于ＶＩＰ的真空封装，同时微孔隙结构可以限制芯材内部残余气体分子的运动空间，通过增加辐射障碍降低热对流热辐射对ＶＩＰ绝热性的影响。
１．２ 芯材的分类
ＶＩＰ芯材的种类有很多，常见芯材主要有颗粒芯材、泡沫芯材、纤维芯材和复合芯材４大类。
１．２．１ 颗粒芯材气相ＳｉＯ２和沉淀ＳｉＯ２是ＶＩＰ常采用的颗粒芯材，是一种气相连续结构的绝热材料，其中固态为孤立分散相，具有较大的气体流动阻力，真空环境下对气体压力不敏感，导热系数较低。气相ＳｉＯ２作为一种超微细无机颗粒材料，具有比表面积大、耐高温、强度高等特点，可以维系ＶＩＰ的形状，已在欧美国家中广泛应用。该ＶＩＰ产品已广泛应用在冰箱、建筑等领域。但颗粒芯材也存在诸多不足之处，如抽真空时，颗粒容易抽出，粉尘飞扬掉渣，堵塞真空设备；干燥不足时，芯材内大量水分的存在，不利于真空封装生产，也会降低最终ＶＩＰ的绝热性能。芯材在生产时，颗粒材料质轻、粉尘量大，容易对人体造成危害，同时生产能耗高、成本昂贵、技术复杂、产量小，因此，颗粒芯材的市场推广受到很大限制。
１．２．２ 泡沫芯材泡沫芯材主要分为开孔泡沫和闭孔泡沫。闭孔泡沫被泡壁分割为很多细小的密闭空间，热量传递主要发生在密闭空间内的气体中，泡壁热传导较弱，但泡孔之间相互独立，抽真空较为困难。开孔泡沫的孔间相互连通，孔径小、密度低、导热系数小，易于抽真空处理。因此，开孔ＰＳ，ＰＵ泡沫等泡沫材料也常用作ＶＩＰ芯材。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由于泡沫是固相和气相组成的多相体系，因此，其内部的热量传递包括固体导热和气体导热两部分。固体导热主要是泡棱间的相互传热，即泡棱的振动传递热量，其本质是通过高分子的振动来导热。而气体导热则是通过泡沫材料孔隙内气体的热对流和热辐射传热。在总传热量中，固体传热占主导，气体传热量较低，约为固体传热的十分之一。其主要原因是，泡沫中气孔间通道小，气流阻力很大，因而内部对流传热作用微小。而随着温度的上升，分子动能增大，热量以红外波的形式向外辐射。
１．２．３ 纤维芯材ＶＩＰ用纤维芯材主要包括岩棉、陶瓷纤维、石棉、玻璃纤维等，具有密度低、直径小、导热系数低等优点。纤维芯材通常是由纤维搭接铺设而成的叠层结构，纤维方向各异。ＶＩＰ封装时，层及纤维间的气体被抽走，层与纤维间距减小、孔径变小、孔隙率变大，从而表现出高效的绝热能力。
１．２．４ 复合芯材复合芯材通常指纤维基复合芯材，该芯材以纤维材料作为骨架，将不同尺寸的颗粒填充在纤维的孔隙空间中，组成一个具有相对密实结构的芯材。复合芯材有防红外辐射纤维复合芯材、ＳｉＯ２增强玻璃纤维复合芯材、铝箔增强纤维复合芯材等，通过在纤维中添加金属颗粒及ＳｉＯ２粉体、叠层中添加金属薄片等方式来实现，可以大幅度地降低辐射传热。
２真空绝热板在建筑领域的应用
基层处理：首先应对基层进行验收，基层墙体应平整、顺直、坚实，墙体偏差以及存在凸起、空鼓、疏松、有障碍物和脱模剂应剔除并清理干净。拉基准线：先确立横向及竖向的基准线，然后根据基准线在待贴的基层按照确认的尺寸分格设计图进行弹线，弹出真空保温板的排列图。配制VIP黏结砂浆：用手持式电动搅拌机在干净的容器中搅拌黏结砂浆，拌制的砂浆质量比约为水∶黏结砂浆=1∶4，边加水边搅拌，搅拌时间≥5min，搅拌必须充分、均匀，稠度适中，拌制好的砂浆应在2h之内用完，否则弃用;拌制砂浆的过程中绝不允许掺加水泥、快凝剂、防冻剂、填充料、色料等任何形式的添加剂。涂抹黏结砂浆：在VIP表面上用条粘法均匀涂抹，使砂浆呈条形状，黏结面积不应小于真空绝热板面积的70%。先用齿状镘刀将搅拌好的保温用黏结砂浆均匀地涂抹在真空绝热板上，然后用齿状抹子在黏结砂浆上梳理出条状纹，将绝热板粘贴在墙面上，轻柔均匀地按压板面使之黏结牢固，随时用2m靠尺检查平整度和垂直度。粘贴VIP：VIP上墙排板应由下而上沿水平线进行施工，先贴阴、阳角，墙面上应进行错缝施工。真空绝热板粘贴时缝隙宽度≤20mm。均匀施加压力使VIP充分粘贴到基层，黏结砂浆压实厚度宜控制在4～6mm;随时用2m靠尺和脱线板检查平整度和垂直度，不符合要求时立即更正。局部小于保温板正常规格的，采用玻化微珠无机保温砂浆进行收口。接缝处理：真空绝热板粘贴完毕静置12h以后方可进行接缝处理，板缝隙位置应用保温砂浆作为填充材料，不得用黏结砂浆或抹面砂浆直接填充。无机保温砂浆配制方法：无机保温砂浆的配制按水∶灰=1∶1.2比例先将清水倒入砂浆搅拌机内，再倒入保温浆料搅拌3～5min。可按施工稠度适当调整加水量，搅拌均匀后倒出。应随搅随用，并在2h内用完。铺设网格布：在抹面砂浆可操作时间内，在VIP真空绝热板上涂抹第1道2～3mm厚的抹面砂浆，并在抹面砂浆可操作时间内再将大面网格布绷紧后贴于底层抹面砂浆上，网格布应压实，严禁出现褶皱。当网格布需要搭接铺设时，搭接长度应≥100mm。阴阳角部位搭接长度应≥200mm。在第1道抹面砂浆凝结前抹1～2mm厚的第2道抹面砂浆，以完全覆盖网格布，微见轮廓为宜。检查验收：VIP真空绝热板现场验收应按照JGJ144—2008《外墙外保温工程技术规程》进行平行试验，施工过程中选取基层粘贴长度和宽度都为100mm的VIP真空绝热板，养护28d后，用规格为100mm×100mm的绝热板拉拔块直接粘在绝热板试块表面，进行拉伸黏结强度试验。
结束语
真空绝热板作为目前国内外最为先进的隔热保温材料，具有体积小，质量轻，环保无污染，导热系数低等优点，广泛应用于各个领域，尤其是在建筑领域，具有很大的应用潜能。虽然相对于国外我国对真空绝热板的研究发展较晚，在建筑领域的应用也存在一定的问题，但随着我国科研人员和建筑工程师的不断努力和国家对于节能环保的不断重视，相信会使真空绝热板在绝热性能，可靠性，适用性等方面不断地完善，使得真空绝热板在国内广泛地推广和应用。
参考文献：
[1]黄俊，冯勇建.真空绝热板导热系数快速测量方法的研究[J].真空科学与技术学报，2014，34（11）：1164-1168.
[2]温永刚，王先荣，陈光奇.FG型真空绝热板使用寿命评估[J].真空科学与技术学报，2017，31(01):110-113.
论文作者:徐双平,高军
论文发表刊物:《城镇建设》2019年第14期
论文发表时间:2019/9/10
标签：砂浆论文; 真空论文; 气体论文; 热传导论文; 纤维论文; 泡沫论文; 颗粒论文; 《城镇建设》2019年第14期论文;