聚氨酯節能夾芯板在建筑中的應用

              作者:宋新利 趙鋒 胡文悌 薛澤輝 李法成 賈新玲 楊莉 梁韓菊    
              時間:2012-02-14 17:03:33 [收藏]
              聚氨酯節能夾芯板作為一種新型建筑材料,在節能、美觀、色彩、平整性、耐用以及造型上都達到了一個新的水平,同時又具有加工制作方便、施工速度快等特點,越來越受到建筑界的青睞,本文結合具體工業廠房為例,詳細介紹聚氨酯節能夾心板的產品特點、適用范圍、設計選用和施工安裝
                  關鍵詞:聚氨酯夾芯板 節能 圍護

                1 概述
                工業建筑能耗在社會總能耗中占據較大比例,我國在有關工業建筑節能設計等方面的規范、標準還不健全,隨著國家節能減排工作的深入,工業建筑的節能工作也日益受到重視。聚氨酯節能夾芯板作為一種目前國際上公認的最佳節能建筑材料,以其高效的保溫、隔熱、隔音、耐火的諸多優勢迅速被國內外建筑市場所認可,市場前景良好。
                聚氨酯節能夾芯板是采用彩色涂層鋼板做面材,經輥壓成型后中間注入保溫阻燃型聚氨酯泡沫液體,經過高溫、發泡、固化等特定工藝加工后芯材與面板強力粘結復合而成,具有良好的保溫、防火、節能、環保等特點。目前被廣泛用于大型超市、辦公樓、體育場館、候機樓、大型工業廠房的圍護系統,作為建筑板材,聚氨脂夾芯板是節能環保、綠色環保、藝術建筑的結合體。
                2、聚氨酯節能夾芯板產品特性及分類。
                2.1、聚氨酯材料特性;
                2.1.1高效保溫、環保;
                保溫、隔熱性好,導熱系數可達到0.017-0.022W/m·k,經過測試,每20mm厚度聚氨酯保溫板相當于50mm厚EPS聚苯乙烯保溫板、175mm厚的木材、1075厚的磚墻的保溫效果。與其他材料相比,聚氨酯的保溫性能最好,所需的板材厚度也最薄,因而可以大大增加建筑實際使用面積。另外,聚氨酯節能夾芯板發泡劑采用的是先進的HCFC-141b 和戊烷發泡技術,對大氣臭氧損耗潛能值為零。
                2.1.2整體密封、防水性能好;
                     整體密封、無空腔無縫粘結,適應各種形狀基面,閉孔率大于97%以上,自結皮閉孔率100%,能很好的防止雨水和結露水的滲入。
                2.1.3穩定性好;
                     聚氨酯自身在±30℃溫度變化情況下,尺寸穩定性小于1%,伸延率大于5%,不會開裂,具有較強的韌性。
                2.1.4 阻燃性好;
                     聚氨酯是熱固型材料,離火3s自熄碳化,它不熔也不形成燃燒熔融滴落物,避免建筑物應用中,產生連續引燃物體。硬質聚氨酯泡沫材料的燃燒等級可以達到GB8624-2006中的B級標準,能滿足一般建筑的防火要求。
                2.2、聚氨酯節能夾芯板產品分類及應用;
                     根據建筑中的使用位置,聚氨酯節能夾芯板分為屋面板系列(圖2-1)和墻面板系列(圖2-2)。另外,根據建筑立面裝飾需要,聚氨酯節能夾芯板又分為建筑保溫裝飾板、建筑高檔金屬幕墻板、建筑外墻外保溫裝飾板、建筑特色功能型裝飾板等。\
                2.2.1、建筑保溫裝飾板;
                根據外層鋼板的顏色、圖案、成型等變化,聚氨酯節能夾芯板又分為波紋板(圖2-3)、鏡面板(圖2-3)、壓花板(圖2-4)、印刷板(圖2-5)、噴涂板(圖2-6)等。此類裝飾板特點是:構造簡潔大方、安裝簡單方便;保溫、隔熱以及密封性好;另外表面平整度好,有很強的平面剛度,整體抗風能力較強;
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                2.2.2、建筑高檔金屬幕墻板;
                建筑高檔金屬幕墻板(圖2-7)是外層面板用高檔鋼板、氟碳鋁板或鈦鋅板,內部芯材采用不含氟氯碳化物的聚氨酯PU、聚異氰脲酸酯酸酯PIR等保溫材料復合而成。它采用了獨特的隱藏插入式結構,使安裝快捷,表面平整光滑;采用了獨特的側面折邊工藝可使板的平整度達到優雅無瑕疵的效果;另外它的雙重密封防水設計系統能使建筑外墻達到更優異的氣密、水密效果。

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                2.2.4、建筑特色功能型裝飾板;
                建筑特色功能型裝飾板主要產品有澳絨內飾板(圖2-9),它的面板是以熱鍍鋅、鋁卷材等作基板,涂上特殊粘結劑,然后將尼龍等短纖維進行連續靜電植絨(也稱植絨鋼板),中間芯材采用聚氨酯硬質發泡。該產品具有更優良的耐腐蝕性,具有防止結露(澳絨面的吸水性>400g/?)、阻燃、吸光、吸音、保溫、裝飾、易成型等特性,在日本廣泛應用于建筑的屋頂、墻體、通風管道等領域。

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                3、聚氨酯節能夾芯板的應用實例
                3.1、工程概況
                某工業廠房位于河南新鄉市,屬夏熱冬冷地區,建筑面積8682m2;因設備及工藝要求,廠房內部常年溫度不低于18℃,對廠房的保溫、隔熱有嚴格的要求,另外從建筑空間的節能考慮,屋面坡度取3%。
                3.2、聚氨酯夾芯板熱工性能分析;
                3.2.1、 熱工性能的基本參數   材料導熱系數 λ :表示物質的熱傳播的能力。 λ越小,物體的熱絕緣性越好。這個標準是在實驗室里,根據ISO 8301的標準,在100℃的條件下測定的,單位是 w/m · k 。λ值小于0.065w/m · k,這個物體是熱的絕緣體。傳熱阻值 R:表示一個物體在傳播熱量時從一側傳播到另一側受到的阻礙大小。同物體的厚度和導熱系數有關 R=d(厚度)/ λ(導熱系數),單位:?·k/w   R值越高,表示物體絕熱性能越好。傳熱系數 K:是表示熱量傳播能力的系數。K=1/R,它的單位是w /? · K   K值越低,表示物體絕熱性能越好。
                3.2.2、 聚氨酯節能夾芯板的熱工性能
                計算條件:50mm厚聚氨酯節能夾芯板,室內不砌其他墻體。                       
                總傳熱阻值R:
                冬季 RJ0=0.11+0.05/0.02+0.04=2.65 ?·k / W
                夏季 RJ0=0.11+0.05/0.02+0.05=2.66 ?·k / W
                總傳熱系數K:
                冬季 K=1/2.65=0.377 W/(?·K) <0.4 W/(?·K)
                夏季 K=1/2.66=0.376W/(?·K) <0.4 W/(?·K)
                結論:50mm厚的聚氨酯節能板系統具有良好的保溫性能,能滿足一般廠房的工藝要求。

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                3.4、聚氨酯夾芯板倒置TPO卷材防水屋面
                3.4.1TPO卷材防水特性  
                l         不含增塑劑,卷材不會因增塑劑遷移而變脆
                l         無氯成分,熱焊接過程中無氯釋放,不污染環境 
                l         高斷裂強度、高撕裂強度和耐穿刺性能  
                l         陽光反射率高,節能,減少城市熱島效應,表面光滑,耐污染
                l         水蒸汽滲透率低;耐熱老化,尺寸穩定,116 ℃下680h收縮<0.5%
                l         現場熱焊接,接縫剝離強度高,冬季易于施工
                l         耐候性優越,顏色穩定,耐污染、耐褪色、耐粉化
                l         多種可選擇的顏色:白色、棕黃色和灰色等
                l         材料可回收利用,符合環保要求
                l         最高20年防水系統質保
                3.4.2、卷材防水屋面具體做法
                本廠房屋面坡度3%,加上因工藝要求屋面開洞多,屋面防水處理難。另外廠房隨著使用年限的延長伴隨而來的金屬屋面/彩鋼瓦屋面彈性變形產生位移、開縫、腐蝕、結構膠的老化脫落、固定螺栓的松動等因素引起屋面滲漏。考慮采用倒置聚氨酯夾芯板TPO卷材防水組合屋面(圖3-4),即倒置屋面板熱塑性聚烯烴(TPO)卷材防水與聚氨酯屋面板相結合,既可以有效的解決屋面的漏水問題,也可以解決聚氨酯屋面板波峰較低對屋面坡度的限制,圖3-5為卷材屋面出屋面洞口局部處理效果。

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                4.2、聚氨酯節能夾芯板防冷橋的做法。
                      聚氨酯節能夾芯板具有極高的保溫效果,但在與之配套的連接處如果不考慮防冷橋做法,聚氨酯節能板的保溫效果將大打折扣。建筑中容易產生冷橋的地方有:窗戶、采光板、天溝、墻板拼縫等處。在板與板搭接部位可采用密封膠條固定(圖4-3),在天溝室內一側部位,可粘貼保溫棉或其他保溫隔熱材料。

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                4.3、關于聚氨酯節能夾芯板連接固定的一些問題。
                      由于聚氨酯夾芯板平面內剛度較大,在溫度影響熱脹冷縮時會產生較大的溫度應力,可能將其固定螺釘剪斷,從而造成安全隱患。為解決受溫度影響而產生的伸縮問題,建議在聚氨酯夾芯板固定釘孔位置采用橢圓孔設計。同時,在施工過程中板與板搭接處加設滯水帶、密封膠條,徹底杜絕漏水現象的發生。
                5結語
                   聚氨酯節能夾芯板作為一種新型建筑材料,以其多變的顏色,輕質節能環保的特性,通過巧妙的搭配組合,能夠賦予建筑外觀的立體質感和自然景象,是民用建筑、現代廠房圍護墻體的最佳選擇。
                 
                                                參考文獻
                [1] JGJ 26-1995    民用建筑節能設計標準;
                [2] GBT 23932-2009建筑用金屬面絕熱夾芯板;
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