新型VIP真空隔熱板在節(jié)能建筑中應(yīng)用_圖文

1、新型VIP 真空隔熱板在節(jié)能建筑中應(yīng)用于 曉, 郭蘭英(魯東大學(xué)土木工程學(xué)院, 山東 煙臺 264025摘 要 近期在歐洲建筑保溫材料市場出現(xiàn)一種隔熱性能優(yōu)異新型VIP 真空隔熱板,尤其適用于寒冷地區(qū)保溫要求較高的節(jié)能建筑。本文簡要介紹了建筑用VIP 真空隔熱板的結(jié)構(gòu)和性能;概述了它在節(jié)能建筑領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀;例舉了德國VIP 板用于節(jié)能建筑保溫的工程實例;希望能為我國北方區(qū)域低能耗建筑的發(fā)展提供信息。關(guān)鍵詞 VIP 真空隔熱板;新型建筑保溫材料;應(yīng)用實例中圖分類號 TU551 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 B 文章編號 1001-6864(200606-0122-03APPLIC ATION OF INNOVA

2、TIV E VAC UUM INSULATION PANEL INENERGY -SAVING BUILDING YU Xiao, GUO Lan-ying(Department of Civil Engineering,Ludong University, Shandong Yantai 264025, ChinaAbstract :Recently in Europe building section,Vacuum Insulation Panel (VIPcomes into the market as an excellent innovative insulation materia

3、l especially suitable for energy -saving building with high insulation class in cold area.This paper presents the construction and insulation characteristics as well as the current status of application of VIP in the field of energy-saving buildings.An actual project with VI P in Germany was introdu

4、ced.Key words :vacuum insulation panel;innovative insulation material for building;ac tual projec t0 引言近幾年在德國和瑞士出現(xiàn)了一種新型的更高效的建筑外保溫材料!VIP 保溫板。要達(dá)到相同的高保溫值,使用VIP 保溫材料只需很薄的厚度,從而使得高節(jié)能指標(biāo)帶來的令建筑師頭疼的厚保溫層問題迎刃而解。1 新型建筑保溫材料!VIP 保溫板簡介所謂VIP #,是英文Vacuum Insulation Panel #的縮寫。建筑用VIP 保溫板是從應(yīng)用于設(shè)備冰箱的優(yōu)異保溫材料發(fā)展而來的1。這種材料的保溫效

5、果是目前歐洲常用建筑外保溫材料的58倍,而且與玻璃棉和EPS 具有相近的、良好的環(huán)保性能。1 1 建筑用VIP 保溫板的構(gòu)造2建筑用VIP 保溫板的主體是VIP 核心板,在安裝應(yīng)用于建筑保溫時,大多預(yù)先或現(xiàn)場與VIP 支護(hù)材料復(fù)合形成保溫體系。VIP 核心板是一種采用真空隔熱原理、具有特殊結(jié)構(gòu)的復(fù)合體。它主要由三部分組成(見圖1:芯部的隔熱材料、芯部封裹材料和真空封裹材料。目前用于建筑領(lǐng)域的隔熱材料是粉狀二氧化硅,這種材料在常壓下已具有優(yōu)良的絕熱性能;芯部封裹材料為細(xì)密的纖維網(wǎng),用來保證芯部材料在生產(chǎn)加工過程中的物理穩(wěn)定性、保護(hù)生產(chǎn)周邊環(huán)境在VIP 芯材密封和抽真空過程中免受污染;真空封裹材料

6、采用金屬膜或含金屬層的聚合物復(fù)合隔氣膜用來密封芯材,使其抽真空后形成真空空間,并維護(hù)其在盡可能長的時間里保持所需 的真空度。為保護(hù)VIP 核心板在應(yīng)用于保溫系統(tǒng)時不受機(jī)械創(chuàng)傷,大多要把VIP 核心板與支護(hù)板復(fù)合成VIP 保溫體系。支護(hù)板多采用隔熱性能優(yōu)良的織物板或合成材料等。歐洲建材研發(fā)部門在這方面做過大量的研究和試驗,目前工程上成功應(yīng)用的最常見的復(fù)合形式為三明治式#和邊緣聯(lián)接式#。三明治式#VIP 板復(fù)合時,支護(hù)板與核心板全面積粘結(jié)形成整體;邊緣聯(lián)接式#VIP 板復(fù)合時,支護(hù)板與核心板通過位于保溫板邊緣的荷載傳遞裝置彼此相聯(lián)。1 2 建筑用VIP 保溫板的隔熱性能制造良好的VIP 板,其導(dǎo)熱

7、系數(shù)只有210-3410-3W (m.K(未考慮熱橋邊緣效應(yīng),與常用建筑保溫材料相122低 溫 建 筑 技 術(shù)2006年第6期(總第114期比,VIP 板有著極其優(yōu)異的保溫性能,達(dá)到同等保溫效果只需很小的材料厚度。這一點(diǎn)從表1的對比中可以明顯看出。 表1各種隔熱材料厚度的比較隔熱材料導(dǎo)熱系數(shù)/W %(m.K 1傳熱系數(shù)達(dá)到0 13W %m -2%K -1所需的隔熱材料厚度/m普通混凝土2 1015 80機(jī)制磚0 806 02泡沫混凝土0 110 83膨脹聚苯板(EPS0 040 30聚氨酯泡沫塑料(PU0 0250 188真空隔熱板(VIP0 0040 030當(dāng)然,如其它保溫材料體系的考慮一樣

8、,VIP 復(fù)合體系的綜合隔熱性能還必須考慮VIP 板的老化影響(暫按25年計算、VIP 板本身的熱橋邊緣效應(yīng)、VIP 板與板之間的熱橋效應(yīng)以及VIP 復(fù)合體系與緊鄰構(gòu)件之間可能形成的熱橋效應(yīng)。VIP 核心板的裹材不同、板的尺寸和厚度不同、VIP 體系的復(fù)合形式不同、與核心板毗鄰的支護(hù)板或建筑材料的熱學(xué)性質(zhì)不同,復(fù)合體系的綜合隔熱性能亦不同。2 VIP 保溫板在節(jié)能建筑領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀及工程實例2 1 VIP 保溫板在節(jié)能建筑領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀VIP 真空板在建筑保溫上的應(yīng)用還在起步階段,生產(chǎn)建筑用VIP 保溫板芯材的公司只有三家:Wacker (德國、Cabot (美國和Degussa(德國。目前世

9、界上只有德國和瑞士逐步建立了應(yīng)用VIP 保溫板的建筑市場,迄今已有數(shù)十項VIP 板應(yīng)用于地面、屋面、陽臺、墻面等保溫隔熱的工程實例3。當(dāng)前應(yīng)用較多的是為平頂露臺保溫,VIP 板可以很容易地避免建筑物內(nèi)部空間與露臺空間的顯著溫差;VIP 板作為建筑外墻外保溫材料的應(yīng)用效果也非常好。此外,由于VIP 板超群的保溫性能和超薄的厚度,也給了節(jié)能建筑師們更大的設(shè)計自由度,尤其在寒冷地區(qū)或其它對保溫要求較高的節(jié)能建筑的保溫方面具有優(yōu)勢。因此,盡管目前VIP 板的價格要比一般的保溫材料貴很多,但因為它在有些建筑保溫場合的應(yīng)用上物有所值甚至無可替代,故而對這種新興建筑板材有著濃厚興趣的人員和部門眾多,生產(chǎn)商正

10、在進(jìn)一步發(fā)展和完善這種VIP 建筑保溫板產(chǎn)品,預(yù)計其價格長遠(yuǎn)期將會達(dá)到下調(diào)并逐步實現(xiàn)市場化。2 2 VIP 板作為建筑外墻外保溫材料的工程實例42004年建起的、位于德國慕尼黑中心地段(雷爾區(qū)栽茨街23號的商住樓,是一棟全部用VIP 做外墻外保溫的較大建筑物。該建筑物有2層地下車庫,帶轎車提升電梯,地上共7層,第13層辦公,第47層居住,總使用面積1 250m 2,外墻和陽臺圍護(hù)全部使用超薄VIP 真空隔熱保溫材料。這座VIP 建筑的能耗很低。盡管有著臨近建筑的遮陽影響,新建建筑的能耗只有大約每年每平米居住面積20k W %h 。這毫無疑問達(dá)到了德國低能耗房屋標(biāo)準(zhǔn)(3070k Wh m 2 年

11、,更是遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于慕尼黑商住房每年能耗的平均值(200kWh m 2 年。因為只有均值1 10的能量需求(暖氣和熱水等,故而建筑物的運(yùn)行費(fèi)用大大減少。 在這幢超低能耗建筑的節(jié)能方案當(dāng)中,新型外墻保溫技術(shù)產(chǎn)品VIP 的采用對于整體節(jié)能效果起到了至關(guān)重要的作用。要達(dá)到這樣的高保溫值,即使采用高效保溫的聚苯板也需要25cm 厚,而這里采用的VIP 保溫復(fù)合體系厚度只需11cm,就輕松地達(dá)到了同等的保溫效果。VIP 保溫體系的施工具體做法參見圖2(由內(nèi)至外:(1 Purenit 楔子間距50cm 預(yù)埋在混凝土中(Pureni t 是可回收的高強(qiáng)保溫固體聚氨酯材料;(2 把Purenit 導(dǎo)條固定在Pure

12、ni t 楔子上;(3 在Purenit 導(dǎo)條之間安裝2cm 厚的VIP;(4 緊貼Purenit 導(dǎo)條銷固保溫聯(lián)合系統(tǒng)WDVS 聚氨酯泡沫塑料板覆蓋層8cm 外加抹灰把VIP 蓋住。這里的保溫聯(lián)合系統(tǒng)WDVS 可以保護(hù)VIP 板免受機(jī)械創(chuàng)損和氣候的影響,減緩Purenit 導(dǎo)條處的熱橋效應(yīng),另外可為窗戶等構(gòu)件的連接處保溫,并作為通風(fēng)設(shè)備的安裝板;預(yù)埋在混凝土中的Purenit 楔子減緩了固定導(dǎo)條處的熱橋效應(yīng)并使得錨裝簡單易行;除了建筑物的東、南、西墻之外,所有陽臺也都用VIP 系統(tǒng)圍護(hù)。由于VIP 板杰出的隔熱性能,該建筑僅用很薄的保溫墻體就達(dá)到了低能耗建筑的標(biāo)準(zhǔn),與采用聚苯板外保溫墻相比,

13、VIP 超薄外墻節(jié)約#出的每平米建筑使用面積之成本約為3500歐元,而該建筑物所處地段的房價約每平米4000歐元,這樣一來,VIP 保溫系統(tǒng)的采用給建筑開發(fā)商帶來了額外的銷售收入,真正做到了節(jié)能建筑既節(jié)能又省錢。3 VIP 真空隔熱板應(yīng)用于建筑行業(yè)的意義據(jù)估算,在歐盟國家中,如果在舊建筑物的節(jié)能改造以及新建筑物的節(jié)能實施上采用VIP 保溫材料,僅此一項,建筑物CO 2的排放量就可降低8%。此外,保溫層厚度極小、又可回收利用,因而VIP 的耗材也比一般保溫材料要省,發(fā)展應(yīng)用VIP 建筑保溫板,既能高效節(jié)能,又能節(jié)省大量的資源,這對推動建筑行業(yè)的集約化、環(huán)?；兄匾饬x。根據(jù)VIP 板隔熱性能優(yōu)

14、異而且所需保溫層厚度極薄的特點(diǎn),如果在寒冷地區(qū)建筑保溫系統(tǒng)中應(yīng)用,將會顯示較大的優(yōu)勢。在冬季平均氣溫-20&的哈爾濱,采用VIP 保溫板的高等級節(jié)能建筑將告別傳統(tǒng)的49墻建筑或普通的厚保溫墻建筑,輕松達(dá)到高保溫值,而且這種薄墻節(jié)能建筑的采光質(zhì)量和觀景視野將大大優(yōu)于厚墻建筑,由于薄墻還會讓房屋開發(fā)商有更多的獲利,所有這些因素對于推進(jìn)我國北方寒冷地區(qū)低能耗建筑的發(fā)展無疑有著積極的影響。參考文獻(xiàn)1 王光仁.VIP 高效隔熱復(fù)合材料A.中國聚氨酯行業(yè)整體淘汰ODS 國際論壇論文集C.2003.(下轉(zhuǎn)133頁123于 曉等:新型VIP 真空隔熱板在節(jié)能建筑中應(yīng)用而明顯下降,分別為92 33%,87 22

15、%,75 34%,70 32%和65 43%。這是因為硝化菌為自養(yǎng)型好氧菌,當(dāng)進(jìn)水COD過高時,其它的異型細(xì)菌便大量繁殖,同時也消耗大量氧氣,抑制了硝化菌的活性。而TN去除率卻隨有機(jī)負(fù)荷的升高而逐漸提高,但當(dāng)有機(jī)負(fù)荷達(dá)到1 8kg (m3%d時,去除效果開始下降,其去除率分別為37 22%,56 33%,62 98%,55 41%和48 33%。當(dāng)有機(jī)物負(fù)荷較低時,異養(yǎng)菌和硝化菌在載體表面相互競爭生長,同時生物膜變薄,難以形成缺氧生物膜層,使有機(jī)物去除率、硝化率較好,而脫氮率難以提高。當(dāng)進(jìn)水COD負(fù)荷從0 6kg (m3%d升至1 3kg (m3%d時,由于硝化菌是自養(yǎng)菌,難以與異養(yǎng)菌在載體表

16、面競爭生長,大部分處于好氧生物膜內(nèi)部,此時生物膜變厚,氧穿透能力減弱,可形成缺氧生物膜層,在缺氧生物膜層中還存在反硝化菌,這些細(xì)菌利用生物膜中儲存的有機(jī)物作為有機(jī)碳源,將產(chǎn)生的硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)?提高了脫氮率。當(dāng)負(fù)荷升至1 8kg (m3%d時,雖然生物膜內(nèi)部存在著缺氧層,但由于硝化速率下降,最終導(dǎo)致脫氮率下降。只要進(jìn)水COD負(fù)荷適中,同時控制溶解氧,就能在生物膜中形成好氧生物膜層和缺氧生物膜層,實現(xiàn)同步硝化反硝化反應(yīng)。3 結(jié)語3 1 DO對同步硝化反硝化的影響在本試驗中,DO為3 7mg L左右的情況下,可以取得較好效果:氨氮和總氮的去除率為87 28%和57 9%。在同步硝化反硝化過程中,D

17、O是影響同步硝化反硝化的一個重要因素。由于硝化菌是自養(yǎng)好氧菌,反硝化菌是異養(yǎng)兼性缺氧菌,因此必須保證在懸浮載體膨脹床生物脫氮反應(yīng)器內(nèi)同時存在好氧和缺氧環(huán)境,才能實現(xiàn)同步硝化反硝化。DO值直接影響生物膜內(nèi)部好氧區(qū)與缺氧區(qū)比例的大小,進(jìn)而影響硝化和反硝化的效果。3 2 C N比對同步硝化反硝化的影響在DO為3 7mg L時,考察了C N比對同步硝化反硝化的影響。缺氧區(qū)總氮濃度高于好氧區(qū),因此可得知在好氧區(qū)存在著同步硝化反硝化現(xiàn)象,而且缺氧區(qū)及好氧區(qū)總氮去除率均隨著C N比的降低而降低。研究表明,C N發(fā)生變化時對C OD的去除率沒有影響,始終保持較高的去除率;隨著C N比的下降,氨氮和總氮的出水濃

18、度增高,去除率都隨著下降;C N比為6 52時,氨氮和總氮的去除率下降的很厲害,分別為65 23%和36 42%。3 3 有機(jī)負(fù)荷對同步硝化反硝化的影響由于同步硝化反硝化是由自養(yǎng)菌和異氧菌共同作用的結(jié)果,所以有機(jī)物負(fù)荷必須控制在一個最佳的范圍內(nèi),才能達(dá)到較好的同步硝化反硝化效果。研究表明,氨氮的去除率則隨著有機(jī)負(fù)荷的升高而明顯下降,TN去除率卻隨有機(jī)負(fù)荷的升高而逐漸提高,但當(dāng)有機(jī)負(fù)荷達(dá)到1 8kg (m3%d時,去除效果開始下降。在進(jìn)水COD負(fù)荷為0 91 8kg (m3%d時,氨氮和總氮的去除率分別達(dá)到70 32%和55 41%以上。參考文獻(xiàn)1 馮葉成,王建龍,錢易.同時硝化反硝化的試驗研究J.上海環(huán)境科學(xué).2002,21(9:527-529.2 孫錦宜.含氮廢水處理技術(shù)與應(yīng)用M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003.3 Pachana,J Keller,P Lant.Model devolopment gor si mutaneous ni trifi4 C Colliv