新型VIP真空隔热板在节能建筑中应用_图文

1、新型VIP 真空隔热板在节能建筑中应用于 晓, 郭兰英(鲁东大学土木工程学院, 山东 烟台 264025摘 要 近期在欧洲建筑保温材料市场出现一种隔热性能优异新型VIP 真空隔热板,尤其适用于寒冷地区保温要求较高的节能建筑。本文简要介绍了建筑用VIP 真空隔热板的结构和性能;概述了它在节能建筑领域的应用现状;例举了德国VIP 板用于节能建筑保温的工程实例;希望能为我国北方区域低能耗建筑的发展提供信息。关键词 VIP 真空隔热板;新型建筑保温材料;应用实例中图分类号 TU551 文献标识码 B 文章编号 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 引言近几年在德国和瑞士出现了一种新型的更高效的建筑外保温材料!VIP 保温板。要达到相同的高保温值,使用VIP 保温材料只需很薄的厚度,从而使得高节能指标带来的令建筑师头疼的厚保温层问题迎刃而解。1 新型建筑保温材料!VIP 保温板简介所谓VIP #,是英文Vacuum Insulation Panel #的缩写。建筑用VIP 保温板是从应用于设备冰箱的优异保温材料发展而来的1。这种材料的保温效

5、果是目前欧洲常用建筑外保温材料的58倍,而且与玻璃棉和EPS 具有相近的、良好的环保性能。1 1 建筑用VIP 保温板的构造2建筑用VIP 保温板的主体是VIP 核心板,在安装应用于建筑保温时,大多预先或现场与VIP 支护材料复合形成保温体系。VIP 核心板是一种采用真空隔热原理、具有特殊结构的复合体。它主要由三部分组成(见图1:芯部的隔热材料、芯部封裹材料和真空封裹材料。目前用于建筑领域的隔热材料是粉状二氧化硅,这种材料在常压下已具有优良的绝热性能;芯部封裹材料为细密的纤维网,用来保证芯部材料在生产加工过程中的物理稳定性、保护生产周边环境在VIP 芯材密封和抽真空过程中免受污染;真空封裹材料

6、采用金属膜或含金属层的聚合物复合隔气膜用来密封芯材,使其抽真空后形成真空空间,并维护其在尽可能长的时间里保持所需 的真空度。为保护VIP 核心板在应用于保温系统时不受机械创伤,大多要把VIP 核心板与支护板复合成VIP 保温体系。支护板多采用隔热性能优良的织物板或合成材料等。欧洲建材研发部门在这方面做过大量的研究和试验,目前工程上成功应用的最常见的复合形式为三明治式#和边缘联接式#。三明治式#VIP 板复合时,支护板与核心板全面积粘结形成整体;边缘联接式#VIP 板复合时,支护板与核心板通过位于保温板边缘的荷载传递装置彼此相联。1 2 建筑用VIP 保温板的隔热性能制造良好的VIP 板,其导热

7、系数只有210-3410-3W (m.K(未考虑热桥边缘效应,与常用建筑保温材料相122低 温 建 筑 技 术2006年第6期(总第114期比,VIP 板有着极其优异的保温性能,达到同等保温效果只需很小的材料厚度。这一点从表1的对比中可以明显看出。 表1各种隔热材料厚度的比较隔热材料导热系数/W %(m.K 1传热系数达到0 13W %m -2%K -1所需的隔热材料厚度/m普通混凝土2 1015 80机制砖0 806 02泡沫混凝土0 110 83膨胀聚苯板(EPS0 040 30聚氨酯泡沫塑料(PU0 0250 188真空隔热板(VIP0 0040 030当然,如其它保温材料体系的考虑一样

8、,VIP 复合体系的综合隔热性能还必须考虑VIP 板的老化影响(暂按25年计算、VIP 板本身的热桥边缘效应、VIP 板与板之间的热桥效应以及VIP 复合体系与紧邻构件之间可能形成的热桥效应。VIP 核心板的裹材不同、板的尺寸和厚度不同、VIP 体系的复合形式不同、与核心板毗邻的支护板或建筑材料的热学性质不同,复合体系的综合隔热性能亦不同。2 VIP 保温板在节能建筑领域的应用现状及工程实例2 1 VIP 保温板在节能建筑领域的应用现状VIP 真空板在建筑保温上的应用还在起步阶段,生产建筑用VIP 保温板芯材的公司只有三家:Wacker (德国、Cabot (美国和Degussa(德国。目前世

9、界上只有德国和瑞士逐步建立了应用VIP 保温板的建筑市场,迄今已有数十项VIP 板应用于地面、屋面、阳台、墙面等保温隔热的工程实例3。当前应用较多的是为平顶露台保温,VIP 板可以很容易地避免建筑物内部空间与露台空间的显著温差;VIP 板作为建筑外墙外保温材料的应用效果也非常好。此外,由于VIP 板超群的保温性能和超薄的厚度,也给了节能建筑师们更大的设计自由度,尤其在寒冷地区或其它对保温要求较高的节能建筑的保温方面具有优势。因此,尽管目前VIP 板的价格要比一般的保温材料贵很多,但因为它在有些建筑保温场合的应用上物有所值甚至无可替代,故而对这种新兴建筑板材有着浓厚兴趣的人员和部门众多,生产商正

10、在进一步发展和完善这种VIP 建筑保温板产品,预计其价格长远期将会达到下调并逐步实现市场化。2 2 VIP 板作为建筑外墙外保温材料的工程实例42004年建起的、位于德国慕尼黑中心地段(雷尔区栽茨街23号的商住楼,是一栋全部用VIP 做外墙外保温的较大建筑物。该建筑物有2层地下车库,带轿车提升电梯,地上共7层,第13层办公,第47层居住,总使用面积1 250m 2,外墙和阳台围护全部使用超薄VIP 真空隔热保温材料。这座VIP 建筑的能耗很低。尽管有着临近建筑的遮阳影响,新建建筑的能耗只有大约每年每平米居住面积20k W %h 。这毫无疑问达到了德国低能耗房屋标准(3070k Wh m 2 年

11、,更是远远低于慕尼黑商住房每年能耗的平均值(200kWh m 2 年。因为只有均值1 10的能量需求(暖气和热水等,故而建筑物的运行费用大大减少。 在这幢超低能耗建筑的节能方案当中,新型外墙保温技术产品VIP 的采用对于整体节能效果起到了至关重要的作用。要达到这样的高保温值,即使采用高效保温的聚苯板也需要25cm 厚,而这里采用的VIP 保温复合体系厚度只需11cm,就轻松地达到了同等的保温效果。VIP 保温体系的施工具体做法参见图2(由内至外:(1 Purenit 楔子间距50cm 预埋在混凝土中(Pureni t 是可回收的高强保温固体聚氨酯材料;(2 把Purenit 导条固定在Pure

12、ni t 楔子上;(3 在Purenit 导条之间安装2cm 厚的VIP;(4 紧贴Purenit 导条销固保温联合系统WDVS 聚氨酯泡沫塑料板覆盖层8cm 外加抹灰把VIP 盖住。这里的保温联合系统WDVS 可以保护VIP 板免受机械创损和气候的影响,减缓Purenit 导条处的热桥效应,另外可为窗户等构件的连接处保温,并作为通风设备的安装板;预埋在混凝土中的Purenit 楔子减缓了固定导条处的热桥效应并使得锚装简单易行;除了建筑物的东、南、西墙之外,所有阳台也都用VIP 系统围护。由于VIP 板杰出的隔热性能,该建筑仅用很薄的保温墙体就达到了低能耗建筑的标准,与采用聚苯板外保温墙相比,

13、VIP 超薄外墙节约#出的每平米建筑使用面积之成本约为3500欧元,而该建筑物所处地段的房价约每平米4000欧元,这样一来,VIP 保温系统的采用给建筑开发商带来了额外的销售收入,真正做到了节能建筑既节能又省钱。3 VIP 真空隔热板应用于建筑行业的意义据估算,在欧盟国家中,如果在旧建筑物的节能改造以及新建筑物的节能实施上采用VIP 保温材料,仅此一项,建筑物CO 2的排放量就可降低8%。此外,保温层厚度极小、又可回收利用,因而VIP 的耗材也比一般保温材料要省,发展应用VIP 建筑保温板,既能高效节能,又能节省大量的资源,这对推动建筑行业的集约化、环保化有着重要意义。根据VIP 板隔热性能优

14、异而且所需保温层厚度极薄的特点,如果在寒冷地区建筑保温系统中应用,将会显示较大的优势。在冬季平均气温-20&的哈尔滨,采用VIP 保温板的高等级节能建筑将告别传统的49墙建筑或普通的厚保温墙建筑,轻松达到高保温值,而且这种薄墙节能建筑的采光质量和观景视野将大大优于厚墙建筑,由于薄墙还会让房屋开发商有更多的获利,所有这些因素对于推进我国北方寒冷地区低能耗建筑的发展无疑有着积极的影响。参考文献1 王光仁.VIP 高效隔热复合材料A.中国聚氨酯行业整体淘汰ODS 国际论坛论文集C.2003.(下转133页123于 晓等:新型VIP 真空隔热板在节能建筑中应用而明显下降,分别为92 33%,87 22

15、%,75 34%,70 32%和65 43%。这是因为硝化菌为自养型好氧菌,当进水COD过高时,其它的异型细菌便大量繁殖,同时也消耗大量氧气,抑制了硝化菌的活性。而TN去除率却随有机负荷的升高而逐渐提高,但当有机负荷达到1 8kg (m3%d时,去除效果开始下降,其去除率分别为37 22%,56 33%,62 98%,55 41%和48 33%。当有机物负荷较低时,异养菌和硝化菌在载体表面相互竞争生长,同时生物膜变薄,难以形成缺氧生物膜层,使有机物去除率、硝化率较好,而脱氮率难以提高。当进水COD负荷从0 6kg (m3%d升至1 3kg (m3%d时,由于硝化菌是自养菌,难以与异养菌在载体表

16、面竞争生长,大部分处于好氧生物膜内部,此时生物膜变厚,氧穿透能力减弱,可形成缺氧生物膜层,在缺氧生物膜层中还存在反硝化菌,这些细菌利用生物膜中储存的有机物作为有机碳源,将产生的硝态氮转化为氮气,提高了脱氮率。当负荷升至1 8kg (m3%d时,虽然生物膜内部存在着缺氧层,但由于硝化速率下降,最终导致脱氮率下降。只要进水COD负荷适中,同时控制溶解氧,就能在生物膜中形成好氧生物膜层和缺氧生物膜层,实现同步硝化反硝化反应。3 结语3 1 DO对同步硝化反硝化的影响在本试验中,DO为3 7mg L左右的情况下,可以取得较好效果:氨氮和总氮的去除率为87 28%和57 9%。在同步硝化反硝化过程中,D

17、O是影响同步硝化反硝化的一个重要因素。由于硝化菌是自养好氧菌,反硝化菌是异养兼性缺氧菌,因此必须保证在悬浮载体膨胀床生物脱氮反应器内同时存在好氧和缺氧环境,才能实现同步硝化反硝化。DO值直接影响生物膜内部好氧区与缺氧区比例的大小,进而影响硝化和反硝化的效果。3 2 C N比对同步硝化反硝化的影响在DO为3 7mg L时,考察了C N比对同步硝化反硝化的影响。缺氧区总氮浓度高于好氧区,因此可得知在好氧区存在着同步硝化反硝化现象,而且缺氧区及好氧区总氮去除率均随着C N比的降低而降低。研究表明,C N发生变化时对C OD的去除率没有影响,始终保持较高的去除率;随着C N比的下降,氨氮和总氮的出水浓

18、度增高,去除率都随着下降;C N比为6 52时,氨氮和总氮的去除率下降的很厉害,分别为65 23%和36 42%。3 3 有机负荷对同步硝化反硝化的影响由于同步硝化反硝化是由自养菌和异氧菌共同作用的结果,所以有机物负荷必须控制在一个最佳的范围内,才能达到较好的同步硝化反硝化效果。研究表明,氨氮的去除率则随着有机负荷的升高而明显下降,TN去除率却随有机负荷的升高而逐渐提高,但当有机负荷达到1 8kg (m3%d时,去除效果开始下降。在进水COD负荷为0 91 8kg (m3%d时,氨氮和总氮的去除率分别达到70 32%和55 41%以上。参考文献1 冯叶成,王建龙,钱易.同时硝化反硝化的试验研究J.上海环境科学.2002,21(9:527-529.2 孙锦宜.含氮废水处理技术与应用M.北京:化学工业出版社,2003.3 Pachana,J Keller,P Lant.Model devolopment gor si mutaneous ni trifi4 C Colliv