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绝热材料范文1
【关键词】建筑;绝热材料;作用原理;基本要求
为了保持常年室内温度状况,适宜于人们的生活、学习和生产,房屋的围护结构所采用的建筑材料,必须具有一定的绝热性能。在我国北方地区,由于冬季气候寒冷,室内必须采暖,为不使室内气温变化波动过大,要求围护构件具有良好的保温性能。而我国南方地区,由于夏季强烈的太阳辐射热和较高的室外气温,温湿度对室内的影响较大,要求建筑物的围护构件应具有绝热和减少热辐射,所以我们必须研究围护结构的保温绝热问题。
众所周知,热流总是由高温向低温传递,在冬季要保持室内一定的温度,就必须在室内不断地提供热源来补充由温差而产生的热损失。温差越大,则要求提供的热量越多,于是燃料的消耗也越大。为了能大量减少热损失,节约能源,采用保温材料,具有重大意义。
1 建筑材料的导热系数
如何使围护结构具有较好的保温性能,减少热损失,节约燃料?要解决这个问题,就得清楚热流是怎样通过围护构件的,什么样的结构热量损失多,什么样的结构热量损失少,以及材料本身的构造情况又怎样影响其保温性能,影响保温绝热性能的因素又有哪些。要了解如何合理选择绝热材料。
围护结构是由各种建筑材料组合而成的,不同的建筑材料,其导热系数是各不相同的,建筑材料的导热系数主要说明材料传递热量的能力。根据导热性公式,说明建筑材料的导热系数值愈小,则说明通过围护结构的热量就小。说明材料保温性能越好。导热系数义值小于0.29 W∕mK,成材料容重小于1 000 kg∕m3,这种材料统称为绝热材料。选择绝热材料的基本要求,其抗压强度应大于0.4MPa。
2 影响建筑材料导热系数的因素
建筑材料的导热系数决定于材料的成分,内部结构,容重等,也决定传热时的平均温度材料含水量等因素。
2.1 材料的构造和容重的影响
材料中固体物质的导热能力比空气要大得多,容重越轻的材料,导热系数越小,同时,材料的导热系数还与孔隙大小、特征和孔隙率有关,在孔隙率相同的条件下,孔隙尺寸愈大、导热系数就愈大。孔隙互相连通的比封闭而不相通的导热系数高。对于容重较小的材料,特别是纤维状材料,当容重低于某一极限时,导热系数有反而增大的现象、造成对流作用加强的结果,因此这类材料存在一个"最佳容重",即在这个容重下导热系数值最小,当容重超过或低于这个限值时,导热系数将增大。
2.2 湿度的影响
材料受潮后,其导热系数就增大。在多孔材料中最为明显,这是由于在材料的孔隙中有了水分(包括水蒸汽和液态水)后,除孔隙中剩余的空气分子的传热、对流以及部分孔壁的辐射作用之外,孔隙中蒸汽的扩散和水分子的热传导起着主要作用,因为水的导热能力比孔隙内空气的导热能力大。
2.3 渗透问题
水蒸汽能从温度较高的一边渗透进材料,当水蒸汽在材料孔隙中达最大饱和度时,就凝结成水,集聚较多时在材料温度较低的一边表面上会出现冷凝水滴,这不仅是大大提高了导热性,而且还会降低材料的强度和耐久性。如果在材料湿度较高的一边用沥青、卷材、铝箔、塑料薄膜等做隔蒸汽层就可防止此现象。
2.4 温度的影响
材料导热系数随温度升高而增大。因为温度升高时,材料固体分子的热运动增强,同时材料孔隙中空气的导热和孔壁间的辐射作用也有所增强。但这种影响,当温度在0℃〜50℃范围内时并不大,只有对处于高温或负温度下的材料,才要考虑温度的影响。
2.5 热流方向的影响
材料如果是各向异性的如木材等纤维质材料,当热流平行于纤维延伸方向时,受到阻力小,而热流垂直于纤维延伸方向时受到的阻力最大。例如松木(容重500Kg∕m3),当热流垂直于木纹时为0.175,而当热流平行于木纹时,则为0.349W∕m·K。
以上各影响因素中以容重和湿度的影响最大。因为容重的数值是与材料本身的组成与结构有密切关系,如果材料组成与结构上有很大差别则其导热系数就相差很大,如钢为58.2W∕(m·K),花岗石为3.49 W∕(m·K),晶体石英为16.4 W∕(m·K),而石英玻璃则为19 W∕(m·K),冰为2.33 W∕(m·K),而水则为0.58 W∕(m·K),混凝土为1.28 — 1.51 W∕(m·K),加气混凝土则为0.09—0.14 W∕(m·K),普通黏土砖为0,8 W∕(m·K),显然,容重是决定材料导热系数的重要根据,至于湿度则应根据材料在房屋围护结构中实际使用的条件来估计,使用条件包括气候条件、房屋使用性质、房间的朝向和围护结构的构造方式等,对多数绝热材料,可取空气相对湿度为80%~85%时材料的平衡湿度作为参考值,应尽可能在这种湿度条件下来测定材料的导热系数。
由于保温绝热材料的强度一般都很低,除能单独承重的少数材料(如具有一定强度的加气混凝土)外,在围护结构中,经常把保温绝热层与承重结构材料层合并使用,建筑外墙的保温层通常做在内侧,以免受大气的侵蚀,但应选用不易破碎的材料如软木板、木丝板等;外墙以砖砌空斗墙或采用混凝土空心制品,保温材料可填充在墙体的空腔内,可采用散粒状或纤维状材料如粒状矿渣棉,膨胀珍珠岩等。屋顶保温层则以放在屋面上为宜,可防止钢筋混凝土屋面板上部由于冬夏温差引起裂缝,但保温层上必需加做效果良好、可靠耐久的防水层。
3 结语
总之,在选用保温绝热材料时,应结合建筑物的用途,围护结构的构造,施工难易,材料来源和经济条件等综合地加以考虑。
参考文献
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关键词:外墙保温;节能材料
1.外墙内保温技术及其特点
外墙内保温是将保温材料置于外墙体的内部加做保温层。内保温其保温性能好,但热稳定性差,隔热性能也比较差。它对饰面和保温材料的防水、耐水性等技术指标的要求不太高。内保温仅在一个层高范围内施工方便、灵活、技术成熟、得到广泛的应用。
内保温技术有:增强石膏复合聚苯保温板、聚合物砂浆复合聚苯保温板、增强水泥复合聚苯保温板、内墙贴聚苯板抹粉刷石膏及抹聚苯颗粒保温料浆加抗裂砂浆压入网格布的做法。对既有建筑进行节能改造时,对居民日常生活干扰大。因此,随着我国进入建筑节能的第二阶段,对外墙保温的要求进一步提高,外墙内保温的使用受到了限制。
2.外墙外保温的特点
外墙外保温是置于建筑物外墙外侧的保温及饰面系统,外保温与内保温相比,适用范围广,保温隔热效果明显,建筑物护结构的热桥少,影响小,能保护主体结构,大大减少了自然界温度、湿度、紫外线等对主体结构的影响。有利于改善室内环境,扩大室内的使用空间,与内保温相比,每户使用面积约增加1.3~1.8m2。还有利于旧房改造,对人们的日常生活干扰少一些,便于丰富美化外立面。
外保温技术有:EPS板薄抹灰外墙外保温系统、胶粉EPS颗粒保温浆料外墙保温系统、EPS板现浇混凝土外墙外保温系统、EPS钢丝网架板现浇混凝土外墙外保温系统、机械固定EPS钢丝网架板外墙外保温系统。
3.外墙保温节能材料
保温隔热材料是能够减少结构物与环境热交换的功能材料,也叫做绝热材料。绝热材料是指用于建筑围护或者热工设备、阻抗热流传递的材料或者材料复合体,既包括保温材料,也包括保冷材料。保温隔热材料被广泛应用于建筑工程及其他工程设施、设备的保温、隔热。用于建筑中的绝热保温材料总量为75%~80%,在建筑上一般选用密度轻,导热系数小、操作方便、价格合理的材料。材料的密度一般小于350kg/m3,导热系数小于0.12W/(m.K)。保温隔热材料的功效性能,取决于材料导热系数的大小,导热系数愈小其保温隔热的供小性能愈高。
3.1绝热材料的性能
绝热,就是要最大限度地阻抗热流的传递,因此要求绝热材料必须具有大的热阻和小的导热系数。
保温隔热材料或绝热材料的分类,可以按花学组成分为无机、有机保温隔热材料,金属绝热材料。按照材料形态可以分为纤维状、微孔状、发泡状、层体壮。按照使用温度可以分为高温(800度)、中温(100-800度)、常温(低于100度)。
从材料的组成上看,一般有机高分子的导热系数都小于无机材料;非金属的导热系数小于金属材料;气态物质的导热系数小于液态物质,液态物质小于固体。所以在条件允许的情况下,应尽量使用有机高分子材料或无定形的无机材料,这对于保温绝热是有利的。
从材料的结构上看,当材料的表观密度降低、孔隙率增大,材料内部的孔隙为大量封闭的微小孔时,材料的导热系数是比较小的。对于泡沫塑料制品,要满足保温绝热材料的要求其最佳的表观密度为16~40kg/m3。
由于孔隙的存在,材料在潮湿的环境下,不可避免地要吸水,而水的导热系数(0.5815W/m·K)比静止空气的导热系数(0.0233W/m·K)要大很多,因此,当环境湿度增大时,材料的平衡含水率增大,材料的导热系数将会降低。所以作为保温绝热材料,材料自身的吸湿率要尽量低,如不可避免时,要对材料进行憎水处理或用防水材料包覆。
另外,保温绝热材料还必须能抵抗一定的冲击荷载,具有与使用环境相一致的机械强度。其粘结性能要好,还得有小的收缩率及与环境相适应的耐久性。
3.2常用的保温绝热材料
常用的建筑外保温的节能材料主要有:聚苯乙烯泡沫塑料板(EPS及XPS)、岩(矿)棉板、玻璃棉毡以及超轻的聚苯颗粒保温料浆等。
岩(矿)棉和玻璃棉都属于矿物棉,岩棉是由玄武岩、辉绿岩等经高温熔融制成的人造无机纤维,矿棉是由工业废料矿渣如高炉矿渣、粉煤灰等,高温熔融,用高速离心、或高载能气体喷吹而成棉丝状无机纤维。它们都属于无机材料。岩棉和矿棉的特点:密度低、质轻、不燃、导热系数小、防水、吸声、化学稳定、价廉。
玻璃棉与岩棉在性能上有很多相似之处,它的主要性能特点是:容重小、导热系数低、吸声性能高、不燃烧、耐腐蚀、手感柔软。但它的价格较岩棉为高。
聚苯颗粒保温料浆是由聚苯颗粒和保温胶粉料分别按配比包装组成。保温胶粉材料采用预混干拌技术在工厂将水泥与高分子材料、引气剂等各种添加剂混均后包装,使用时按配比加水在搅拌机中搅拌成浆体后再加入聚苯颗粒,充分搅拌后形成塑性良好的膏状体,将其抹于墙体干燥后便形成保温性能优良的隔热层。此种材料施工方便,保温性能良好。其中聚苯颗粒可以采用工业品,也可以采用废旧聚苯保温板经机械破碎后的颗粒,这对于防制白色污染、保护环境十分有益的。但此种保温材料吸水率较其他材料为高,使用时必须加做抗裂防水层。抗裂防水保护层材料由抗裂水泥砂浆复合玻纤网组成,可长期有效控制防护层裂缝的产生。
聚苯乙烯泡沫塑料是以聚苯乙烯树脂为基料,加入发泡剂等,经过加热发泡等一系列工艺而制成的内部具有无数封闭微孔的材料。它具有优良的耐冲击性能、韧性和强度,其表观密度小,导热系数小,隔音性能好,而且尺寸精度高,结构均匀、抗腐蚀、防水、质轻、容易切割。因此在外墙保温中被得到的广泛应用。
聚氨酯泡沫塑料是由二官能度或多官能度的有机异氰酸酯与多官能度的含羟基化合物在催化剂、发泡剂等助剂作用下反应而生成的聚合物。分别有软质、半硬质、硬质聚氨酯泡沫塑料。用于绝热材料的主要是硬质聚氨酯泡沫塑料。它具有绝热性能好,比强度大,耐化学药品以及隔音效果等优越特点。但因其价格较高、而且易燃,这就限制了它的使用。
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关键词:外墙保温 建筑材料建筑节能
建筑节能是执行国家环境保护和节约能源政策的主要内容,是贯彻国民经济可持续发展的重要组成部分。国家建设部在1995年颁布了《城市建筑节能实施细则》等文件,把《民用建筑节能设计标准〈采暖居住建筑部分〉》JGJ26-95列为强制性标准,同时建设部又于2000年10月1日了第76号令《民用建筑节能管理规定》,对不符合节能标准的项目,不得批准建设。
在这样一系列的节能政策、法规、标准和强制性条文的指导下,我国住宅建设的节能工作不断深入,节能标准不断提高,引进开发了许多新型的节能技术和材料,在住宅建筑中大力推广使用。但我国目前的建筑节能水平,还远低于发达国家,我国建筑单位面积能耗仍是气候相近的发达国家的3倍~5倍。建筑节能还是我国建筑业的一个重要的课题。
一、外墙保温技术
节能保温墙体施工技术主要分为外墙内保温和外墙外保温两大类。
1.内保温技术及其特点。外墙内保温施工,是在外墙结构的内部加做保温层。内保温施工速度快,操作方便灵活,可以保证施工进度。内保温应用时间较长,技术成熟,施工技术及检验标准是比较完善的。在2001年外墙保温施工中约有90%以上的工程应用内保温技术。被大面积推广的内保温技术有:增强石膏复合聚苯保温板、聚合物砂浆复合聚苯保温板、增强水泥复合聚苯保温板、内墙贴聚苯板抹粉刷石膏及抹聚苯颗粒保温料浆加抗裂砂浆压入网格布的做法。
但内保温会多占用使用面积,“热桥”问题不易解决,容易引起开裂,还会影响施工速度,影响居民的二次装修,且内墙悬挂和固定物件也容易破坏内保温结构。内保温在技术上的不合理性,决定了其必然要被外保温所替代。
2.外保温技术及其特点。外保温是目前大力推广的一种建筑保温节能技术。外保温与内保温相比,技术合理,有其明显的优越性,使用同样规格、同样尺寸和性能的保温材料,外保温比内保温的效果好。外保温技术不仅适用于新建的结构工程,也适用于旧楼改造,适用于范围广,技术含量高;外保温包在主体结构的外侧,能够保护主体结构,延长建筑物的寿命;有效减少了建筑结构的热桥,增加建筑的有效空间;同时消除了冷凝,提高了居住的舒适度。
目前比较成熟的外墙保温技术主要有以下几种。
(1)外挂式外保温外挂的保温材料有岩(矿)棉、玻璃棉
毡、聚苯乙烯泡沫板(简称聚苯板,EPS、XPS)、陶粒混凝土复合聚苯仿石装饰保温板、钢丝网架夹芯墙板等。其中聚苯板因具有优良的物理性能和廉价的成本,已经在全世界范围内的外墙保温外挂技术中被广泛应用。该外挂技术是采用粘接砂浆或者是专用的固定件将保温材料贴、挂在外墙上,然后抹抗裂砂浆,压入玻璃纤维网格布形成保护层,最后加做装饰面。这种外挂式的外保温安装费时,施工难度大,且施工占用主导工期,待主体验收完后才可以进行施工。在进行高层施工时,施工人员的安全不易得到保障。
(2)聚苯板与墙体一次浇注成型
该技术是在混凝土框―剪体系中将聚苯板内置于建筑模板内,在即将浇注的墙体外侧,然后浇注混凝土,混凝土与聚苯板一次浇注成型为复合墙体。该技术解决了外挂式外保温的主要问题,其优势是很明显的。由于外墙主体与保温层一次成活,工效提高,工期大大缩短,且施工人员的安全性得到了保证。而且在冬季施工时,聚苯板起保温的作用,可减少围护保温措施。但在浇注混凝土时要注意均匀、连续浇注,否则由于混凝土侧压力的影响会造成聚苯板在拆模后出现变形和错茬,影响后序施工。
二、外墙保温节能材料
节能材料属于保温绝热材料。绝热材料是指用于建筑围护或者热工设备、阻抗热流传递的材料或者材料复合体,既包括保温材料,也包括保冷材料。绝热材料的意义,一方面是为了满足建筑空间或热工设备的热环境,另一方面是为了节约能源。随着世界范围内能源的日趋紧张,绝热材料在节能方面的意义日显突出。仅就一般的居民采暖的空调而言,通过使用绝热围护材料,可在现有的基础上节能50% ~80%。据日本的节能实践证明,每使用1吨绝热材料,可节约标准煤3吨/年,其节能效益是材料生产成本的10倍。因此,有些国家将绝热材料看作是继煤炭、石油、天然气、核能之后的第五大“能源”。
1.绝热材料的性能。绝热,就是要最大限度地阻抗热流的传递,因此要求绝热材料必须具有大的热阻和小的导热系数。
从材料的组成上看,一般有机高分子的导热系数都小于无机材料;非金属的导热系数小于金属材料;气态物质的导热系数小于液态物质,液态物质小于固体。所以在条件允许的情况下,应尽量使用有机高分子材料或无定形的无机材料,这对于保温绝热是有利的。
从材料的结构上看,当材料的表观密度降低、孔隙率增大,材料内部的孔隙为大量封闭的微小孔时,材料的导热系数是比较小的。对于泡沫塑料制品,要满足保温绝热材料的要求其最佳的表观密度为16~40kg/m3。
2.常用的保温绝热材料。能满足上述性能要求而用于建筑外保温的节能材料主要有:聚苯乙烯泡沫塑料板(EPS及XPS)、岩(矿)棉板、玻璃棉毡以及超轻的聚苯颗粒保温料浆等。以上各种材料所具有一个共同的特点就是在材料内部都有大量的封闭孔,它们的表观密度都较小,这也是作为保温隔热材料所必备的。
岩(矿)棉和玻璃棉有时统称为矿物棉,它们都属于无机材料。岩棉不燃烧,价格较低,在满足保温隔热性能的同时还能够具有一定的隔声效果。但岩棉的质量优劣相差很大,保温性能好的密度低,其抗拉强度也低,耐久性比较差。
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关键词: 建筑材料 建筑节能
建筑节能是执行国家环境保护和节约能源政策的主要内容,是贯彻国民经济可持续发展的重要组成部分。国家建设部在1995年颁布了《城市建筑节能实施细则》等文件,把《民用建筑节能设计标准〈采暖居住建筑部分〉》JGJ26-95列为强制性标准,同时建设部又于2000年10月1日了第76号令《民用建筑节能管理规定》,对不符合节能标准的项目,不得批准建设。
在这样一系列的节能政策、法规、标准和强制性条文的指导下,我国住宅建设的节能工作不断深入,节能标准不断提高,引进开发了许多新型的节能技术和材料,在住宅建筑中大力推广使用。但我国目前的建筑节能水平,还远低于发达国家,我国建筑单位面积能耗仍是气候相近的发达国家的3倍~5倍。北方寒冷地区的建筑采暖能耗已占当地全社会能耗的20%以上,且绝大部分都是采用火力发电和燃煤锅炉,同时给环境带来严重的污染。所以建筑节能还是本世纪我国建筑业的一个重要的课题。
在建筑中,外围护结构的热损耗较大,外围护结构中墙体又占了很大份额。所以建筑墙体改革与墙体节能技术的发展是建筑节能技术的一个最重要的环节,发展外墙保温技术及节能材料则是建筑节能的主要实现方式。
1 外墙保温技术
节能保温墙体施工技术主要分为外墙内保温和外墙外保温两大类。
1.1 内保温技术及其特点
外墙内保温施工,是在外墙结构的内部加做保温层。内保温施工速度快,操作方便灵活,可以保证施工进度。内保温应用时间较长,技术成熟,施工技术及检验标准是比较完善的。在2001年外墙保温施工中约有90%以上的工程应用内保温技术。
被大面积推广的内保温技术有:增强石膏复合聚苯保温板、聚合物砂浆复合聚苯保温板、增强水泥复合聚苯保温板、内墙贴聚苯板抹粉刷石膏及抹聚苯颗粒保温料浆加抗裂砂浆压入网格布的做法。
但内保温会多占用使用面积,“热桥”问题不易解决,容易引起开裂,还会影响施工速度,影响居民的二次装修,且内墙悬挂和固定物件也容易破坏内保温结构。内保温在技术上的不合理性,决定了其必然要被外保温所替代。
1.2 外保温技术及其特点
外保温是目前大力推广的一种建筑保温节能技术。外保温与内保温相比,技术合理,有其明显的优越性,使用同样规格、同样尺寸和性能的保温材料,外保温比内保温的效果好。外保温技术不仅适用于新建的结构工程,也适用于旧楼改造,适用于范围广,技术含量高;外保温包在主体结构的外侧,能够保护主体结构,延长建筑物的寿命;有效减少了建筑结构的热桥,增加建筑的有效空间;同时消除了冷凝,提高了居住的舒适度。
目前比较成熟的外墙保温技术主要有以下几种。
1.2.1外挂式外保温
外挂的保温材料有岩(矿)棉、玻璃棉
毡、聚苯乙烯泡沫板(简称聚苯板,EPS、XPS)、陶粒混凝土复合聚苯仿石装饰保温板、钢丝网架夹芯墙板等。其中聚苯板因具有优良的物理性能和廉价的成本,已经在全世界范围内的外墙保温外挂技术中被广泛应用。
该外挂技术是采用粘接砂浆或者是专用的固定件将保温材料贴、挂在外墙上,然后抹抗裂砂浆,压入玻璃纤维网格布形成保护层,最后加做装饰面。
还有一种做法是用专用的固定件将不易吸水的各种保温板固定在外墙上,然后将铝板、天然石材、彩色玻璃等外挂在预先制作的龙骨上,直接形成装饰面。由贝聿铭先生设计的中国银行总行办公楼的外保温就是采用的这种设计。
这种外挂式的外保温安装费时,施工难度大,且施工占用主导工期,待主体验收完后才可以进行施工。在进行高层施工时,施工人员的安全不易得到保障。
1.2.2聚苯板与墙体一次浇注成型
该技术是在混凝土框—剪体系中将聚苯板内置于建筑模板内,在即将浇注的墙体外侧,然后浇注混凝土,混凝土与聚苯板一次浇注成型为复合墙体。该技术解决了外挂式外保温的主要问题,其优势是很明显的。由于外墙主体与保温层一次成活,工效提高,工期大大缩短,且施工人员的安全性得到了保证。而且在冬季施工时,聚苯板起保温的作用,可减少外围围护保温措施。但在浇注混凝土时要注意均匀、连续浇注,否则由于混凝土侧压力的影响会造成聚苯板在拆模后出现变形和错茬,影响后序施工。
其中内置的聚苯板可以是双面钢丝网的,也可以是单面钢丝网的。双面钢丝网聚苯板与混凝土的连接,主要是依靠内侧钢丝网架与墙体外侧配筋相绑扎及混凝土与聚苯板的粘接力,其结合性能良好,具有较高的安全度。单面钢丝网聚苯板与混凝土的连接,主要依靠混凝土与聚苯板的粘接力以及斜插钢筋、L型钢等与混凝土墙体的锚固力,结合性能也较好。与双钢丝网相比较,单面钢丝网技术因取消了内侧钢丝网和安装保温板前的板外侧抹灰,节省了工时和材料。
其造价可降低10%左右。
但此两种做法都采用了钢丝网架,造价较高,且钢材是热的良导体,直接传热,会降低墙体的保温效果。
我们对于混凝土与无网架聚苯板一次成型复合墙体进行了试验研究。试验结果表明,在混凝土中水泥浆量合适的条件下,直接利用混凝土作为粘接剂来粘贴聚苯板,是完全可能的。当我们对聚苯板的背面进行处理之后,其与混凝土的粘接力进一步提高(其平均粘接强度可以达到0.07Mpa,而且破坏均发生在聚苯板内)。此技术取消了钢丝网架,其保温性能提高,而且板的成本再次降低。在经过对其长期耐久性论证之后,工程中可以推广使用。
1.2.3聚苯颗粒保温料浆外墙保温
将废弃的聚苯乙烯塑料(简称为EPS)加工破碎成为0.5~4mm的颗粒,作为轻集料来配制保温砂浆。该技术包含保温层、抗裂防护层和抗渗保护面层(或是面层防渗抗裂二合一砂浆层)。其中ZL胶粉聚苯颗粒保温材料及技术在1998年就被建设部列为国家级工法。这种工法是目前被广泛认可的外墙保温技术。
该施工技术简便,可以减少劳动强度,提高工作效率;不受结构质量差异的影响,对有缺陷的墙体施工时墙面不需修补找平,直接用保温料浆找补即可,避免了别的保温施工技术因找平抹灰过厚而脱落的现象。同时该技术解决了外墙保温工程中因使用条件恶劣造成界面层易脱粘空鼓、面层易开裂等问题,从而实现外墙外保温技术的重要突破。与别的外保温相比较,在达到同样保温效果的情况下,其成本较低,可降低房屋建筑造价。例如与聚苯板外保温相比较,每平方米可降低25元左右。在天津云琅新居高层外墙保温工程中采用的就是此种技术。
此外,节能保温墙体技术中还有将墙体做成夹层,把珍珠岩、木屑、矿棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料(也可以现场发泡)等填入夹层中,形成保温层。
2 外墙保温节能材料
节能材料属于保温绝热材料。绝热材料是指用于建筑围护或者热工设备、阻抗热流传递的材料或者材料复合体,既包括保温材料,也包括保冷材料。绝热材料的意义,一方面是为了满足建筑空间或热工设备的热环境,另一方面是为了节约能源。随着世界范围内能源的日趋紧张,绝热材料在节能方面的意义日显突出。仅就一般的居民采暖的空调而言,通过使用绝热围护材料,可在现有的基础上节能50% ~80%。据日本的节能实践证明,每使用1吨绝热材料,可节约标准煤3吨/年,其节能效益是材料生产成本的10倍。因此,有些国家将绝热材料看作是继煤炭、石油、天然气、核能之后的第五大“能源”。
外墙保温主要是靠保温绝热材料作为建筑围护,开发和应用高效的保温绝热材料是保证建筑节能的有效措施。目前世界各发达国家,均对绝热材料的生产和应用十分重视,之所以建筑节能工作做得好,与他们重视和发展保温材料是分不开的。
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2.1 绝热材料的性能
绝热,就是要最大限度地阻抗热流的传递,因此要求绝热材料必须具有大的热阻和小的导热系数。
从材料的组成上看,一般有机高分子的导热系数都小于无机材料;非金属的导热系数小于金属材料;气态物质的导热系数小于液态物质,液态物质小于固体。所以在条件允许的情况下,应尽量使用有机高分子材料或无定形的无机材料,这对于保温绝热是有利的。
从材料的结构上看,当材料的表观密度降低、孔隙率增大,材料内部的孔隙为大量封闭的微小孔时,材料的导热系数是比较小的。对于泡沫塑料制品,要满足保温绝热材料的要求其最佳的表观密度为16~40kg/m3。
由于孔隙的存在,材料在潮湿的环境下,不可避免地要吸水,而水的导热系数(0.5815W/m·K)比静止空气的导热系数(0.0233 W/m·K)要大很多,因此,当环境湿度增大时,材料的平衡含水率增大,材料的导热系数将会降低。所以作为保温绝热材料,材料自身的吸湿率要尽量低,如不可避免时,要对材料进行憎水处理或用防水材料包覆。
另外,保温绝热材料还必须能抵抗一定的冲击荷载,具有与使用环境相一致的机械强度。其粘结性能要好,还得有小的收缩率及与环境相适应的耐久性。
2.2 常用的保温绝热材料
能满足上述性能要求而用于建筑外保温的节能材料主要有:聚苯乙烯泡沫塑料板(EPS及XPS)、岩(矿)棉板、玻璃棉毡以及超轻的聚苯颗粒保温料浆等。以上各种材料所具有一个共同的特点就是在材料内部都有大量的封闭孔,它们的表观密度都较小,这也是作为保温隔热材料所必备的。它们的性能对比见表1。
岩(矿)棉和玻璃棉有时统称为矿物棉,它们都属于无机材料。岩棉不燃烧,价格较低,在满足保温隔热性能的同时还能够具有一定的隔声效果。但岩棉的质量优劣相差很大,保温性能好的密度低,其抗拉强度也低,耐久性比较差。
玻璃棉与岩棉在性能上有很多相似之处,但其手感好于岩棉,可改善工人的劳动条件。但它的价格较岩棉为高。
聚苯乙烯泡沫塑料是以聚苯乙烯树脂为主要原料,经发泡剂发泡而制成的内部具有无数封闭微孔的材料。其表观密度小,导热系数小,吸水率低,隔音性能好、机械强度高,而且尺寸精度高,结构均匀。因此在外墙保温中其占有率很高。
硬质聚氨酯泡沫塑料具有非常优越的绝热性能,它的导热系数之低(0.025 W/(m2·K))是其他材料所无法与之相比的。
同时其特有的闭孔结构使其具有更优越的耐水汽性能,由于不需要额外的绝缘防潮,简化了施工程序,降低工程造价。但因其价格较高、而且易燃,这就限制了它的使用。
聚苯颗粒保温料浆是由聚苯颗粒和保温胶粉料分别按配比包装组成。
常用保温绝热材料的主要性能
材料名称 表观密度(kg/m3) 最高使用温度(℃) 抗压强度(MPa) 导热系数[W/(m·K)] 吸水率(%)
岩棉保温板 80~150, -268~350 ,— ,0.047~0.052, —
玻璃棉毡 40~60, -120~400 ,— ,≤0.035, —
聚苯乙烯泡沫塑料板 16~30, -80~75 ,0.12~0.18, 0.033~0.044, <0.1
聚苯颗粒保温料浆 ≤220 ,-50~75, ≥0.01, <0.07
料采用预混干拌技术在工厂将水泥与高分子材料、引气剂等各种添加剂混均后包装,使用时按配比加水在搅拌机中搅拌成浆体后再加入聚苯颗粒,充分搅拌后形成塑性良好的膏状体,将其抹于墙体干燥后便形成保温性能优良的隔热层。此种材料施工方便,保温性能良好。其中聚苯颗粒可以采用工业品,也可以采用废旧聚苯保温板经机械破碎后的颗粒,这对于防制白色污染、保护环境十分有益的。但此种保温材料吸水率较其他材料为高,使用时必须加做抗裂防水层。抗裂防水保护层材料由抗裂水泥砂浆复合玻纤网组成,可长期有效控制防护层裂缝的产生。
3 结语
目前我国外墙保温技术发展很快,是节能工作的重点。外墙保温技术的发展与节能材料的革新是密不可分的,建筑节能必须以发展新型节能材料为前提,必须有足够的保温绝热材料做基础。节能材料的发展又必须与外墙保温技术相结合,才能真正发挥其作用。正是由于节能材料的不断革新,外墙保温技术的优越性才日益受到人们重视。所以在大力推广外墙保温技术的同时,要加强新型节能材料的开发和利用,从而真正地实现建筑节能。
参考文献
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3. 郭莹. 外墙内、外保温技术在建筑节能住宅中的作用. 建筑技术开发,2002,(2):46~48
绝热材料范文5
[关键词]节能;保温;技术
中图分类号:TE08 文献标识码:A 文章编号:
1 节能保温墙体施工技术的分类
节能保温墙体技术主要分为外墙内保温两类。
1.1 外墙内保温技术与特点
外墙内保温施工,在外墙结构的内部加做保温层。内保温施工速度快,
操作方便灵活,可以保证施工进度。内保温应用时间较长,技术成熟,
施工技术及检验标准是比较完善的。但内保温会多占用使用面积,“热
桥”问题不易解决,容易引起开裂,还会影响施工速度,影响居民的
二次装修,且内墙悬挂和固定物件也容易破坏内保温结构。内保温技
术上的不合理性,决定了其必然要被外保温所替代。
1.2 外墙外保温技术与特点
外保温是较为重视的一种建筑保温节能技术。外保温与内保温相比,
技术更合理,有其明显的优越性。使用同样规格、同样尺寸和性能的
保温材料,外保温比内保温的效果好。外保温技术不仅适用于新建的
结构工程,也适用于旧楼改造,外保温在主体结构的外侧,能够保护
主体结构,延长建筑物的寿命,提高居住的舒适度。
2.1 外挂式外保温
外墙外挂的保温材料有岩(矿)棉、玻璃棉、毡、聚苯乙烯泡沫板(简
称聚苯板、EPS、XPS)陶粒混凝土复合聚苯仿石装饰保温板、钢丝网
架夹芯墙板等。该外挂技术是采用粘接砂浆或者是专用的固定件将保
温材料贴、挂在外墙上,然后抹抗裂砂浆,压人玻璃纤维网格布,形
成保护层,最后加做装饰面。另一种做法是专用的固定件将不易吸水
的各种保温板固定在外墙上,然后将铝板、天然石材、彩色玻璃等外
挂在预先制作的龙骨上,直接形成装饰面。
2.2 聚苯板与墙体一次浇注成型
该技术是在混凝土框架剪体系中将聚苯板内置于建筑模板内,在即将
浇注的墙体外侧,然后浇注混凝土。混凝土与聚苯板一次浇注成型为
复合墙体。该技术解决了外挂式外保温的主要问题。其优势是很明显
的。由于外墙主体与保温层一次成型,工效提高,工期大大缩短,并
且施工人员的安全性得到保证。而且在冬季施工时,聚苯板起到保温
作用,可减少护保温措施。但在浇注混凝土时要注意均匀、连接
浇注,否则由于混凝土侧压力的影响会造成聚苯板在拆模后出现变形
和错茬,影响后序施工。其中内置的聚苯板可以是双面钢丝网的,也
可以是单面钢丝网的。双面钢丝网聚苯板与混凝土的连接主要依靠内
侧钢丝网架与墙体外侧配筋相绑扎及混凝土与聚苯板的粘结力,其结
构性能良好,具有较高的安全度。单面钢丝网聚苯板与混凝土的连接,
主要依靠混凝土与聚苯板的粘结力以及斜插钢筋、L 性钢等与混凝土
墙体的锚固力,结合性能也较好。与双面钢丝网比较,单面钢丝网技
2 当前较成熟的外墙保温技术
术取消了内侧钢丝网和安装保温板前的板外侧抹灰,节省了工时和材
料。
此两种做法都采用了钢丝网架,造价较高,且钢材是热的良导体,直
接传热,会降低墙体的保温效果。我们对混凝土与无网架聚苯板一次
成型复合墙体进行了实验。在混凝土中水泥浆量合适的条件下,直接
利用混凝土作为粘结剂来粘贴聚苯板是完全可能的。当我们对聚苯板
的表面进行处理后,其与混凝土的粘接力进一步提高(其平均粘接强
度可以达到0.07Mpa,且破坏均发生在聚苯板内)。此技术取消了钢
丝网架,其保温性能提高,而且板的成本再次降低。在经过对其长期
耐久性论证之后,工程中已经开始使用。
2.3 聚苯颗粒保温料浆外墙保温
将废弃的聚苯乙烯塑料(简称EPS)加工破碎成为0.5-4mm 的颗粒,
作为轻集料来配置保温砂浆。该技术包含保温层、抗裂防护层和抗渗
保护面层(或是面层防渗抗裂二合一砂浆层)。其中zL 胶粉聚苯颗粒
保温材料及技术在目前被广泛使用在外墙保温施工中。该施工技术简
便,可以减少劳动强度,提高工作效率,且不受结构质量差异的影响,
对有缺陷的墙体施工时墙面不需要修补找平,直接用保温料浆找补即
可,避免了别的保温施工技术因找平抹灰过厚而脱落的现象。同时该
技术解决了外墙保温工程中因使用条件恶劣造成界面层易脱粘空鼓、
面层易开裂等问题,从而实现外墙外保温技术的重要突破。与别的外
保温相比较,在达到同样保温效果的同时,其成本降低。例如与聚苯板外保温相比较,房屋建筑造价每平米可降低35 元左右。高层建筑外墙保温工程中多数采用此种技术。
3 外墙保温节能材料
节能材料属于保温绝热材料。绝热材料是指用于建筑围护或者热工设
备、阻抗热流传递的材料或者材料复合体。随着世界范围内能源的日
趋紧张,绝热材料在节能方面的意义日趋突出。仅就一般的居民采暖
的空调而言,通过使用绝热围护材料,可在现有的基础上节能50%
-80%。据节能实践证明,每使用1 吨绝热材料,可节约标准煤3 吨
/年,其节能效益是材料生产成本的10 倍。因此,有些国家将绝热
材料看作是继煤炭、石油、天然气、核能之后的第五大“能源”。
外墙保温主要是靠保温绝热材料作为建筑围护,开发和应用高效的保
温绝热材料是保证建筑节能的有效措施。
(1)绝热材料的性能
绝热就是要最大限度的阻抗热流的传递,因此要求绝热材料必须具有
大的热阻和小的导热系数。从材料的组成上看,应尽量使用有机高分
子材料或无定形的无机材料,这对于保温绝热是有利的。从材料的结
构上看,当材料的表面密度降低,材料的导热系数是比较小的。对于
泡沫塑料制品,要满足保温绝热材料的要求,其最佳的表现密度为
16-40Kg/m2。由于孔隙的存在,材料在潮湿的环境下,不可避免地
要吸水,而水的导热要大很多,因此,当环境湿度增大时,材料的含
水率增大,导热系数会降低。所以作为保温绝热材料,其自身的吸湿
率要尽量低,如不可避免时,要对材料作防水处理或用防水材料包覆。
另外,保温绝热材料还必须能抵抗一定的冲击荷载,具有与使用环境相一致的机械强度。其粘结性能要好,还应有小的收缩率及与环境相
适应的耐久性。
(2)常用的保温绝热材料能满足上述性能要求而用于建筑外保温的节
能材料主要有:聚苯乙烯泡沫塑料板(EPS 及XPS)、岩(矿)棉板、玻
璃棉毡以及超轻的聚苯颗粒保温料浆等。以上各种材料所具有的一个
共同优点就是在材料内部都有大量的封闭孔,它们的表现密度都较
小,这也是作为保温隔热材料所必备的性能。EPS 板在施工中的缺点
是没有商标标识,不易确认产品的真伪;对粘结剂的配合比无确切要
求,对水泥的使用无明确要求,不便控制计量等。但由于锚固钉的作
用,在施工中只要按规范要求铺贴,其施工质量是可以保证的。
1)岩(矿)棉板和玻璃棉,有时统称为矿物棉。
2)玻璃棉与岩棉在性能上有很多相似之处,但其手感好于岩板,可改
善施工人员的劳动条件,但其价格较岩棉高。
3)聚苯乙烯泡沫塑料是以聚苯乙烯树脂为主要原料,经发泡剂发泡而
成的,它的内部有无数的封闭微孔。硬聚氨酯泡沫塑料具有非常良好
的绝热性能,同时其特有的闭孔结构使其具有更优越的耐水汽性能,
由于不需要额外的绝缘防潮,简化了施工程序,降低了工程造价。
4)聚苯颗粒保温料浆是由聚苯颗粒和保温胶粉料分别按配比包装组
成。该材料采用预混干拌技术,在工厂将水泥与高分子材料、各种添
加剂混匀后包装,将其抹于墙体,干燥后便形成保温性能良好的隔热
层。此种材料施工方便,保温性能良好。吸水率较其它材料要高,但
使用时必须加做抗裂防水层。抗裂防水层材料由抗裂水泥砂浆复合玻纤网组成,可长期有效的控制防护层裂缝的产生。
4 结语
笔者认为在大力推广外墙保温技术的同时,要加强新型节能材料的开
绝热材料范文6
本文分别通过对材料自身性能和目前在国内外的应用等情况来介绍纸纤维素和植物纤维这两种绿色环保型墙体保温绝热新材料。并根据以上的介绍,对这类绿色环保型的墙体保温绝热材料今后的应用前景进行展望。
关键词:建筑节能绿色环保保温绝热材料纸纤维素植物纤维
正文:
目前在我国范围内用于外墙保温的绝热材料主要有膨胀聚苯板(EPS板)、挤塑聚苯板(XPS板)、聚氨酯、胶粉聚苯颗粒、膨胀珍珠岩、海泡石、泡沫玻璃、岩棉等,这几种保温绝热材料在生产过程中都对环境有或多或少的不利影响。随着我国建筑节能向第二阶段的迈进,人们对保温节能材料自身的环保性能越来越重视。这里就介绍两种绿色环保型墙体保温绝热材料:纸纤维素和植物纤维。
纸纤维素墙体保温绝热材料
早在1893年,英国就出现了有关把纸纤维素作为保温绝热材料的专利,第一次世界大战后,纸纤维素保温绝热材料引入到美国。现在美国纸纤维素保温材料生产厂家有60余家,还有纤维素保温材料生产企业协会(CIMA)。目前在美国,纸纤维素应用有着最复杂、最严格的国家标准和行业标准。
与其它类型的保温绝热材料相比,纸纤维素主要具有以下几点优势:
热学性能稳定
纸纤维素的热学性能非常稳定,它的导热系数和热阻受密度和温度的影响很小,密度为24kg/m3时的导热系数为0.035W/mK,密度为55kg/m3时的导热系数为0.036W/mK,而玻璃棉的导热系数随着密度的变化相差2倍以上,纸纤维素的导热系数在-20℃~70℃之间基本保持不变,玻璃棉的导热系数在寒冷的冬天最多可降低50%。
低能耗
回收的新闻用报纸经过破碎、阻燃、防水等处理即可使用,纸纤维素在整个制造中所消耗的能源很少,并且不排放CO2气体,而生产一吨聚苯乙烯需要耗电500度、燃料0.64×106达卡、8吨冷却水和2吨原油。
可回收利用
制造纸纤维素的新闻用纸可连续回收利用达7次,而其他保温材料一般只能利用一次。
优良的防火性能
按照英国的标准,正常的防火墙可分为15分钟、30分钟和60分钟三个等级。防火实验证明,经过阻燃处理的纸纤维素防火墙的等级为60分钟。而玻璃棉防火墙的等级为15分钟,矿棉防火墙的等级为30~60分钟,一些泡沫材料不够级别。
生态环保
利用回收纸作为原材料有利于减少环境污染,并且在使用过程中对人类的健康无任何不利影响,使用后没有难以回收或产生垃圾等问题。
在国外,纸纤维素作为保温绝热材料主要用于阁楼和木框架结构建筑中,其安装和使用技术主要有以下几种:
阁楼安装(LoftInstallation)
此法也称为疏松填充。首先把纸纤维素半压缩打包,半压缩包的密度为150~200kg/m3,安装时把半压缩包放进特殊的鼓风设备内,用鼓风设备把纸纤维素吹到阁楼底部,纸纤维素为干态的,不加水和粘结剂,鼓风设备的作用是打碎半压缩的纸纤维素然后把它以松散纤维的形式吹到阁楼底部,吹出来的松散纸纤维素密度为24kg/m3±15%,导热系数为0.035W/mK。
墙空穴安装(WallCavityInstallation)
EXCEL公司开发了一种“Turfill”系统用于墙空穴安装,这种方法是把纤维在压力下吹入墙上面的空穴内,纤维的密度大约为55kg/m3。对于用预制件装配的建筑系统,可采用湿法喷涂技术安装,此技术是把纸纤维素弄湿后吹到壁骨材料之间的外木质面板的内侧,施工时需要水和粘结剂把纸纤维素与基本结合在一起,然后在固定内墙板之前用特殊工具把纸纤维素刮平。最近,德国市场上出现了另一种适用于用预制装配的建筑体系的技术,此技术是用热固联树脂把纸纤维素粘在一起,纤维的密度为50~100kg/m3。
热屋顶安装(HotRoofInstallation)
对于木结构热屋顶空穴保温系统,或者把纸纤维素吹入空穴内,或者使用湿喷的方法,吹入屋顶空穴的纸纤维素密度为45~55kg/m3,导热系数为0.036W/mK。
预制板填充(FactoryPanelFilling)
EXCEL开发了适用于工厂预制木结构单元的“自动填充”系统,此系统与用于装配建筑系统的湿喷技术类似,然后用薄膜密封住这些预先填充的框架单元以防止在运输和现场安装时湿气的进入。
纸纤维素作为保温绝热材料在欧美已经应用了40多年了,虽然目前纸纤维素在欧美建筑节能市场上占有的份额比较小,但是,随着人们对健康、环保和防火安全等方面的日益重视,纸纤维素保温绝热材料将会飞速发展。
然而,目前中国的建筑节能市场上还没有出现纸纤维素保温材料,原因是多方面的:
1、中外的建筑特点不同。欧美的住宅大多为低层住宅,建筑结构多为木质结构,几乎所有的住宅为坡屋顶,而我国城镇的建筑多为中高层建筑,建筑结构多为钢筋混凝土框架结构。中外建筑特点的不同就决定了纸纤维素的应用方式的不同,国外成熟的应用方式在中国可能就不适用了,我国的企业还需要一定的时间来吸收改进。
2、我国的建筑节能起步较晚,建筑保温技术在一些领域还比较落后,而且许多的建筑节能企业缺乏自主创新意识。
3、中国的建筑节能市场还处于起步和发展阶段,对建筑节能材料的生产要求和使用规范还需不断完善。
植物纤维保温墙体材料
我国作为一个农业大国,每年有大量的农作物秸秆没有很好地被利用。而植物纤维保温材料的出现,可以很好地解决农村农作物秸秆的利用问题,同时它也适应了国家建设节约型社会发展的需求。目前,植物纤维保温材料作为一种新型的建筑材料在市场中的应用刚刚开始,由于其具有突出的利废、环保、再生和节能等特性,已显现出极强的生命力和广泛的应用前景。
植物纤维保温墙体材料的特点体现在如下几个方面:
成熟的技术和高性能的产品。植物纤维保温墙体材料是国家禁用粘土砖替代产品中性能较好、实用性较强的产品之一。该产品的性能与粘土砖接近,有较强的实用性,并且舒适性能高于粘土砖建筑。
改变建筑模式的基础构件。(1)解决寒冷地区跨年度施工的材料保障。工期长、跨年度施工是寒冷地区建筑业延续多年的传统模式。这种模式建筑成本高、建筑质量低、能源消耗大。植物纤维墙体材料系列产品的应用从根本上改变了这种落后的建筑模式。植物纤维保温墙板按图制作、按号拼装、一次完成砌体和保温的全部工作,它与建筑框架同时施工、按序跟进、同时完工。(2)植物纤维为实现建筑轻体化、高能化、省地化提供了可靠的物质基础。
实现建材生产的低耗高产。在生产成本中,植物纤维外墙保温板每平方米耗电0.142度,耗水1.5升,不用1克燃料,每平方米中电和水的成本为1元。与其它墙体保温材料比较,其产出量与能耗比是极低的。植物纤维在使用中的节能效益很高。以植物纤维外墙保温板为例:规格200mm厚的墙板,保温系数高于370mm粘土砖墙4倍,取暖热耗降低4倍,取暖成本减少4倍,每年可节省大量的能源消耗,减少取暖支出。
植物纤维保温墙体材料在我国市场中应用的广泛性:
地域的广泛性。1、由于植物纤维保温材料的秸秆原料广泛,在全国各地均可大量生产使用。植物纤维的种类范围广,如南方的稻草、甘蔗渣、稻糠等;北方的玉米秆、高粱秆、大豆秸等;中原地区的麦秸、谷糠等;;林业地区的锯末和干柴等。2、由于植物纤维保温材料产品已经系列化,使用的地域性极大。就生产而言,南方气温条件好,可以全年生产;北方气温低、但是空气干燥,5-9月每天的产量是南方地区的3倍,产量不会受影响。就气候适应性而言,有突出的保温、防水、高强度的特点,能适合热带、亚热带多雨潮湿的气候;同时亦适应北方地区保温抗寒的要求。
使用的广泛性。1、由于该产品工厂化生产、按图制作、便捷安装、产品系列化等特点,广泛应用于各种框架式建筑如体育场馆、厂房仓库、救灾房屋、宾馆饭店以及商场写字楼等。2、现投产的产品有多种规格、多种用途和功能。如:轻体内墙隔板、卫生间隔板;高保温外墙板、强保温外墙板、保温隔音屋面板、强防水屋面板等。
由于建材价格的不断上涨和房价的上涨,植物纤维系列墙体保温材料的广泛应用,可使建筑成本大为降低。植物纤维墙体保温材料作为一种新的材料,对我国建筑市场的发展将起到积极的推动作用。
随着我国建筑节能市场的逐步完善,人们对健康环保的日益重视,企业自主创新意识的提高,类似以上这两种绿色环保型墙体保温材料必将以其特有的优势在我国的建筑节能市场上占有一席之地。
参考文献:
《全国民用建筑工程设计技术措施/建筑产品选用技术》(建筑•装修)
白小莉,植物纤维保温墙材多快好省,《建设科技》
田胜利,保温绝热新材料:纸纤维素,《建设科技》