长期以来,关于我国墙体保温材料体系“有机”好还是“无机”好的争辩一直未曾间断过。由于有机材料在保温、价 格等方面的优势,一直牢牢占据着市场的主导地位。然而,2009年初央视新大楼的一场大火,使无机材料的防火优势空前凸现,原本无力与有机材料抗争的它也 就此备受关注。
其实,有机与无机的保温材料各有优缺点,同时我国幅员辽阔,温差变化大,外墙保温本就不该一刀切,根据各个地区的气候条件和建筑类型,因地制宜地选择保温材料,才是兼顾节能与功能之正道。
辩论之一
有机与无机 孰优孰劣
2009年10月底,公安部与住房和城乡建设部联合下发了《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》(下称《暂行规定》),使本就硝烟弥漫的墙体保温市场战火升级,建筑保温材料领域中的有机与无机两大门派之间的较量更加凸显。
两派纷争
建筑保温体系有机派认为,《暂行规定》要求100米以上建筑要用A级不燃材料(亦即无机材料),过多地强调了墙体保温体系的防火性能而忽略了保温性能,这不利于有机保温材料的健康发展。
北京振利高新技术有限公司董事长黄振利就是力挺有机派的代表。他坦言:“我国墙体节能发展的20多年来,无机材料外墙外保温方面没有大面积成功应用案例, 尤其是在多层和高层上都没有实践先例,现在要求全国统一在100米以上工程中使用没有经过实践验证的技术是危险的。”
而力挺无机派的北京中创博城科技发展有限公司总经理李博城则认为:“《暂行规定》对于无机保温材料企业而言是极大的政策利好,有机材料因其自身性能所限无 法达到防火A级标准,而无机材料防火优势相当显著。《暂行规定》一旦成为正式规定下发之后,开发商未来在选择墙体保温材料时将优先考虑无机保温材料。”
据了解,有机类保温材料主要来源于石油制产品,包括发泡聚苯板(EPS,即最常见的白色泡沫)、挤塑聚苯板(XPS,高度压缩的白色泡沫)、喷涂聚氨酯(SPU)以及聚苯颗粒等。当前,有机类外墙外保温系统占据了我国外墙外保温市场75%以上的份额。
无机保温材料包括膨胀珍珠岩、中空玻化微珠、闭孔珍珠岩、岩棉、矿棉、玻璃棉等,主要取材于石屑、玻璃、工业废渣。随着国家对于墙体材料防火安全等级规定的重视及要求,无机保温材料的市场份额将大幅提升。
各有利弊
那么,墙体保温材料有机与无机到底孰优孰劣?住房和城乡建设部干部学院副院长张庆风指出:两者之间无所谓孰优孰劣,只是由于材料自身特点,其具体性能各有利弊。
从保温性能而言,有机材料优于无机材料。众所周知,导热系数是衡量保温材料保温性能的一项重要指标,导热系数越低,保温性能越好。根据国家标准规定,凡平 均温度不高于350℃时,导热系数不大于0.12的材料称之为保温材料,而把导热系数在0.05以下的材料称为高效保温材料。眼下市场上常用的有机保温材 料,如挤塑聚苯板的导热系数在0.028~0.03之间,保温效果良好。无机类保温材料的导热系数相对较高,一般在0.065 左右,甚至更高,保温效果不甚理想。
吸水率与透气性也是一项衡量保温材料保温性能稳定性的重要指标。透气性指水汽扩散阻力。如果外墙外保温系统透气性不好,水气扩散受阻,将阻碍墙体向外排 湿,影响饰面涂料的颜色,而且还会产生应力,使涂膜鼓泡、脱落。另外,还会导致墙身含湿量逐步增加,使节能达标的外墙外保温系统受阻,造成室内空气浑浊, 且不适合人居。有机材料尤其是挤塑聚苯板的吸水率很低,具有很好的防水性。与此相反,传统的无机类保温材料,如玻璃棉、岩棉、矿棉制品等,具有较大的吸水 率和水蒸汽渗透率,因而保温效果不够稳定,尤其用于低温保温时,此类保温材料一旦含有水份,导热系数会急剧上升,隔热效果将明显降低。
从防火性能方面考虑,无机材料的优势比较明显。岩棉、矿棉和玻璃棉等无机保温材料防火阻燃性高,甚至不燃烧,完全可以达到《暂行规定》中的B1甚至A级标 准。但是对于有机材料来讲,防火性能却是其致命伤。由于有机材料多为石油制品,因此,不仅易燃,而且热分解时还会产生大量有毒物质苯乙烯。所以,该有机类 制品在我国部分地区被列为限制类技术,或“仅用于低层、多层民用建筑工程”。
对此,北京住总集团总工程师钱选青和中国建筑科学研究院建筑防火研究所季广其教授都一致认为,对于有机保温材料而言,达到防火B1级甚至A级有很大的技术 瓶颈,现阶段只有岩棉等无机材料可以达到防火规定标准,但普通岩棉抗压强度又达不到国家要求的0.1MPa标准。
一位不愿透露姓名的建筑师告诉记者:“虽然无机材料的抗压强度不达标,稳定性不强,但如果让我住在有机保温材料包裹的百米以上建筑里,我是不敢住的。一旦发生火灾,难以逃生。”
从建筑保温材料的使用寿命上看,无机保温材料也有极大优势。在正常使用的情况下,无机保温材料外墙保温系统工程的寿命可与其基层墙体同寿命。然而有机保温 材料的使用寿命则相对较短,以聚苯板为例,其使用寿命为15~20年,对于设计寿命为50~70年的普通建筑物来说,若使用聚苯板做外墙保温,将意味着同 一建筑物一生需做数次外墙保温,这将是一个巨大的工程,所花的费用也是无可估量的。
总体而言,有机类保温材料具有重量轻、可加工性好、致密性高、保温隔热效果好的优点;缺点是安全性能差,变形系数大、不耐老化、稳定性差,在实际施工应用中存在一定困难,而且造价高,不符合消防规定,难以循环再利用。
无机保温材料由于其配方及技术工艺上的局限,大多数材料制品结构单一,不稳定,导热系数较高,强度低,柔韧性差,易碎易损;优点是性能稳定、变形系数小,既防火阻燃又抗老化,使用寿命相对较长,施工难度相对较小,工程成本相对较低,可以循环再利用。
辩论之二
保温与防火 孰轻孰重
当前,中国建筑能耗已占到社会总能耗的27%。据统计,我国建筑单位面积总能耗比气候条件接近的发达国家高出2~5倍。若不采取节能措施,到2020年我 国将有50%的能源消耗在建筑上。鉴于此,住房和城乡建设部提出了建筑节能的总体目标:到2020年北方和沿海经济发达地区新建建筑实现节能65%。
正当我国建筑节能尤其是墙体保温全面推进之时,各地频发的火灾给墙体保温材料带来了火的考验,尤其是央视新址发生大火之后,有机保温材料的防火劣势暴露无疑。因此,《暂行规定》中对建筑外保温系统防火要求相当严格,这对于有机保温材料而言可谓当头一棒。
一位不愿意透露姓名的有机保温材料企业内部人士向记者坦言,“眼下天津、北京等地都在严格执行《暂行规定》中要求100米以上的建筑必须达到A级防火标 准。如此一来,很多建筑需要将原来已设计好的有机保温体系全部更换为无机材料,此举除了对建筑保温性能造成一定的影响外,由于无机材料的抗压强度较低,在 100米以上的高空大面积使用无机保温材料,将会导致建筑墙体空鼓、开裂甚至脱落现象出现。”
“有机保温材料不应被火灾全面‘株连’。”黄振利认为,《暂行规定》不能一刀切,不应过度强调无机材料的防火性能而忽视建筑的保温效果,有机材料通过构造防火设计,同样可以满足防火要求。
作为《暂行规定》的制定部门,公安部消防局法规标准处处长马恒认为,防火安全比建筑保温更为重要,我国未来的墙体保温行业一定要按照《暂行规定》的标准严格执行,企业不要抱有“降低相应等级标准”的幻想。
在住房和城乡建设部科技发展促进中心总工程师杨西伟看来,外保温系统的首要任务是保温,但应兼顾耐久性及防火安全性。“谈到外墙外保温的防火安全,首先应 该明确两个概念。一是公共建筑的外墙外保温防火体系,另一个是居住建筑或称住宅建筑的外墙外保温防火。通过调查发现,建成的居住建筑外墙外保温火灾发生机 率很小,所引发的建筑火灾多数是因施工不规范所致。实际上,有机保温材料和无机保温材料各有优缺点。墙体保温企业如何提高产品性能水平,研发出既能满足保 温要求,又能达到防火标准的适合我国国情的墙体保温材料是当务之急。”
辩论之三
技术与价格 何去何从
现如今,建筑外墙外保温技术作为我国建筑节能技术的主导方向,如何开发适合中国国情的建筑外墙外保温材料系统迫在眉捷。
而眼下我国的墙体保温材料无论是有机类还是无机类都存在一定的技术难点,有机材料的防火性能与无机材料的保温性能都亟待提高与完善。尤其是无机保温材料,市场成熟度不高,综合性能偏低,产品质量得不到保证。
“如今我国的无机保温材料整体技术生产水平不高,未能达到国家有关质量要求,诸多工程实践中出现脱落、膨胀、开裂等问题。”德国可耐福亚太区技术负责人郭 克峰坦言,“但我国可以借鉴国外成功经验来提高自身的技术水平。如欧洲在无机保温材料的岩棉类技术体系上,尤其是在高层建筑上的应用方面,有非常成功的经 验值得我国借鉴。”
德国可耐福技术支持经理孙健也同意这一观点。“从20世纪70年代到今天,欧洲各国外墙所采用的保温材料主要是有机材料EPS板和无机材料岩棉两种。目前 在欧洲发达国家EPS板的使用率已经达到82.7%,岩棉大概是14%,还有PU软木、玻璃棉等材料占到0.5%。尤其是德国,由于节能标准的提 高,EPS板的厚度已经用到20公分以上。英国主要还是用岩棉,岩棉板的厚度基本上也占到了30公分。我们完全可以借鉴这些成功经验,减少国内企业摸索创 新的时间,尽快让我国的墙体保温市场成熟和完善起来。”
如此成熟的国外技术,我国为何不引进和采用呢?“这与价格有直接关系,国外产品价格比国内同类产品普遍高出5~6倍。”孙健告诉记者。“以岩棉类无机保温 材料为例,国内5公分厚的产品价格在20~30元/平方米,而国外产品的价格则在100元/平方米左右。又如无机的玻化微珠保温系统,真正保温性能好的产 品价格比较昂贵,但质量有保证。而国内的同类产品价格虽便宜,质量却不尽如人意。”
“国内的保温材料生产企业应该尊重技术规律,把技术的实用性与缺陷改进和完善后再将成熟的技术体系推向市场。”张庆风表示,如今国内企业比较急功近利,保 温技术体系缺乏在实际工程中的考核验证。国外有近40年的工程应用实践,而我国只能靠企业自己检验或实验室检验,技术性能缺陷比较明显。当前,我国尚缺乏 一种衡量企业技术体系合格度的标准及机制,同时也缺乏对于墙体保温系统的抗力、防火、耐久性等基础理论研究。如此种种都有待于企业的技术规范、行业的市场 规范以及国家的标准规范进一步健全与完善。
解决之道
因地制宜
选择保温墙材
我国幅员辽阔,气候复杂多变,温差变化也非常大。但目前任何一种保温材料及其系统的少数性能指标都不能完全地满足我国各地气候区域保温工程的综合性能要求。
因此,在进行建筑节能保温设计时,外墙保温不可能一刀切,应根据各个地区的气候条件和建筑类型,因地制宜地选择材料。
在我国北方地区,由于寒冬、风大、少雨等气候影响,北方冬季供暖时间在120~150天,建筑保温效果的优异成为第一要素。因此,从保温性能上选择,应以 导热系数低的发泡聚苯板、挤塑聚苯板、喷涂聚氨酯等有机保温材料为宜。若选择无机保温材料来提高其保温性能,必须要增加保温材料的厚度,而超过一定厚度的 保温层会对墙体保温系统的承重能力产生影响。
而南方地区由于寒冷天气较少,湿热天气较多,除星级宾馆有中央空调外,大多普通建筑没有暖气。当冬季室外阳光充足时,室外温度反比室内高。在此情况下,如 果采用有机聚苯板薄抹灰外墙外保温系统,室内不仅不会感到温暖,相反感觉更加阴冷。因此,南方更重视保温材料的隔热效果而不是保温效果,无机保温材料系统 恰适合此地域。
“建筑保温是专业性较强的系统工程,从设计、构造、选材、施工、资源与环保等各方面,都应根据当地的气候特点和保温效率的实际需要、建筑设计风格和建筑主 体材料构成特点等多方面进行考虑。”张庆风指出,为了满足我国各地区、不同气象区域的节能要求,积极开展保温材料系统耐久性研究工作,采用有机保温材料和 无机保温材料相联合的方法,开发生产优质高效的复合保温材料十分必要。
“采取有机、无机外墙外保温材料结合使用的方式或将成为未来发展方向。”陶氏化学(中国)有限公司建筑应用事业部的工程师如是说。“当前,有机保温材料市 场在一段时间内仍然很广阔,因此可加强对现有有机保温材料的改型及研究,提高其耐火等级。同时,可以探索有机与无机材料的结合使用,充分利用有机、无机保 温材料各自的优点,弥补双方的缺陷,使建筑兼顾节能和阻燃的效果。比如在高层建筑的外墙保温施工时,利用棉岩条板等无机保温材料设立隔火条带,将保温层分 隔成若干块,发生火灾时以阻止火势的蔓延。”
“对于生产第一线的企业而言,更应加大研发力度,创新现有墙体保温系统。”李博城认为,随着科学的发展,技术的进步,外墙保温材料将沿着“有机材料体系为主——有机、无机两大体系并存——有机、无机材料结合使用的复合体系”的方向前进。