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真空絕熱板有極低的導(dǎo)熱系數(shù)，與傳統(tǒng)的絕熱材料相比，在保溫效果要求相同的情況下，具有保溫層厚度薄、體積小、重量輕和制作過程環(huán)保無污染等優(yōu)點(diǎn)。隨著對真空絕熱板的不斷優(yōu)化和其成本的不斷降低，在未來幾年，真空絕熱板將有很大的市場需求。

何為真空絕熱板？

真空絕熱板（VIP）是一種由多孔芯材、吸氣劑和阻氣膜三部分復(fù)合而成的新型保溫材料（見圖1）。

圖1  VIP結(jié)構(gòu)原理圖（左）及實(shí)物圖（右）

其中，多孔介質(zhì)可以盡可能多地降低真空絕熱板的熱傳導(dǎo)。阻氣膜可以保證所創(chuàng)造的真空環(huán)境，以最大限度地降低由氣體造成的熱傳導(dǎo)和對流換熱。吸氣劑是為了吸收外界滲入真空絕熱板內(nèi)部的和芯材釋放的氣體和水蒸氣，從而降低對流換熱和氣體導(dǎo)熱，持續(xù)地保持真空絕熱板的真空度，來維持相對低的導(dǎo)熱系數(shù)，同時還可以延長真空絕熱板的使用壽命。

真空絕熱板在國內(nèi)建筑領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀

由于真空絕熱板具有極好的保溫隔熱性能，所以其應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)從最初的冰箱、冷藏運(yùn)輸?shù)戎鸩窖由斓浇ㄖI(lǐng)域。

與傳統(tǒng)的建筑用保溫材料相比，真空絕熱板不但重量輕，而且體積小，這在很大程度上能夠增加建筑用戶的有效使用面積：當(dāng)傳熱系數(shù)達(dá)到0.13W/（m2·K）所需的隔熱材料厚度，普通混凝土需要15800mm，聚苯乙烯泡沫300mm，聚氨酯泡沫192mm，而真空絕熱板的厚度僅需30mm。

據(jù)研究，采用真空絕熱板技術(shù)可以大幅降低能耗，30mm的VIPs，其每年外墻的能耗僅為31kW·h/m2，而且絕熱層厚度僅為普通絕熱材料的1/3左右。

圖2  相同保溫效果的不同材料厚度對比

圖2是具有相同保溫效果的各保溫材料厚度對比圖。這正反映了真空絕熱板作為一種新型絕熱材料在建筑商應(yīng)用的巨大潛力。

有模擬分析表明，在中國不同氣候區(qū)的建筑保溫，使用真空絕熱板比使用聚乙烯泡沫節(jié)能7.2%~18.8%。

真空絕熱板在建筑應(yīng)用中存在的問題

與傳統(tǒng)建筑用保溫材料相比，真空絕熱板確實(shí)有很大的優(yōu)勢。但是作為一種新型保溫隔熱材料，真空絕熱板在建筑上的應(yīng)用也存在一些問題，需要研究人員、產(chǎn)品供應(yīng)商以及建筑施工方共同努力解決。就目前來講，真空絕熱板在建筑上的應(yīng)用的問題可歸結(jié)為以下幾點(diǎn)：

1.真空絕熱板應(yīng)用的前提條件是要保證其真空度未被破壞，但作為建筑物保溫隔熱材料應(yīng)用時，真空絕熱板的力學(xué)性能差，表面易破損，需要進(jìn)一步優(yōu)化VIP的力學(xué)結(jié)構(gòu)，使其力學(xué)結(jié)構(gòu)和熱學(xué)性能能達(dá)到最好的配置。

2.目前，真空絕熱板的使用壽命測試大多是在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，具體在建筑上應(yīng)用時的壽命時間尚未得到實(shí)踐驗(yàn)證，并且大部分VIP的使用壽命都小于建筑物的使用壽命。

3.相對于傳統(tǒng)的建筑用保溫材料，真空絕熱板在具體建筑應(yīng)用時不能任意裁剪、切割，否則會破壞其真空度，需要按照現(xiàn)場施工要求在生產(chǎn)商預(yù)先訂制。

4.目前，真空絕熱板的造價偏高，材料成本和制作成本都比普通的保溫材料要高，這限制了其在建筑領(lǐng)域大規(guī)模地使用。政府相關(guān)部門應(yīng)該對真空絕熱板在建筑應(yīng)用初期給予相應(yīng)的政策支持和經(jīng)濟(jì)補(bǔ)助。

潛力巨大

國內(nèi)VIP板的研究始于21世紀(jì)初，由于發(fā)展時間較短，市場認(rèn)知有限，加之成本較高，國內(nèi)應(yīng)用仍處于導(dǎo)入期，其中約80%應(yīng)用集中于冰箱冰柜等家電制造領(lǐng)域。據(jù)悉，2019年我國VIP企業(yè)數(shù)量20余家，年產(chǎn)能5000萬平方米，實(shí)際銷量約4000萬平方米，產(chǎn)值約40億元。

圖3  國內(nèi)真空絕熱板產(chǎn)銷量快速增長

而在建筑領(lǐng)域，雖然相對于國外，我國對真空絕熱板的研究發(fā)展較晚，其應(yīng)用也存在一定的問題，但隨著我國科研人員和建筑工程師的不斷努力和國家對于節(jié)能環(huán)保的不斷重視，相信會使真空絕熱板在絕熱性能、可靠性、適用性等方面不斷地完善，使得真空絕熱板在國內(nèi)廣泛地推廣和應(yīng)用。

本文改編自《真空絕熱板研究現(xiàn)狀及其在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用》

文章首發(fā)于《真空》雜志2017年第1期

本文作者：孟闖，闞安康，郭志鵬，張馳，楊鐸

作者單位：上海海事大學(xué)商船學(xué)院