項目研究背景
目前，中國的能源消費結構以煤炭和石油等化石能源為主，其中煤炭約占一次能源消費結構的70%，而世界平均水平不到30%。以化石能源為主體的能源消費過程中會排放多種有害大氣污染物，包括SO2、NOx、PM細微粒等，其中PM等細微顆粒日漸嚴重，霧霾巳成為困擾我國發展的重要環境問題之一。“節能減排”是當務之急。建筑能耗、工業能耗和交通能耗成為我國能源消費的三大“耗能大戶”。建筑各部分圍護結構的能耗損失分別為：① 墻體結構占60~70%;② 門、窗占20~30%;③ 屋面約10%。所以，建筑墻體保溫是建筑節能保溫的重點。常見的建筑墻體保溫體系是外墻外保溫體系。目前，在建筑外墻外保溫體系中應用的保溫材料主要由2類：易燃燒的有機保溫材料(如膨脹聚苯板，簡稱EPS板);不燃燒(即A級防火)的無機保溫材料(如水泥基泡沫混凝土保溫板和巖棉板)。
從 2007 年開始，隨著EPS保溫板在外墻保溫材料的廣泛應用，由此引發的火災此起彼伏。中央電視臺新址在建的附屬文化中心大樓火災、北京奧運會乒乓球比賽場館火災、濟南奧體中心體育館2次失火、哈爾濱“經緯360度”雙子星大廈火災及南京中環國際廣場50層高樓外墻保溫火災等，因此保溫材料的防火問題引起人們的高度關注。有機保溫材料外墻保溫工程火災具有易燃、引燃性強、快速立體火災、控制難度大、火災多集中在施工階段、投入使用建筑危險性大等特點。為深刻吸取火災事故教訓，遏制當前建筑易燃可燃外保溫材料火災高發的勢頭，把好火災防控源頭關，在2015年5月1日起實施新修訂的國家標準《建筑設計防火規范》GB 50016-2014中做出了很大的限制。
塑化板是由鄭州工大高新材料科技有限公司經過5年的實驗室研究及2年的工廠中試，2年的工業化試生產及試應用，目前已正式工業化生產并在河南省推廣應用的一類新型的A級防火建筑保溫板。
二.幾種常用建筑外墻外保溫材料的綜合比較
有機保溫材料的主要特點：保溫效果好，易燃燒，易老化(只有25年的使用壽命)。
無機保溫材料的主要特點：防火性好，耐久性好，經濟環保;但是吸水率大，保溫效果較差。水泥基泡沫保溫板屬于無機保溫材料。水泥基泡沫混凝土從生產工藝上又分為物理發泡和化學發泡兩種?；瘜W發泡泡沫混凝土主要由水泥(或粉煤灰和石灰，各種外加劑)、水、化學發泡劑(主要是雙氧水或鋁粉)經過配料、攪拌、澆注、發泡、自然養護或蒸壓養護而成的多孔材料。近十幾年，我國科技人員采用雙氧水發泡，將化學發泡泡沫混凝土的密度大幅度降低，市場產品的密度約260kg/m3，抗壓強度約0.55MPa，導熱系數大于0.060W/(m·K)。由于化學發泡特性，產品內部結構泡孔大，泡壁厚導致保溫效果差。另外成品易爆裂，損耗大也影響著市場應用，目前很多省、市(特別是寒冷地區)在節能建筑上限用和禁用。物理發泡泡沫混凝土是指由物理方法(主要利用空氣壓縮機和摻有發泡劑的溶液)產生泡沫再將泡沫加入到水泥(包括各種礦物摻合料、纖維和外加劑等)和水形成的漿體中，經混合攪拌、澆注成型、養護而成的一種多孔材料。目前,國內外所能生產的物理發泡水泥基泡沫混凝土密度在300-1200kg/m3，導熱系數大于0.070W/(m·K)，該類產品主要有泡沫混凝土砌塊、泡沫混凝土板材和回填材料等。
巖棉板是由玄武巖、輝綠巖等天然巖石經過高溫熔融或高溫礦渣熔融物，離心噴吹而成的無機纖維和適量的有機膠制成的保溫板。巖棉板的質量需要嚴格的原材料及其配比和工藝條件才能保證。巖棉板是一種A級防火保溫材料，為了應對建筑保溫材料的防火要求，目前市場上在大量使用巖棉板。但是，巖棉板有下列缺陷：強度很低(是一種軟體，類似棉被);巖棉板與墻體的粘結力很差;吸水率大，吸水后容易脫落，給外墻保溫的安全性留下隱患。
塑化板的主要原材料是水泥和礦物摻和料，專用外加劑，高分子聚合物等組成，采用預發泡技術(類似物理發泡)和水泥漿體濕磨技術，成型、養護、切割得到產品。由于通過專用外加劑使高分子聚合物與水泥水化產物產生分子層次的化學鍵合作用，所以塑化板即有無機材料的優點(防火性好，耐久性好，經濟環保等)，又有有機材料的優點(有一定的塑性或韌性，不粉化不開裂等)，其次塑化板中引入的泡孔直徑在微米級并且閉口率95%以上，所以塑化板的保溫性能較好。表1 是幾種常用建筑保溫材料的綜合比較。
表1 常用建筑外墻保溫材料綜合比較
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項目 |
塑化板 |
化學發泡水泥基保溫板 |
巖棉板 |
有機保溫材料（EPS板） |
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密度kg/m3 |
≦130 |
240 |
180 |
20 |
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抗壓強度/MPa |
≧0.40 |
0.5~0.8 |
0.04-0.07 |
0.1 |
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導熱系數 W/(m·K) |
≦0.045 |
0.060 ~0.065 |
0.040 -0.047 |
≤0.042 |
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吸水率/%(v/v) |
≤5 |
≤10 |
≧10 |
≤4 |
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燃燒性能等級 |
A |
A |
A |
B2 |
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生產成本元/m3 |
360 |
300 |
500~600 |
300~400 |
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最高工作 溫度 /℃ |
1000 |
1000 |
350 |
80 |
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使用壽命 |
與建筑同壽命 |
與建筑同壽命 |
25年 |
25年 |
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環境友好 |
無需燒制，無廢水、廢渣、廢氣 |
無需燒制，無廢水、廢渣、廢氣 |
高溫燒制、高能耗 |
利用石油資源，對環境有污染 |
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生產耗能 |
無需蒸壓養護 |
無需蒸壓養護
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1800~2000℃沖天爐高 溫熔化離心甩成纖維 |
原材料為石油化工生產所得，耗能較高 |
三.塑化板的主要用途
塑化板主要應用于建筑外墻外保溫體系，代替目前的EPS板、巖棉板和化學發泡的水泥基保溫板?？梢杂糜谛陆ㄖ鈮ν獗?，也可以用于舊房改造的外墻外保溫。
四.塑化板在外墻外保溫工程技術經濟分析
以鄭州市達到65%節能率為例，塑化板厚度80mm，約相當于70 mm厚EPS板的保溫效果。阻燃聚苯板(B2級)和塑化板售價均按600元/m3計。(1)阻燃聚苯板做lm2保溫，粘接砂漿+抹面砂漿需12kg、費用18元，70mm厚聚苯板費用42元，飾面層+施工費用+利稅按40元/m2計，合計100元/m2，保溫系統使用壽命25年，防火等級B2級。(2)塑化板做1m2保溫.粘接砂漿+抹面砂漿需12kg、費用18元，80mm厚保溫板費用48元，飾面層+施工費用+利稅按40元/m2計，合計106元/m2，保溫系統使用年限與建筑物同壽命，燃燒性能達到A級。如按一次性投資，則本系統比聚苯板系統貴6%，但本系統達到A級防火，人身和財產安全，且耐候性好、經久耐用，與建筑物同壽命。在建筑物使用期內無需多次進行保溫層更換，綜合經濟效益明顯占優。建筑物壽命若按百年計，聚苯板每25年更換1次，做1m2保溫共需投入100+25x100=400元/m2，若建筑物壽命按50年計，則聚苯板系統共需投入50+25x100=200元/m2;而塑化板系統共需投入106元/m2?？梢姳鞠到y的經濟效益十分顯著，相信其市場占有率必將超過傳統的保溫系統，有著巨大的市場潛力和經濟效益。
五.塑化板的應用前景
當前我國約有430多億m2既有建筑，根據有關部門規劃，到2020年，至少有1/3、約140多億m2需要進行保溫節能改造，按改造費為200元/m2元計算，僅既有建筑的節能改造費用就高達28 000億。此外，每年新建建筑竣工面積約20億m2，新建建筑保溫節能造價按100—150元/m2計算，每年新建筑節能造價有2000億元-3000億元;預計到2020年底，全國房屋建筑面積將新增近200億m2，新建筑節能造價約有20 000億元～30 000億元，也就是說，既有建筑的節能改造和新建建筑保溫節能合計約有50 000億元的市場。
使用安全環保建筑保溫材料是歷史發展及科技進步的必然。綜合比較，用塑化板取代EPS板等易燃材料，技術經濟合理，技術漸趨成熟，適應性強，應用面廣;用塑化板取代巖棉板，生產能耗更低，使用過程更環保、更耐久;用塑化板取代化學發泡水泥基泡沫板，保溫效果更好，使用面更廣?？v觀未來建筑發展趨勢，塑化板有望成為建筑保溫的主導產品之一。
