2024-04-20 02:34:03| 在2020年我国提出“双碳”目标之前，超低能耗建筑在我国经历了10 余年的研究探索和试点示范阶段。然而，随着“双碳”目标的提出，降碳压力推动超低能耗建筑迎来了规模化发展的新阶段。在“十三五”期间，我国成功建设并完成超低、近零能耗建筑面积近 0.1 亿平方米。住房和城乡建设部发布的《“十四五”建筑节能与绿色建筑发展规划》提出，到 2025 年，我国将建设超低能耗、近零能耗建筑 0.5 亿平方米以上。
传统建筑材料如混凝土和金属等，虽然结构稳固，但在隔热、隔音和节能方面表现较差。例如，混凝土结构可能出现冷缝、裂缝或粒料析离等缺陷，并且导热率高导致室内外热量交换频繁，冬季室内热量流失，夏季外部热量渗透，从而增加空调和供暖系统的能源消耗，不利于保温节能。另外，传统建筑材料对声音的吸收能力较弱，容易导致声音在室内外传播，影响隐私和安静的居住环境。这些问题会严重影响建筑的耐久性、安全性和居住品质。此外，传统建筑材料如木材、塑料等通常属于可燃或易燃材料，在火源作用下容易起火并且火势蔓延迅速，且易产生有毒有害气体，存在较大的安全隐患。
为了解决传统建筑材料的上述问题，人们往往选择通过加装保温材料来提升居住品质。然而，目前市场上采用较多的保温材料也存在较多缺陷且保温效果通常较差无法满足高能效建筑的要求，例如聚苯乙烯（EPS）和聚氨酯（PU）等在遇火情况下容易燃烧，且燃烧时可能释放有毒气体；一些保温材料如岩棉和玻璃棉等具有一定的吸水性，一旦吸水后，其保温性能会大幅下降。
为了达到一定的保温效果，保温材料往往需要较厚的厚度，这会增加建筑的体积和重量，而且其安装往往需要多个步骤，施工周期长，且对施工质量要求较高，一旦保温材料与饰面材料之间的粘结力不足，可能导致外墙饰面材料脱落，进而导致建筑物在使用过程中出现安全隐患。并且由于施工和设计不当，传统保温材料容易形成冷热桥，导致热量通过结构缝隙泄露。
另外，传统保温材料受环境影响较大，如温度变化、湿度等，容易老化，使用寿命相对较短，难以适用于一些极端气候的地区。此外，由于传统保温材料的物理特性限制，饰面选材面非常窄，可选择的饰面材料种类较少，影响建筑的美观性。
被动式超低能耗建筑是未来建筑发展的趋势，但目前市场上的外墙保温材料存在无法满足超低能耗建筑技术要求以及阻燃等级低的问题。市场主要采用有机聚合物多孔泡沫材料、无机纤维棉和泡沫无机保温材料。有机聚合物如挤塑板、石墨聚苯板占据市场份额大，但易燃是其致命缺陷，导致建筑外墙失火频发。无机保温材料如珍珠岩板在阻燃性能上有优势，但在导热系数和容重等性能方面稍显不足，难以满足超低能耗建筑的需求。
气凝胶作为一种新型的轻质高效保温材料，因其独特的微孔结构和低热导率而备受关注，在航空航天和工业保温领域应用广泛。
根据中国国家标准 GB8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》，建筑材料的燃烧性能分为 A1、A2、B、C、D、E、F 七个等级。其中，A 级为不燃材料， B1 级为难燃材料，B2 级为可燃材料，B3 级为易燃材料。气凝胶的主要成分是二氧化硅，这是一种高温下仍能保持稳定的物质，因此气凝胶具有极佳的耐火和隔热性能，被归类为 A 级不燃材料。
气凝胶的防火性能主要体现在：能够承受高达 1000° C 的温度而不燃烧，并且导热系数极低，可以有效阻止热量传递，从而在火灾情况下保护建筑结构，更重要的是在高温下不会释放有毒气体，这对于火灾时的安全疏散非常重要。
除了优异的防火性能，其特别具备的保温隔热、隔音性能，在建筑领域展现出广阔的应用前景，国内的气凝胶制备技术近年来有了较大突破，已实现常温常压生产，解决了设备能耗高、超临界高压危险性大的问题，原材料成本大幅降低。因此，气凝胶保温材料在建筑保温隔热中逐渐增多，更适用于超低能耗建筑的外墙保温。
气凝胶具有极低的热导率，可以有效地减少热量的流失，从而降低建筑的采暖需求。在超低能耗建筑中使用气凝胶作为保温层，可帮助建筑达到严格的保温标准，减少能源消耗。
气凝胶的应用可以提高建筑的气密性，防止室内热空气的流失。这对于超低能耗建筑来说至关重要，因为气密性是其节能设计的核心之一。
气凝胶的多孔结构使其具有良好的声音吸收能力，有助于降低噪音污染。在超低能耗建筑中应用气凝胶，可以提升居住舒适度，创造一个安静的室内环境。
气凝胶不仅能提供保温和隔音效果，还能通过其透光性质，为超低能耗建筑提供自然采光，进一步提升居住舒适度。
气凝胶的生产过程可以优化为更环保的方法，减少对环境的影响，符合超低能耗建筑的可持续发展理念。
从建筑不同部位能耗损失来看，墙体能耗占建筑总能耗的 40%～45%，因此，墙体保温是建筑节能的重点。
近年来，保温装饰一体板作为墙体保温领域的新型产品，国家出台多项鼓励措施，目前正呈现良好发展势头。
国家标准《装配式建筑评价标准》（GB/T 51129—2017）规定，围护墙体采用保温装饰一体化板可加 2～5 分。
2023 年，住建部发布《绿色建材低碳技术与产品案例（第一批）》，新型外墙保温结构装饰一体化技术与产品包括保温装饰一体板外墙外保温系统。
自2023年3月1日起实施的《民用建筑通用规范》（GB 55031—2022）规定，外墙及幕墙面层都将计入建筑面积。未来，轻薄型、装配式的“新一代”幕墙装饰效果的保温装饰一体板将拥有广阔的发展空间。
随着建筑节能要求越来越高，超低能耗建筑的常态化，保温装饰一体板的应用区域逐步扩大，保温装饰一体板的自重大就成了制约其发展的因素。以最常见的硅酸钙板体系举例，当保温芯材选用岩棉时，单就面板和背板的自身重量就已经达到了 17kg，很难满足超低能耗建筑的保温要求。
将气凝胶保温材料运用于保温装饰一体板中，可大幅度提升建筑物的保温性能，有效降低能源消耗，达成节能减排的目标。
气凝胶保温装饰一体板由饰面层(氟碳实色漆、氟碳金属漆、多彩仿石漆、真石漆等)、饰面板（硅酸钙板、陶瓷薄板、金属铝板等）、保温层（气凝胶复合不燃保温板（A2 级）、气凝胶无机发泡保温芯材（A1级））构成。适用于各类新建建筑及既有建筑装饰节能改造和外墙外保温装饰工程，为建筑节能提供一体化解决方案。
气凝胶粘锚式保温装饰一体板系统，由气凝胶保温材料和多样化的饰面材料组合而成，集外墙保温与装饰功能于一体，由保温装饰板、专用粘结剂、专用嵌缝密封材料、专用锚固件等构成，通过粘结+锚固的方式固定于外墙的保温装饰系统。
气凝胶装配式保温装饰一体板系统，集外墙保温与装饰功能于一体的系统材料，由保温装饰板、龙骨、嵌缝密封材料、锚固组件等构成，通过龙骨干挂方式固定于外墙的保温装饰系统。
气凝胶保温装饰一体板以其卓越的性能为建筑提供全面可靠的外墙解决方案，综合性能优越，满足多样化的建筑需求。作为新型外墙节能材料的理想选择，其特点如下：
采用工厂预制方式，可精准控制生产工艺和材料质量，确保产品的稳定性和一致性。标准化生产有助于简化现场施工，提高工程效率和品质。
具备低容重、尺寸稳定性高、结构稳定等优点。具有出色的耐候性，使用寿命长，可降低建筑维护频率，提高整体经济效益。
保温层采用气凝胶保温材料，防火等级为 A 级不燃，具有良好的保温隔热性能，可有效降低建筑能耗，减少碳排放，符合绿色建筑和低碳发展的要求。超低能耗建筑对保温装饰一体板系统技术新要求
保温装饰一体板应用于超低能耗建筑面临诸多技术挑战，需要解决保温层连续性、锚固组件断热桥、超厚保温层带来的系统连接安全性、防火安全性、防水透气性，以及与外挂式被动窗及外遮阳的安装协调性等系列系统构造设计难题。
传统一体板板缝宽度不宜小于 6mm 且不大于 10mm，一般采用先塞泡沫棒、后打密封胶的方式处理，但这种方式不适用于超低能耗建筑。超低能耗建筑的保温要求一定要达到保温层连续、无间断，消除热桥，因此需要打阻燃发泡聚氨酯。
应用于超低能耗建筑一体板的锚固组件需要解决热桥问题。解决办法是在锚固件与基层之间增加厚度不低于 5mm 的隔热垫块。
当保温材料增厚，力矩加大。一体板系统连接安全设计方面，其黏结、锚固均应满足工程抗风荷载设计值要求，即采用“双保险”。另外，在黏结面积比满足要求的同时，还应考虑重力剪切作用。
应参照《保温装饰板外墙外保温工程技术导则》（RISN-TG028—2017）中 6.3.6、6.3.8，行业标准《建筑外墙外保温防火隔离带技术规程》（JGJ 289—2012）中3.0.7 及国家强制性标准《建筑防火通用规范》（GB 55037—2022）中 6.6 的相关要求进行设计。
要解决一体板系统的防水透气性设计问题，一是要求密封胶与板缝处的装饰面板侧面或表面相容，其密封深度不应小于 5mm；二是设置单向防水透气阀，使一体板系统内外气流通畅平衡，单向防水透气阀的材质为 PVC 塑料。
超低能耗外窗一般采用外挂式（外悬式）安装，此种安装方法是将窗依靠“型材”/连接件形成支撑结构，把窗“挂”在建筑结构的外侧。要求保温材料应覆盖部分窗框，覆盖宽度不小于 20mm。此处搭接和密封是关键；一体板与外遮阳系统衔接时，抗裂和防水处理措施至关重要；窗台宜设置金属挡水板，窗台板安装时，外保温与窗台板两端及底部之间的缝隙应先用膨胀止水带填塞，再进行密封处理。
三分材料，七分安装，采用正确到位的精细化安装也是保证保温装饰一体板系统充分发挥其节能装饰效果的关键。
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