被動式超低能耗建筑助力綠色轉型，已經是未來建筑發展的趨勢。但目前市場上的被動式超低能耗建筑外墻保溫材料是以建筑節能 75% 標準設計，一是不能滿足節能率達到 90% 以上的超低能耗建筑技術要求，二是阻燃等級以 B 級為主，存在很大的安全隱患。目前，建筑外墻常用的保溫材料主要為有機聚合物多孔泡沫材料、無機纖維棉和泡沫無機保溫材料。有機聚合物如擠塑板、石墨聚苯板等以其優異的保溫效果、較輕的材料密度、方便的施工操作等特性占據了絕大多數市場份額，但是易燃是其致命缺點。建筑外墻保溫材料失火的案例頻出，人員財產損失嚴重，各地也陸續出臺了對外墻保溫材料阻燃等級的應用限制。而無機保溫材料如珍珠巖板等在燃燒性能方面優于有機保溫材料，但是導熱系數以及容重等性能則稍顯遜色，無法滿足市場上對超低能耗建筑保溫材料的要求。

SiO2 氣凝膠作為一種多功能的高效保溫隔熱環保材料，以其獨特的低熱導率、耐高溫，遇火不燃等特性已在航空航天、工業保溫領域應用多年。近年來，國內的氣凝膠制備技術已有了較大突破，可實現常溫常壓生產，解決了制備設備能耗高、超臨界高壓危險性大的難題，原材料成本大幅降低，故氣凝膠類保溫材料在建筑保溫隔熱中的應用變多，更適合用于超低能耗建筑的外墻保溫。本文主要針對 SiO2 氣凝膠保溫隔熱材料在外墻保溫系統應用的特點作了分析和總結，對推動氣凝膠材料在被動式超低能耗建筑領域的發展提供參考。

保溫材料現狀與缺陷

現在的建筑外墻外保溫材料選用較多的仍是有機材料（EPS 板等），其絕熱性能優異，但由于內部含有大量化學反應極高的化合物，在溫度達到一定限度時，就會發生分解反應或降解反應，釋放出大量可燃氣體，導致火災發生且難以控制。 

保溫優勢

氣凝膠自身重量超輕，密度為 3.55kg/m3，僅為空氣密度的 2.7 倍。與玻璃纖維針刺氈復合而成的氣凝膠氈常見厚度范圍為 3-10mm，極少數廠家可制備 20mm氣凝膠氈，其密度為 180~220kg/m3，25℃導熱系數低至 0.018 W/(m·K)，與傳統隔熱材料進行對比，在相同熱阻要求下，其使用厚度最低，可極大程度提高建筑容積率。

憎水性優勢

優質的氣凝膠氈有超高的憎水性， 憎水率可達 99.7%，而常見的憎水巖棉由于其添加的憎水劑會在使用過程中老化失效，導致巖棉受潮、吸水，最終影響保溫效果。

耐火優勢

選取有機保溫板與氣凝膠材料進行耐火試驗。傳統保溫材料阻燃等級雖可達 B1 級，但有離火自熄，遇火可燃的特性，在火災發生時易致火勢蔓延。氣凝膠氈擁有 A1 級防火性能，耐溫性可達 600℃以上，并且燃燒過程中不會產生明火、熔化等現象，可有效阻止火勢蔓延，是一款出色的阻燃材料。

氣凝膠隔熱氈的應用現狀

氣凝膠氈的生產加工工藝，使其在生產、運輸、應用的過程中產生纖維絲和氣凝膠粉塵，皮膚接觸后會產生瘙癢等癥狀，同時，吸入過量的玻纖絲會對人體造成傷害。因此，市場上也出現了表面覆膜的氣凝膠氈，但由于覆面層的鋁箔膜與砂漿粘接力并不理想，故多在外墻內保溫龍骨 + 保溫材料填充的結構中使用。

氣凝膠氈中的氣凝膠粉體依附于玻璃纖維表面，產品整體的抗壓強度、垂直于板面的抗拉強度均取決于玻璃纖維氈。市場上氈材的質量也存在差異，且沒有相關執行標準，成本較低的氣凝膠氈纖維松散，表層纖維與芯部纖維連接不緊密，垂直于板面的抗拉強度僅有 10-15KPa，除強度外其他性能也不高。在工業、儲罐等保溫領域應用影響不大，故價格低廉的氣凝膠氈也充斥著整個氣凝膠氈行業，使該產品一直處于“混亂期”，但如果這種纖維松散的氣凝膠氈應用于建筑外墻，則會有空鼓或脫層現象，無法使用，故建筑外墻應使用性能更好的氣凝膠氈。

氣凝膠隔熱氈在建筑應用中的問題

性能影響燃燒等級

質地松散的氣凝膠氈纖維疏松，易產生纖維粉塵，同時會增加氣凝膠氈掉粉率，最終影響產品導熱系數。有學者研究發現，因生產工藝等問題，一般憎水型玻纖基材氣凝膠氈，通過憎水處理產生硅烷基團，以及干燥過程中殘留的部分有機溶劑導致產品燃燒等級降低，僅為 A（A2）級。通過實際燃燒對比，一般憎水型玻纖基材氣凝膠氈在產品受火區域接觸火焰 5 秒內呈現黑色和黃色不同程度的變色，且燃燒時產生刺鼻氣味。

施工困難

氣凝膠氈有著與巖棉板類似的特征，均為纖維制品。玻纖絲對人體產生的影響，導致施工人員望而卻步，其參考巖棉保溫施工工藝所產生的施工成本，較普通保溫材料的施工成本高出 30%，且施工效率較低。質地松散的氣凝膠氈，壓縮變形量大，塊材生產時產品厚度極易造成不均勻，導致涂抹砂漿的厚度不均勻，且不易找平。

存在安全隱患

氣凝膠氈通過薄抹灰工藝粘貼于寬度不小于 3.0m，高度不小于 2.0m，面積不小于 6㎡ 的墻體上，經過 28天養護周期后進行耐候測試。第一階段進行高溫—淋水循環80 次，每次不少于6h；第二階段進行48h 狀態調節；第三階段進行加熱—冷凍循環5 次，每次不少于24 小時。測試溫度按《外墻保溫工程技術標準》JGJ144-2019 附錄 A.1 進行，取得了相關檢測報告。

通過測試，了解到氣凝膠氈的纖維緊密程度，直接影響著外墻保溫結構的耐久性。因氣凝膠氈表面纖維與芯部纖維連接不緊密，無法使其與砂漿進行緊密結合，猶如在滿是浮灰的基層表面粘貼膠帶，其實并未與材料結構進行有效粘接，及易出現分層和空鼓，最終出現安全問題。

外墻外保溫用氣凝膠氈應用與施工

基于應用端改良新款氣凝膠氈后，并在三亞某示范項目中應用。示范項目優化后的綜合能耗的相對節能率可達到 70%，在提高建筑節能率的同時，對氣凝膠氈的施工方法和參數選擇也指導了方向。數

防水性和強度選擇

施工前，在各廠家產品測試中發現，短切玻纖增強 SiO2 氣凝膠氈，憎水率可達 99.9%，質量吸濕率及體積吸水率也為最優。

同時也發現，短切玻纖增強 SiO2 氣凝膠氈的測試結果大于 0.035MPa，氈材自身斷裂，力學性能優勢突出，且產品自身的抗壓強度、板面平整度更為優異，更易于后續施工。而普通氣凝膠氈的垂直于表面抗拉強度僅為 0.015MPa，粘接層斷裂，膠粘劑無法與氣凝膠氈實現有效粘接。

表面處理選擇

因材料特性，氣凝膠氈表層纖維的抗拉強度較弱，極易影響與砂漿的粘接性能，為極大程度降低產品在運輸、施工過程中產生纖維粉塵的危害，同時要確保各項性能不受影響，須在其表面進行涂覆處理。經測試，涂覆普通涂料的氈材，在溫度 120℃時，4 小時涂層出現黃變，10 小時出現粉化現象，且涂料與氈材的附著力并不理想。而涂覆柔性漿料，涂層可滿足 200℃耐溫性，彎折不開裂，同時可使氈材垂直于表面的抗拉強度進行有效提高，且不影響粘接性能。

氣凝膠氈施工方法

現階段氣凝膠氈在建筑領域的應用方式多以龍骨+填充保溫材料的方式使用，應用單一，無法有效體現和控制產品質量，優質的氣凝膠氈無法有效得到推廣。在建筑外墻外保溫系統中，薄抹灰技術更適合氣凝膠氈材料的應用。

目前雖多地發文禁止或限制新建建筑的薄抹灰工藝，但舊改項目仍可以使用，且如果類似氣凝膠氈這類高保溫、高阻燃的材料可以大面積推廣，嚴格執行施工標準，施工和監管體系完善，薄抹灰工藝或許可重新煥發活力也未可知。施工流程，如圖 3 所示。

氣凝膠隔熱涂料的應用

在氣凝膠復合制品中，氣凝膠隔熱涂料產品也相對成熟，其保溫效果也較其他類型的涂料相對明顯。經過長達 3個月的自然環境下性能對比測試發現，氣凝膠隔熱涂料在隔熱保溫效果上有明顯優勢。因其隔熱保溫特性，應用場景更為廣泛，在夏熱冬暖等熱輻射較大的地區，建筑保溫系統使用氣凝膠隔熱涂料，可有效阻止輻射熱的入侵，同時降低室內冷空氣的流失，從而減少建筑能耗，測試數據如圖 4 所示。

氣凝膠保溫板的應用

氣凝膠復合不燃保溫板采用氣凝膠、水泥基膠凝材料和可發性聚苯乙烯等原料，通過特殊工藝復合加工制成，防火等級可達到 A2 級。相較于傳統保溫材料和同類產品，具有諸多優勢：導熱系數低，保溫性能佳，單位能耗低；容重輕、吸水率低、強度高，使用壽命長；施工簡便，工期短，施工效率高；綠色環保，安全可靠；產品規格多樣化，綜合性價比高。因此，氣凝膠復合不燃保溫板具備替代傳統保溫材料的潛力，可有效解決吸水、掉粉、脫落、纖維過敏等問題。

氣凝膠復合不燃保溫板適用于保溫裝飾一體化及薄抹灰體系，廣泛應用于新建建筑、工業廠房、舊樓改造、活動房等場景，可以滿足建筑行業對安全環保、高效節能等方面的需求，其應用能夠極大提高外墻外保溫系統的節能性，助力建筑實現超低能耗，如圖 5 所示。

氣凝膠材料憑借其卓越的保溫性能，有效提高了建筑外圍護結構的熱阻，降低了建筑能耗損失，并增強了建筑的耐火性。在“十四五”規劃期間，氣凝膠材料作為綠色建筑推薦材料，有望在綠色建筑領域迎來更大的發展機遇。然而，目前氣凝膠制品在外墻保溫方面的實際應用案例較少，仍處于市場推廣階段。為此，我們亟需將試驗檢測結果和示范工程的應用經驗進行充分總結，制定相關的施工工藝、監理監測標準，為各個環節提供執行準則、質量保障和安全保險，推動氣凝膠材料在外墻保溫領域的進一步規范化和推廣，以滿足綠色建筑的需求。

“路雖遠行則將至，事雖難做則必成”，盡管被動式超低能耗建筑目前還處于“混亂期”，但我們相信它將逐漸邁向“應用期”和“升級期”，穩步實現由超低能耗向近零能耗、凈零能耗的轉變，最終實現建筑產能目標，為中國實現“碳達峰、碳中和”作出重要貢獻。

來源：建設科技