高性能聚氨酯保温板在高温干旱地区低温冷库工程中的应用

上海建工集团海外事业部 上海 200031

进入21世纪以来，节能减排已成为世界经济发展的主流，由于高性能聚氨酯保温板具有密度小、材料轻、运输安装方便。且其与其他保温材料相比较，具有高强度，低吸湿性、气密性，良好的防火性能，无毒性，无刺激性以及无生物寄生性，加工多样性，优良的建筑性能等诸多优点。作为最优的保温材料，高性能聚氨酯保温板在冷库建设方面的应用越来越广泛。

1 工程简介

背景工程为我国优贷援建项目，为东非厄立特里亚新建10 000 t低温冷库。该冷库建成后能很好地解决当地农产品和肉、鱼类食品的储藏和保鲜问题，也给该国的农产品和肉、鱼类出口带来国际竞争能力，满足厄立特里亚国内国际市场的需求。随着冷藏食品种类和需求量不断地增长，我国已开始在境外承建多个低温或超低温冷库，广泛采用高性能聚氨酯保温板并取得低耗能、高效保温和快速施工的效果和令人满意的经济效益。

2 环境气候

工程项目位于厄立特里亚港口城市马萨瓦（Massawa）附近。紧临红海岸边，海拔高度5 m左右。属于海边热带沙漠气候，是世界上最炎热地区，在气象历史记载中，曾出现63.0 °C高温。马萨瓦港口城市每年在3～9月为高温季节，年平均温度27 °C，最高温度42.5 °C，（沙漠地面温度近50 °C），年降水量仅150 mm，是典型的高温、干燥地区。

3 冷库设计

（a）冷库储存量（10 000 t）：蔬菜1 500 t，水果1 500 t，鱼类3 500 t，肉类3 500 t；

（b）冷库运输量：冷库货物年运输总量为481 800 t，其中运出、入量均为240 900 t。

（c）低温冷藏间库温－20 °C，冻结间温度－25 °C。

（d）冷库制冷设备设计均选用高能效机组，低温冷藏库和冻结间内冷风机的融霜，采用水融霜方式，以节约电耗。冷库选用氟利昂作为制冷剂。设计制冷剂选用R404A，

（e）在库体保温方面，选用保冷效果好的隔热材料以减少能耗。库体保温材料采用双面彩钢板夹聚氨酯保温板组成的隔热板。钢板厚0.6 mm。聚氨酯保温板厚200 mm，密度为40 kg/m3，导热系数为0.024 W/（m·K）。

地坪采用挤塑材料保温，挤塑板基本厚度50 mm，敷设厚度200 mm。挤塑材料导热系数为0.028 W/（m·K）。冷库门采用铝板平移冷库门，附带贯流式风幕。

4 高性能聚氨酯保温板[1-3]

4.1 聚氨酯保温板构造

（a）聚氨酯保温板构造主要由上层钢板、下层钢板（彩钢夹芯板）和中间填充的聚氨酯发泡剂以及支撑件、偏心钩连接件组成（图1）。

图1 聚氨酯保温板构造及偏心钩连接件

（b）本冷库项目聚氨酯保温板连接方式采用偏心钩连接。偏心钩的钩子本体和钩座按设计要求，均匀、对称地分别安装在聚氨酯保温板的凸槽和凹槽两侧。在拼接安装时，首先在聚氨酯保温板的凸槽和凹槽边缘注打硅胶，将聚氨酯保温板轴线校准拼接在一起，然后采用特制的六角螺栓锁钥，对中插入钩子本体的六角螺栓预留孔且旋转六角螺栓锁钥，使挂钩有效地钩在钩座上且拧紧固定。聚氨酯保温板完成拼接安装后，在保温板两侧的缝隙中，注打硅胶修补充实缝隙，以确保聚氨酯保温板拼接密闭性。

（c）偏心钩连接件工作原理：采用特制的六角螺栓锁钥，按顺/逆时针方向旋转钩子，应用偏心运动的原理将偏心钩的钩子和钩座有效地挂在一起并锁紧牢固。偏心钩连接的约束力强于顺插拼接方式且易于安装和拆卸，同时有效地保证了聚氨酯保温板拼接安装的坚固性和密闭性。

4.2 聚氨酯保温板发泡剂

聚氨酯保温板充填发泡剂的主要化学成分为：多亚甲基多苯基异氰酸酯和组合聚醚或聚酯。

5 聚氨酯保温板特性

高性能聚氨酯保温板发泡剂通过对化学原料的种类、配比的设计和混合运用，对化工聚合物的形态和性能有着明显的改变和提升。从最初的柔软液态经混合运用改变成为硬质板材产品。高性能聚氨酯保温板的发泡剂，其导热系数较之于空气要低得多，特有的闭孔性和高抗气体扩散性，使聚氨酯保温板具有优越的长期绝缘特性，高效保温、隔热性能可持续使用20～50 年。因此，高性能聚氨酯保温板的保温、隔热、耐高温性能非常优越，被广泛应用于低温、超低温冷库的库体保温。

5.1 高效保温、隔热性能

（a）高性能聚氨酯保温板具有导热系数低、热工性能良好的特性。聚氨酯保温板形态为硬质板材、密度在35～40 kg/m3时，其导热系数仅为0.018～0.024 W/（m·K），是目前低温、超低温冷库所选用的库体保温材料中导热系数最低的。

（b）由于聚氨酯保温板具有优良的隔热和保温性能，在低温、超低温冷库同样的保温要求和设计冷量情况下，建筑物围护结构墙体厚度减小，冷库室内实际使用面积和设计冷量有所增加。

5.2 阻燃、耐高温、防火性能

（a）在多亚甲基多苯基异氰酸酯、组合聚醚等化学原料配制设计中，添加适量的阻燃剂，高性能聚氨酯保温板具有阻燃、耐高温和防火之特性。聚氨酯保温板作为阻燃、耐高温的自熄、自灭性防火材料，其板材软化点可达到250 °C以上，在很高温度条件下才发生分解。

（b）高性能聚氨酯硬质板材在明火燃烧时，在其硬质板材（泡沫板）表面仅形成积炭且不滴淌，离开明火则自行熄灭。积炭层尺寸和外形基本不变，能有效隔断空气的进入且有助于隔离下面的泡沫板，阻止火势的蔓延和深度燃烧，防火安全性能良好。而且，高性能聚氨酯硬质板材在高温条件下，不会产生有害气体。

5.3 耐压、耐水、耐腐及耐久性能

（a）高性能聚氨酯保温板具有较高的抗压和抗变形能力，聚氨酯硬质板材抗压强度在200 kPa以上。聚氨酯保温板结合部分结构材料，能共同承受作用力，使得整体结构具有质量轻、跨度大、负荷高的优点

（b）高性能聚氨酯保温板具有防潮、防水性能。聚氨酯硬质板材的闭孔率在90%以上，属于憎水性材料，不会因吸潮增大导热系数，墙面也不会渗水。 聚氨酯硬质板材连续致密的表皮和近于100%的高强度互联壁闭孔，具有理想的不透水性。由于防水抗渗性能优异，在低温、超低冷库工程中广泛使用。

（c）高性能聚氨酯保温板具有绝佳的抗腐蚀性能，聚氨酯硬质板材的闭孔结构和金属面板材料，使其具有更优越的耐空气和耐水汽性能。

聚氨酯硬质板材孔隙率结构稳定，在潮湿、电化腐蚀、真菌、藻类生长等外部因素下，都不会被破坏。

（d）高性能聚氨酯保温板质量稳定，在正常使用与维修的条件下，能达到30 年以上的使用寿命，耐久性能优异。聚氨酯硬质板材化学性质稳定，无味、无毒、无污染，应用于农产品和肉、鱼类食品的储藏和保鲜的常温、低温和超低温冷库，对冷藏食品卫生安全有着充分保障。

5.4 质量标准、检测结果

根据相关规定和设计要求，高性能聚氨酯保温板在工厂进行现场随机抽样检验，并送交国家认定的专业检测机构进行检测，本冷库工程项目高性能聚氨酯保温板质量标准及随机抽样检测结果完全符合要求。

5.5 聚氨酯保温板安装施工

（a）高性能聚氨酯保温板由专业工厂制造，根据设计几何尺寸和安装要求进行精确加工生产。聚氨酯保温板安装施工工艺简单，安装施工快捷。

（b）聚氨酯保温板的拼接，无论是平接、阴/阳转角拼接，还是墙板与顶板连接以及库板包裹立柱的施工都十分方便简捷且安装质量可靠稳定。

（c）聚氨酯保温板具有很强的自黏性能和较好的安装施工气候适应性，聚氨酯保温板用于屋面板其抗风撕揭和抗负风压性能良好。安装施工作业环境要求低，无需顾及天气的变化和雨天的影响，尤其适用于冷库保温板的安装施工。

（d）聚氨酯保温板与建筑结构物的连接固定方式安全可靠且有效克服了库体保温的“冷桥”现象发生。采用隔气薄膜或整体喷涂施工方式，可基本消除“冷气”和“冷桥”现象，冷库的气密性和密闭性能良好。

6 结语

聚氨酯保温板是一种既保温又防水的一体化新型建材，其综合性价比高。虽然聚氨酯硬质板材的单价比其他传统保温材料的单价高，但供暖、制冷和防水费用的大幅度减少使得综合性价的优势显著提升。聚氨酯保温板在冷库正常、合理运用和维修的情况下，平均寿命能达到30年以上，耐久性能良好。同时聚氨酯保温材料在国内建筑节能领域已被广应用并取得明显的社会效益和经济效益。