地暖系统中EPS保温板的重要性

  在地暖系统中保温板的作用是阻止热量向下传递，降低结构层的无效热耗损。根据国外权威数据，地暖热量向地下散失的，占总采暖量的25%-30%。优质保温板即使长时间使用，导热系数也可以维持不变。而劣质保温板导热系数高，且会随着使用时间逐惭丧失保温效果,地暖运营成本会逐惭增加。所以我们就要求地暖系统中保温层材料具有很好的保温绝热的效果,隔热材料应采用导热系数小、吸湿率低且具有足够的承载能力的材料，并且不含殖菌源，不得有散发异味及可能危害健康的挥发物。我们目前常用的地暖保温板有EPS发泡保温板和XPS挤塑板二种，而在整个地暖系统中，大家更加关注的是锅炉主机和地暖管材，往往忽视了末端辅材，而正是这些不起眼的辅材，影响着地暖节能和装修质量，影响着您和家人的健康安全。所以越是细节，越是要引起重视。

  在辐射供暖供冷系统中，绝热材料属于辅助材料，且为地采暖系统的隐蔽工程材料，在整个绝热材料行业中，辐射供暖供冷用材占比不到千分之一，绝热材料行业对这个小众市场不够关注，研发投入少，相关资料缺乏。   

   传统上的绝热材料行业属于建筑用材的一个分支，国内绝热材料普遍存在行业集中度低，企业规模小，产品质量不稳定等缺点，质量问题尤为突出。这些建筑绝热材料的问题对辐射供暖供冷的用材也会产生直接的影响。因此我们结合国内绝热材料行业现状，联系实际施工实践，对辐射供暖供冷绝热材料常见的质量问题经行列举分析。       

   就目前市场常用的EPS和XPS二种保温材料而言，优质的EPS或XPS保温板的原料为100%纯聚苯乙烯，即使在高温下也无任何有害气体释放，TVOC释放量和游离苯含量均为零。因此优质的EPS或XPS保温板具有以下优点:

1、 优良的保温隔热性

   具有高热阻、低线性、膨胀比低的特点，其结构的闭孔率达到了99%以上，形成真空层，避免空气流动散热，确保其保温性能的持久和稳定，相对于发泡聚氨酯80%的闭孔率，领先优势不言而喻。实践证明20mm厚的EPS或XPS保温板其保温效果相当于50mm厚发泡聚苯乙烯，120mm厚水泥珍珠岩或发泡水泥。因此EPS或XPS保温材料是目前建筑保温的最佳之选。

2、 卓越的高强度抗压性

   由于EPS和XPS保温板的特殊结构，其抗压强度极高、抗冲击性极强，根据EPS或XPS的不同型号及厚度其抗压强度达到150～700Kpa，能承受各系统地面荷载，广泛应用于地热工程、高速公路、机场跑道、广场地面、大型冷库及车内装饰保温等领域。

3、 优质的憎水、防潮性

   吸水率是衡量保温材料的一个重要参数。保温材料吸水后保温性能随之下降，在低温情况下，吸入的水极易结冰，破坏了保温材料的结构，从而使板材的抗压及保温性能下降。由于聚苯乙烯分子结构本身不吸水，板材分子结构稳定，无间隙，解决了其它材料漏水、渗透、结霜、冷凝等问题。

4、 质地轻、使用方便

   EPS或XPS板的完全闭孔式发泡化学结构与其蜂窝状物理结构，使其具有质地轻、强度高等特性，便于切割、运输，且不易破损、安装方便。

5、稳定性、防腐性好

   EPS或XPS板材在长时间的使用中，不老化、不分解、不产生有害物质，其化学性能极其稳定，不会因吸水和腐蚀等导致降解，使其性能下降，在高温环境下仍能保持其优越的性能，根据有关资料介绍，优质的EPS或XPS挤塑保温板即使使用30～40年，仍能保持优异的性能，且不会发生分解或霉变，没有有毒物质的挥发。

  而同绝大多数其他工业产品一样，EPS或XPS保温板行业也是质量差异极大，市场到处充斥着劣质保温板，有些劣质XPS挤塑板大多数采用回收塑料颗粒，如塑料饭盒和医疗垃圾等制成，可疑杂质含量极高，成品有异味。由于毛细作用的存在，使用过程中含水量会逐渐上升，一方面会导致挤塑板保温效果直线下降，另一方面潮湿环境为霉菌滋生创造条件。劣质挤塑板密度低，抗压性能极差，甚至低于100Kpa，易造成地面开裂变形。更重要的是劣质挤塑板在地暖系统运行时受加热影响会散发大量有害致癌气体,不仅难闻，而且还会对人的眼睛和呼吸道黏膜产生强烈的刺激作用，轻者可引起头疼、恶心、过敏等症状，重者则可导致人的肝脏和神经系统的损伤，对人体的健康危害非常大。       

   如果使用100%全新料挤塑板性能极具优越性，即使埋藏于地下，50年内导热系数衰减不超过10%。在欧美发达国家，挤塑板均为全新料制造。在国内，由于全新料挤塑板的成本较普通挤塑板高数倍，在建材领域市场接受度基本为零。目前国内地暖市场出现一些号称全新料的白晶板其实就是生产工艺改变一下而已，单从价格上来看就能判断所谓白晶板也是回收料，只是商家营销的噱头。

   但随着终端消费者环保意识的提高，地暖施工企业对质量的重视，在南方供暖市场，越来越多的国外先进产品和技术也逐渐为市场所接受。国内XPS挤塑板目前大多数都使用HBCD六溴环十二烷溴系阻燃剂，在国外很多国家已经有明文规定禁止使用HBCD六溴环十二烷溴系阻燃剂，斯德哥尔摩公约将其列为持续性有机污染物。然而此产品国内被广泛应用于阻燃性保温材料生产中，知道它的危害但还没有更好的阻燃替代品，无奈的要一味寻求发展却轻视环境污染。家庭装修中无论是内墙体保温还是地面保温特别是家庭地采暖保温我个人不推荐使用含有溴系阻燃剂XPS保温板。所以我个人建议家庭地暖施工用保温板尽量不要使用阻燃的，因为含有溴系阻燃剂成份的保温板在地暖加热过程中更加加速了含有致癌物质的溴系阻燃剂的挥发。国外很多地暖保温板都采用EPS发泡保温板，近来国内也开始出现使用石墨为阻燃的EPS模塑聚苯板。

今天我们就来一起了解一下目前常见的EPS和XPS二种保温板。

一、绝热材料产品概况

1.常见绝热材料分类

《JGJ142-2012 辐射供暖供冷技术规程》涉及的保温材料共三种，发泡式聚苯乙烯EPS、挤塑式聚苯乙烯XPS、发泡水泥，其主要性能指标如下：

2.常见绝热材料的应用特点        

   EPS、XPS和发泡水泥主要的工业用途均为建筑外墙、屋面保温，相关技术指标也均根据改行业的使用要求制定，较地采暖使用要求存在以下4点区别：

2.1.地采暖地面材料荷载较高，对抗压性的要求高于其他应用场合，对抗折性、抗挠曲度要求较低。

2.2.地采暖地面材料的工作湿度较高，对材料的吸水率性能要求高于其他场合。

2.3.地采暖地暖材料的工作温度较高，对材料的化学稳定性有较高要求，较墙体节 能应用，对尺寸稳定性要求较低。

2.4.地采暖地面材料应用于室内封闭环境中，与人体直接接触，对环保性有较高的特殊要求。

根据以上4个应用的特殊要求，对三种常见的绝热材料经行具体分析。

1.发泡式聚苯乙烯EPS生产过程    

   发泡式聚苯乙烯EPS生产过程为可挥发性聚苯乙烯颗粒通过高温水蒸汽预发、熟化、成型、陈化、切割而成。在整个生产成本中，聚苯乙烯颗粒的成本占到90%以上，由于密度指标易测量，不易造假，所以在保证密度的前提下，如何减少聚苯乙烯颗粒用料，成为部分商家的生财之道。

2.废旧聚苯颗粒的影响        

   加入废旧颗粒，即将已发泡完成的废旧聚苯乙烯颗粒掺入新料中生产以降低生产成本。该方法如加入比例较少，废旧颗粒质量较高，对实际成品质量的影响不大（一般不宜超过10%）。如废旧颗粒质量较差，添加量过多，将会影响到EPS板材的色泽、密度、导热系数、使用寿命等主要指标。

3.陈化时间影响        

   陈化是指将EPS板材在自然条件下存放42天，或者在60度水蒸气中养护五天。如果陈化时间不够，可能会产生保温板的翘曲、变形。外墙保温工程对EPS质量要求较高，翘曲变形的保温板是外保温层开裂变形的潜在影响因素。       

   陈化过程将会释放EPS发泡时积聚的内部水蒸气，陈化时间越长，密度损失越大。地采暖工程对EPS稳定性要求不高，生产厂家一般不会严格按照42天陈化，到达地暖施工现场的EPS密度会有虚高，进而影响抗压性、导热系数等主要指标。

4.添加无机杂质增重      

   加入无机添加剂，如白色石英砂等，以大大提高EPS的表观密度，这种造假方式对EPS质量影响巨大，会严重提高EPS的吸水率，影响导热系数稳定，严重降低颗粒之间的粘结力，影响EPS机械强度，严重降低EPS的实际使用寿命。       

   以上四种影响实际质量的造假方式，仅通过密度称重都无法鉴别，只能从源头上进行控制，应注意供应商的资质审核，检查供应商的指控体系，选择当地口碑较好，品牌知名度较高的EPS供应商。

二、挤塑式聚苯乙烯XPS

1.XPS挤塑板生产过程      

   挤塑式聚苯乙烯XPS为聚苯乙烯颗粒与助剂混炼熔融后，与发泡剂混合，在模具处直接挤出成型的闭孔型有机保温材料。和EPS相类似，XPS的成本构成中，聚苯乙烯颗粒原料成本占比最大。但由于其生产原理和EPS不同，EPS的降低成本措施并不完全适用于XPS。

2.XPS挤塑板的特点      

   XPS制造过程中，聚苯乙烯颗粒从室温升至200摄氏度，颗粒从固态变成液态，加入助剂后在螺杆中进行混炼推进。在模具处挤出时，压力从原来的10MPA直接降低至室温。聚苯乙烯溶液从液态重新转化为固态，高压液态发泡剂变为气态，从而在板材内部产生蜂窝。即XPS生产过程中同时存在液固转化、液气转化、压力温度急剧下降的变化过程，且该过程为连续不断挤出，压力、温度、螺杆推进量、材料流动系数、助剂添加量等参数的不配合均会严重干扰XPS板材的生产，严重情况下，会直接导致XPS板无法成形。     

   XPS挤塑板的造假技术，均须先克服前述技术难点，譬如说增加石英增重完全不适用于XPS的生产。XPS板生产设备高度复杂，一套生产线控制参数可达数百项

3.陈化时间对XPS的影响        

   EPS为水蒸气发泡，在制造过程中，在其内部会积蓄一部分的水蒸气，在陈化过程中这些水蒸气会缓慢释放到空气中，逐步降低EPS实际称重。陈化42天后的EPS板重量损失可达5%以上。       

   XPS的发泡剂为CO2.F142b、丁烷等低密度材料。陈化过程中，XPS发泡过程中被伸拉的分子链逐步趋于稳定，应力得到释放，最终影响XPS的质量稳定。在实践中，我们可以观测到XPS陈化时间越长，板材的强度越高，并在90天左右趋于完全稳定。陈化过程中，泡孔中积蓄的发泡剂与外界的空气会进行缓慢的交换，XPS发泡剂密度与空气相当，陈化过程对XPS密度不造成影响。

4.XPS密度对质量的影响        

   通过各种方式降低XPS板密度是国内XPS工业的主要发展方向，全新料聚苯乙烯颗粒经二次真空发泡技术，可将密度最低降至22公斤每立方米左右。但实际上，国内挤塑板的密度均在28-30公斤每立方米左右，这是因为国内挤塑板产业基本上都采用回收料进行生产，回收料流动性低，发泡困难，发泡密度在30KG每立方米已经为技术极限。     

在原料等级，泡孔结构的一致情况下，挤塑板的强度与密度大致成正比关系。35公斤级密度挤塑板抗压强度较30公斤级挤塑板密度高出30%左右，而一些高抗压的铁路基材用板，密度均在45公斤每立方米之上，抗压可达800KPA以上。     

   挤塑板的导热系数与密度关系较为复杂，密度上升可以带来导热系数的下降，绝热效果的提高。当提高到一定的密度，挤塑板的导热系数反而会有所上升。相关函数如下：

   由图可见，优质的挤塑板密度在36KG每立方米左右，其导热系数最低可达0.026W/m.k。由于36KG密度的挤塑板成本较普通30KG级挤塑板密度高20%左右，目前国内市场主流密度仍为30KG每立方米。

5.回收塑料对挤塑板质量的影响

5.1回收塑料国内行业现状        

   国外聚苯乙烯回收技术以固体物理压缩为主，对原料的各项性能影响较小。国内回收技术是熔融造粒为主，熔融过程中会较大影响聚苯乙烯原料的各项性能指标。

   国内国收塑料企业规模较少，行业集中度低，各种类型塑料混杂，外来掺杂物多，更为严重的是国内回收设备简陋，温度控制差，会严重影响回收塑料的使用性能。

5.2改苯挤塑板      

         在挤塑板行业内部，回收料挤塑板又可分为改苯料与非改苯料，价格和性能差异巨大。改苯HIPS全称为改性聚苯乙烯颗粒，又称高抗冲击性聚苯乙烯，高压料，是指将较全新料PS加入5-15%的橡胶成份。回收级HIPS主要来源一般为电视机外壳，这类注塑产品在生产时会加入大量添加剂，这些添加剂的目的，主要用于提高PS强度，提高塑料抗老化性。     

         这些添加剂在用于XPS生产时，均可视为有害物质。一方面会干扰挤塑板的发泡过程，影响成品质量；另一方面，这些添加剂在高温下会释放有害气体，存在严重的环保性问题，很多板材在常温下已有刺鼻气味释放。

5.3实际性能影响      

在密度均为36KG每立方米的最佳数值下，100%全新料挤塑板、普通回收料挤塑板、改苯料挤塑板的原料成本差距数倍。三种挤塑板的产品性能也存在较大的差距，甚至可以认为是三种完全不同的材料。