回收聚苯乙烯制备柔性隔热板的应用效率评估：一种循环经济视角下的建筑保温新路径

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回收聚苯乙烯制备柔性隔热板的应用效率评估：一种循环经济视角下的建筑保温新路径（DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2017.08.134）

随着建筑行业对节能环保材料需求的不断增长，如何利用废弃塑料等可回收资源开发高效隔热材料，成为推动绿色建筑发展的关键方向。本文基于Bożena Orlik-Kożdoń发表于《Construction and Building Materials》的研究，系统介绍了一种以回收聚苯乙烯（Styrofoam）颗粒为核心材料的柔性隔热板（IP），并通过实地测试与数值模拟验证其在建筑屋面保温中的应用效率。研究表明，该回收材料不仅具备良好的热工性能和湿度调节能力，还在经济性、施工适应性和环境友好性方面优于传统矿物棉等材料，为实现建筑保温材料的闭环利用提供了可行路径。

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关键词：回收聚苯乙烯；柔性隔热板；循环经济；热工性能；实地测试；数值模拟

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一、研究背景
建筑能耗在全球能源消耗中占据重要比例，而热绝缘材料是实现建筑节能的关键组成部分。传统保温材料如矿物棉、聚苯乙烯板等虽性能稳定，但其生产过程能耗高、资源消耗大，且废弃后难以降解，造成环境负担。因此，开发基于废弃塑料等可回收资源的保温材料，不仅有助于降低建筑成本，更符合循环经济与可持续发展的理念。

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二、材料设计与结构特点
本研究提出一种以回收Styrofoam颗粒为填充核心的柔性隔热板（Insulation Plate, IP），其外部包裹微孔低密度聚乙烯（LDPE）薄膜，并在热流入射面覆有铝箔反射层。该结构具备以下特点：

• 柔性适应性强：板材可弯曲、裁剪，适应复杂构造与狭小空间；
• 微孔结构透气：表面微孔有助于水蒸气扩散，避免湿气积聚；
• 反射层增强热阻：铝箔层有效降低辐射热传递；
• 轻质低密度：密度仅为10–11 kg/m³，导热系数为0.04 W/(m·K)，与矿物棉相当。
  

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三、实验方法与测试方案
研究在波兰上西里西亚地区的一处坡屋顶住宅中开展，设置两种保温方案进行对比：

• 柔性回收板（IP）：填充回收Styrofoam颗粒；
• 传统矿物棉：作为对照组，厚度与导热系数相同。
  

在屋顶结构中布设温湿度传感器，连续监测一年时间（2016年全年），并通过WUFI 2D软件进行热湿耦合模拟，评估两种材料在实际气候条件下的性能表现。

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四、主要研究结果
1. 温度分布性能

• 冬季条件下，IP板与木结构接触面的温度比矿物棉高出5–8°C；
• 模拟与实测数据相关性良好（相关系数r = 0.87），表明IP板具有更优的热阻表现；
• 反射层的存在显著降低了辐射热传递，提升整体保温性能。
  

2. 湿度调节能力

• IP板在冬季相对湿度比矿物棉低12–15%，夏季低2–6%；
• 微孔结构增强水蒸气扩散，避免局部潮湿；
• 模拟与实测湿度变化趋势一致（r = 0.83），验证其良好的湿度稳定性。
  

3. 建模验证与对比分析

• 与标准EPS板相比，IP板在温度控制方面表现更优，主要得益于反射层的辐射热阻；
• 模拟误差在可接受范围内（温度误差约2.39°C，湿度误差约5.11%）；
• IP板的热湿响应更灵敏，适用于动态气候环境。
  

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五、经济与环保效益

• 成本降低：IP板生产成本比矿物棉低约60%，且Styrofoam颗粒可作为废弃物免费获取；
• 环境友好：减少废弃塑料对环境的污染，降低原材料消耗；
• 施工便捷：柔性结构减少切割与拼接工序，提升施工效率；
• 使用寿命长：不会因压缩而降低保温性能，稳定性优于矿物棉。
  

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六、结论与展望
本研究通过实地测试与数值模拟验证了回收聚苯乙烯颗粒制备柔性隔热板的可行性与高效性。该材料不仅在热工性能上媲美传统保温材料，更在环保性、经济性和施工适应性方面展现出显著优势。其成功应用为建筑保温材料的绿色转型提供了实践范例，符合“闭环经济”理念。
未来研究可进一步拓展至以下方向：

• 材料耐久性与防火性能评估；
• 不同气候区域下的适应性研究；
• 与其他回收材料（如橡胶、纤维素）复合使用；
• 自动化生产工艺与标准化设计。
  

通过技术创新与政策推动，回收基保温材料有望在未来绿色建筑中发挥更大作用，助力实现碳中和目标。