真空绝热板行业发展情况
思瀚产业研究院 赛特新材    2023-09-07

真空绝热板是近年来兴起的一种新型高效节能环保绝热材料，具有极低的导热系数。一方面利用真空绝热原理，可有效消除对流效应；另一方面，通过对芯材的优化选择，将热传导控制在合理水平，并能有效减少热辐射。

由于结合了真空绝热、微孔绝热和多层绝热三种方法，真空绝热板能够达到较为理想的节能绝热效果，可广泛应用于家电、建筑、机械、石油、电力、冶金、交通运输、仓储等行业，是各种建筑物、工业窑炉、锅炉、热交换器、蒸馏塔、储罐、冷库、烟道、管道、阀门、风机、空调、车船等保温、保冷、隔热、吸声、消声的多功能材料，在我国国民经济中占有非常重要的地位。

①真空绝热板的起源及发展

1882 年，英国科学家 James Dewar 将玻璃吹制成一个特殊的双层玻璃容器，将两层玻璃胆壁都镀上金属银，然后抽掉两层壁间的空气，形成真空，两层胆壁上的金属银可以防止辐射散热，真空能防止对流和传导散热，这就是杜瓦瓶，即真空绝热板技术雏形的前身。

真空绝热板的研发始于 20 世纪 50 年代，其概念首先由美国国家航空航天局（NASA）提出并进行设计，初期真空绝热板被成为“真空微粒保温技术（VacuumPowder Insulation 简称 VPI）”，芯材主要是由无数超细微粒构成，如珠光粉、粉状二氧化硅、粉状碳酸钙、活性炭等。

由粉状二氧化硅做芯材制造的绝热板隔热性能好、寿命长，综合性能较佳，技术成熟，至今仍在生产和使用，但由于芯材成本过高，从而限制了其广泛使用。早期的真空绝热板使用在航空航天和军事领域，防止航空器、导弹在骤冷骤热条件下失控。

20 世纪 70-80 年代，美国开发了以开孔聚氨酯泡沫、多片玻璃纤维板为芯材的真空绝热板，此时真空绝热板技术真正转为民用。其中，开孔聚氨酯泡沫芯材采用 CFC-11（三氯一氟甲烷）发泡剂，由于氟里昂化合物对大气中臭氧层具有严重破坏作用，因此 CFC-11 发泡剂被《蒙特利尔议定书》列入限期禁用的化学物质。环境保护的迫切要求推动以美国为首的发达国家开发出各种氟里昂替代技术，并且有力地促进了真空绝热板芯材的研究和开发。

20 世纪 90 年代以后，很多跨国公司先后开展真空绝热板的研究，如美国欧文斯科宁公司、美国陶氏化学公司、美国卡博特公司、日本松下电器等。90 年代末，陶氏化学公司采用开孔聚苯乙烯泡沫作为真空绝热板芯材（即 PS-VIP），其成本低、生产设备简单、排空迅速、易于加工，曾得到应用。

但由于泡沫类芯材在真空环境下会释放较多气体，极大地影响了板内真空度的保持，导致真空绝热板使用寿命短，且热阻性能在很大程度上取决于芯材的开孔率及开孔技术，在当时有限的市场需求背景下，以聚氨酯、聚苯乙烯为芯材的真空绝热板仍没有得到大规模的推广应用。

20 世纪末，随着能源问题的凸显及环保要求的进一步提高，在节能环保要求的推动下，冰箱、冷柜以及墙体保温等领域对真空绝热板的市场需求增长，促使企业加大对真空绝热板技术研发的力度，使得真空绝热板关键生产技术进一步成熟，并逐步实现产业化生产。在欧洲和日韩市场，真空绝热板在冰箱、冷柜等家电领域，自动贩卖机、冷藏集装箱等冷链物流领域，墙体保温等建筑领域得到日益广泛的应用。

②国内真空绝热板产业的发展

国内真空绝热板产业发展起步较晚，目前尚处于逐步趋于成熟和推广阶段。1999 年，兰州空间技术物理研究所开始研制 PU-VIP；2001 年，兰州空间技术物理研究所所属的合资企业兰州华宇航天技术应用有限责任公司试制了以聚氨酯为芯材原料的真空绝热板，导热系数可以达到 6mW/（m·K），但其稳定性较差，导热系数很快上升。

随后，上海夏普电器有限公司利用进口设备和原材料试产了部分开孔硬质聚氨酯泡沫为芯材的真空绝热板；海尔则引进国外设备小批量生产以玻璃纤维为芯材原料的真空绝热板；公司则通过自主研发设备生产以玻璃纤维为芯材原料的真空绝热板产品。国内实体企业及各个科研院所的积极参与推动了真空绝热板产业在国内的发展。

真空绝热板因生产成本相对较高，首先在家电领域的能效要求较高、容积率要求较高的冰箱产品中应用，目前国内市场中绝大部分的冰箱、冷柜仍以聚氨酯作为主要保温材料。随着我国能源状况紧张、节能社会意识的形成以及消耗臭氧层物质的全面禁用，海外及国内产品能效标准的提高，迫使各大冰箱、冷柜生产厂商在设计、制造产品中采取更加有效的节能措施和节能技术，提高压缩机性能和使用新型绝热材料为最有效的两种节能措施。

为实现节能目的，通过改进压缩机技术的手段与使用新型绝热材料相比，难度更大、成本更高，并且压缩机的能效水平已难以大幅提升，真空绝热板替代传统绝热材料成为冰箱行业现实可行的主要节能措施之一。

2014 年 12 月，国家发改委等七部委联合发布的《能效“领跑者”制度实施方案》正式颁布，建立能效“领跑者”制度，以政策激励的方式，推动终端用能产品制造企业通过应用节能技术达到节能减排的目的。

同时，由质检总局、国标 委联合发布的冰箱新版能效国家标准《家用电冰箱耗电量限定值及能源效率等级》亦于 2016 年 10 月 1 日起正式实施，新修订标准要求能效 1 级产品耗电量比原能效 1 级产品耗电量下降约 40%。

按照冰箱新能效标准能效 1 级产品市场占比从原来的 85%降至 5%左右，能效 2 级产品市场占比降至 10%—20%。能效标准的提升，给众多冰箱厂家带来多重压力，提升冰箱的能效水平成为大趋势。在国 家政策引导和支持下，各大冰箱、冷柜生产企业更加重视真空绝热板的应用，推 出了更多使用真空绝热板作为绝热材料的新型冰箱，市场需求不断释放。

2019 年 6 月 13 日，国家发改委等七部门联合发布《绿色高效制冷行动方案》，提出，到 2022 年，家用空调、多联机等制冷产品的市场能效水平提升 30%以上，绿色高效制冷产品市场占有率提高 20%，实现年节电约 1,000 亿千瓦时。到 2030年，大型公共建筑制冷能效提升 30%，制冷总体能效水平提升 25%以上，绿色高效制冷产品市场占有率提高 40%以上，实现年节电 4,000 亿千瓦时左右。

并开展空调、冰箱等家电产品节能情况检查，相关部门加大执法力度，将进一步促进 冰箱家电市场淘汰落后能效产品，促进真空绝热板在国内冰箱家电行业的渗透率 提升。

与普通聚氨酯泡沫绝热材料相比，真空绝热板绝热性能是其 6 倍甚至更高，且真空绝热板制造不需使用消耗臭氧层的物质或者产生温室气体物质，还可以回收利用，具备绿色环保属性。

相反，聚氨酯用到的发泡剂 HCFCs 是消耗臭氧层物质，近年来作为氟利昂替代品的 HFCs 又被证明会产生强效温室气体，会导致全球变暖，热效是二氧化碳的数千倍，并被《蒙特利尔协定书》基加利修正案列入限制控制使用清单。根据 2019 年 1 月 1 日正式生效的《蒙特利尔协定书》基加利修正案设定的削减时间表，包括我国在内的绝大部分发展中国家将在 2024 年对聚氨酯主要发泡剂 HFCs 生产和消费进行冻结，2029 年在基线水平上削减 10%，到 2045 年削减至 80%。

总体来看，近年来随着全球能源危机及节能环保趋势的发展，对绝热材料提 出了更加严格的要求，尤其是建筑墙体保温、冰箱、冷柜等应用领域要求绝热材 料不仅具有低导热系数，还必须具备可回收绿色环保特性，真空绝热板作为新型的绝热材料，性能更优、更加轻便、节约空间并且节能环保可回收利用，其首先应用于能效要求较高、容积率较高及价格较高的冰箱、冷柜家电领域，未来随着节能环保政策标准的提升，以及真空绝热板性价比的凸显，真空绝热板对聚氨酯 等传统绝热材料的替代效应会更加明显。

因此，随着我国节能环保政策的趋严，相关产品能效标准的提高，真空绝热板在冰箱、冷柜、热水器等家电领域，医疗生物制品及食品生鲜冷链物流领域以及墙体保温等建筑领域迎来良好的发展机遇。