浅析新型墙体节能材料毕业设计论文.docx

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浅析新型墙体节能材料毕业设计论文

毕业设计报告（论文）

（2016届）

题目：

浅析新型墙体节能材料

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摘要

随着社会不断发展，建筑业耗能越来越严重，可持续发展战略的实施刻不容缓。

本文内容由大范围逐渐缩小，主要从建筑节能、节能墙体材料、墙体保温材料等方面进行分析，过程中讲述保温材料的类型、性能及应用问题，材料与材料之间作比较，从而看出各种材料的未来发展，通过本文推广节能保温墙体材料，使节能墙体材料在市场上能做进一步推广。

关键词：

节能材料墙体保温

Abstract

Alongwiththesocialdevelopment,buildingenergyconsumptionismoreandserious,theimplementationofthestrategyofsustainabledevelopmentisurgentlyneeded.Contentbyawiderangeofdiminishing,thisarticlemainlyfromthebuildingenergyefficiency,energysavingwallmaterials,wallinsulationmaterials,etc,wereanalyzed,andtheprocessaboutthetype,performanceandapplicationofthermalinsulationmaterial,thecomparisonbetweenmaterialandmaterial,toseethefuturedevelopmentofvariousmaterials,throughthepromotionofenergy-savinginsulationwallmaterialsinthispaper,energy-savingwallmaterialsinthemarketcanbefurtherpromoted.

Keywords:

EnergySavingMaterialsWallThermalinsulation

目录

摘要I

关键词I

第一章建筑节能-1-

1.1概念-1-

1.2重要性-1-

1.3意义-2-

1.4节能建筑的主要特征-2-

第二章节能墙体材料-3-

2.1新型建筑墙体材料的类型、性能和问题-3-

2.2非粘土砖类-3-

2.2.1孔洞率大于25%的非黏土烧结多孔砖及空心砖-3-

2.2.2符合国家及行业标准的非粘土砖、烧结页岩砖-3-

2.2.3混凝土砖、混凝土多孔砖-3-

2.3建筑砌块类-4-

2.3.1普通混凝土小型空心砌块-4-

2.3.2轻集料混凝土小型空心砌块-4-

2.3.3蒸压加气混凝土砌块-4-

2.3.4粉煤灰小型空心砌块-4-

2.3.5石膏砌块-4-

2.4建筑板材类-4-

2.4.1玻璃纤维增强水泥轻质多孔隔墙条板（简称GRC板）-4-

2.4.2蒸压加气混凝土板-4-

2.4.3钢丝网架水泥夹芯板-5-

2.4.4石膏墙板（包含石膏空心条板、纸面石膏板）-5-

2.4.5金属面夹芯板-5-

第三章节能墙体保温材料-6-

3.1建筑节能墙体保温-6-

3.1.1热传递的方式和特点-6-

3.2墙体保温措施-6-

3.3节能墙体保温材料-7-

3.3.1绝热材料的性能-7-

3.3.2保温绝热材料-7-

3.4保温材料的种类-8-

3.4.1泡沫型保温材料-8-

3.4.2复合硅酸盐保温材料-8-

3.4.3硅酸钙绝热制品保温材料-8-

3.4.4纤维质保温材料-8-

3.5岩棉保温材料-8-

3.5.1岩棉板-9-

3.5.2案例-9-

3.6国内建筑保温材料市场概况分析-10-

3.7墙体保温材料的发展趋势-11-

第四章结论-12-

参考文献-13-

致谢-14-

第一章建筑节能

1.1概念

建筑节能是建筑物在规划、设计、新建（改建、扩建）、改造及使用过程时，执行节能标准，采用节能型技术、工艺、设备、材料及产品，提高保温隔热的性能和采暖供热、空调制冷制热系统效率，加强建筑所用的节能设备的运行管理，利用可再生能源，在保证室内热环境的质量前提下，增大室内外能量的交换热阻，以至降低供热系统、空调制冷制热、照明、热水供应因大量消耗而产生的能耗。

建筑能耗是指建筑使用能耗，其中包含电梯、采暖、通风、炊事、热水、空调、照明、家用电器及建筑有关的设备等方面的能耗，目前我国的建筑能耗已经约占全国社会总能耗的27.6%，随着社会的不断发展，人们居住舒适度的提高，这种能耗比例还会不断提高。

预计10年后，我国建筑能耗将会占全国总能耗的32%以上，建筑能耗与农业、工业、交通运输能耗并列，是主要的民用能耗。

下表1-1所示是建筑能耗源自建设部的有关资料，与一些统计资料可能有很大的出入，其原因是不少统计资料中把一些大企业职业生活的能耗计入到了生产能耗之中，从而降低了建筑能耗，增加了生产能耗。

1996-2001年全国建筑能耗（表1-1）

年份

全国能耗消费总量/（104tce）

建筑能耗

/（104tce）

建筑能耗占全国能源消费总量比例（%）

1996

138949

33468

24.09

1997

138173

34137

24.71

1998

132214

34572

26.15

1999

130119

34902

26.82

2000

128000

35037

27.37

2001

130297

35800

27.48

世界上的“建筑节能”有过多种不同的含义，自1973年发生的世界性石油危机后的30年，在发达国家，它已有三种说法：

最初叫“建筑节能”；但不久后便改为“在建筑中保持能源”，意思就是减少建筑中的能源散失；近年来则是普遍称为“提高建筑中的能源利用效率”，也就是说这并不是消极意义上的节省，而是从积极意义上提高利用效率。

在中国，现在仍是通称为建筑节能，但其含义已进入了第三种意思，即是在建筑中合理使用和有效利用能源，不断提高能源的利用效率。

1.2重要性

现在人类发展已经迎来了一个崭新的纪元，信息时代的发展与技术的进步给人类的生产力带来了巨大的推动。

一方面实现了生产自动化，生产效率在现有技术上得到了巨大的提升，这样难免造成了能源的消耗速度过快；另一方面，人类不断追求着高质量的生活水平，这就带来了生产的最大化，在巨大的利益面前，人们开始越来越多的生产。

现在温室效应越来越严重，已经严重威胁人们的安全，特别是近几年我国发展的速度越来越快，出现了雾霭和城市热岛现象，正在影响人们的生活。

加上各种能源的价格调升，进而带来了节能的需要。

如今，世界范围的石油、煤炭、天然气三种传统的能源越来越枯竭，人们不得不把目光转向成本较高的生物能、风力、地热、水利、核能及太阳能，而我国的能源危机却更加严重。

我国能源发展主要有以下几种问题：

1　人均占有能源量和储备量低；

2　能源结构依旧是以煤为主，约占百分之七十五，而全国的年耗煤能源量已超过1.3亿吨；

3　能源的分配不均匀，其主要体现在经济发达地区的能源短缺及农村商业能源的供应不足，以至于造成西气东送，西电东送，南煤北运的情况；

能源利用效率比较低下，能源终端的利用效率仅仅是百分之三十三，与发达国家相比，低了百分之十。

随着我国城市建设的高速发展，我国的建筑能耗逐年大跨度上升，已经达到全社会能源消耗量的百分之三十二，再加上每年房屋建筑材料的生产能耗的百分之十三，建筑总能耗已占全国能源总能耗的百分之四十五。

我国现有的建筑面积为400亿m2，其中绝大部分都是高耗能建筑，而且每年的新建建筑大约20亿m2，这里百分之九十五以上仍然是高耗能建筑。

倘若我国继续实行低节能的设计标准，将会留下重大的能源负担和治理困难。

庞大的建筑能耗，已经成为国民经济的负担，因此，建筑节能势在必行。

另外，全面的建筑节能能有效的从根本上促进能源节约及合理利用，以缓解我国能源的供应与经济社会发展的矛盾，这有利于加快发展良性循环经济，实现经济社会的可持续发展战略，并且从长远的角度看，还有利于保障国家的能源安全，保护环境，提高人民的生活质量，贯彻落实科学发展观。

1.3意义

建筑节能，关系到我国发展低碳经济、达到节能减排目标、推动经济可持续发展的重要环节之一。

要做好建筑节能的工作和完成各项节能指标，我们就需要仔细规划，认认真真从细节开始。

对于新建建筑而言，我们要严格管理，要求必须达到建筑节能标准。

在房屋建造的过程中，我们要重点做好外墙保温、门窗隔温等问题的措施，很多建筑会有漏气的问题就是出在这里。

在可以利用太阳能的建筑，就最大限度的使用这一资源，并尽量在设计时就实现太阳能与建筑一体化，提高建筑的利用度及增加建筑的美观度。

中国是一个发展中国家，同时又是一个建筑大国，但是，在中国现有400亿平方米的建筑中，仅有百分之一才算得上是节能建筑，其他的无论是从维护结构还是空调采暖系统来说，都属于高能耗建筑，而与中国纬度相近的发达国家的单位面积所耗采暖能源却是中国的2到3倍，究其原因是中国的建筑围护结构的保温隔热性能较差，将三分之二的采暖用能量白白浪费。

1.4节能建筑的主要特征

资源得到充分利用，建筑物的使用功能的增强可以更方便的为人类服务，为此，21世纪节能建筑的要求是：

1）高舒适度。

随着建筑围护结构的保温隔热性能及采暖空调设备性能的提高，建筑热环境更加的舒适。

2）低能源消耗。

采用节能系统的建筑，其空调与采暖设备的能源消耗量远远低于普通住宅。

3）通风性好。

自然通风和人工通风相互结合，空气经过不断净化，换气次数足够，使室内空气清新。

4）光照充足。

尽量采用人工采光、自然采光和天然采光相结合。

第二章节能墙体材料

2.1新型建筑墙体材料的类型、性能和问题

在《新型建筑墙体材料专项基金征收和使用管理办法》里，把新型墙体材料共分为6类：

1）非粘土砖类。

包括孔洞率大于25％的非粘土烧结多孔砖、空心砖、混凝土空心砖、空心砌块及烧结页岩砖；

2）建筑砌块类。

包括普通混凝土小型空心砌块、蒸压加气混凝土砌块、轻集料混凝土小型空心砌块及石膏砌块；

3）建筑板材类。

包括纤维增强低碱度水泥建筑平板、玻璃纤维增强水泥轻质多孔隔墙条板、轻集料混凝土条板、蒸压加气混凝土板、钢丝网架水泥夹芯板、金属面夹芯板、石膏墙板、复合轻质夹芯隔墙板和条板；

4）原料中掺有不少于30％的江河淤泥、垃圾、农作物秸秆、工业废渣的墙体材料产品；

5）现浇及预制混凝土墙体；

6）玻璃幕墙和钢结构。

现在我国的新型建筑材料存在的问题有以下几点：

1　企业规模小，工艺装备落后，配套能力差，产品档次低；

2　对实心粘土砖的限制力度不强，以破坏土地资源为代价的粘土砖成本低，在价格上没有优势；

3　新型建筑材料科技含量高，价格比一般使用的材料高，对市场推广起着制约作用；

4　对材料的施工工艺、技术、检测手段等没有规范限制；

5　有部分产品的质量不稳定；

6　个体利益驱动影响了新型墙体材料的开发应用和推广等。

2.2非粘土砖类

2.2.1孔洞率大于25%的非黏土烧结多孔砖及空心砖

2.2.2符合国家及行业标准的非粘土砖、烧结页岩砖

2.2.3混凝土砖、混凝土多孔砖

普通混凝土砖的规格是240×115×53mm，以水泥为胶结料，砂、废渣或轻集料、石粉、碎石沫、粉煤灰等作为粗、细集料，再搅拌压制，自然养护而成。

承重混凝土砖的抗压强度是Mu10-30，吸水率6-10%；非承重混凝土砖抗压强度是Mu7.0，Mu5.0，Mu3.5，吸水率10-18%。

混凝土多孔砖的原材料是水泥和石粉，只需搅拌挤压成型，工艺简单，尺寸准确，且混凝土多孔砖的强度高，耐火性、隔音效果好，不吸水，价格上便宜。

但是自重大，施工条件差。

主要规格是240×115×90mm，空洞率大于30%。

2.3建筑砌块类

2.3.1普通混凝土小型空心砌块

普通混凝土小型空心砌块一般用于承重结构的内、外墙，强度Mu5-25，含水率控制在40%，干缩率控制在0.045%。

2.3.2轻集料混凝土小型空心砌块

轻集料混凝土小型空心砌块以天然轻集料（浮石、火山岩、沸石）、人造轻集料（粘土、页岩陶粒、烧结粉煤灰和非烧结粉煤灰轻骨料）或利废材料（页岩渣、煤矸石、炉渣）为轻粗骨料，再以砂或轻细材料（炉渣、膨胀珍珠岩、陶砂）为细集料，水泥作为胶结料，加水混合、搅拌、成型、养护制成。

作为承重体系时，其含水率控制在40%，干缩率控制在0.045%，作为非承重体系时，其干缩率控制在0.060%。

轻集料混凝土小型空心砌块的强度可达3.5-10.0Mpa，当砌块的密度较小时，它的热工性能较好，不仅减弱了建筑物所受的地震力，达到抗震的效果，而且还有利于建筑节能。

2.3.3蒸压加气混凝土砌块

蒸压加气混凝土砌块的主要原材料是火力发电厂所排放的粉煤灰，具有不错的可加工性，构造简单，方便快捷。

这种砌块隔热性好，导热系数低，提高保温效果，减少能耗；重量轻，抗震性好；具有优良的可加工性；适用于做成多层或者高层的分隔墙、分户墙，框架结构的填充墙和三层以下的房屋承重墙。

当外墙使用300mm厚的蒸压加气混凝土砌块时，则不需要再做外保温或者内保温。

2.3.4粉煤灰小型空心砌块

粉煤灰混凝土小型空心砌块经过粉煤灰的掺入，提高砌块密实性，降低收缩率，减少吸水率及提高了砌块后期的强度。

要生产出质量达到标准的粉煤灰砌块，必须具有一定生产规模的粉煤灰砌块生产线，选择正确的搅拌机类型，采用先进技术及设备。

2.3.5石膏砌块

石膏砌块的主要原料是建筑石膏，经过料浆拌合，浇筑成型，再自然烘干而成的轻质块状材料。

生产中还可加入辅助原料有各种轻集料、纤维增强材料、填充料、发泡剂等。

建筑石膏也可以拿高强石膏粉或者部分水泥代替，并加入粉煤灰生产石膏砌块。

2.4建筑板材类

2.4.1玻璃纤维增强水泥轻质多孔隔墙条板（简称GRC板）

GRC轻质多孔条板，又称“GRC空心条板”，是以耐碱玻璃纤维为增强材料，硫铝酸盐水泥轻质砂浆为基材，制成具有若干圆孔的条形板。

最初的GRC多孔板仅限于用作非承重的内隔墙，而现在已开始用于公共建筑，住宅建筑及工业建筑的外围护墙体。

当然，也有缺点，生产这种材料的很多企业生产规模小，机械化水平不高，制作技术及装备也是才处于改进和发展的阶段。

2.4.2蒸压加气混凝土板

蒸压加气混凝土板的主要原料是钙质材料、硅质材料和水，另外再加上石膏、铝粉和钢筋等共同制成的轻质板材。

石膏作为掺合料，作用是改善料浆的流动性和制品的物理性能；铝粉是发气剂，和Ca（OH）2发生发应，起着发泡的作用；钢筋是起增强的作用，以此来提高板材的抗弯强度。

蒸压加气混凝土板具有自重轻、绝热性好、隔声吸音的特性，其原因是板内含有大量微小的，非联通的气孔，气孔的孔隙率达到70%-80%。

而且这种条板还具有较好的耐火性和一定的承载能力，用作外墙板，内墙板，楼板及屋面板。

与其他轻质板材相比，加气混凝土板在生产规模，产品质量稳定性和材料性能等方面具有很大的优势。

加气混凝土板可以用作单层或多层工业厂房的外墙，还可以用作居住建筑和公共建筑的内隔墙或外墙。

2.4.3钢丝网架水泥夹芯板

钢丝网架水泥夹芯板是以半硬质岩棉板或阻燃型泡沫塑料板做板材的钢丝网架夹芯板。

其主要用于围护外墙、保温复合外墙、房屋建筑的内隔板、屋面、楼面和建筑夹层等。

这种板的优点是保温、隔热性能好、重量轻及安全方便等。

2.4.4石膏墙板（包含石膏空心条板、纸面石膏板）

石膏条板包括石膏空心条板、石膏珍珠岩空心条板和石膏粉硅酸盐空心条板，主要用于民用和工业建筑的非承重内隔墙。

2.4.5金属面夹芯板（包括矿渣棉夹芯板、金属面岩棉板、金属面聚苯乙烯夹芯板、金属面硬质聚氨酯夹芯板）

金属面夹芯板的主要特点有强度高、重量轻、绝热性好；可多次拆卸，具有较好的持久性；施工方便，快捷；带有防腐涂层的彩色金属面夹芯板具有较高的耐久性。

金属面夹芯板普遍用于仓库、车间、冷库、仓储式超市、商场、洁净室、办公楼、活动房、展览馆、候机楼和体育场馆等的建造。

第3章节能墙体保温材料

3.1建筑节能墙体保温

建筑墙体保温指按照粘结、机械锚固、粘贴＋机械锚固、喷涂、浇筑等方式，将保温隔热系数较好的绝热材料和墙体固定在一起，使墙体的平均热阻值得到增强，以达到保温或者隔热的效果的一种做法。

3.1.1热传递的方式和特点

热传递是指两个物体或者同一个物体的不同部位存在温度差，就会发生热传递，并且一直持续到温度相同才结束。

发生热传递的唯一且必要的条件就是存在温度差，与物体是否接触等无关。

一般热传递的发生往往有三种方式同时进行，分别是热传导、对流传热和辐射传热。

3.1.1.1热传导

热传导指热从温度高的那一部分沿着温度低的部分进行传递，或者温度不同的两个物体直接接触传递热量。

热传导一般发生在固体之间，在气体或者液体中，热传导往往是和对流一起发生。

传热性能好的物质叫热的良导体，传热性能不好的叫做热的不良导体。

3.1.1.2对流传热

气体或者液体通过自身的宏观流动来实现热量传递的过程称为对流传热。

这是气体或液体的主要对流方式。

对流可以分为强迫对流和自然对流，依靠外部力量使流体循环流动的称为强迫对流，而类似冬天室内取暖就是自然对流。

3.1.1.3辐射传热

一切物体温度在绝对温度零度以上时，以电磁波的形式不断向外传送热量的现象称之为辐射传热。

温度越高，辐射的总量就越高。

3.2墙体保温措施

如宾馆、医疗用房、实验室等建筑都要求进行保温措施，常见的措施有：

1）选择导热系数较小的材料

选择导热系数小且容重小的材料，比如浮石混凝土、加气混凝土等轻混凝土及泡沫塑料、玻璃棉等材料可以提高墙体的热阻。

而轻混凝土有一定的强度，可以成为单一材料的围护构件，至于其他的保温材料，因为耐火性、耐久性能差，所以不能作为单一材料的围护构件。

也因此，实际工程中往往使用复合墙，即使用轻质高效的保温材料和砌块，钢筋混凝土等重质材料结合的复合结构。

该结构既能保温隔热，又能满足承重要求，缺点就是增加了工程造价及施工难度。

（见下图a、b）

（a）单一材料墙体（b）复合墙体

保温构件示意图

2）增加墙体厚度

单一材料的维护构件，热阻和厚度成正比，墙体厚度的增加客源提高热阻，但却会增加构件自重及材料的损耗，且会减少建筑的有效面积。

3）避免热桥

热桥效应属于热传导的物理效应，是指建筑物外围护结构中保温性能比其他构件的部位低，且这些部位的传热能力强，热流密集，内表面温度低，所以称为热桥。

4）防水防潮

3.3节能墙体保温材料

节能材料属于保温绝热型材料。

绝热材料的意义，一是为了节约能源，二就是为了满足建筑空间或热工设备的热环境。

据日本的节能实践报告表明，每使用一吨的节能材料，每年可以节约三吨的标准煤的用量，节能效益比材料生产成本增加了十倍。

所以，部分国家认为绝热材料将是继石油、煤炭、天然气以及核能之后的第五大“能源”。

3.3.1绝热材料的性能

绝热指的是最大限度的阻抗热量的传递，所以绝热材料的主要特点是具有大的热阻性和小的导热系数。

从材料的组成上看，通常无机材料的导热系数大于有机高分子材料；液态物质的导热系数大于气态物质，而液态物质又小于固体。

所以为了对保温绝热有利，在条件允许的情况下，通常采用有机高分子材料或者无机材料。

从材料的结构上看，导热系数会降低的情况有材料的表观密度降低、孔隙率和环境湿度增大。

作为保温绝热材料，要将吸水率尽量降低，若不能降低，需进行防水处理。

3.3.2保温绝热材料

能满足上述性能条件的建筑外保温节能材料主要有：

泡沫玻璃、超轻的聚苯颗粒保温料浆、海泡石岩（矿）石棉板、玻璃棉毡、、膨胀珍珠岩、以及聚苯乙烯泡沫塑料板（膨胀聚苯乙烯泡沫塑料EPS、挤塑聚苯乙烯泡沫塑料XPS）等。

它们的共同特点是在材料的内部都有大量的封闭孔，而且表观密度都较小，这也是作为保温隔热材料所必备的要求。

3.4保温材料的种类

3.4.1泡沫型保温材料

泡沫型保温材料包括泡沫石棉保温材料和聚合物发泡型保温材料两类。

泡沫石棉保温材料的保温性能好，且施工方便，但是也有缺点，其主要表现在泡沫棉易受潮，遇水容易溶解；弹性恢复系数较小；不能够接触火焰和在穿墙管部位使用等。

聚合物发泡型保温材料具有保温效果稳定，易于施工，导热系数低等优点，正处于推广期。

3.4.1.1聚氨酯泡沫保温材料

聚氨酯材料的性能好，制品较多，用途广泛，其中以聚氨酯泡沫塑料为最。

硬质聚氨酯泡沫（简称PURF）是固体材料中保温隔热性能最好的材料之一。

泡沫型保温材料中应用比较广泛的就是这种材料，该种材料既防水又保温，应用于屋顶和墙体上，可代替传统的保温层和防水层。

其主要性能如下：

1　优良的保温隔热性能

2　抗水渗透性能好

3　机械强度较高和抗老化、耐用性强

3.4.1.2聚苯乙烯泡沫保温材料（EPS）

聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）具有保温隔热性能优良、吸水性好、价格低廉、密度范围宽等优点，可制成冰库或建筑用的泡沫塑料夹心复合板和保温隔热泡沫塑料板。

由于这种泡沫板及其复合材料的价格低廉且保温隔热性能好，所以成为外墙绝热的首选材料。

据研究显示：

（1）聚苯乙烯属于多孔状材料，用于制冷保温时，随着温度下降，孔内产生结冰现象，造成降温现象，而抽成真空的聚苯乙烯泡沫材料不会出现水蒸气的情况，所以不会结冰；

（2）真空聚苯乙烯泡沫对制冷保温的应用效果比较明显，并且随着平均温度的降低，保温性能更好；（3）真空聚苯乙烯保温材料的节能效果与钻孔的数量及真空程度有关；（4）使用真空聚苯乙烯泡沫保温材料，价格便宜，提高经济效益。

聚苯乙烯泡沫保温材料与聚氨酯泡沫保温材料有很多相似的地方，但缺点是遇明火会挥发有毒的气体，若不是在价格上聚苯乙烯泡沫保温材料比聚氨酯泡沫保温材料低廉，早已是被淘汰的产品。

3.4.2复合硅酸盐保温材料

复合硅酸盐保温材料具有导热系数低，耐高温，可塑性强等优点。

3.4.3硅酸钙绝热制品保温材料

硅酸钙绝热制品保温材料的特点是导热系数低、耐热度高、密度小、收缩性率小、抗压强度较高。

3.4.4纤维质保温材料

由于纤维质保温材料防水性能及保温性能优异，所以主要适用于建筑屋面和墙体的保温；但缺点是投资大，生产厂家不多，因此市场占用率低。

3.5岩棉保温材料

我国标准中，岩棉是指由熔融天然火成岩制成的一种矿物。

采用白云石、玄武石等作为原材料，经过高温熔融后，再由高速离心设备而制成的人造无机纤维，并具有不错的保温防火性能。

由于岩棉材料具有极好的隔热保温性能，在节能材料领域，岩棉占据着非常大的作用。

从热导率的角度来说，热导率越小，隔热性能越好，岩棉的隔热性能是木材的3—5倍，是砖土结构的20多倍，是水泥砂浆的30倍，是钢筋混凝土的40倍。

使用岩棉材料给墙体做保温，就相当于给建筑穿上了一件棉大衣。

岩棉材料在所有保温材料中并不是最好的，但是有一点其他材料比不来的优势是防火性能，岩棉是A