yangjiaoshou
landerpu
聚氨酯隔热绝缘产品对环境的贡献(译)
（ECO(注1) 概况）
Dipl. -Ing. Wim Giebens, Dipl. -Ing. Peter Kindermann,
Dipl. -Ing. Bert Veenendaal, Dr. Eckehard Weigand
BING(注2) 欧洲硬聚氨酯泡沫材料协会联合会
Kriegerstrasse 17, D-70191 Stuttgart, Germany
E-mail: ivpuev@ t-online.de
前 言
聚氨酯类是今天受到最广泛应用的聚合物家属中的一员。它们是由聚异氰酸酯类和多元醇类经加成聚合作用而制得的。它们可以用来制造从鞋跟到家俱和室内装璜，从汽车驾驶盘到屋顶绝缘体等各种产品。因而它们在五十多年的应用历史中，这些产品显得越来越平常多见，而对改善我们的日常生活质量，带来了很大的好处。
近年来，公众对环境问题的意识越来越重视了。在这方面的监察和调查中，聚氨酯类从未被忽视过。联合国提出的在可以忍受的条件下进行发展这一概念，已经成为强有力的推动力，使全球的注意力集中到需要把有关环境方面的业务与经济发展结合起来。因此，今天聚氨酯工业面临的挑战，将是如何用更少的环境损害，来保持提供同样的利益服务。
越来越多地被用来评估某项产品和生产方法对环境的影响的技术叫做生活一周期评价。根据这一思路，ISOPA（欧洲异氰酸酯生产商协会）发动了一项巨大的研究，以收集编制产品的生活一周期目录（LCI）中有关早期部份的一些数据。ISOPA在西欧的成员公司提供了自1994至1995（1）的十二个月期间，有关能量及材料的消耗额，以及有关用来制造聚氨酯的原料的生产过程中所产生的释放性气体和固体废料的实际数据。
BING（硬聚氨酯泡沫材料制造商协会）的成员公司则提供了有关他们在制造用于建筑物对冷和热进行绝缘的硬泡沫板材时，原料和燃料的消耗额，以及随之产生的任何释放性气体和废料的资料。这些数据也是从1994至1995年的十二个月期间的实际情况而来。
本报告综合了从大地上取得原料开始，直至制成聚氨酯泡沫材料为止这期间的全部操作，根据的是由ISOPA和BING这两家所提供的数据。
BING和ISOPA所依据的方法是由APME（在欧洲的塑料制造商协会）所建立的一般性的方法。
在本报告中，我们将置重点于用于隔热绝缘、具有软性贴面材料的聚氨酯硬质泡沫材料的制造。使用了它，可以节省空间加热，（详细概述了一个个别的应用，即对一个涂沥青的屋顶的翻建）并最后考虑了从拆毁的废料中回收聚氨酯泡沫材料的可能性。
译注：1. ECO：生态环境的。
2. BING：硬聚氨酯泡沫材料制造商欧洲协会。
制 造 方 法
制造聚氨酯泡沫材料的主要原料是：二苯甲烷二异氰酸酯（MDI）以及聚醚和聚酯二者的多元醇类。
泡沫的形成是将这些液体组份与一种发泡剂混合以产生泡沫结构。常用的发泡剂是戊烷或HCFC141B(注)。
泡沫夹层板和泡沫绝缘板种类很多，可供广泛的选择。在这些板材中，硬质聚氨酯是与贴面材料紧密地结合在一起而形成了一个复合体。大部份贴面材料是软性的（诸如：铝箔、玻璃绒、或有涂层的纸板），虽然也可以使用硬质材料（诸如：糊墙纸板、钢的薄板、或铝的薄板）。
这些组成物件所需要的总能量列于表1。
表1 用以制造硬质聚氨酯泡沫材料的主要组成物的总能量需要（燃料和投入的原料）
组成 总能量/兆焦/公斤
MDI 95.4
聚醚多元醇 94.4
聚酯多元醇（估计）（2） 84
戊烷（3） 52.9
HCFC 141 B （估计）（4） 45
(2)、欧洲塑料工业的ECO-概况，报告8：PET，APME，布鲁塞尔1995。有关聚酯多元醇的实际数据无法提供。这是根据PET的总能量即作出的一个合理假设。
（3）、欧洲塑料工业的ECO-概况，报告4：聚苯乙烯（第二版）APME，布鲁塞尔1997
（4）、由I. Boustead教授估计，私人交流。
利用这些组成物制造隔热绝缘用的聚氨酯硬质泡沫材料需要的总能量为117.7 MJ/Kg（兆焦/公斤）。其中包括原料的运输、发泡过程、包装、和最后把泡沫材料运送到建筑工地。
作为接着应该进行的方案计算的基础，在泡沫材料生产厂内每制造1m2泡沫板的主要输入将在表2内进行说明。它也包括了在这一特定生产步骤中的主要输出。普通带有软性贴面材料的聚氨酯硬质泡沫板的密度一般为30~36公斤/米2
注。在本报告中，其芯板的密度假设为32 Kg/m3。
表2 在发泡过程中每生产1米2，厚度为6厘米，带有铝箔贴面的聚氨酯硬质泡沫板的典型输入和输出
主要输入 主要输出
多元醇 泡沫板 2 19 Kg
MDI 泡沫板废料 0.07 Kg
发泡剂 释放至空气中的发泡剂 0.01 Kg
0.05毫米铝
油/煤气*
电*
* 在工厂厂的消耗
每块泡沫板从制造至供应的全过程，追溯至从大地提取原料起的一切操作，就发生了总的能量需要，以及一定数量的材料消耗，同时也产生了主要的气体释放和废料，这些将在表3中列出。
表3 对1米2 6厘米厚度带有铝箔贴面的聚氨酯硬质泡沫板的重要ECO-概况数据*
输入 输出
能量：
燃料 203 MJ
投入的原料 81 MJ
材料（在产品中）(a)：
油 0.9 Kg
煤气 0.6 Kg
矾土 1.1 Kg
材料消耗：
氯化钠 1.6 Kg
过程用水： 130 Kg
释放气体（空气中）：
CO2 9.90 Kg
CO 0.02 Kg
SOx 0.07Kg
NOx 0.05 Kg
CH4 0.05 Kg
发泡剂 0.01 Kg
释放在水中：
Na+ 0.5 Kg
CL- 0.9 Kg
废料：
来自开矿 2.8 Kg
渣/灰（来自 燃料生产）
来自工业（b） 0.2 Kg
* 包括所有中间产物，标准化至1米2泡沫板（=2.19公斤），泡沫密度=32公斤/米2
（a）N2和O2是从空气和/或水中取得的
（b）工业：指石油化工和聚氨酯工业
译注：HCFC 141 B是商品牌号。其主要成份是二氯氟乙烷。
译注：原文如此，疑应为米3
据此，对1米2的厚6厘米带有铝箔贴面料的聚氨酯硬质泡沫板的能量消耗值为284 MJ。
有关1米2带有铝箔贴面材料的泡沫板在各个操作过程中对全部总能量的相对分担额为：
表4 泡沫板、总能量的相对分担额
每1米2聚氨酯泡沫板的相对分担额
铝贴面材料的制造 20%
聚氨酯原料的制造 66%
聚氨酯原料的供应 1%
发泡* 4%
包装 6%
聚氨酯泡沫板的最终运输 3%
* 发泡是一个很有能效的过程（多元醇与MDI的放热反应）因而其分担额很小。
聚氨酯的主要原料，例如二元醇类、MDI和发泡剂，是用路运槽罐来运送的。装运量最多可达22吨，其平均距离约为100公里。其他液体状态的产品是桶装供应的，每桶为200升，也可采用1000升的其他容器。
打包（木质货盘、聚乙烯板、金属或塑料的带材等等）及最后的运输，进行处理的都是体积庞大而重量较轻的泡沫板材。虽然看起来能量储量较高，但它们可以用相关的体积-效率来优化，因而可以比得上其他大体积的货物（5）。
当然，对生产1米2泡沫板而言，如果用的是不同的贴面材料，它对总能量的需要就会有不同的分担额。
这种分担额（每米2板材有2米2的贴面）的一些例子列于表5。
表5 具有2米2贴面对泡沫板总能量的分担额
对不同贴面的能量需要
铝箔贴面（0.05毫米） 58兆焦/米2
矿绒贴面（ca.注280克/米2） 9兆焦/米2
纸贴面（ca. 120克/米2） 11兆焦/米2
铝/牛皮纸多层贴面（ca. 135克/米2） 21兆焦/米2
沥青/玻璃绒贴面（ca. 270克/米2） 26兆焦/米2
译注：ca意为以平方米计。
对一个完全生活周期的方案计算
根据上面所记录的数据，就可以对一个绝缘应用进行完全生活周期的方案计算了。
所选定的绝缘应用，是关于一个实际存在的住宅房屋沥青屋面的翻建[6]。聚氨酯板作为一种添加物安装在椽子的顶部。从1米2的屋顶面积来算，其热量传送的损失显失在表6中。
关于空间加热，设想了一个现代化的用油加热系统（热效90%）。计算了加热系统的正常热损失，而其燃料的供应链则追溯至从大地上吸取原油（初级能量需要）。在计算中的其他各项设想示于图1。
对初级能源的消耗和节约以及对二氧化碳（CO2）的释出和节约都进行了估计。
表6指出：对一个不充份绝缘的屋顶，其热传递的损失可达334兆焦/米2/年。考虑到所有的有关因素（诸如：加热、燃料生产、热值），一个加热系统的总效率约为65%。这样，对一个不充份绝缘的屋顶的初级能量消耗将达到514兆焦/米2/年，其结果是：在50年的时期内将达到25,700兆焦/米2，而在60年的时期内将为30,840兆焦/米2。
表6 对沥青屋面绝缘的基本设想
设想
建筑 住宅
位置 德国：3,500 Kd（凯尔文 日）
现存屋面绝缘 U值=1.38 W/m2 K(7)
聚氨酯绝缘 聚氨酯板在椽子顶部： 0.025W/ (mK); 32 Kg/m3; 50μm铝
贴面材料 绝缘厚度符合德国WSVO 1995对现存建筑物翻建之规定
热传送损失的计算，根据德国WSVO 1995 椽子下面 不充分绝缘
椽子顶部添加聚氨酯绝缘
面积 1米2 1米2
绝缘厚度 - 60毫米
U-值(b) 1.38 W/ m2K 0.30 W/ m2K
屋顶的还原系数(a) 0.8 0.8
热量传递损失
QT=0.024×3500×1×0.8×U 93 kWh/y 20.4 kWh/y
334 MJ / y 73 MJ / y
(a) Warmeschutzverordnung WSVO 1995, 德国，1.5.2.1 (b) U=1/ [SUM（厚度/λ）+ SUM (1/2)]
图1 LCA注例子：用聚氨酯硕质泡沫材料来隔热绝缘
* 对分担额予以忽略不计。
(a) 来自GEMIS（效率，气体释放）和I. Boustead教授（燃料制造与供应）
(b) （译注：MSW意为城市固体垃圾）能量赊欠=较低热值（25兆焦/公斤）的20%（效率），CO2气体释放根据碳的含量来计算。
对于一个有添加绝缘物的屋顶，热传递损失可下降至73兆焦/米2/年。以65%的效率而言，初级能量消耗将为113兆焦/米2/年。这样在50年期限内便为50×113=5650兆焦/米2，而在60年期限内便为60×113=6780兆焦/米2。
表3表明：每生产1米2，厚度为6厘米，用铝箔作贴面材料的聚氨酯硬质泡沫板的能量消耗为284兆焦。
图2展示了在使用阶段所获得的巨大的节约，这就使在制造此绝缘材料和在使用完毕回收此绝缘物所需要的分担额显得微不足道可以省略不计了。
译注：LCA为生活一周期评价
在50年由可以获得大约20,500兆焦的能量节约。在制造此绝缘材料和在使用完毕回收此绝缘物所需要的分担额是微不足道可以忽略不计了。
图3和图4表示了对不充份绝缘和添加聚氨酯绝缘物的建筑物之间对能量消耗和CO2释放的对比。
在生产绝缘物时的初级能源消耗以及CO2的释出，基"分期摊提"值在安装后的第一年（第一个加热期限）内就可以全部提完。
上面所述有关方案计算的详细阐述，所显示的仅仅是在聚氨酯硬质泡沫材料作为隔热绝缘物的大量应用中的一个例子。
因为使用了各种不同类型的贴面材料和配方，就有可能根据在欧洲的各种不同类型的建筑物，以及根据各种流行应用领域（例如：房屋平顶，地板，中空墙，沥青屋顶，室内衬里，整修更转，等等）的不同要求，生产出适合于它们需要的产品来。
在每个不同国家的所有各种应用中，采用相同的方案计算所得到的结果在细节上会有所不同，但是有关上面所指出的关键性的结果，却无论如何仍是十分真实的。
图2 对有绝缘和无绝缘的建筑物在60年时期内的能量消耗比较。
图中：1. 横坐标为年数 2. 纵坐标为：初级能量（兆焦/米2） 3. � 不充份绝缘 4. ● 使用聚氨酯板
图3 装有和不装聚氨酯绝缘物的初级能量消耗
图中：1. 上方注：一年后的快影 2. 横坐标：不充份绝缘，装有聚氨酯绝缘 3. 纵坐标：初级能量（兆焦/米2） 4. 右上角：□ 空间加热 ■ 生产和供应
图4 装有和不装聚氨酯绝缘物的CO2释放
图中：1. 上方注：一年后的快影 2. 横坐标：不充份绝缘，装有聚氨酯绝缘 3. 纵坐标：CO2释放（公斤/米2） 4. 右上角：□ 空间加热 ■ 生产和供应
结论是明显的，聚氨酯硬质泡沫材料能通过对新建筑物的隔热绝缘，而对环境保护和能源节约方面作出了重大的贡献，尤其是对现存建筑物的翻建更是如此。
从拆毁的废料中回收聚氨酯泡沫材料
建筑物拆毁后，对绝缘物的利用可能有三种办法：
1.如果所使用的使绝缘物固定的办法能够允许的话，聚氨酯绝缘物就可以再次使用。
2.或者，如果聚氨酯硬质泡沫板未受其他建筑废料的污染，则可经过加工，使用在其他特殊安装工程中，例如用作硬质结构镶板。
3.如果考虑到聚氨酯废料将成为污染物，以及从运输的跑离来考虑，那么，第三个意见就是把聚氨酯硬质泡沫材料和城市垃圾一起焚烧。从环境观点来看，这常常是一种最佳的解决方法。
当要从拆毁的建筑物中取出加以废物利用时，这些绝缘泡沫材料一般已经使用了五十多年了。在这个服务时期内，正如第一个实例所述的，与使用矿物燃料来产生同样的效果相对比，这些泡沫材料已经节省下了大量的能量（按照绝缘的水平以及各个个别的环境条件来看，已经节省下了至少50倍甚至能超过100倍的能量）。
因此，为了优化这些材料的效率，如果能把泡沫材料通过焚烧以进一步回收它的能量的话，这看起是完全合乎逻辑的了（聚氨酯硬质泡沫材料的热值较低，大约为25000千焦/公斤）。
在TAMARA实验工厂内进行了把能阻燃的硬质聚氨酯泡沫材料进行共燃烧的实验，对释放的气体进行测量，其结果提供了科学的证明：把硬质聚氨酯泡沫材料的废料，在城市固体垃圾处理单位内进行焚烧是安全的[7、8]。
另外，把有机绝缘材料送到最近的城市固体垃圾焚烧坊，采用具有当前发展就水平的设备来处理，这样的好处是可以使排放到空气中的释放气体的量，降低到最小的程度：
1.短的运输距离，意味着运输时释放出的气体少。
2.焚烧不坚实的泡沫绝缘体，意味着彻底消毁紧固在密封的泡沫微孔内的绝缘气体（发泡剂）。 这样，可以肯定，在硬质泡沫内使用的发泡剂，主要是处在不对外释放的状态：
3.在制造时对外释放极小（约为5%）
4.在使用时事实上不对外释放
5.使用后对外释放极小
结 束 语
所有生活一周期目录都以描述一个工业系统为内容，而不是某一个产品的行为。一个产品只不过是系统内的一个内部材料流。
这个系统的本身，是要用它的功能来进行鉴定的。其结果就是：如果企图要进行任何对比的话，这种对比就必需限制在具有相同功能的系统之间来进行。这就是所有生活一周期分析的基础。对此我们已经讲述好多次，但是依然有一些生活一周期目录的使用者不遵从这个要求，不断地对材料进行对比，例如以1公斤的聚氨酯为基础，和1公斤的其他材料进行对比，这种对比是毫无意义的。
同样，当对具有相同功能的系统进行对比时，很有必要对整个生活一周期的数据进行对比，而不是只比较生活一周期中那些有差异的项目的数据。如果只对系统中的一部份来进行对比的话，就很有可能产生误导的结论。例如，如果使用聚氨酯泡沫材料来对房屋绝缘，那么试验的价值就应该把描述不绝缘房屋的系统，和描述有绝缘的房屋的系统之间的对比来进行论证；主要的是在生产泡沫绝缘物时只需要小量的能量和原料投入作为起始的投入，而在之后房屋的整个生命时期内，由于在加热用燃料方面的节省，可以获得例如为起始投入的100倍的回报。
1个单位的能量投入，得到了100单位的节省，其净节省额为99单位。如果采用另一类型的绝缘体，其用于制造的能量消耗比聚氨酯大25%。那么，对每1.25单位的起始支出来说，其能量的净节省额便为98.75单位。这个对比指出了一个重要的方向，那便是应该装置绝缘材料，不管是
哪种类型的；要获得重要的能量节约，如果仅以生产时的能量消耗为基础来对绝缘材料进行对比的话，这将是一种价值很小的无意义之举。因为不同材料在生产时的不同能量消耗，和长远的节省相比，是十分轻微的。
因此，要挑选的应该是具有最佳绝缘性能的材料。
这一点，对于在实施隔热绝缘时其厚度受到了实际限制的时候尤为真实，譬如对地板的绝缘。在这种情况下，使用一种更为实际更为高效的材料，例如硬质聚氨酯绝缘材料，比起使用效率较差的隔热材料来，便能在由于降低矿物燃料的燃烧而更有效地降低建筑物因加热而产生的能量消耗方面做得更好。这些也和最终的经济费用和暖房的气体释放有关。
Caleb管理服务处的Paul Ashford在最新的研究报告"隔热绝缘和它在降低二氧化碳方面的作用"一文中，主要针对在欧洲联盟内对无绝缘的设施进行翻建方面的计算，指出到2010年，二氧化碳的释放有可能每年减少2.8~3亿吨。这个数字对委员会所提出的降低指标来说已占了很大的部份[9]。
参 考 文 献
1. APME, ISOPA, Eco Profiles of the European plastics industry, Report 9:
Polyurethane precursors (TDI, MDI, Polyols), second edition, Brussels (1997)
2. PET, APME, Eco-Profiles of the European plastics industry, Report 8: Brussels(1995)
3. APME, "Eco-Profiles of the European plastics industry, Report 4: Polystyrene(second edition)", Brussels (1997)
4. Professor I. Boustead, Estimated. Private communication
5. APME, "Eco-Profiles of the European plastics industry, Report 10: Polymerconversion", Brussels (1995)
6. Kindermann, Peter, "Steildachd?mmung mit PUR-Hartschaumstoff",IVPU-Nachrichten Nr. 48, Sept. (1996), Stuttgart
7. ISOPA, Fact sheet on recycling Polyurethanes "Recovery of Rigid Polyurethane Foam from Demolition Waste", Brussels, (1996)
8. APME, ISOPA, "Co-Combustion of Building Insulation Foams with Municipal SolidWaste", Brussels (1996)
9. Ashford, Paul, "Assessment of Potential for the Saving of Carbon DioxideEmissions in European Building Stock", Bristol (1997)
（ECO(注1) 概况）
Dipl. -Ing. Wim Giebens, Dipl. -Ing. Peter Kindermann,
Dipl. -Ing. Bert Veenendaal, Dr. Eckehard Weigand
BING(注2) 欧洲硬聚氨酯泡沫材料协会联合会
Kriegerstrasse 17, D-70191 Stuttgart, Germany
E-mail: ivpuev@ t-online.de
前 言
聚氨酯类是今天受到最广泛应用的聚合物家属中的一员。它们是由聚异氰酸酯类和多元醇类经加成聚合作用而制得的。它们可以用来制造从鞋跟到家俱和室内装璜，从汽车驾驶盘到屋顶绝缘体等各种产品。因而它们在五十多年的应用历史中，这些产品显得越来越平常多见，而对改善我们的日常生活质量，带来了很大的好处。
近年来，公众对环境问题的意识越来越重视了。在这方面的监察和调查中，聚氨酯类从未被忽视过。联合国提出的在可以忍受的条件下进行发展这一概念，已经成为强有力的推动力，使全球的注意力集中到需要把有关环境方面的业务与经济发展结合起来。因此，今天聚氨酯工业面临的挑战，将是如何用更少的环境损害，来保持提供同样的利益服务。
越来越多地被用来评估某项产品和生产方法对环境的影响的技术叫做生活一周期评价。根据这一思路，ISOPA（欧洲异氰酸酯生产商协会）发动了一项巨大的研究，以收集编制产品的生活一周期目录（LCI）中有关早期部份的一些数据。ISOPA在西欧的成员公司提供了自1994至1995（1）的十二个月期间，有关能量及材料的消耗额，以及有关用来制造聚氨酯的原料的生产过程中所产生的释放性气体和固体废料的实际数据。
BING（硬聚氨酯泡沫材料制造商协会）的成员公司则提供了有关他们在制造用于建筑物对冷和热进行绝缘的硬泡沫板材时，原料和燃料的消耗额，以及随之产生的任何释放性气体和废料的资料。这些数据也是从1994至1995年的十二个月期间的实际情况而来。
本报告综合了从大地上取得原料开始，直至制成聚氨酯泡沫材料为止这期间的全部操作，根据的是由ISOPA和BING这两家所提供的数据。
BING和ISOPA所依据的方法是由APME（在欧洲的塑料制造商协会）所建立的一般性的方法。
在本报告中，我们将置重点于用于隔热绝缘、具有软性贴面材料的聚氨酯硬质泡沫材料的制造。使用了它，可以节省空间加热，（详细概述了一个个别的应用，即对一个涂沥青的屋顶的翻建）并最后考虑了从拆毁的废料中回收聚氨酯泡沫材料的可能性。
译注：1. ECO：生态环境的。
2. BING：硬聚氨酯泡沫材料制造商欧洲协会。
制 造 方 法
制造聚氨酯泡沫材料的主要原料是：二苯甲烷二异氰酸酯（MDI）以及聚醚和聚酯二者的多元醇类。
泡沫的形成是将这些液体组份与一种发泡剂混合以产生泡沫结构。常用的发泡剂是戊烷或HCFC141B(注)。
泡沫夹层板和泡沫绝缘板种类很多，可供广泛的选择。在这些板材中，硬质聚氨酯是与贴面材料紧密地结合在一起而形成了一个复合体。大部份贴面材料是软性的（诸如：铝箔、玻璃绒、或有涂层的纸板），虽然也可以使用硬质材料（诸如：糊墙纸板、钢的薄板、或铝的薄板）。
这些组成物件所需要的总能量列于表1。
表1 用以制造硬质聚氨酯泡沫材料的主要组成物的总能量需要（燃料和投入的原料）
组成 总能量/兆焦/公斤
MDI 95.4
聚醚多元醇 94.4
聚酯多元醇（估计）（2） 84
戊烷（3） 52.9
HCFC 141 B （估计）（4） 45
(2)、欧洲塑料工业的ECO-概况，报告8：PET，APME，布鲁塞尔1995。有关聚酯多元醇的实际数据无法提供。这是根据PET的总能量即作出的一个合理假设。
（3）、欧洲塑料工业的ECO-概况，报告4：聚苯乙烯（第二版）APME，布鲁塞尔1997
（4）、由I. Boustead教授估计，私人交流。
利用这些组成物制造隔热绝缘用的聚氨酯硬质泡沫材料需要的总能量为117.7 MJ/Kg（兆焦/公斤）。其中包括原料的运输、发泡过程、包装、和最后把泡沫材料运送到建筑工地。
作为接着应该进行的方案计算的基础，在泡沫材料生产厂内每制造1m2泡沫板的主要输入将在表2内进行说明。它也包括了在这一特定生产步骤中的主要输出。普通带有软性贴面材料的聚氨酯硬质泡沫板的密度一般为30~36公斤/米2
注。在本报告中，其芯板的密度假设为32 Kg/m3。
表2 在发泡过程中每生产1米2，厚度为6厘米，带有铝箔贴面的聚氨酯硬质泡沫板的典型输入和输出
主要输入 主要输出
多元醇 泡沫板 2 19 Kg
MDI 泡沫板废料 0.07 Kg
发泡剂 释放至空气中的发泡剂 0.01 Kg
0.05毫米铝
油/煤气*
电*
* 在工厂厂的消耗
每块泡沫板从制造至供应的全过程，追溯至从大地提取原料起的一切操作，就发生了总的能量需要，以及一定数量的材料消耗，同时也产生了主要的气体释放和废料，这些将在表3中列出。
表3 对1米2 6厘米厚度带有铝箔贴面的聚氨酯硬质泡沫板的重要ECO-概况数据*
输入 输出
能量：
燃料 203 MJ
投入的原料 81 MJ
材料（在产品中）(a)：
油 0.9 Kg
煤气 0.6 Kg
矾土 1.1 Kg
材料消耗：
氯化钠 1.6 Kg
过程用水： 130 Kg
释放气体（空气中）：
CO2 9.90 Kg
CO 0.02 Kg
SOx 0.07Kg
NOx 0.05 Kg
CH4 0.05 Kg
发泡剂 0.01 Kg
释放在水中：
Na+ 0.5 Kg
CL- 0.9 Kg
废料：
来自开矿 2.8 Kg
渣/灰（来自 燃料生产）
来自工业（b） 0.2 Kg
* 包括所有中间产物，标准化至1米2泡沫板（=2.19公斤），泡沫密度=32公斤/米2
（a）N2和O2是从空气和/或水中取得的
（b）工业：指石油化工和聚氨酯工业
译注：HCFC 141 B是商品牌号。其主要成份是二氯氟乙烷。
译注：原文如此，疑应为米3
据此，对1米2的厚6厘米带有铝箔贴面料的聚氨酯硬质泡沫板的能量消耗值为284 MJ。
有关1米2带有铝箔贴面材料的泡沫板在各个操作过程中对全部总能量的相对分担额为：
表4 泡沫板、总能量的相对分担额
每1米2聚氨酯泡沫板的相对分担额
铝贴面材料的制造 20%
聚氨酯原料的制造 66%
聚氨酯原料的供应 1%
发泡* 4%
包装 6%
聚氨酯泡沫板的最终运输 3%
* 发泡是一个很有能效的过程（多元醇与MDI的放热反应）因而其分担额很小。
聚氨酯的主要原料，例如二元醇类、MDI和发泡剂，是用路运槽罐来运送的。装运量最多可达22吨，其平均距离约为100公里。其他液体状态的产品是桶装供应的，每桶为200升，也可采用1000升的其他容器。
打包（木质货盘、聚乙烯板、金属或塑料的带材等等）及最后的运输，进行处理的都是体积庞大而重量较轻的泡沫板材。虽然看起来能量储量较高，但它们可以用相关的体积-效率来优化，因而可以比得上其他大体积的货物（5）。
当然，对生产1米2泡沫板而言，如果用的是不同的贴面材料，它对总能量的需要就会有不同的分担额。
这种分担额（每米2板材有2米2的贴面）的一些例子列于表5。
表5 具有2米2贴面对泡沫板总能量的分担额
对不同贴面的能量需要
铝箔贴面（0.05毫米） 58兆焦/米2
矿绒贴面（ca.注280克/米2） 9兆焦/米2
纸贴面（ca. 120克/米2） 11兆焦/米2
铝/牛皮纸多层贴面（ca. 135克/米2） 21兆焦/米2
沥青/玻璃绒贴面（ca. 270克/米2） 26兆焦/米2
译注：ca意为以平方米计。
对一个完全生活周期的方案计算
根据上面所记录的数据，就可以对一个绝缘应用进行完全生活周期的方案计算了。
所选定的绝缘应用，是关于一个实际存在的住宅房屋沥青屋面的翻建[6]。聚氨酯板作为一种添加物安装在椽子的顶部。从1米2的屋顶面积来算，其热量传送的损失显失在表6中。
关于空间加热，设想了一个现代化的用油加热系统（热效90%）。计算了加热系统的正常热损失，而其燃料的供应链则追溯至从大地上吸取原油（初级能量需要）。在计算中的其他各项设想示于图1。
对初级能源的消耗和节约以及对二氧化碳（CO2）的释出和节约都进行了估计。
表6指出：对一个不充份绝缘的屋顶，其热传递的损失可达334兆焦/米2/年。考虑到所有的有关因素（诸如：加热、燃料生产、热值），一个加热系统的总效率约为65%。这样，对一个不充份绝缘的屋顶的初级能量消耗将达到514兆焦/米2/年，其结果是：在50年的时期内将达到25,700兆焦/米2，而在60年的时期内将为30,840兆焦/米2。
表6 对沥青屋面绝缘的基本设想
设想
建筑 住宅
位置 德国：3,500 Kd（凯尔文 日）
现存屋面绝缘 U值=1.38 W/m2 K(7)
聚氨酯绝缘 聚氨酯板在椽子顶部： 0.025W/ (mK); 32 Kg/m3; 50μm铝
贴面材料 绝缘厚度符合德国WSVO 1995对现存建筑物翻建之规定
热传送损失的计算，根据德国WSVO 1995 椽子下面 不充分绝缘
椽子顶部添加聚氨酯绝缘
面积 1米2 1米2
绝缘厚度 - 60毫米
U-值(b) 1.38 W/ m2K 0.30 W/ m2K
屋顶的还原系数(a) 0.8 0.8
热量传递损失
QT=0.024×3500×1×0.8×U 93 kWh/y 20.4 kWh/y
334 MJ / y 73 MJ / y
(a) Warmeschutzverordnung WSVO 1995, 德国，1.5.2.1 (b) U=1/ [SUM（厚度/λ）+ SUM (1/2)]
图1 LCA注例子：用聚氨酯硕质泡沫材料来隔热绝缘
* 对分担额予以忽略不计。
(a) 来自GEMIS（效率，气体释放）和I. Boustead教授（燃料制造与供应）
(b) （译注：MSW意为城市固体垃圾）能量赊欠=较低热值（25兆焦/公斤）的20%（效率），CO2气体释放根据碳的含量来计算。
对于一个有添加绝缘物的屋顶，热传递损失可下降至73兆焦/米2/年。以65%的效率而言，初级能量消耗将为113兆焦/米2/年。这样在50年期限内便为50×113=5650兆焦/米2，而在60年期限内便为60×113=6780兆焦/米2。
表3表明：每生产1米2，厚度为6厘米，用铝箔作贴面材料的聚氨酯硬质泡沫板的能量消耗为284兆焦。
图2展示了在使用阶段所获得的巨大的节约，这就使在制造此绝缘材料和在使用完毕回收此绝缘物所需要的分担额显得微不足道可以省略不计了。
译注：LCA为生活一周期评价
在50年由可以获得大约20,500兆焦的能量节约。在制造此绝缘材料和在使用完毕回收此绝缘物所需要的分担额是微不足道可以忽略不计了。
图3和图4表示了对不充份绝缘和添加聚氨酯绝缘物的建筑物之间对能量消耗和CO2释放的对比。
在生产绝缘物时的初级能源消耗以及CO2的释出，基"分期摊提"值在安装后的第一年（第一个加热期限）内就可以全部提完。
上面所述有关方案计算的详细阐述，所显示的仅仅是在聚氨酯硬质泡沫材料作为隔热绝缘物的大量应用中的一个例子。
因为使用了各种不同类型的贴面材料和配方，就有可能根据在欧洲的各种不同类型的建筑物，以及根据各种流行应用领域（例如：房屋平顶，地板，中空墙，沥青屋顶，室内衬里，整修更转，等等）的不同要求，生产出适合于它们需要的产品来。
在每个不同国家的所有各种应用中，采用相同的方案计算所得到的结果在细节上会有所不同，但是有关上面所指出的关键性的结果，却无论如何仍是十分真实的。
图2 对有绝缘和无绝缘的建筑物在60年时期内的能量消耗比较。
图中：1. 横坐标为年数 2. 纵坐标为：初级能量（兆焦/米2） 3. � 不充份绝缘 4. ● 使用聚氨酯板
图3 装有和不装聚氨酯绝缘物的初级能量消耗
图中：1. 上方注：一年后的快影 2. 横坐标：不充份绝缘，装有聚氨酯绝缘 3. 纵坐标：初级能量（兆焦/米2） 4. 右上角：□ 空间加热 ■ 生产和供应
图4 装有和不装聚氨酯绝缘物的CO2释放
图中：1. 上方注：一年后的快影 2. 横坐标：不充份绝缘，装有聚氨酯绝缘 3. 纵坐标：CO2释放（公斤/米2） 4. 右上角：□ 空间加热 ■ 生产和供应
结论是明显的，聚氨酯硬质泡沫材料能通过对新建筑物的隔热绝缘，而对环境保护和能源节约方面作出了重大的贡献，尤其是对现存建筑物的翻建更是如此。
从拆毁的废料中回收聚氨酯泡沫材料
建筑物拆毁后，对绝缘物的利用可能有三种办法：
1.如果所使用的使绝缘物固定的办法能够允许的话，聚氨酯绝缘物就可以再次使用。
2.或者，如果聚氨酯硬质泡沫板未受其他建筑废料的污染，则可经过加工，使用在其他特殊安装工程中，例如用作硬质结构镶板。
3.如果考虑到聚氨酯废料将成为污染物，以及从运输的跑离来考虑，那么，第三个意见就是把聚氨酯硬质泡沫材料和城市垃圾一起焚烧。从环境观点来看，这常常是一种最佳的解决方法。
当要从拆毁的建筑物中取出加以废物利用时，这些绝缘泡沫材料一般已经使用了五十多年了。在这个服务时期内，正如第一个实例所述的，与使用矿物燃料来产生同样的效果相对比，这些泡沫材料已经节省下了大量的能量（按照绝缘的水平以及各个个别的环境条件来看，已经节省下了至少50倍甚至能超过100倍的能量）。
因此，为了优化这些材料的效率，如果能把泡沫材料通过焚烧以进一步回收它的能量的话，这看起是完全合乎逻辑的了（聚氨酯硬质泡沫材料的热值较低，大约为25000千焦/公斤）。
在TAMARA实验工厂内进行了把能阻燃的硬质聚氨酯泡沫材料进行共燃烧的实验，对释放的气体进行测量，其结果提供了科学的证明：把硬质聚氨酯泡沫材料的废料，在城市固体垃圾处理单位内进行焚烧是安全的[7、8]。
另外，把有机绝缘材料送到最近的城市固体垃圾焚烧坊，采用具有当前发展就水平的设备来处理，这样的好处是可以使排放到空气中的释放气体的量，降低到最小的程度：
1.短的运输距离，意味着运输时释放出的气体少。
2.焚烧不坚实的泡沫绝缘体，意味着彻底消毁紧固在密封的泡沫微孔内的绝缘气体（发泡剂）。 这样，可以肯定，在硬质泡沫内使用的发泡剂，主要是处在不对外释放的状态：
3.在制造时对外释放极小（约为5%）
4.在使用时事实上不对外释放
5.使用后对外释放极小
结 束 语
所有生活一周期目录都以描述一个工业系统为内容，而不是某一个产品的行为。一个产品只不过是系统内的一个内部材料流。
这个系统的本身，是要用它的功能来进行鉴定的。其结果就是：如果企图要进行任何对比的话，这种对比就必需限制在具有相同功能的系统之间来进行。这就是所有生活一周期分析的基础。对此我们已经讲述好多次，但是依然有一些生活一周期目录的使用者不遵从这个要求，不断地对材料进行对比，例如以1公斤的聚氨酯为基础，和1公斤的其他材料进行对比，这种对比是毫无意义的。
同样，当对具有相同功能的系统进行对比时，很有必要对整个生活一周期的数据进行对比，而不是只比较生活一周期中那些有差异的项目的数据。如果只对系统中的一部份来进行对比的话，就很有可能产生误导的结论。例如，如果使用聚氨酯泡沫材料来对房屋绝缘，那么试验的价值就应该把描述不绝缘房屋的系统，和描述有绝缘的房屋的系统之间的对比来进行论证；主要的是在生产泡沫绝缘物时只需要小量的能量和原料投入作为起始的投入，而在之后房屋的整个生命时期内，由于在加热用燃料方面的节省，可以获得例如为起始投入的100倍的回报。
1个单位的能量投入，得到了100单位的节省，其净节省额为99单位。如果采用另一类型的绝缘体，其用于制造的能量消耗比聚氨酯大25%。那么，对每1.25单位的起始支出来说，其能量的净节省额便为98.75单位。这个对比指出了一个重要的方向，那便是应该装置绝缘材料，不管是
哪种类型的；要获得重要的能量节约，如果仅以生产时的能量消耗为基础来对绝缘材料进行对比的话，这将是一种价值很小的无意义之举。因为不同材料在生产时的不同能量消耗，和长远的节省相比，是十分轻微的。
因此，要挑选的应该是具有最佳绝缘性能的材料。
这一点，对于在实施隔热绝缘时其厚度受到了实际限制的时候尤为真实，譬如对地板的绝缘。在这种情况下，使用一种更为实际更为高效的材料，例如硬质聚氨酯绝缘材料，比起使用效率较差的隔热材料来，便能在由于降低矿物燃料的燃烧而更有效地降低建筑物因加热而产生的能量消耗方面做得更好。这些也和最终的经济费用和暖房的气体释放有关。
Caleb管理服务处的Paul Ashford在最新的研究报告"隔热绝缘和它在降低二氧化碳方面的作用"一文中，主要针对在欧洲联盟内对无绝缘的设施进行翻建方面的计算，指出到2010年，二氧化碳的释放有可能每年减少2.8~3亿吨。这个数字对委员会所提出的降低指标来说已占了很大的部份[9]。
参 考 文 献
1. APME, ISOPA, Eco Profiles of the European plastics industry, Report 9:
Polyurethane precursors (TDI, MDI, Polyols), second edition, Brussels (1997)
2. PET, APME, Eco-Profiles of the European plastics industry, Report 8: Brussels(1995)
3. APME, "Eco-Profiles of the European plastics industry, Report 4: Polystyrene(second edition)", Brussels (1997)
4. Professor I. Boustead, Estimated. Private communication
5. APME, "Eco-Profiles of the European plastics industry, Report 10: Polymerconversion", Brussels (1995)
6. Kindermann, Peter, "Steildachd?mmung mit PUR-Hartschaumstoff",IVPU-Nachrichten Nr. 48, Sept. (1996), Stuttgart
7. ISOPA, Fact sheet on recycling Polyurethanes "Recovery of Rigid Polyurethane Foam from Demolition Waste", Brussels, (1996)
8. APME, ISOPA, "Co-Combustion of Building Insulation Foams with Municipal SolidWaste", Brussels (1996)
9. Ashford, Paul, "Assessment of Potential for the Saving of Carbon DioxideEmissions in European Building Stock", Bristol (1997)
