基本信息
- 项目名称：
- 高保温一体式新型应急屋
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本应急屋一体式成型，可以在救灾的第一时间利用直升机空投至受灾地区，只需要进行简单的钢钎加绳索的固定。墙体材料使用VIP板，使应急屋具有超强保温能力，尤其适用于极端低温环境。本项目所发明的应急屋满足国家空投标准，房屋底部设有缓冲装置，保证屋体平稳落地，屋内设有电源系统、通风系统和床柜、食物、水等生活必需品，并配备救急用品和维生工具，在保障灾民生命安全的同时，大大改善了灾民的生活条件。
- 详细介绍：
- 本项目提出的应急屋是由轻质材料和先进材料集成的具有隔热、隔音、保暖、御寒、抗震等多种功能的救生装置，内置电源、通风、照明等设施，提高了居住舒适度，可空投至灾害区域，为受灾人员提供救助，并可重复使用，具有绿色环保的特点。 应急屋墙板具体设计为：上下表面是玻璃钢面层，沿板宽度方向每隔一定距离设工字型温石棉纤维增强聚丙烯基木塑材料为加强筋，其间添加真空高绝热板（VIP）作为保温层，VIP与上下表面之间的空隙用酚醛泡沫塑料填充，粘结剂为阻燃乙烯基树脂。在保证强度、刚度、稳定性的条件下大大减少了墙体厚度，成功的降低了墙板自身重量；真空绝热板是以碎玻璃为原料制成的，使得真空绝热板具有不燃特性，有效的解决了火灾隐患；加之其可回收再利用的特点，避免了现有保温泡沫塑料对环境的污染。本项目所研发的真空绝热板导热系数是现有保温材料中最低的，仅为0.002W/m*k，不仅使应急屋的保温性能优于同类产品，也使其复合墙板厚度远低于现有活动房的墙体厚度。 本应急屋一体式成型，避免应用时的拆装麻烦，可以在救灾的第一时间利用直升机空投至受灾地区，不需要打地基，只需要进行简单的钢钎加绳索的固定，避免了耕地被破坏，且其及时性是传统活动房屋无法企及的，而且质量也要好于临时搭建的活动板房。本项目所发明的应急屋满足国家空投标准，房屋底部设有缓冲装置，保证屋体平稳落地，屋内设有电源系统、通风系统和床柜、食物、水等生活必需品，并配备救急用品和维生工具，在保障灾民生命安全的同时的大大改善了灾民的生活条件。 简而言之，相比于现有的过渡安置房，高保温一体式新型应急屋的优越性体现在： 1.所设计的复合墙板是一种质轻、高强、阻燃、节能又兼具绝佳保温性能的新型复合墙板。采用真空高绝热材料（VIP）作为夹层芯材，使应急屋整体保温性能优异；VIP原材料为废旧碎玻璃又体现其资源再利用、绿色环保的优点（本项目所研发的VIP板已经通过SGS测试认证，测试结果与欧盟ROHS指令2002/95/EC以及后续修正指令的要求相符）。纤维增强木塑材料加强筋大大提高了应急屋的结构强度，可靠性和稳定性。 2.利用集成化思想，将应急屋一体式设计成型。方便即时空投以应对紧急自然灾害，灾后可进行回收，重复利用，对地表不造成破坏。同时，应急屋的钢结构底座和缓冲器保证其空投损伤率降到最低，能够在大多数复杂地形中使用。 3.电力系统使用可编程充电管理电路，可避免欠充，过充，过热对电池的损坏，可管理涓流充电至5A电流。采用高频开关电源，工作效率高。并具有电量指示，欠压报警功能，具有一定防雷功能，从而实现电源安全可靠运行。 4.室内地板上嵌有可逆相变材料，可长时间维持室内温度稳定在10-20℃，不会对人体造成任何伤害，补充了应急屋的保温优势。且物品利用率高，生活设施齐全，居住环境舒适。 由此体现出本项目所研发的高保温一体式新型应急屋完全弥补了现有过渡安置房的不足， 是一种保温阻燃、质轻高强、节能环保、一体式成型、功能多样化、可在受灾第一时间空投至灾区的新型急救设施，是“紧急救灾——过渡阶段——灾后重建”这一条救灾时间链上缺少的最重要的组成部分，不论是其概念还是实物均具有很高的推广价值。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 制作目的：在高寒地区，无论是遭遇自然灾害后的救助，还是在军事方面提供支援，都面临很大困难。为此我们设计了一种应急屋，用于高寒地区救灾、应急。 基本思路： 1.针对现有活动板房存在的问题，本项目提出的应急屋具有保温性好、响应快速、环境友好、重复利用等优点。 2.为满足应急屋的保温性能和强度要求，着重设计了兼具保温性和结构强度的复合墙体，试验了多种结构增强材料。考虑了门和换气扇的保温措施并通过添加相变材料稳定室内温度。 3.完善室内布置和设施，设计了一物三用结构，提高物品利用率，添加通风照明通讯设备，设计应急电源。 4.采用缓冲避震器减小空投损伤。 创新点： 1.设计新型复合墙板，上下表面为玻璃钢面层，沿板宽度方向每隔一定距离设温石棉纤维增强聚丙烯基木塑材料为加筋，其间添加真空高绝热板作为保温层，其保温绝热效果佳。 2.制作一体化，具有整体结构，能够被及时吊装空投到灾区，经过简单的地面稳定即可使用。 3.应急屋内设施齐全、居住舒适，极大改善了灾区、野外作战人员的生活环境。 4.室内空间利用率高，有足够的空间可依据救灾情况增加待救灾人员的数量。 5.将化学反应和空气交换两种方法有机结合设计的排风系统，保证室内人员的健康呼吸。 作品关键技术指标： 应急屋规格：3×2.4×2.2(m³) 应急屋屋体重：478公斤 墙体热阻：3.90㎡·K/W 工作温度：-40℃~40℃ 抗风等级：10级 平均使用寿命：15年 墙板材料强度极限：0.2MPa
科学性、先进性
- 首先在使用年限上，此项新型应急屋，创造性的设计了玻璃钢复合墙板，以VIP真空绝热板为主体芯材，导热系数极低，配合温石棉增强木塑材料加强筋，除了具有超强的保温、隔音、无污染等性能，还耐腐蚀、不老化，使用年限可长达15年。 其次，本作品采用一体化成型，质量轻巧，制作更加方便，一旦有需求可以立即由直升机空投至灾区，且适用于各种地形；科学的结构强度设计使其足够抵御强风、暴雪等自然灾害侵袭，充分集经济、节能、环保各种优越性于一体。 同时，随屋配备的电力系统性能优越：充电速度快8-10小时即可充满；输出电压稳定，电压偏离≤5%；充电控制器对电池有良好的保护作用，充放电寿命可达1000次以上。 室内墙壁上安装的两个直径6厘米的小型排风扇。在排风扇外部，采用单向阀装置，在排风扇使用时自动打开，停止时关闭，以防止冷空气过多的进入房间。在应急屋内可事先装好适量的氧气再生药板，它是是一种以过氧化钠为主要成分，由各种化学物质及填料制成的多孔板，空气流过就能产生化学反应生成氧气，以保证人的正常呼吸。
获奖情况及鉴定结果
- 南京航空航天大学第13届“CASC”杯大学生科技节暨第十二届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛校内选拔赛中获得特等奖
作品所处阶段
- 该作品已申请多项国家实用新型专利，实物制作即将完成，将进一步检验其空投能力和保温能力。
技术转让方式
- 太仓宏大方圆公司同意在该作品试研究成熟后购买该技术及相关专利，作价人民币500万元。
作品可展示的形式
- 该作品可现场进行产品实物演示，有实物图片和详细的图纸尺寸并录制视频验证本产品的空投可行性。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 1.复合墙板是一种质轻、高强、阻燃、节能又兼具绝佳保温性能的新型复合墙板。 2.利用集成思想，应急屋一体式设计成型。方便即时空投以应对紧急自然灾害，灾后可回收重复利用，对地表不造成破坏。同时，应急屋的钢结构底座和缓冲器保证其空投损伤率降到最低。 3.电力系统使用可编程充电管理电路，避免对电池的损坏，可管理涓流充电至5A电流。采用高频开关电源，并具有电量指示，欠压报警功能，具有一定防雷功能，实现电源安全可靠运行。 4.室内嵌有相变材料，可维持室内温度稳定在10-20℃。物品利用率高，设施齐全，居住环境舒适。 该作品作为应急救灾该领域试探性拓展，有相当大的存在价值。投产后可立即使用，产生实质性效益，拥有良好市场推广前景。 1.本产品可以胜任绝大部分环境下的应急救灾工作，适于国家应急安置的战略储备，可以长期投资。 2.室内热量流失缓慢，对外能耗需求少，经济环保。应急屋的安置方便，是一种绿色的、可持续发展的产品。 3.采用整体成型，可以快速地运送到受灾地区，经济性与应急性并举。
同类课题研究水平概述
- 近几年来，活动房屋已广泛应用于铁路、公路、水利、勘探、石油、旅游、军事以及城市各种临建用房等领域。组合金属活动房屋早已经发展成了一个非常成熟和具有相当规模的行业，特别是日本、欧洲、美国等地，“活动房”甚至成为人们必备生活用品之一。在近几年发生的汶川、玉树地震中，活动板房都发挥了巨大的作用，活动房屋也成为众多学者研究的对象。 目前，国内外装配式建筑墙板的构造形式有两种:一是用相同材料制作的单一材料墙板；二是将不同材料按其不同功能组合成复合墙板。复合墙板与单一材料墙板相比采用高效、保温材料，将各层材料分层使用，具有更好的结构和隔热性能。墙板的组合层次按如下方式进行组合：1厘来的结构层作内层，2—5厘米的保温层作夹层，4厘米的砼面层作外壁保护层。为防止“热桥”则尽可能取消通肋，采用插针或销键使各组层连成形体；为提高耐久性，连接件做了防腐处理；同时采用以建筑密封膏为主体的防水材料直按对板缝进行有效的柔性封闭。通过国家物资都办公楼工程的应用和雨季的考验证明，具有质量可靠、施工简便等优点。与空腔防水相比，其防水、保温综合效果优异可靠；密封膏施工性能良好，无流坠现象，表面固化性强，单组分水性材料便于使用，粘堵力满足设计要求，防水效果达到质量标准。 我国现有的活动房屋仍然存在以下风险： 1.火灾隐患：目前国家规定的活动房屋的夹芯板主要使用聚苯乙烯、硬质聚氨酯或岩棉，这三种材料都不具备较强的阻燃能力，一旦发生火灾，势必会造成“火烧连营”的现象，后果不堪设想。 2.环境污染风险：灾区活动房屋用料最多的是聚苯乙烯夹芯板，其降解周期长灾后回收成本高，因此都采用掩埋或焚烧的方法处理，严重污染环境。 3.破坏、浪费耕地的风险：现有活动板房对地基有要求，需要平整的水泥地面。 4.质量安全隐患：铝合金夹芯板在撞击后变形不会恢复，往往会造成面板向芯材内侵入、面层与芯材脱离等不利于夹层结构整体受力的情形，这对墙板自承重的活动房而言有很大的安全隐患而对于彩钢夹芯板由于面层的材质问题，在使用过程中会在面板的缺陷处产生锈斑，并逐渐由锈斑发展开来，从而影响整个夹层墙板的美观和长期使用性能。 5.现有过渡安置房板材的保温隔热效果差，工作在里面冬天挨冻夏天闷热；且由于活动板房骨架重，需要多人配合完成，难以满足快速安装活动房的建设要求，不能满足受灾人员的多样需求，故很难在活动房中推广。
