一 PIR是欧美单层防水卷材屋面主流保温材料
聚异氰脲酸酯（PIR）保温材料诞生于20世纪70年代，最初用于航空航天领域的高效隔热需求。80年代，欧美国家将其引入建筑领域，凭借其优异的防火与保温性能，迅速成为单层防水卷材屋面的主流选择。根据《欧洲保温材料协会（EURIMA）2022年度报告》，PIR在欧洲单层防水卷材屋面市场的渗透率已超65%；在美国单层防水卷材屋面体系中，PIR保温材料占比达到了76%（数据来源：FM Global技术白皮书），被广泛应用于工业厂房、商业综合体等场景。
在北美市场，美国FM（Factory Mutual，即美国工厂互保研究中心）认证要求单层屋面系统必须通过抗风揭、防火等严苛测试，PIR因性能稳定成为首选保温材料。例如，亚马逊物流中心90%以上屋面采用PIR单层防水卷材体系。除此之外，PIR保温材料被UL（Underwriters Laboratories，美国保险商实验室）归为可用于高分子单层和改性沥青防水卷材下、可直接接触金属屋面板的保温材料，而且是唯一可用于所有类型屋面系统，兼容所有单层屋面系统的保温材料。
二 PIR保温材料国内应用升级
我国自2015年起引入PIR技术，伴随我国对于建筑节能标准的提升以及对于建筑质量的要求提升，PIR凭借其各项优异性能，在我国建筑工程中被越来越多的应用在各个场景中。其中在屋面应用场景中，单层防水卷材屋面体系是一种较为独特的应用体系，其构造从下至上分别为：结构层、隔汽层、绝热层、（覆盖层）、防水层，防水层多采用高性能外露型防水卷材。
对比其他屋面体系，单层防水卷材屋面体系具备多项优势：
◆整体构造简单，仅需一道防水层即可满足防水规范要求；
◆单层防水卷材屋面整体性好，防水性能更为优异，高性能的外露型防水卷材优异的耐久性、抗老化性可使屋面使用年限最长可达30年；
◆体系构造简单，构造自重荷载小，可降低对建筑结构件的要求；
◆施工方面对比其他体系施工更为便捷，可大大缩短工期；
在单层防水卷材屋面体系中，PIR凭借其出色的防火性、防水性、抗压强度等优异性能，正在逐步替代传统XPS与岩棉体系。在金光集团APP生活用纸项目、长沙挖掘机械制造园项目等标杆项目中均实现规模化应用。
1. PIR保温材料的核心性能优势与数据对标
表1 PIR六大关键性能解析
需要强调的是，在防火安全方面，PIR燃烧性能达到B1级，并且PIR作为热固性保温材料，防火效果远远优于热塑性保温材料。对此，参考国标GB/T 30735-2014方法进行了防火实验，实验显示TPO+PIR构造受火后轻微燃烧，由于材料优异的阻燃性能，一段时间后火焰自熄，且TPO+PIR构造的损毁面积与TPO+岩棉的损毁面积非常接近；TPO+XPS构造屋面受火后燃烧非常剧烈，火势非常大，为保证实验室设备及人员安全，不得不在实验中途进行强制灭火。这进一步说明了，在实际应用当中，PIR的防火效果远远优于XPS，非常接近无机材料。
图3 参考国标GB/T30735-2014《屋顶及屋顶覆盖制品外部对火反应试验方法》进行的屋面防火实验照片
此外，在天津消防所进行的单层防水卷材光伏屋面防火性能实验中，同样将PIR与岩棉进行了对比。在我国单层防水卷材屋面体系的应用中，PIR作为有机保温材料，在保温材料上方需要加一道10mm厚的防火覆盖层，因此我们按照规范要求，将PIR+10mm防火板+TPO卷材+光伏板与岩棉+TPO卷材+光伏板两种体系进行对比。从实验结果可以看出，采用PIR的屋面燃烧剧烈程度要明显小于采用岩棉的屋面。这说明了PIR防火效果本身的防火效果非常接近于岩棉，经过防火板的保护，系统防火效果大幅提升，防火效果甚至超过岩棉体系。
图4 PIR在单层防水卷材屋面中与岩棉进行防火性能对比的实验照片
2.与XPS、岩棉的材料性能对比
表2 PIR与XPS、岩棉关键性能指标对比
图5 PIR与XPS、岩棉在单层防水卷材光伏屋面中的性能对比
随着建筑光伏一体化大力发展，越来越多的工业厂房屋面设计建造光伏系统。PIR在安装光伏的单层防水卷材屋面中对比其他保温材料优势明显，岩棉的燃烧性能等级虽然可以达到A级，但是也有诸多缺点，例如压缩强度低，频繁踩踏易造成不可逆转的塌陷，增加漏水隐患，此外岩棉吸水后重量大增，加上屋面光伏自身荷载导致整个屋面的荷载增加，安全隐患也大大增加；XPS虽然压缩强度高，但是防火性能较差，作为热塑性材料遇火后剧烈燃烧，产生熔融滴落物，火焰传播较快，防火效果远不达标。综合各项性能指标，PIR保温材料既具有较高的压缩强度，作为热固性材料，遇火碳化，防火效果好，同时吸水率低，既能保证屋面防水寿命，又满足光伏安装和维修的上人与防火需求，是综合性能优异的光伏屋面保温材料。
3.体系优势
在工业厂房中，传统的做法为双层钢板夹岩棉（玻璃棉）体系。PIR单层防水卷材屋面体系对比双层钢板体系，性能优势明显（见图4）。在工程造价方面，PIR单层防水卷材屋面同样具有价格竞争优势，体系综合造价大约在200~220元/㎡之间，基本与双层钢板金属屋面体系和岩棉单层屋面体系造价持平。
图6 PIR单层屋面体系对比双层钢板体系
三 PIR单层防水卷材屋面应用案例
1.江苏如东基地新上APP年产78万吨高档生活用纸项目
一期投资总额120亿元，是国内目前单次投资最大的卫生纸机项目，并以年生产能力78万吨成为全世界产能最大的单一生活用纸基地。屋面采用70mm厚PIR保温板。
2.长沙汇智新城挖掘机械智能制造园区建设项目
长沙市政府产业项目“一号工程”， 由山东思达建筑系统工程有限公司承建，项目全部按照全球最高标准进行规划设计并获得2022年“金禹奖”。屋面采用PIR保温板＋玻纤布面轻质石膏板+TPO电磁感应无穿孔系统。建设时间：2020--2021年，建筑面积：13万平米。
3. 国内其他不同类型的工业厂房
包括制药厂、造纸厂、仪器工厂、机械制造厂等等。
展望未来，我国建筑节能标准不断提升，绿色建筑、超低能耗建筑将是未来趋势，工业建筑领域同样如此，绿色工厂、零碳工厂将是未来的主流，这对建筑的性能提出了更高的要求。同时PIR技术不断迭代，PIR保温材料在中国的应用需求会逐步提高，从欧美成熟市场到中国制造升级，PIR保温板以“高性能、高耐久、高回报”的特质，正成为单层防水卷材屋面的全球共识之选。对于业主方而言，选择PIR不仅是技术方案的优化，更是全生命周期资产价值的保障。