淺議建筑節(jié)能環(huán)保材料及應(yīng)用

魏先勤

（中石化上海工程有限公司，上海 200120）

一、節(jié)能環(huán)保材料的定義

材料是建筑的主體，其耐用性和價格是選用所考慮的主要因素，以前很少顧及到其節(jié)能與環(huán)保性能。這導(dǎo)致在很多建筑用材中使用了較多的膠體和合成物，造成一些有害物質(zhì)隨后釋放出來，一定程度上影響了建筑內(nèi)小環(huán)境的安全。［1］

新型節(jié)能材料主要指在建筑過程中使用的具有節(jié)能、利廢和保護環(huán)境的特點的新型工藝技術(shù)產(chǎn)品。該類建筑材料在制造和使用過程中，能凸顯節(jié)能減排的作用，并兼有改善建筑功能的目的。新型節(jié)能建筑材料主要包括保溫隔熱材料、防水材料、化學(xué)建材和各種廢物再加工利用的建材等。發(fā)達國家從20世紀70年代的能源危機時就開始重視建筑節(jié)能，經(jīng)過30多年的努力，新建建筑的單位面積能耗降低到原來的1/3~1/5。增加節(jié)能環(huán)保材料使用的比例是未來建筑發(fā)展的趨勢，也必將為節(jié)能環(huán)保材料提供廣闊的市場。［2］

二、建材中的節(jié)能環(huán)保材料

大力發(fā)展新型節(jié)能環(huán)保材料是節(jié)能建材研究領(lǐng)域一個重要的方面，主要包括新型墻體材料、保溫隔熱材料、防水密封材料、節(jié)能門窗和節(jié)能玻璃等裝飾裝修材料。［3］

1.墻體材料。

墻體材料在房屋建材中約占70%，是建筑材料的重要組成部分。墻體保溫材料有許多種，按照防火等級劃分：A級，多為無機保溫材料組成的不燃材料，如無機保溫砂漿、巖棉板、玻璃棉板等；B1級，多為添加了大量阻燃劑的有機質(zhì)難燃材料，如擠塑聚苯板、難燃酚醛板、膠粉聚苯顆粒保溫砂漿等；B2級，為添加了適量阻燃劑的可阻燃有機保溫材料。而按保溫效果劃分：擠塑聚苯板、巖棉板、無機保溫砂漿，擠塑聚苯板、巖棉板較好，無機保溫砂漿較差。［4］

新型墻體材料主要包括磚、塊和板等，如混凝土多空磚、蒸壓粉煤灰磚、蒸壓灰砂磚、混凝土小型空心砌塊、蒸壓加氣混凝土、陶粒砌塊、纖維石膏板、輕質(zhì)板材和復(fù)合板材等。許多材料以粉煤灰、煤矸石、竹炭等為主要原料生產(chǎn)，具有質(zhì)輕、保溫、無甲醛、無苯和無污染等特點。［5］

2.保溫隔熱材料。

超過50%的建筑物能量損耗來自墻體和屋頂。保溫隔熱材料分為無機材料和有機材料兩種，無機絕熱材料具有阻燃、使用溫度范圍寬、耐化學(xué)腐蝕性好等特點，如石棉、玻璃棉、膨脹珍珠巖、泡沫混凝土、加氣混凝土及泡沫玻璃等。有機絕熱材料有強度高、吸水率較低、不透水性好等優(yōu)良特點，如泡沫塑料、植物纖維類絕熱板、窗用絕熱薄膜等。它們均具有輕質(zhì)、疏松、呈多孔狀或纖維狀，其內(nèi)部不流動的空氣可阻隔熱傳導(dǎo)的共同特點。［6］

3.防水材料。

防水材料用于屋頂、外墻和樓板的防水，主要有改性瀝青防水卷材、高分子防水卷材、聚氯乙烯防水卷材，以及新型的聚合物水泥基防水材料等。［7］

4.節(jié)能門窗和玻璃。

門窗和幕墻是建筑物熱交換、傳導(dǎo)最活躍的部位，為墻體熱損失的5~6倍，建筑物能量的40%~50%是通過門窗散失的。若采用LOW-E中空玻璃的塑鋼或鋼質(zhì)復(fù)合保溫窗，透光率可達80%，能將90%以上長波與紅外線反射回室內(nèi)，保溫性能較傳統(tǒng)窗高5~8倍［8］。所以使用節(jié)能材料的門窗和幕墻可占建筑節(jié)能的40%左右。［9］

三、節(jié)能環(huán)保材料的應(yīng)用

當(dāng)前，建筑中墻體、屋頂、門窗和地板等節(jié)能環(huán)保建材的選用越來越受到人們的關(guān)注。據(jù)測算，使用節(jié)能材料后建筑成本上升80~100元/平方米，相同面積可節(jié)能省電30%左右。［10］

目前發(fā)達國家的空調(diào)采暖占建筑能耗的65%，而我國在采暖、空調(diào)和照明用能的近期增速顯著高于能量生產(chǎn)的增速，因此減少冷熱及照明能耗是降低建筑總能耗的重要環(huán)節(jié)，而使用環(huán)保節(jié)能材料是實現(xiàn)建筑節(jié)能的主要途徑。［11］

作為建筑主體的圍護結(jié)構(gòu)（外墻、門窗和屋頂?shù)龋┦悄芰可⑹У闹饕溃湓O(shè)置一般都需滿足結(jié)構(gòu)承重和室內(nèi)保溫的要求。［12］因此，所選材料對能耗、空氣質(zhì)量與環(huán)境舒適有很大的影響。建筑中的不同結(jié)構(gòu)和部分，其采用的材料特點不同，分述如下。

1.屋頂?shù)墓?jié)能材料。

屋頂保溫、隔熱是圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能的重點之一。屋頂?shù)谋馗魺釋釉诙究梢苑乐故覂?nèi)熱量散失，夏季可阻止太陽的輻射熱傳至室內(nèi)。保溫常用的技術(shù)措施是在屋頂防水層下設(shè)置導(dǎo)熱系數(shù)小的輕質(zhì)材料，如膨脹珍珠巖、玻璃棉等（正鋪法）；也可在屋面防水層以上設(shè)置聚苯乙烯泡沫（倒鋪法）。

國外還有利用廢紙制成紙纖維保溫層，該法生產(chǎn)能耗小，保溫性能優(yōu)良，紙纖維經(jīng)過硼砂阻燃處理后也能防火。施工時，先將屋頂釘成夾層，再將紙纖維噴吹入內(nèi)，形成保溫層。［13］

另外，可以利用屋頂?shù)牟晒饷娣e（可達50%）安裝太陽能光電板發(fā)電。大面積玻璃采光屋頂?shù)膽?yīng)用，可有效增加建筑室內(nèi)白天的采光面積，達到節(jié)能省電的效果；大面積太陽能光電板的應(yīng)用，還可以發(fā)電供其他電氣設(shè)備利用，是真正意義的建筑節(jié)能材料。［14］

2.外墻環(huán)保節(jié)能材料。

建筑墻體特別是外墻的傳熱在建筑物總體傳熱中占的比例最大，因此是建筑節(jié)能的重點。通常是在單一構(gòu)造的磚砌體的圍護結(jié)構(gòu)上，增設(shè)一些輕質(zhì)的附加材料，以保溫隔熱、減輕墻體結(jié)構(gòu)承重。［15］根據(jù)保溫層位置的不同可內(nèi)附保溫層、外附保溫層和夾心保溫層3種。國內(nèi)多采用夾心保溫，歐洲多采用外附發(fā)泡聚苯板。常用的外保溫技術(shù)體系包括膠粉聚苯顆粒外保溫、現(xiàn)澆混凝土復(fù)合無網(wǎng)聚苯顆粒外保溫、現(xiàn)澆混凝土復(fù)合有網(wǎng)聚苯顆粒外保溫、巖棉聚苯顆粒外保溫、外表面噴涂泡沫聚氨酯和保溫涂料等。其中，保溫涂料綜合了涂料以及保溫材料的雙重特點干燥后形成一定強度及彈性的保溫層，符合外保溫材料的要求。［16］增大圍護結(jié)構(gòu)隔熱性能的費用約為總投資的3%~6%，而節(jié)能卻可達 20%~40%。［17］

因此，將新型墻體材料的發(fā)展與提高建筑性能和改善建筑功能結(jié)合起來，因地制宜地發(fā)展多種新型墻體材料，從而達到節(jié)能利廢、保護耕地、促建筑技術(shù)發(fā)展的綜合目的。［18］

3.門窗和玻璃幕墻節(jié)能材料。

據(jù)測算，在建筑物的總能耗中，經(jīng)門窗傳熱散失約27%，經(jīng)空氣滲透約25%，二者超過總能耗的50%，是墻體熱損失的6~8倍。因此，做好門窗和玻璃幕墻的節(jié)能，能使建筑節(jié)能40%以上。［19］

目前的節(jié)能玻璃材料主要有：鍍膜玻璃、真空玻璃、中空玻璃和帶薄膜型熱反射材料玻璃、Low-E光化玻璃等。［20］

中空玻璃是發(fā)達國家新建住宅的法定節(jié)能玻璃，可防塵、防噪音和隔熱；真空玻璃比中空玻璃節(jié)電16%~18%；熱反射鍍膜玻璃除具有節(jié)能和裝飾、防眩、單面透視和提高舒適度等效果外，還可大量節(jié)約能源；鍍膜低輻射玻璃是新型的節(jié)能玻璃，它對380~780nm可見光具有較高的透射率，對紅外光尤其是中遠紅外光具有較高的反射率，既可以保證室內(nèi)的能見度，又能減少熱量的雙向擴散，是未來節(jié)能玻璃的主要應(yīng)用品種。［21］

4.節(jié)能功能材料。

具有節(jié)能特性的保溫管材、板材及裝飾裝修材料很多，如節(jié)能建筑涂料、木地板和化學(xué)建材等，這類兼具裝飾性與功能性雙重特性的新型節(jié)能建筑材料，運用于建筑中，可大幅提高建筑工程的節(jié)能指標，也可有效提升建筑的內(nèi)涵和外延。［22］

四、節(jié)能環(huán)保材料的前景

節(jié)能環(huán)保型建材具有低物耗、低能耗、少污染、多功能、可循環(huán)再生利用等特征，集可持續(xù)發(fā)展、資源有效利用、環(huán)境保護和清潔生產(chǎn)等綜合效益于一體，成為未來建筑材料發(fā)展的主流。

1.充分利用可再生資源。我國人均資源相對匱乏，利用大量的工業(yè)廢渣以替代原材料生產(chǎn)新型建材，不僅可減少環(huán)境污染和資源浪費，而且可實現(xiàn)經(jīng)濟、環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。為此，我們要減少天然資源和能源消耗，利用廢棄物，采用對環(huán)境污染較小的生產(chǎn)技術(shù)，獲得有利于人體健康產(chǎn)品，不斷地加強多功能、社會效益好的新產(chǎn)品開發(fā)。

2.發(fā)展新型節(jié)能環(huán)保建材。隨著人們的環(huán)保意識不斷增強，對居家環(huán)境的要求越來越高，為新型建材的發(fā)展提供了廣闊的市場。因此，需強化相關(guān)部門的合作，把嚴格制定、落實新型建材納入建筑應(yīng)用的規(guī)程和管理中，切實解決新型建材發(fā)展過程中科研、生產(chǎn)、設(shè)計和施工等各個環(huán)節(jié)的具體問題，促進環(huán)境友好型建材市場的發(fā)展。同時結(jié)合不同地區(qū)、不同類型建筑，以新型墻體材料為重點，注重承重的復(fù)合墻體材料、保溫材料的應(yīng)用研究，促進產(chǎn)品的系列化、配套化開發(fā)，加強功能建材和綠色建材的研究，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。

五、結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們的環(huán)境意識逐漸增強。提高建筑的舒適度，減少和杜絕了材料對人體帶來的傷害、降低能耗，勢必成為今后研究的焦點。因此，新型節(jié)能環(huán)保材料在未來的建筑設(shè)計中應(yīng)用將更加廣泛，在建筑業(yè)中具有強勁的發(fā)展優(yōu)勢。

［1］ ［4］李江濤，劉輝.淺議節(jié)能環(huán)保型材料在我國建筑領(lǐng)域中的應(yīng)［J］.科技資訊，2012，24：142.

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