生物質(zhì)材料作為農(nóng)村建筑保溫材料的熱工性能分析

目前社會(huì)中占據(jù)主要地位的能源如石油、煤炭等都屬于不可再生能源，且在應(yīng)用過(guò)程中會(huì)造成一定程度的環(huán)境污染。由于這些能源大多是在歷史進(jìn)程中沉淀下來(lái)的，因此，在應(yīng)用之前，必須進(jìn)行實(shí)地開(kāi)采，過(guò)度開(kāi)采，會(huì)造成地表塌陷以及嚴(yán)重的生態(tài)失衡。對(duì)此，本文將立足于現(xiàn)社會(huì)發(fā)展實(shí)際，對(duì)生物質(zhì)材料的熱工性能進(jìn)行分析，對(duì)其在農(nóng)村建筑保溫材料中的應(yīng)用進(jìn)行研究。

前言

隨著全球一體化進(jìn)程的加快，社會(huì)生活對(duì)能源的需求已經(jīng)越來(lái)越大，發(fā)展新型能源已經(jīng)成為當(dāng)代社會(huì)必須面臨的重大課題。生物質(zhì)能源是為應(yīng)對(duì)現(xiàn)代社會(huì)中能源短缺以及環(huán)境污染兩大社會(huì)問(wèn)題而產(chǎn)生的，分析生物質(zhì)能源的特殊性質(zhì)，并將其應(yīng)用的現(xiàn)代工程建設(shè)中，不僅是當(dāng)代社會(huì)的客觀需要，也是我國(guó)貫徹落實(shí)可持續(xù)發(fā)展觀的重要舉措。

生物質(zhì)材料綜合概述

生物質(zhì)材料是為緩解現(xiàn)代社會(huì)中能源短缺、環(huán)境污染嚴(yán)重等問(wèn)題而提出使用的一種新型能源。生物質(zhì)材料的原材料是各種天然植物或者植物的加工廢棄物，經(jīng)過(guò)物理、化學(xué)、生物等現(xiàn)代技術(shù)手段加工制造而形成的性能優(yōu)異，附加值高的一種材料。

生物質(zhì)材料的熱工性能分析

1.主要生物質(zhì)材料的熱值測(cè)試及分析

熱值是評(píng)定燃料質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。具體是指燃料完全燃燒后放出的熱量，熱值是物質(zhì)的一種獨(dú)有特性，可以說(shuō)每種物質(zhì)都具有其自身與眾不同的熱值，它是不同燃料在燃燒過(guò)程中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的真實(shí)體現(xiàn)。分析生物質(zhì)材料的熱工性能首先要進(jìn)行熱值測(cè)試，其原理是在氧氣過(guò)剩的情況下測(cè)試彈熱值，按照儀器說(shuō)明說(shuō)的相關(guān)規(guī)定對(duì)單位質(zhì)量的測(cè)試樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并得到相關(guān)的熱量值。

實(shí)驗(yàn)主要對(duì)幾種主要的生物質(zhì)材料進(jìn)行了測(cè)量，如玉米秸稈、花生殼、鋸末等。如圖1所示，為各種生物質(zhì)材料的相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)其中溫差最大的是花生殼，溫差最小的是玉米秸稈。將數(shù)據(jù)代入熱值公式即可得到最終的熱值數(shù)據(jù)。值得注意的是，生物質(zhì)材料自身含有的水量與氫量會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)造成一定程度的影響?？傮w分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以知道農(nóng)村的生物質(zhì)材料本身具有較高的燃燒性能，如果將丟棄的生物質(zhì)材料進(jìn)行合理利用，可以節(jié)約大量能源，為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)保事業(yè)做出巨大貢獻(xiàn)。另外，生物質(zhì)材料總的秸稈能耗低、污染小而且可以講解，相對(duì)塑料保溫板而言，具有更大的發(fā)展前景以及利用空間。

2.主要生物材料作為保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定

導(dǎo)熱系數(shù)是指在穩(wěn)定的傳熱條件下，材料在固定時(shí)間內(nèi)傳遞的熱量，它只針對(duì)存在導(dǎo)熱的傳熱形式進(jìn)行研究。另外，導(dǎo)熱系數(shù)的用來(lái)評(píng)判材質(zhì)均勻的保溫材料的，以導(dǎo)熱率為最終評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)熱率是根據(jù)傅里葉定律定義的。一般而言，物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)會(huì)不可避免的受到外界因素的影響，如濕度、壓力、溫度等，整體來(lái)說(shuō)，固體的熱導(dǎo)率大于液體，而液體的熱導(dǎo)率大于氣體。為尋求準(zhǔn)確，物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)判斷一般采用實(shí)驗(yàn)測(cè)量，實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法主要有穩(wěn)態(tài)法與非穩(wěn)態(tài)法。實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過(guò)程中，需要借助現(xiàn)代科技設(shè)備的輔助，在生物質(zhì)材料導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定中主要需要高精度電子計(jì)數(shù)稱、防護(hù)板等。實(shí)驗(yàn)測(cè)量的生物質(zhì)材料為顆粒狀，主要測(cè)量材料包括花生殼、玉米秸稈、鋸末、黃花菜秸稈等常見(jiàn)生物材料。通過(guò)分析具體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以得知，黃花菜秸稈與玉米秸稈的導(dǎo)熱系數(shù)明顯較小，其中導(dǎo)熱系數(shù)最大的生物質(zhì)材料為鋸末。造成這種現(xiàn)象的主要原因在于生物質(zhì)材料自身組成結(jié)構(gòu)的差異。將通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出的生物質(zhì)材料導(dǎo)熱系數(shù)與目前廣泛應(yīng)用的建筑保溫材料相比較，可以發(fā)現(xiàn)生物質(zhì)材料的導(dǎo)熱系數(shù)雖然相對(duì)化學(xué)物質(zhì)材料偏小，但是仍在基本需求范圍之內(nèi)，此外，生物質(zhì)材料在實(shí)際應(yīng)用時(shí)可以適當(dāng)加大厚度來(lái)彌補(bǔ)這一缺陷。值得一提的是，由于生物質(zhì)材料大多就地取材，且所選生物質(zhì)材料不存在化學(xué)危害，所以，在利用生物質(zhì)材料加強(qiáng)農(nóng)村建筑的保溫性能后，要注意防潮、防蟲。

生物質(zhì)材料在農(nóng)村建筑保溫材料中的應(yīng)用分析

1.生物質(zhì)材料在墻體空心砌塊中的合理應(yīng)用

保溫是建筑的一個(gè)重要性能，一般依靠墻體的建筑設(shè)計(jì)完成建筑的保溫工作?？陀^而言，類似石化類等墻體保溫材料無(wú)法在農(nóng)村建筑中得以推廣，但是對(duì)于建筑保溫問(wèn)題，可以充分利用農(nóng)村建筑的優(yōu)勢(shì)，就地取材。利用生物質(zhì)材料加強(qiáng)維護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱，可以利用秸稈、稻草等生物物質(zhì)充填在墻體的空心夾層中。要注意的是，選擇的填充生物材料要具有較小的導(dǎo)熱系數(shù)，以此降低墻體的綜合導(dǎo)熱系數(shù)，另外，由于填充物質(zhì)是取自自然環(huán)境的廢棄生物材料，可以有效避免環(huán)境污染現(xiàn)象的發(fā)生。

2.生物質(zhì)材料在墻體夾層與外墻保溫中的應(yīng)用

除在墻體空心砌塊中填充生物質(zhì)材料以外，墻體保溫也可以從墻體外保溫與夾層保溫方面入手。外保溫是指利用生物質(zhì)材料重新制造一面可以安置在外墻表面的板材，以加厚墻體的方式達(dá)到增強(qiáng)墻體嚴(yán)密性的目的。具體措施為將稻糠、秸稈、煤灰粉等生物質(zhì)材料進(jìn)行混合壓縮，利用現(xiàn)代科技進(jìn)行加工制造，然后使生物質(zhì)材料最終成為適合敷設(shè)的板材，將板材與外墻結(jié)合在一起，使其形成墻體保溫層，從而起到保溫的作用。夾層保溫是針對(duì)建筑墻體中的夾層縫隙問(wèn)題，將秸稈、稻糠等生物物質(zhì)進(jìn)行加工處理，粉碎成半徑細(xì)小的粉粒狀物質(zhì)，直接灌入到夾層之中，以達(dá)到保溫的效果。

3.生物質(zhì)材料在農(nóng)村建筑頂部保溫中的應(yīng)用

目前建筑設(shè)計(jì)中屋頂普遍應(yīng)用的保溫材料為EPS聚苯乙烯泡沫板，通過(guò)實(shí)驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，生物質(zhì)材料的導(dǎo)熱系數(shù)同樣達(dá)到了建筑保溫材料的需要，因此，可以采用干草、蘆葦?shù)容^為松散的生物質(zhì)材料代替EPS作為屋頂保溫層。另外，也可以將生物質(zhì)材料加工成細(xì)小的粒狀物質(zhì)直接鋪攤與建筑吊頂板上。值得一提的是，在應(yīng)用生物質(zhì)材料用于屋頂保溫層時(shí)，要在施工時(shí)主要對(duì)保溫層進(jìn)行保護(hù)，另外，為防止生物質(zhì)材料發(fā)生霉變可以講生物質(zhì)材料與生石灰進(jìn)行一定比例的混合應(yīng)用。

4.生物質(zhì)材料在農(nóng)村建筑地板保溫中的應(yīng)用

農(nóng)村建筑設(shè)計(jì)需要充分結(jié)合當(dāng)?shù)仡~經(jīng)濟(jì)狀況與地形特征進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此，農(nóng)村建筑在施工階段會(huì)受到資金預(yù)算與施工技術(shù)的制約，對(duì)于一些造價(jià)昂對(duì)，相對(duì)高檔的建筑材料無(wú)法大面積應(yīng)用，因此，在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)師充分考慮到相關(guān)問(wèn)題的解決措施。在農(nóng)村建筑中，地層保溫主要在地板上進(jìn)行施工，因此可以將生物質(zhì)材料用作地板保溫層，一些較為松散額定生物質(zhì)材料還可以起到隔音的效果，如果是在架空木地板中填充生物質(zhì)材料，要注意做好通風(fēng)處理。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析可以得知，當(dāng)前社會(huì)的發(fā)展急需新型能源的支持。生物質(zhì)材料是通過(guò)現(xiàn)代科技手段進(jìn)行加工制造的新材料，可以保證對(duì)材料進(jìn)行循環(huán)利用，最為重要的是，生物質(zhì)材料在應(yīng)用過(guò)程中基本可以保證污染物的零排放，推進(jìn)我國(guó)節(jié)約資源建設(shè)的進(jìn)程。因此，將生物質(zhì)材料應(yīng)用到農(nóng)村建筑的保溫設(shè)計(jì)中，不僅可以節(jié)省部分開(kāi)支，還能夠節(jié)約社會(huì)資源、減少環(huán)境污染。

（作者單位：湖北省利川市毛壩鎮(zhèn)村鎮(zhèn)建設(shè)服務(wù)中心）