建筑節(jié)能設計之新型節(jié)能環(huán)保材料

張彩麗++宋曉慶

摘 要：論文通過對新型節(jié)能環(huán)保材料的發(fā)展趨勢及其在建筑工程中應用的分析，總結(jié)歸納了新型保溫材料、節(jié)能門窗、水泥和粉煤灰的利用以及建筑垃圾的資源化等和建筑節(jié)能息息相關的四個方面目前的使用現(xiàn)狀，并對其以后的發(fā)展提出了建議。指出新型節(jié)能環(huán)保型建筑材料是建筑材料的未來發(fā)展方向。

關鍵詞：節(jié)能環(huán)保；復合保溫隔熱；鍍膜低輻射玻璃；生態(tài)水泥；建筑垃圾資源化

The construction of energy-efficient design of new energy-saving environmental protection material

Zhang Cai-li，Song Xiao-qing

（Zhongyuan University of Technology School of Civil Engineering， Zhengzhou 450007）

Abstract： through the analysis on development trend of new energy saving and environmental protection materials and its application in construction engineering， and summarizes the current status of using four party is using new type of thermal insulation materials， energy-saving windows and doors， cement and fly ash， construction waste resources and building energy saving face， and puts forward some suggestions on the development of in the future. Pointed out that the new energy-saving and environment-friendly building materials is the future development direction of building materials.

Keywords： energy saving； composite insulation； coated low-E glass； ecological cement； construction waste recycling

我國建筑技術(shù)的不斷深入發(fā)展使得建筑節(jié)能的標準也在不斷提高，在深入研究和推廣應用先進節(jié)能技術(shù)的基礎上，采用新型的節(jié)能環(huán)保材料，對推動我國在建筑領域內(nèi)節(jié)能工作的進展，推廣建筑節(jié)能環(huán)保材料在建筑工程中的應用具有重要意義。

1.新型建筑材料的發(fā)展趨勢。

新型環(huán)保型建筑材料是建材產(chǎn)品發(fā)展的必然趨勢?！h(huán)保不僅只是考慮地球資源與環(huán)境方面的因素，也要保證材料在生產(chǎn)與使用過程中資源和能源的節(jié)省。環(huán)保型建筑材料的發(fā)展應具有以下特征[1]：

1.1節(jié)約能源、降低能耗

與傳統(tǒng)建材相比，新型建材不僅要降低自然資源的消耗和能耗，而且能使大量的工業(yè)廢棄物得到合理的開發(fā)與利用。新型建材不僅不會對人類的生存環(huán)境造成污染，而是有益于人體的健康，有助于改善建筑功能。

1.2減少二次污染

積極利用可循環(huán)使用的建筑材料可以減少垃圾掩埋的壓力和節(jié)省自然資源建筑物到達使用期限后，其材料應能自然降解或轉(zhuǎn)換對自然環(huán)境具有友好性符合可持續(xù)發(fā)展的原則。

1.3對現(xiàn)有材料進行新的加工處理

環(huán)保型建筑材料的發(fā)展在于新材料的運用，而新材料的運用主要是對一些材料進行新的技術(shù)處理，提高其強度和抗毀壞度，以達到作為建筑材料的要求。

2.新型節(jié)能環(huán)保材料在建筑工程中的應用。

建筑節(jié)能的主要目的就是降低建筑耗能，我們這里所說的建筑節(jié)能，是指在滿足人們正常生活、學習和工作需要的前提下，在建筑規(guī)劃、建筑設計、建筑材料生產(chǎn)和使用、建筑設備選型和使用及建筑物施工和投產(chǎn)過程中，采用新材料達到降低建筑耗能的目的。結(jié)合目前建筑工程應用新技術(shù)、新材料的實踐，就新型保溫材料、節(jié)能門窗、水泥和粉煤灰的利用以及建筑垃圾的資源化談幾點體會：

2.1新型保溫材料

采用新型的保溫材料，對推動我國在建筑領域內(nèi)節(jié)能工作的進展，推廣建筑保溫材料在建筑工程中的應用具有重要意義?，F(xiàn)有保溫材料主要有無機保溫材料和有機保溫材料。無機保溫材料豐要有珍珠巖、蛭石、硅酸鈣、發(fā)泡水泥、礦棉、玻璃纖維等[2]。與有機保溫材料相比，無機保溫材料的導熱系數(shù)偏大，保溫熱效果稍差，但防火阻燃，變形系數(shù)小，抗老化，性能穩(wěn)定，使用壽命低；有機保溫材料則主要有發(fā)泡聚苯板、擠塑聚苯板、噴涂酚醛樹脂、酚醛樹脂泡沫板等；有機保溫材料的導熱系數(shù)小，保溫效果良好，但是，它們都容易燃燒，一旦發(fā)生火災，會加快火焰的蔓延，而且有大量的有毒氣體排出。另外，有機保溫材料不耐老化、變形系數(shù)大、穩(wěn)定性差、安全性差。

本文正試圖提供一種兼具無機及有機保溫材料的特點，將酚醛樹脂與耐火材料特點結(jié)合，制備出一種有機/無機復合保溫隔熱材料，解決了輕質(zhì)后耐火材料的資源化問題，降低外墻保溫材料的制造成本，加強外墻保溫材料的阻燃性，減少有害氣體釋放，降低熱阻，具有重要經(jīng)濟和社會意義。提供一種以酚醛樹脂和輕質(zhì)耐火材料回收料為主要原料，添加適量的憎水、固化、潤滑和增韌劑等助劑，采用熱壓成型方法，制備一種耐火回收料和酚醛樹脂復合的保溫材料。該復合保溫材料兼有有機保溫材料的導熱系數(shù)低和無機保溫材料的強度高、阻燃之優(yōu)點。endprint

與現(xiàn)有保溫材料及制備方法相比，該材料具有如下優(yōu)點：

（1）與其他的復合保溫材料相比，采用輕質(zhì)耐火材料回收料，回收料經(jīng)過高溫服役，呈現(xiàn)多孔結(jié)構(gòu)大大增強了與酚醛樹脂材料的結(jié)合強度；多孔結(jié)構(gòu)還能降低復合后的熱導率；高溫煅燒清除了無機顆粒中的低熔點物、揮發(fā)物等有損保溫、阻燃效果的成份，提高阻燃性。

（2）與現(xiàn)有有機保溫材料相比，克服了有機保溫材料的易燃、強度低、抗老化性差、使用壽命短的缺點，結(jié)合了有機保溫材料和耐火顆粒料的質(zhì)輕、導熱系數(shù)低的優(yōu)點。

（3）與現(xiàn)有無機保溫材料相比，克服了無機保溫材料的與有機物界面面積小，結(jié)合強度低，低熔點、揮發(fā)性成分含量高、導熱系數(shù)大、保溫效果差的缺點，保留了無機保溫材料的防火阻燃、變形系數(shù)小、抗老化、性能穩(wěn)定、使用壽命長的優(yōu)點。

（4）使用回收耐火材料，目前耐火材料的回收問題尚未商業(yè)化，回收成本低。將復合耐火板的成本降低到原來的30-50%。

（5）性能指標：

阻燃等級A級。

2.2節(jié)能門窗和節(jié)能玻璃

從目前節(jié)能門窗的發(fā)展來看，門窗的制作材料從單一的木、鋼、鋁合金等發(fā)展到了復合材料，如鋁合金—木材復合、鋁合金—塑料復合、玻璃鋼等。目前我國市場上主要的節(jié)能門窗有PVC門窗、UPVC門窗鋁木復合門窗、鋁木復合門窗、鋁塑復合門窗、玻璃鋼門窗等。就玻璃鋼門窗而言，玻璃鋼（FRP纖維增強塑料）門窗是以玻璃纖維及其制品為增強材料，以不飽和聚酯樹脂為基礎材料，經(jīng)拉擠工藝生產(chǎn)出的型材經(jīng)過組裝制作成的門窗。玻璃鋼門窗是繼木、鋼、鋁、塑之后的又一代新型門窗。其型材具有極高的強度和極低的膨脹系數(shù)，具有廣闊的發(fā)展前景[2]。

除結(jié)構(gòu)外，對門窗節(jié)能性能影響最大的是玻璃的性能。目前，國內(nèi)外研究并推廣使用的節(jié)能玻璃主要有中空玻璃、真空玻璃和鍍膜玻璃等。鍍膜低輻射玻璃是近年來發(fā)展起來的新型節(jié)能玻璃，鍍膜玻璃是指在玻璃表面涂覆一層或多層金屬、合金或金屬化合物薄膜，通過鍍膜以改變玻璃的光學性能，滿足某種特定要求[3]。玻璃鍍膜改變了玻璃對光線、電磁波的反射率、折射率、吸收率及其他表面性質(zhì)，賦予玻璃表面其他性能。既可以保證室內(nèi)的能見度，又能減少冬季室內(nèi)熱量向外發(fā)散，還能控制夏季戶外熱量過多的進入室內(nèi)，提供舒適的居住生活環(huán)境，將是未來節(jié)能玻璃的主要應用品種。

2.3水泥的發(fā)展和粉煤灰的利用

水泥工業(yè)在我國建材行業(yè)中耗能最大，隨著水泥工業(yè)的發(fā)展，其對環(huán)境的影響也已由無節(jié)制排放污染物發(fā)展到對自身產(chǎn)生的污染物盡量回收利用，而且正在全方位地擴大利廢功能，利用其它工業(yè)廢物來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的礦物原料、燃料。至此生態(tài)水泥的產(chǎn)生解決了這些工業(yè)廢棄物所帶來的環(huán)境影響問題。所謂生態(tài)水泥就是廣泛利用各種廢棄物，包括各種工業(yè)廢料、廢渣及城市垃圾制造的一種生態(tài)材料。這種水泥能夠降低廢棄物處理的負荷，既解決了廢棄物造成的污染，又把生活垃圾和工業(yè)廢氣物作為原材料，變成有用的建設資源，從而降低了生產(chǎn)成本[4]。

粉煤灰是燃煤發(fā)電場的廢棄物，由于其具有輕質(zhì)多孔的特點和潛在的水硬性，可以作為多種建材的生產(chǎn)原料。粉煤灰的利用范圍非常廣泛，可以用在冶金、精細化工、道路建設、機場跑道建設以及建材等領域。目前美國已經(jīng)開始利用粉煤灰原料開始替代傳統(tǒng)建筑材料，用于墻板、空心石柱，替代磚瓦，利用F級粉煤灰制造過火磚，利用粉煤灰與纖維合成復合材料生產(chǎn)墻體材料，以100%粉煤灰生產(chǎn)高性能砌塊。目前粉煤灰使用主要在以下兩方面：一是粉煤灰外墻裝飾板，利用70%的粉煤灰加30%的高分子材料制成的房屋外墻護角板，市場前景很好；二是粉煤灰仿制天然石，使用100%粉煤灰添加少量添加劑制造，非常適合國內(nèi)使用。開發(fā)粉煤灰建材不僅可以解決能源和資源問題，同時還可以解決這種工業(yè)廢棄物造成的污染問題。今后在粉煤灰綜合利用方面，需要重點開發(fā)研究的前沿技術(shù)課題有大摻量粉煤灰制品，各種免燒結(jié)、免蒸養(yǎng)自然養(yǎng)護工藝的粉煤灰磚制品和粉煤灰陶粒等[5]。

2.4建筑垃圾資源化

在我國，建筑垃圾的資源化利還處于初級階段。其基本思路均為將建筑垃圾進行分選，從而進行分類利用。在實際的應用方面，真正規(guī)?；媒ㄖ膱蟮滥壳皣鴥?nèi)還很少。

建筑垃圾資源化是指采取管理和技術(shù)從建筑垃圾中回收有用的物質(zhì)和能源。它包括以下三方面的內(nèi)容。

（1）物質(zhì)回收：指從建筑垃圾中回收二次物質(zhì)不經(jīng)過加工直接使用，例如，從建筑垃圾中回收廢塑料、廢金屬、廢竹木、廢紙板、廢玻璃等；

（2）物質(zhì)轉(zhuǎn)換：物質(zhì)轉(zhuǎn)換是指利用建筑垃圾制取新形態(tài)的物質(zhì)。例如，利用混凝土塊生產(chǎn)再生混凝土骨料；利用房屋面瀝青作瀝青道路的鋪筑材料等；

（3）能量轉(zhuǎn)換：能量轉(zhuǎn)換是指從建筑垃圾處理過程中回收能量。例如，通過建筑垃圾中廢塑料、廢紙板和廢竹木的焚燒處理回收熱量。近幾年，我國在建筑垃圾開發(fā)利用方面投入了相當大的資金，不少地區(qū)將建筑垃圾作為一種再生資源，對固體廢棄物加以篩分、破碎后制成建筑垃圾磚或垃圾磚取代傳統(tǒng)黏土實心磚作為砌體材料，凈化了環(huán)境，節(jié)約了能源，保護了土地資源，是一種具有經(jīng)濟效益和社會效益的產(chǎn)品，從而使建筑業(yè)走上了一條良性循環(huán)的經(jīng)濟模式，成為建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展的動力。

3.總結(jié)

隨著我國現(xiàn)代化進程的進一步推進和節(jié)能思想的深入人心，建筑節(jié)能必將成為未來節(jié)能研究的焦點。新型節(jié)能環(huán)保型建筑材料代表了建筑材料的未來發(fā)展方向，符合世界發(fā)展趨勢和人類發(fā)展的需要。新型節(jié)能環(huán)保型建筑材料將一直更新，有毒害的材料不斷減少，新的綠色建材產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。它的應用遍布各行各業(yè)。新型節(jié)能環(huán)保型建材不斷開發(fā)應用必將促進人類的發(fā)展與進步。我們相信通過推廣環(huán)保型建筑材料，應用現(xiàn)代科學技術(shù)，一定能使我國的建筑業(yè)朝著綠色、環(huán)保和節(jié)能的方向發(fā)展。

參考文獻

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[2] 陳紅波.建筑材料環(huán)保問題淺析[J].城市建設理論研究，2012.34.

[3] 姚壽山、孔令輝.低輻射鍍膜玻璃及其應用[J].材料開發(fā)與應用，2002.17（6）.

[4] 陳香林.淺析新型節(jié)能型建筑材料的發(fā)展趨勢[J].黑龍江科技信息，2009.10.

[5] 馬紅俠.發(fā)展新型節(jié)能建筑材料的必要性及現(xiàn)狀[J].甘肅科技，2009.25（18）.endprint