絕熱節(jié)能環(huán)保材料在建筑工程中應(yīng)用

蘇開拓 朱勇 葉超

摘 要：為更好的實(shí)施節(jié)能環(huán)保理念，降低建筑工程整體能耗，現(xiàn)以“紙纖維素、植物纖維保溫材料”2種絕熱節(jié)能環(huán)保材料為例，研究了紙纖維素的優(yōu)勢以及其在建筑工程中的具體應(yīng)用。從改變建筑模式的基礎(chǔ)構(gòu)建、實(shí)現(xiàn)建材生產(chǎn)低耗高產(chǎn)2個方面入手，探討了植物纖維保溫材料在建筑工程中的具體應(yīng)用。根據(jù)絕熱節(jié)能環(huán)保材料的發(fā)展現(xiàn)狀，從保溫材料系統(tǒng)化發(fā)展、裝配式建筑帶動建筑絕熱節(jié)能材料、冷庫保溫材料、氣凝膠、多功能復(fù)合等，研究了其應(yīng)用發(fā)展前景。結(jié)果表明：絕熱節(jié)能環(huán)保材料具有熱學(xué)性能穩(wěn)定、低能耗、可回收利用、防火性能好等特點(diǎn)，符合建筑工程的應(yīng)用需求。

關(guān)鍵詞：絕熱節(jié)能;環(huán)保材料;建筑工程;使用

中圖分類號：TU55+1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1001-5922（2022）02-0060-05

在進(jìn)行建筑工程施工期間，加強(qiáng)絕熱節(jié)能環(huán)保材料的應(yīng)用力度，不僅可以實(shí)現(xiàn)工程的節(jié)能化、環(huán)?；?、綠色化施工，還能促進(jìn)工程健康、可持續(xù)發(fā)展，為進(jìn)一步提高建筑工程的節(jié)能降耗效果打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。因此，為了提高建筑工程的節(jié)能效果以及施工單位的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，如何將紙纖維素、植物纖維保溫材料等絕熱節(jié)能環(huán)保材料科學(xué)應(yīng)用建筑工程中是施工人員必須思考和解決的問題。

1 紙纖維素在建筑工程中的應(yīng)用

在進(jìn)行建筑工程施工期間，通常要加強(qiáng)對保溫墻體的施工，以起到節(jié)能降耗的作用。為此，以“紙纖維素”為例，將其應(yīng)用于建筑墻體施工中，以達(dá)到提高建筑墻體保溫絕熱效果。

1.1 紙纖維素的優(yōu)勢

紙纖維素產(chǎn)生時(shí)間是1893年，并申請了相關(guān)專利，專利內(nèi)容為：將該材料作為保溫絕熱材料使用，隨著紙纖維素的不斷發(fā)展和成熟，其產(chǎn)量逐年增加[1]，在建筑工程墻體施工中發(fā)揮出重要作用。該材料優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

1.1.1 熱學(xué)性能穩(wěn)定

紙纖維素作為一種常用的絕熱節(jié)能環(huán)保材料，其熱學(xué)性能比較穩(wěn)定。當(dāng)該材料的溫度和密度相差比較大，對其導(dǎo)熱系數(shù)以及熱阻的影響微乎甚微。例如：密度為25 kg/m3的紙纖維素所對應(yīng)的導(dǎo)熱系數(shù)為0.036 W/（m·K）;密度為56 kg/m3的紙纖維素所對應(yīng)的導(dǎo)熱系數(shù)為0.037 W/（m·K）。但是，對于玻璃棉材料而言，當(dāng)材料溫度相差較大時(shí)，其導(dǎo)熱系數(shù)會存在較大的差異。例如，與炎熱的夏天相比，寒冷冬天玻璃棉材料所對應(yīng)的導(dǎo)熱系數(shù)會呈現(xiàn)出大幅度下降的趨勢。由此可見，與玻璃棉材料相比，紙纖維素具有非常穩(wěn)定的熱學(xué)性能。

1.1.2 低能耗

報(bào)紙回收主要是指通過對其進(jìn)行破碎、阻燃、防水等一系列的加工處理，使其具有重復(fù)利用的價(jià)值。同時(shí)，在回收報(bào)紙期間，所消耗的能源量較少[2]，并且不會產(chǎn)生大量的CO2氣體，但是，其他的絕熱保溫材料所消耗的能源量較高。由此可見，紙纖維素具有良好的低能源特點(diǎn)。

1.1.3 可回收利用

對于一般性保溫材料而言，屬于一次性材料，僅僅只能使用一次。但是，新聞用紙屬于可循環(huán)利用材料，其重復(fù)使用次數(shù)最高可以達(dá)到7次。因此，通過對該材料進(jìn)行回收利用，可以起到循環(huán)利用的作用。

1.1.4 防火性能好

國內(nèi)相關(guān)指標(biāo)表明：紙纖維素所對應(yīng)的防火墻主要包含15、30、60 min 3個等級，而其他類型的材料防火墻想要達(dá)到60 min等級簡直是天方夜譚[3]。對于玻璃棉材料而言，其防火墻的等級最高可以達(dá)到15 min;而紙纖維素防火墻最高等級可以達(dá)到60 min。由此可見，紙纖維素具有較高的防火性能，通過將其與建筑工程墻體施工進(jìn)行充分結(jié)合，不僅可以最大限度地提高墻體的保溫效果，還能使得墻體具有良好的防火性能。

1.2 紙纖維素的應(yīng)用

回收后的廢紙具有較高的應(yīng)用價(jià)值，通過將其作為生產(chǎn)紙纖維素的原材料，不僅可以降低廢紙對生態(tài)環(huán)境的污染程度;同時(shí)，還不會對人們的身體健康產(chǎn)生不良的威脅。另外，使用紙纖維素不會引發(fā)各種環(huán)境污染問題。因此，施工單位要將紙纖維素作為一種常用的保溫絕熱材料，應(yīng)用于建筑工程施工中，從而促使建筑工程施工向節(jié)能化、環(huán)?；较虿粩喟l(fā)展[4]。為此，施工人員要嚴(yán)格按照如圖1所示的紙纖維素應(yīng)用流程，將紙纖維素科學(xué)應(yīng)用于建筑工程施工中，從而進(jìn)一步提高建筑工程的綠色化、節(jié)能化施工效果，為促進(jìn)建筑工程的快速、創(chuàng)新、長遠(yuǎn)發(fā)展提供重要的依據(jù)和參考。

1.2.1 閣樓安裝

在紙纖維素的應(yīng)用背景下，閣樓安裝方式為：首先，對紙纖維素材料進(jìn)行變壓縮打包處理，將其密度控制在150～200 kg/m3，同時(shí)，在安裝閣樓期間，還要將該材料放置于指定的鼓風(fēng)設(shè)備中，由鼓風(fēng)設(shè)備向閣樓底部吹入相應(yīng)的紙纖維素。通過使用鼓風(fēng)設(shè)備可以將吹散后的紙纖維素移動到指定的閣樓底部[5]，此時(shí)，紙纖維素的密度有所下降，其值在（25 ±0.16） kg/m3，同時(shí)，該材料的導(dǎo)熱系數(shù)變?yōu)?.036 W/ （m·K）。另外，還要盡可能避免對膠粘劑和水的使用，只有這樣，才能確保吹入到閣樓底部的紙纖維素始終處于干燥狀態(tài)，為延長紙纖維素的使用壽命，提高其使用性能發(fā)揮出重要作用。

1.2.2 墻空穴安裝

在安裝墻空穴期間，施工人員要重視對“Turfill”系統(tǒng)的應(yīng)用，使用該系統(tǒng)的目的是向紙纖維素施加足夠的壓力，確保該材料能夠快速吹入到墻空穴內(nèi)。此時(shí)，需要將該材料的密度設(shè)置為56 kg/m3。在進(jìn)行預(yù)制裝配施工期間，如果使用紙纖維素，可以利用濕法噴涂技術(shù)進(jìn)行安裝。這種安裝方式具體的實(shí)施步驟為：先將打濕處理后的紙纖維素置于外木質(zhì)面板上;然后，通過使用膠粘劑和水[6]，將其粘接至墻板上，確保它們形成統(tǒng)一的整體。最后，對內(nèi)墻板進(jìn)行加固處理，使其處于穩(wěn)固的狀態(tài)。但是，在使用濕法噴涂技術(shù)期間，需要注意的是在正式進(jìn)入安裝之前，必要要對紙纖維素進(jìn)行刮平處理，當(dāng)該材料刮平處理結(jié)束后，才能進(jìn)入到墻板固定環(huán)節(jié)中。

1.2.3 熱屋頂安裝

在安裝熱屋頂期間，當(dāng)屋頂所使用的材料屬于木質(zhì)類型時(shí)，可以利用空穴保溫系統(tǒng)，采用以下兩種安裝方式，對其進(jìn)行安裝。第一種安裝方式是向空穴內(nèi)直接吹入紙纖維素;第二種安裝方式主要采用了濕噴法。無論選用哪種安裝方式，需要將紙纖維素的密度和導(dǎo)熱系數(shù)分別設(shè)置為46～56 kg/m3、0.037 W/ （m·K）。

1.2.4 預(yù)制板填充

為了進(jìn)一步提高預(yù)制板填充效率和效果，施工人員要利用“自動填充”系統(tǒng)，向預(yù)制木結(jié)構(gòu)單元內(nèi)直接吹入一定量的紙纖維素，同時(shí)，還要利用薄膜全面密封該單元框架，從而提高該框架的密閉效果，避免外界濕氣侵入到預(yù)制結(jié)構(gòu)[7]，導(dǎo)致預(yù)制結(jié)構(gòu)出現(xiàn)潮濕現(xiàn)象。

2 植物纖維保溫材料在建筑工程中的應(yīng)用

我國在發(fā)展農(nóng)業(yè)期間，平均每年都產(chǎn)生大量的秸稈，這些秸稈的處理方式主要以直接焚燒處置，但這種處理方式存在一定的危害性，不僅會增加材料的浪費(fèi)程度，還能加劇環(huán)境的污染程度;但是，將這些秸稈作為植物纖維保溫材料生產(chǎn)原材料，可以避免以上不良現(xiàn)象的發(fā)生，同時(shí)，還能提高秸稈的利用率，完全符合建筑工程節(jié)能環(huán)保發(fā)展需求。植物纖維保溫材料具有節(jié)能環(huán)保、可回收利用率高等特點(diǎn)，通過將其應(yīng)用于建筑工程中，可以取得良好的節(jié)能環(huán)保效果。

2.1 改變建筑模式的基礎(chǔ)構(gòu)建

在寒冷冬季，由于外界環(huán)境溫度過低，無法正常開展建筑工程施工工作。建筑工程施工周期較長，因此，施工人員要借助跨年度施工方式進(jìn)行施工;但是，這種施工方式存在一定的局限性，無法有效地保證施工質(zhì)量和施工進(jìn)度，同時(shí)，還會消耗大量的能源，產(chǎn)生不必要的成本浪費(fèi)[8]。而植物纖維保溫材料出現(xiàn)和應(yīng)用可以很好地解決這一問題，通過利用該材料可以實(shí)現(xiàn)對跨年度施工方式的改革和創(chuàng)新。在利用該材料制作保溫墻板期間，首先，要制作墻板施工圖紙，然后，嚴(yán)格按照施工圖紙相關(guān)設(shè)計(jì)尺寸，對各個墻板進(jìn)行拼裝，確保砌體工作落實(shí)到位。

2.2 實(shí)現(xiàn)建材生產(chǎn)低耗、高產(chǎn)

植物纖維保溫材料相關(guān)參數(shù)如表1所示。

從表1中的數(shù)據(jù)可以看出，與其他類型的保溫材料相比，植物纖維保溫材料具有低耗能特點(diǎn)。同時(shí)，在植物纖維保溫材料的應(yīng)用背景下，該保溫墻體所對應(yīng)的保溫系數(shù)是厚度為380 mm的黏土磚墻的4倍，但是，能源消耗量和施工成本整整下降了4倍多，平均每年幫助施工單位節(jié)約了大量的施工成本和能源，為最大限度地提高施工單位的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。因此，通過將植物纖維保溫材料科學(xué)應(yīng)用于建筑工程中，可以促進(jìn)建材生產(chǎn)向低耗化、高產(chǎn)化方向不斷發(fā)展。

3 建筑工程中絕熱節(jié)能環(huán)保材料的發(fā)展現(xiàn)狀3.1 絕熱節(jié)能環(huán)保材料現(xiàn)狀

目前，為了進(jìn)一步提高建筑工程的施工質(zhì)量，我國所選用的絕熱節(jié)能環(huán)保材料主要包含聚苯板、聚氨酯、無機(jī)物和酚醛。其中，聚苯板占整個保溫材料的70%;聚氨酯占整個保溫材料的10%;無機(jī)物和酚醛占整個保溫材料的20%。我國各種絕熱節(jié)能材料產(chǎn)量如表2所示。

從表2中的數(shù)據(jù)可以看出，2021年我國絕熱節(jié)能環(huán)保材料呈現(xiàn)出不斷上升的趨勢，在這些絕熱節(jié)能環(huán)保材料中，大部分材料主要集中應(yīng)用于建筑墻體保溫隔熱施工領(lǐng)域中?，F(xiàn)階段，隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)進(jìn)程的不斷推進(jìn)，我國對保溫材料的需求量變得越來多。

3.2 絕熱節(jié)能環(huán)保材料的應(yīng)用規(guī)模

現(xiàn)階段，絕熱節(jié)能環(huán)保材料取得了迅猛發(fā)展，其應(yīng)用規(guī)模呈現(xiàn)出不斷上升的趨勢，據(jù)相關(guān)資料記載，2015年，我國對該材料的應(yīng)用規(guī)模達(dá)到了260.89億元;2021年，該材料的應(yīng)用規(guī)模翻了好幾倍，達(dá)到了987.4億元。在這種發(fā)展趨勢下，我國于2027年絕熱節(jié)能環(huán)保材料的應(yīng)用規(guī)模可以達(dá)到2 198億元。

由此可見，在社會經(jīng)濟(jì)水平不斷提高下，絕熱節(jié)能環(huán)保材料在建筑工程中的應(yīng)用規(guī)模將會逐漸遞增。

4 建筑工程中絕熱節(jié)能環(huán)保材料的應(yīng)用前景

針對目前我國絕熱節(jié)能環(huán)保材料的發(fā)展現(xiàn)狀，不難發(fā)現(xiàn)，該材料在建筑工程中具有較高的應(yīng)用前景，其應(yīng)用前景如下。

4.1 保溫材料系統(tǒng)化發(fā)展

隨著建筑工程向綠色化、節(jié)能化、環(huán)保化方向不斷發(fā)展，我國對保溫材料產(chǎn)品的質(zhì)量和性能提出了更高的要求。在這樣的背景下，絕熱節(jié)能環(huán)保材料逐漸向安全可靠化、施工簡單化、智能化方向不斷發(fā)展，這種發(fā)展方向很好地體現(xiàn)了該材料的系統(tǒng)化發(fā)展特點(diǎn)。

4.2 裝配式建筑帶動建筑絕熱節(jié)能材料

隨著裝配式建筑相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展和普及，裝配式建筑取得良好的發(fā)展，通過應(yīng)用絕熱節(jié)能環(huán)保材料，可以為節(jié)能環(huán)保材料行業(yè)提供更廣闊的發(fā)展空間。另外，在進(jìn)行裝配式建筑施工期間，如果將絕熱節(jié)能環(huán)保材料設(shè)置為主要施工材料，那么該材料必須要具備較高的保溫性能、防火性能和理化性能，而其他類型的材料也會朝著保溫化、防火化等方向不斷發(fā)展，這將會為絕熱節(jié)能環(huán)保材料提供更加廣闊的應(yīng)用前景。

4.3 冷庫保溫材料

在我國物流行業(yè)不斷發(fā)現(xiàn)下，物流管理領(lǐng)域通常會涉及到大量的保溫物質(zhì)，通過對這些物質(zhì)進(jìn)行保溫處理，可以最大限度地保持和延長該物質(zhì)的新鮮度和使用壽命。例如，化工生產(chǎn)以及果蔬加工領(lǐng)域中，需要借助冷庫，對這些物質(zhì)進(jìn)行冷凍或者保溫處理，以保持該物質(zhì)的新鮮度。此外，為了取得良好的絕熱節(jié)能環(huán)保效果，冷庫行業(yè)要選用以下兩種隔熱材料，一種是聚苯乙烯隔熱材料;另一種是發(fā)泡聚氨酯板隔熱材料，通過對該材料溫度進(jìn)行科學(xué)調(diào)整和控制，可以最大化提高操作的簡易性，為進(jìn)一步絕熱節(jié)能環(huán)保效果產(chǎn)生積極的影響。

4.4 氣凝膠

氣凝膠作為一種新型、先進(jìn)的絕熱材料，內(nèi)部含有大量的無機(jī)固體物質(zhì)，該材料類型繁多，密度最小（密度為2 kg/m3），孔徑最小。因此，該材料又屬于納米級材料，具有抗高溫性強(qiáng)、導(dǎo)熱系數(shù)低、節(jié)能環(huán)保顯著、隔音效果好等特征。因此，與其他絕熱節(jié)能環(huán)保材料相比，氣凝膠具有較高的應(yīng)用優(yōu)勢，通過將其應(yīng)用于建筑工程施工中，可以在保證工程整體施工質(zhì)量和施工進(jìn)度的同時(shí)，還能取得良好的節(jié)能環(huán)保效果，為促進(jìn)建筑工程健康、可持續(xù)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。但是，目前我國由于缺乏相關(guān)先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，導(dǎo)致氣凝膠的生產(chǎn)量較低。因此，隨著我國對絕熱節(jié)能環(huán)保材料研究不斷加深，我國對氣凝膠的研究工作不斷加大，為進(jìn)一步提高氣凝膠的生產(chǎn)量，提高氣凝膠在建筑工程中的應(yīng)用效果創(chuàng)造良好的條件。

4.5 多功能復(fù)合絕熱節(jié)能環(huán)保材料

隨著絕熱節(jié)能環(huán)保材料的不斷發(fā)展和普及，我國對該材料的性能提出了更高的要求，該材料必須具備多方面、全方位的應(yīng)用價(jià)值，在這樣的背景下，未來會有更多的多功能復(fù)合絕熱節(jié)能環(huán)保材料不斷涌現(xiàn)。通過采用技術(shù)加工的方式，對不同類型的絕熱節(jié)能環(huán)保材料進(jìn)行科學(xué)加工，可以將不同材料的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行有效地結(jié)合，從而加工成一種新型、先進(jìn)的材料，確保絕熱節(jié)能環(huán)保材料向多功能化、復(fù)合化、全面化方向不斷發(fā)展。例如，在絕熱節(jié)能環(huán)保材料原有絕熱性能良好、節(jié)能環(huán)保效果顯著等優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，添加新的優(yōu)勢，如耐火性、抗震性、裝飾性和防火性等特征。

5 結(jié)語

綜上所述，在眾多的行業(yè)中，建筑工程所消耗的能源最高，為此，在進(jìn)行建筑工程施工期間，施工單位要積極響應(yīng)國家的節(jié)能環(huán)保發(fā)展理念，加大對紙纖維素、植物纖維保溫材料等絕熱節(jié)能環(huán)保材料的應(yīng)用力度，從而發(fā)揮該材料的節(jié)能環(huán)保的作用，為促進(jìn)建筑工程施工向節(jié)能化、環(huán)?；?、綠色化方向不斷發(fā)展提供有力的保障。由此可見，絕熱節(jié)能環(huán)保材料具有非常高的應(yīng)用價(jià)值和應(yīng)用前景，值得被進(jìn)一步推廣和應(yīng)用。

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