低碳經(jīng)濟(jì)背景下建筑材料對(duì)建筑節(jié)能影響研究

徐 杰

（天津津貝爾建筑工程試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)有限公司，天津 300170）

0 引言

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)可知，近百年來全球的氣溫從冷到暖有過兩次較大的波動(dòng)，平均氣溫上升至0.74℃并且隨著建筑行業(yè)的興起，使建筑材料對(duì)環(huán)境的影響更加嚴(yán)重，所以，本文針對(duì)上述情況展開論述。李思萌[1]認(rèn)為在低碳目標(biāo)導(dǎo)向下，應(yīng)采用裝配式的設(shè)計(jì)方式，優(yōu)化建筑物的窗口，采用建筑節(jié)能材料，以保證全球的環(huán)境不會(huì)受到影響。劉海波[2]認(rèn)為在建筑項(xiàng)目開展過程中應(yīng)增加對(duì)中國(guó)建筑碳排放權(quán)的思考，重視全球氣候變暖問題，合理應(yīng)用建筑材料。王軍雷[3]認(rèn)為，建筑施工技術(shù)在實(shí)施過程中應(yīng)堅(jiān)持節(jié)能理念，控制溫室氣體排放量，基于低碳經(jīng)濟(jì)背景下，增加對(duì)建筑材料等方面的關(guān)注，實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能。

1 低碳經(jīng)濟(jì)背景下的建筑節(jié)能分析

首先，我國(guó)作為發(fā)展中國(guó)家，每年建筑房屋面積可達(dá)到17 億～18 億m2之間。近400 億萬m2的建筑物中節(jié)能建筑僅能達(dá)到1%。對(duì)于建筑行業(yè)而言，應(yīng)注重建筑節(jié)能方面的內(nèi)容，了解在低碳經(jīng)濟(jì)背景下，建筑節(jié)能包含了房屋建筑、建筑材料生產(chǎn)、構(gòu)筑物施工等方面的內(nèi)容，只有同等需要得到滿足，才能降低建筑項(xiàng)目中產(chǎn)生的能耗。因此，減少能源需求的方法為，合理規(guī)劃設(shè)計(jì)建筑，明確圍護(hù)結(jié)構(gòu)的狀態(tài)，使用戶的用能效率，能源的利用率能夠提高。簡(jiǎn)而言之，在建筑材料的應(yīng)用期間，需要減少工程中的有害氣體，提高污水回用率，減少實(shí)心黏土磚的使用，控制鋼材的使用占比并采用低碳環(huán)保的方式，保證建筑材料不會(huì)對(duì)全球的環(huán)境造成影響。

其次就低碳經(jīng)濟(jì)背景而言，為明確低碳經(jīng)濟(jì)背景下建筑節(jié)能的重要性。可以從選址、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建造和使用過程進(jìn)行分析，確保建筑材料在生產(chǎn)過程中，構(gòu)筑物施工環(huán)節(jié)以及房屋建筑使用階段，材料的節(jié)能要求能夠達(dá)標(biāo)，在選址時(shí)通過施工前期的設(shè)計(jì)與規(guī)劃，對(duì)地址進(jìn)行決策及論證，規(guī)劃好本區(qū)域內(nèi)環(huán)境的狀態(tài)，在哪個(gè)方位，哪個(gè)地點(diǎn)，在穩(wěn)定建筑物后，讓終端用戶能夠受益。在建筑規(guī)劃及設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，提升建筑材料的使用效率，達(dá)到節(jié)約能源的目的。這樣一來，則可降低建筑工程中的能量損失，在保證建筑工程項(xiàng)目如期竣工完畢的基礎(chǔ)上，讓能源的利用效率提升。在建筑建造過程中，應(yīng)該使建筑項(xiàng)目的改建、擴(kuò)建、設(shè)計(jì)、改造等環(huán)節(jié)都能統(tǒng)一建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，提高空調(diào)制冷或是制熱系統(tǒng)的工作效率，使采暖供熱及保溫隔熱性能提高，減少在照明等建筑全壽命過程的能源消耗。

2 低碳經(jīng)濟(jì)背景下建筑材料對(duì)建筑節(jié)能產(chǎn)生的影響

節(jié)能型建筑材料能夠滿足建筑項(xiàng)目環(huán)保要求，發(fā)揮自身的環(huán)保性作用，增加在國(guó)家節(jié)能減排工作方面的契合度，促使房建工程能夠運(yùn)用抗震鋼板、防火彩鋼板等材料，展現(xiàn)出造價(jià)低、性能好且無污染的性能，成為建筑行業(yè)不可或缺的節(jié)能材料。但若建筑材料應(yīng)用不當(dāng)，則會(huì)增加對(duì)建筑節(jié)能工作方面的應(yīng)用。

2.1 建筑材料過量使用，降低建筑節(jié)能工作效率

由于傳統(tǒng)的建筑材料在選擇過程中存在一些問題，對(duì)工程的成效造成直接的影響。若大量應(yīng)用水泥材料、混凝土材料，則會(huì)對(duì)建筑節(jié)能工作效率造成影響。其原因在于，在材料生產(chǎn)環(huán)節(jié)不僅會(huì)消耗能源，煤炭、石料等不可再生資源未被合理應(yīng)用，則會(huì)降低結(jié)構(gòu)性材料的應(yīng)用效率，容易增加建筑項(xiàng)目中的污染，制約環(huán)境保護(hù)工作的實(shí)施。金屬材料、鋼筋材料、工程塑料以及玻璃材料的應(yīng)用，會(huì)增加對(duì)環(huán)境的影響，使建筑節(jié)能工作無法順利發(fā)展。在此背景下，以往的裝飾材料主要依靠貼面、油漆進(jìn)行裝飾，在生產(chǎn)階段必須執(zhí)行化工處理，會(huì)產(chǎn)生大量的有毒物質(zhì)，如甲醛等，增加在建筑工程中的能源消耗，還會(huì)使環(huán)境污染問題更加嚴(yán)重。

2.2 合理開展建筑工程，輔助建筑節(jié)能工作實(shí)現(xiàn)

結(jié)合發(fā)達(dá)國(guó)家在世界中的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)可知，交通、建筑以及工業(yè)對(duì)環(huán)境的影響是較大的。本文主要對(duì)建筑材料進(jìn)行分析，了解到建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化會(huì)降低傳統(tǒng)工程材料的應(yīng)用，采用裝配式建筑，能夠穩(wěn)定金屬結(jié)構(gòu)框架，讓工作人員到施工現(xiàn)場(chǎng)開展工程，既控制了建筑結(jié)構(gòu)的精度，又充分發(fā)揮出建筑材料的性能，給予工程質(zhì)量保障。

由表1 內(nèi)容可知，建筑行業(yè)對(duì)世界能源的消費(fèi)較大并且隨著國(guó)家的發(fā)展，建筑材料在世界中的消耗占比會(huì)持續(xù)增加。而我國(guó)為拓展低碳城市的發(fā)展路徑，應(yīng)增加在工業(yè)、交通運(yùn)輸以及建筑行業(yè)方面的思考，具體占比如圖1 所示。

圖1 低碳城市發(fā)展路徑規(guī)劃圖

表1 發(fā)達(dá)國(guó)家在世界內(nèi)的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)

為保證低碳城市發(fā)展路徑的拓展，應(yīng)在建筑外部裝飾工程的公共環(huán)節(jié)，運(yùn)用建筑防水、建筑防火以及保溫層為工程提供保障，降低塑料材料的應(yīng)用，控制天然氣以及電力的使用占比，讓建筑節(jié)能工作的潛力有所發(fā)揮。拓展硅藻泥無醛板材的應(yīng)用空間，使建筑工程中的環(huán)保型材料能夠得到充分的利用。同時(shí)，還應(yīng)重視綠色建筑指標(biāo)體系，從建筑工程長(zhǎng)遠(yuǎn)角度進(jìn)行思考，運(yùn)用正確的工廠化操作方式，增加在節(jié)能減排工作方面的契合度，促使材料的比較優(yōu)勢(shì)能夠展現(xiàn)。另外，可增加在建筑環(huán)境方面的考慮，采用節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材的方式，合理利用建筑資源，保證室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量能夠達(dá)標(biāo)并采用運(yùn)營(yíng)管理的方式，創(chuàng)建出智能化系統(tǒng)，增加在綠色建筑項(xiàng)目中的有利因素，具體如圖2 所示。

圖2 低碳經(jīng)濟(jì)背景下建筑材料及建筑節(jié)能流程圖

3 建筑材料合理應(yīng)用于節(jié)能項(xiàng)目的有效措施

目前的建筑行業(yè)產(chǎn)生的能耗占據(jù)社會(huì)總能耗的30%，建筑能耗為國(guó)家總能耗的33%，其最終比例可能上升至35%，截至2020 年，國(guó)別建筑耗能已經(jīng)達(dá)到了1 089 億t，基本年建成房屋面積高達(dá)16 億～20 億m2，建筑面積高達(dá)700 億m2，若不合理設(shè)計(jì)建筑節(jié)能工程，則會(huì)提高國(guó)內(nèi)的能源危機(jī)。所以，應(yīng)采用建筑節(jié)能項(xiàng)目措施，合理應(yīng)用建筑材料，以減少國(guó)內(nèi)建筑行業(yè)的能源總需求量。

3.1 制定建筑設(shè)計(jì)規(guī)劃方案

建筑項(xiàng)目在施工過程中容易受到外界環(huán)境的影響，提高在施工環(huán)節(jié)的能耗占比。所以，應(yīng)制定建筑設(shè)計(jì)規(guī)劃方案，合理執(zhí)行項(xiàng)目規(guī)劃、選址、體型朝向等設(shè)計(jì)方案，穩(wěn)定建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，以完成建筑節(jié)能項(xiàng)目。

3.2 創(chuàng)建飾面及外墻保溫系統(tǒng)

為避免建筑行業(yè)內(nèi)發(fā)生能源危機(jī)，可合理應(yīng)用EIFS 系統(tǒng)，提高建筑外墻的應(yīng)用概率達(dá)到17%，使多層復(fù)合材料能夠輔助EIFS 系統(tǒng)的形成，增加在商用建筑以及民用建筑方面的適用性。首先，在系統(tǒng)創(chuàng)建過程中可合理應(yīng)用聚苯乙烯泡沫塑料，控制器厚度在30～120mm 之間。合理應(yīng)用粘結(jié)劑，采用機(jī)械穩(wěn)固的方式，讓材料可以合理應(yīng)用于建筑外墻。在中間區(qū)域的建設(shè)過程中，優(yōu)先選擇防水性聚合物砂漿的應(yīng)用，讓其能夠占據(jù)基層的位置，附加保溫板。通過玻璃纖維網(wǎng)的應(yīng)用，讓覆蓋層表面呈現(xiàn)出光滑的狀態(tài)。避免在EIFS 系統(tǒng)運(yùn)行過程中出現(xiàn)開裂、脫色等問題。最后，應(yīng)選擇合適的涂料，如共聚物涂料等。使外墻及飾面的防腐蝕性增強(qiáng)，讓其可以長(zhǎng)期應(yīng)用于建筑項(xiàng)目當(dāng)中。

3.3 增加門窗節(jié)能技術(shù)適用性

若門窗的采光性較強(qiáng)，則可節(jié)省建筑物內(nèi)照明設(shè)備，讓其可以充分發(fā)揮出圍護(hù)以及通風(fēng)作用。采用門窗節(jié)能技術(shù)，可通過材料改善的方式，讓門窗的保溫性能以及密閉性增強(qiáng)。通過鋼塑材料、鋁木復(fù)合型材料、塑木復(fù)合材料、鋁合金斷熱型材料、UPVC 塑料的應(yīng)用，可提高門窗節(jié)能產(chǎn)品的應(yīng)用效率。

其中UPVC 塑料型材是近幾年應(yīng)用廣泛的節(jié)能產(chǎn)品，其運(yùn)用聚氯乙烯高分子材料，減少在生產(chǎn)過程中的污染物產(chǎn)生，讓材料的導(dǎo)熱效果能夠提升，通過多腔體結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，展現(xiàn)出UPVC 塑料型材的密封效果，促使門窗的保溫性能有所提升。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)可知，在歐洲國(guó)家此種型材的使用頻率已經(jīng)超出了50%且呈現(xiàn)出不斷上升的趨勢(shì)。而窗戶中玻璃的選擇，可運(yùn)用磁控真空濺射的操作方式進(jìn)行合成，使玻璃能夠吸熱、防火，增加其中的金屬銀層，使玻璃能夠根據(jù)外界的光線而發(fā)生折射。例如：采用變色玻璃，讓玻璃的感光性能夠增強(qiáng)，保證在太陽(yáng)光直射室內(nèi)的情況下，太陽(yáng)不會(huì)進(jìn)行直接的輻射。若天氣較陰，可保證太陽(yáng)光可以直接進(jìn)入室內(nèi)。

或者采用玻璃的應(yīng)用，讓其節(jié)能效果能夠展現(xiàn)。在玻璃上增加變色物質(zhì)、導(dǎo)電膜的應(yīng)用，采用電壓調(diào)節(jié)的方式，玻璃受到太陽(yáng)光的影響進(jìn)行自我調(diào)節(jié)，使玻璃的節(jié)能效果能夠展現(xiàn)出來，進(jìn)而增加門窗節(jié)能技術(shù)在建筑節(jié)能項(xiàng)目中的適用性。

3.4 減少建筑設(shè)施應(yīng)用能耗

不論是照明、采暖還是制冷都會(huì)消耗建筑材料，對(duì)建筑項(xiàng)目的節(jié)能效果造成直接的影響。例如：在建筑節(jié)能辦公樓的構(gòu)造項(xiàng)目中，可運(yùn)用建筑圍護(hù)的方式，增加先進(jìn)材料的應(yīng)用，運(yùn)用透氣式夾層，保證室內(nèi)具有良好的通風(fēng)效果，確保建筑物內(nèi)的格子窗可以進(jìn)風(fēng)，而北面的格子窗則作為排風(fēng)用途。通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的輔助運(yùn)行，使冷管道系統(tǒng)能夠合理地進(jìn)行埋設(shè)，利用他了解室溫的方式，增加散熱器制冷技術(shù)的實(shí)用性。

或者利用回水井回灌的方式，減少建筑設(shè)施的應(yīng)用。如：降低工程中人工照明的概率，運(yùn)用組合型采光的方式，保證每一個(gè)單元內(nèi)都會(huì)有日光照射。讓施工管理人員運(yùn)用遠(yuǎn)程檢測(cè)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程遙控，讓照明系統(tǒng)的亮度能夠0%亮度到100%亮度之間相互調(diào)節(jié)。另外，可運(yùn)用節(jié)能型管，降低建筑設(shè)施在應(yīng)用過程中產(chǎn)生的能耗，促使建筑工程不會(huì)受到影響，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

3.5 加強(qiáng)屋頂節(jié)能技術(shù)應(yīng)用

對(duì)于建筑項(xiàng)目而言，屋頂區(qū)域的施工作為項(xiàng)目的重點(diǎn)維護(hù)地區(qū)。首先，應(yīng)增加在隔熱、保溫等方面節(jié)能效果方面的考慮。若建筑項(xiàng)目在寒冷地帶竣工，可增加保溫層的設(shè)置，運(yùn)用阻斷室內(nèi)熱量散發(fā)的方式，避免室內(nèi)的熱能向室外進(jìn)行傳播。而在炎熱地帶，可加強(qiáng)防水層在屋頂?shù)脑O(shè)置，運(yùn)用輕質(zhì)材料增加室內(nèi)的保溫效果。例如：通過玻璃棉、膨脹珍珠巖的應(yīng)用，讓施工人員運(yùn)用正鋪法，提高室內(nèi)屋頂?shù)姆浪?。同時(shí)，可采用聚苯乙烯泡沫材料，讓施工人員運(yùn)用倒鋪法做好室內(nèi)的隔熱防水操作。

其次，增強(qiáng)屋頂?shù)墓?jié)能效果，可運(yùn)用紙纖維強(qiáng)化室內(nèi)的保溫性能。通過廢紙回收的方式，讓舊紙板能夠被硼砂進(jìn)行處理，采用阻燃操作的方法，達(dá)到建筑防火效果。在竣工過程中，優(yōu)先對(duì)房屋頂區(qū)域進(jìn)行考慮，讓紙纖維依次噴入其中，在纖維全部粘附于屋頂后，方可形成保溫層[4]。

最后，采用定時(shí)噴水、架空通風(fēng)、屋頂綠化以及屋頂蓄水的方式，增加屋頂節(jié)能技術(shù)的適應(yīng)性，促使建筑節(jié)能項(xiàng)目能夠采用生態(tài)技術(shù)、智能技術(shù)的方式實(shí)現(xiàn)。例如：采用太陽(yáng)能的集熱方式，加強(qiáng)對(duì)屋頂區(qū)域通風(fēng)效果的控制，以達(dá)到建筑項(xiàng)目的節(jié)能目的[5]。

3.6 合理應(yīng)用外墻節(jié)能技術(shù)

對(duì)于建筑外墻結(jié)構(gòu)而言，以往的材料厚度難以發(fā)揮出保溫作用，采用重質(zhì)單一材料，只會(huì)增加墻體的厚度，使此種保溫方式無法適用于環(huán)保以及節(jié)能工作要求。而增加新材料的應(yīng)用，采用復(fù)合墻體能夠很好地維持墻體的狀態(tài)，運(yùn)用鋼筋材料、塊體材料以及混凝土材料的組合，使其作為主要的承重結(jié)構(gòu)，讓其與保溫隔熱板進(jìn)行銜接。或者，采用在框架結(jié)構(gòu)內(nèi)增加隔熱材料、保溫材料的方式，使墻體的保溫效果可以提升[6]。

建筑項(xiàng)目中的外墻節(jié)能技術(shù)在實(shí)施過程中，需要采用礦渣棉、巖棉、膨脹蛭石、聚苯乙烯泡沫、膠粉聚苯顆粒以及膨脹珍珠巖等材料。讓生產(chǎn)部門運(yùn)用特殊的施工工藝，增加先進(jìn)設(shè)備的應(yīng)用，使顆粒漿料能夠加水進(jìn)行攪拌，使其中的骨料形成漿料，均勻地涂刷于墻體表層，以使其可以創(chuàng)建出無空腔保溫層，具體如圖3 所示。

圖3 外墻保溫系統(tǒng)逐層分解圖

據(jù)此，則可提高聚苯顆粒骨料的應(yīng)用效率。在開展建筑改造工程時(shí)，可讓骨料進(jìn)行回收利用，提取其中的廢聚苯板，增加膠粉的應(yīng)用，使其中的粉煤灰廢物能夠減少。此時(shí)，通過節(jié)能材料以及廢物應(yīng)用的方式，讓墻體能夠內(nèi)附保溫層，或者是采用夾心保溫、外附保溫層的方式，將泡沫聚苯板在建筑工程中大批量使用[7]。若結(jié)合不完全統(tǒng)計(jì)可知，在其他國(guó)家（以德國(guó)為例）外保溫建筑的應(yīng)用占比高達(dá)80%。由此方式，方可看出外墻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用成效。

4 結(jié)論

綜上所述，將低碳經(jīng)濟(jì)理念應(yīng)用于建筑行業(yè)當(dāng)中可提高建筑材料的應(yīng)用效率，達(dá)成建筑節(jié)能的共識(shí)發(fā)展。本文通過綠色建筑節(jié)能思想的引入，最大限度內(nèi)降低了資源的消耗，減少在建設(shè)活動(dòng)中的有害氣體產(chǎn)生，使施工部門在工作實(shí)施過程中應(yīng)針對(duì)具體問題，具體分析，大力開發(fā)建筑節(jié)能技術(shù)，將外墻節(jié)能技術(shù)、屋頂節(jié)能技術(shù)、門窗節(jié)能技術(shù)等應(yīng)用于建筑項(xiàng)目當(dāng)中，降低施工環(huán)節(jié)產(chǎn)生的能耗，進(jìn)而營(yíng)造良好的施工環(huán)境，希望對(duì)未來建筑行業(yè)的發(fā)展有所幫助。