住宅建筑外墻材料的選擇與綠色環(huán)保對策分析*

柳 鑫

(北京建工集團山西建設(shè)有限公司 太原 030000)

傳統(tǒng)的外墻材料如混凝土、磚石和金屬等,在制造、使用和廢棄的過程中會對環(huán)境造成負(fù)面影響,如能源消耗、碳排放和資源浪費。因此,有必要通過綠色環(huán)保對策來分析并選擇適合的外墻材料。鑒于對環(huán)境友好性和可持續(xù)性的不斷追求,選擇合適的住宅建筑外墻材料并采取綠色環(huán)保對策變得至關(guān)重要。

通過綜合考慮材料的生命周期影響、耐久性、可再利用性以及熱性能和隔熱性能,以及采取創(chuàng)新的綠色環(huán)保對策,相關(guān)從業(yè)人員可以更好地實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo),創(chuàng)造更加環(huán)保和可宜居的住宅建筑環(huán)境。

1 住宅建筑外墻材料的選擇

1.1 常見的外墻材料

1.1.1 磚石和石材

磚石和石材是傳統(tǒng)的外墻材料,具有良好的耐久性。這些材料能夠抵御自然環(huán)境的影響,如陽光、雨水和溫度變化。它們還可以為建筑賦予獨特的質(zhì)感和自然的外觀。磚石通常用于砌筑實心墻體,而石材常用于石材干掛立面,這種應(yīng)用方式可以提供額外的隔音效果以及保溫性能。

1.1.2 混凝土

混凝土作為一種常見的外墻材料,以其強度高和耐久性好而聞名。其具有較強的抗壓能力和抗風(fēng)化特性,可以經(jīng)受住自然環(huán)境的考驗?；炷量梢砸圆煌男问绞褂?例如預(yù)制混凝土模板或混凝土拼塊,在設(shè)計上具有較大的靈活性[1]。此外,混凝土還具備一定的隔聲和隔熱性能,有助于提供舒適的室內(nèi)環(huán)境?；炷翉V泛應(yīng)用于現(xiàn)代住宅建筑中,尤其是大型建筑項目。

1.1.3 金屬

金屬外墻材料包括鋁、鋼和鍍鋅鋼等材料。金屬外墻的主要特點之一是較為輕巧,這使得安裝和施工過程更加便捷。金屬外墻材料還具有耐久性和易維護性的特點,能夠抵抗腐蝕和自然磨損。針對金屬外墻的設(shè)計和裝飾方面,可以通過噴涂或噴砂等表面處理方法實現(xiàn)不同的外觀效果,提供更多樣化的設(shè)計選擇。金屬外墻廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代風(fēng)格和工業(yè)風(fēng)格的住宅建筑中,能夠賦予建筑現(xiàn)代感和工業(yè)氛圍。

1.1.4 木材

木材外墻材料以其自然美觀和環(huán)保性而倍受青睞。木材的紋理和色彩可以為建筑提供獨特的韻味和溫暖的感覺。此外,木材還具有良好的隔熱性能,可以有效地調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度,減少能源消耗。在可持續(xù)發(fā)展方面,木材外墻是一種

1.1.5 復(fù)合材料

復(fù)合材料由不同的材料組合而成,通常由聚合物、樹脂和纖維增強材料構(gòu)成。復(fù)合材料具有許多優(yōu)勢,例如輕量化、高強度、抗腐蝕性和隔熱性能等。利用復(fù)合材料的設(shè)計靈活性,可以模擬其他材料的外觀和紋理,同時提供更好的耐用性和保溫性能。復(fù)合材料常用于高端住宅建筑和現(xiàn)代建筑項目,為建筑帶來創(chuàng)新性的外觀和功能性。

1.2 材料選擇的因素

1.2.1 耐久性和穩(wěn)定性

在選擇住宅建筑外墻材料時,耐久性和穩(wěn)定性是重要考慮因素,這兩個因素直接影響建筑物的壽命以及維護成本。

在耐久性方面,施工人員需要考慮建筑外墻材料的抗風(fēng)能力、抗腐蝕能力以及抗紫外線能力。根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn),住宅建筑的外墻材料應(yīng)能承受特定等級的風(fēng)速,例如,鋼結(jié)構(gòu)外墻通常具有較高的抗風(fēng)能力,可在極端氣候條件下保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。紫外線輻射會對外墻材料造成褪色、龜裂和劣化等問題。一些材料具有特殊的表面處理或添加防紫外線劑,以提高其抗紫外線性能。

在穩(wěn)定性方面,主要考慮建筑材料的熱膨脹系數(shù)以及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。各種材料在溫度變化下會發(fā)生熱膨脹或熱收縮,具有相似熱膨脹系數(shù)的材料在應(yīng)用中更具穩(wěn)定性,其原因在于具有相似熱膨脹系數(shù)的建筑材料,在溫度變化下能夠保持更好的匹配[2]。例如,選擇與主體墻體熱膨脹系數(shù)相近的外墻材料可以減少因熱脹冷縮而導(dǎo)致的應(yīng)力集中和損壞。實際施工中,相關(guān)工作人員引入熱膨脹系數(shù)計算公式,此公式將材料的長度變化與溫度變化相對比,從而計算出熱膨脹系數(shù)。熱膨脹系數(shù)越小,材料在溫度變化下的尺寸變化越小,則其尺寸穩(wěn)定性越好。

式中:α——建筑材料熱膨脹系數(shù);

ΔL——材料長度變化;

ΔO——材料初始長度;

ΔT——材料的溫度變化。

外墻材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性是指其在不同負(fù)荷和力學(xué)作用下的性能,材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性受許多因素影響,包括材料的強度、剛度和連接方式等。例如,鋼結(jié)構(gòu)外墻由于其高強度和優(yōu)質(zhì)連接系統(tǒng),能夠提供更好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和承載能力。實際施工過程中,相關(guān)工作人員利用歐拉公式,對于柱子或柱狀構(gòu)件穩(wěn)定性進行評估,其公式為:

式中:Fc——臨界壓力;

E——材料的彈性模量;

I——材料截面慣性矩;

K——柱結(jié)構(gòu)的有效長度系數(shù);

L——柱結(jié)構(gòu)的有效長度。

1.2.2 絕緣和防水性能

選擇建筑幕墻材料過程中,絕緣與防水性能不僅影響到產(chǎn)品的安全性和可靠性,還影響到產(chǎn)品的維護成本和使用壽命。實際施工過程中,為了確保絕緣和防水材料的質(zhì)量和性能,工作人員通常需要進行一系列的測試。絕緣性能測試主要包括電阻率測試、介電強度測試、擊穿電壓測試等。而防水性能測試主要包括噴水測試、浸水測試、水壓試驗等。通過這些測試,可以有效地評估材料的絕緣和防水性能,并為材料的選擇提供依據(jù)。此外,絕緣和防水性能受到多種因素的影響,如材料的化學(xué)成分、溫度、濕度、紫外線輻射等。

2 綠色環(huán)保對策分析

2.1 材料生命周期評估

評估建筑材料在生產(chǎn)、運輸、安裝和使用過程中所消耗的能源以及產(chǎn)生的排放物。這包括原材料開采、加工、制造、運輸?shù)拳h(huán)節(jié)的能源消耗和溫室氣體排放。通過對比不同材料的能源消耗和排放情況,選擇低能耗、低排放的材料,以降低對環(huán)境的影響。評估建筑材料的來源,包括原材料的可再生性、可回收性和循環(huán)利用性。優(yōu)先選擇可再生資源制成的材料,如木材、竹材等,以減少對非可再生資源的依賴。同時,關(guān)注材料的可回收性和循環(huán)利用性,提高材料的利用率,降低廢棄物產(chǎn)生(見表1)。

表1 常見建筑外墻材料來源及可再生性

2.2 能源效率和隔熱

2.2.1 高效絕緣材料的選擇

在選擇高效絕緣材料時,需要考慮材料的導(dǎo)熱系數(shù)(熱傳導(dǎo)能力)、防潮性能、耐火性能和環(huán)境友好性。同時,還要根據(jù)建筑的具體需求以及當(dāng)?shù)貧夂驐l件進行選擇。

(1)礦物棉。礦物棉是一種常見的絕緣材料,如玻璃纖維棉和巖棉。它們具有良好的隔熱性能和防火性能,可以有效阻擋熱量傳遞并提供舒適的室內(nèi)環(huán)境[3]。

(2)真空絕熱板。真空絕熱板是一種較新的高效絕緣材料,其核心是真空層,能夠顯著減少熱傳導(dǎo),提供極高的隔熱性能。由于其較高的成本和特殊安裝要求,通常在特定應(yīng)用或特殊要求的項目中使用。

2.2.2 外部遮陽和隔熱措施

外部遮陽和隔熱措施可以降低建筑物的能耗,提高室內(nèi)的舒適性,并減少對空調(diào)系統(tǒng)的依賴。根據(jù)具體的設(shè)計和需求,可以選擇合適的措施來優(yōu)化能源效率和隔熱性能。

(1)遮陽百葉窗。安裝遮陽百葉窗或者帷幕可以阻擋陽光直射,不僅減少夏季熱量的進入,而且降低室內(nèi)溫度。這些遮陽設(shè)施還可以提供良好的室內(nèi)采光和視野。

(2)真空玻璃。真空玻璃是一種具有極高隔熱性能的玻璃產(chǎn)品。兩層玻璃之間的真空層構(gòu)成能夠有效隔斷了熱能的傳導(dǎo),真空玻璃可以降低建筑物的熱損失,并提供更好的隔音性能。

2.3 廢棄物處理和回收利用

2.3.1 建筑材料的可回收性

(1)鋼材。通過適當(dāng)?shù)幕厥蘸驮倮眠^程,廢棄的鋼材可以被回收并用于生產(chǎn)新的鋼材產(chǎn)品。這降低了對原始資源的需求,并減少了能源消耗和環(huán)境影響。

(2)混凝土。雖然混凝土本身不能被回收,但它可以作為再生骨料在新混凝土中回收利用。通過破碎和篩分處理,舊混凝土可以用于制備新的混凝土或道路基礎(chǔ)層等。

(3)磚塊。廢棄磚塊經(jīng)過清洗與修復(fù),然后被重新使用于新的建筑項目中。這種回收利用方式減少了對新磚塊的需求,并減少了廢棄物的產(chǎn)生和填埋。

2.3.2 廢棄物分類和處理方法

廢棄物處理和回收利用的選擇取決于材料類型、可回收性、節(jié)能性以及當(dāng)?shù)氐膹U物管理政策和設(shè)施。在設(shè)計階段,應(yīng)考慮廢棄物的產(chǎn)生和處理方式,并盡可能減少廢棄物量,以最大程度地減少對環(huán)境的負(fù)面影響[4]。具體實踐中,工作人員先將建筑廢棄物按照不同的材料類型進行分類,如混凝土、木材、金屬、塑料等。在完成分類的基礎(chǔ)上,施工人員對廢棄材料進行回收利用,通過合適的處理方法,廢棄材料可以被再次加工和利用,如回收鋼材、混凝土再生骨料等。

綜上所述,住宅建筑外墻材料的選擇與綠色環(huán)保對策分析,不僅僅是一個技術(shù)性的決策,更是一項關(guān)乎未來可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)平衡的選擇。在現(xiàn)在的建筑領(lǐng)域,人們不僅追求美觀、耐久、經(jīng)濟實惠,還積極考慮環(huán)保以及可持續(xù)性。選擇合適的外墻材料,不僅能提高建筑的能源效率和隔熱性能,還有助于減少資源浪費和廢棄物產(chǎn)生,從而更好地保護環(huán)境。