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              綠色建筑節能材料特性及應用

               論文欄目:材料科技論文     更新時間:2020/10/16 15:42:21   

              摘要:綠色建筑節能材料具有能耗低、污染少、可再生利用等特征,是今后建筑材料發展的重要方向和內容。文章在介紹綠色建筑節能材料特性的基礎上,剖析當前綠色建筑節能材料的應用特征,總結其發展趨勢,以期為建筑節能材料的發展提供有益補充。

              關鍵詞:建筑節能材料;特性;應用;進展

              1引言

              能源作為全球各國經濟社會發展的必需品,隨著經濟的快速增長,其需求量日益增大。其中,建筑所需能源約占總能源消耗的三分之一,建筑節能問題越來越受到各國的重視。建筑材料作為我國國民經濟的支柱產業之一,是建筑業發展的重要組成部分。因此,建筑節能材料的研發與應用是實現建筑節能、能耗降低的根本途徑,也是促進我國建筑業乃至其他支柱產業持續健康發展的根本保證。近年來,綠色環保理念在我國盛行,全社會開始關注綠色生活、綠色生產和綠色生態,綠色建筑隨之發展起來,這就要求建筑業積極研發和應用新型綠色建筑節能材料,實現能耗降低、成本節約、綠色環保的目的,促進生態環境與建筑業的協同健康發展。

              2綠色建筑節能材料的特性

              綠色建筑節能材料作為新型的建筑施工材料,在滿足“綠色”發展理念的基礎上,實現了建筑能耗的降低,常見的綠色建筑節能材料種類可劃分為新型的節能主墻體材料、節能外墻保溫材料、節能門窗材料和其他節能材料。

              2.1節能主墻體材料

              我國在推廣和使用節能墻體方面取得一定成效,引進吸收了西方發達國家的墻體材料制作技術,并結合國情研發出了較多的綠色節能墻體材料,如混凝土空心砌塊、加氣混凝土、紙面石膏板、輕質板材等。2.1.1混凝土空心砌塊混凝土空心砌塊以水泥、砂、石等普通混凝土材料制成,空心率為25%~50%,既可用于高層與大跨度建筑,也可用于橋梁、圍墻和花壇等市政設施,應用廣泛,可充分利用工業廢渣為制作原料,降低砌塊成本和減少環境污染。2.1.2EPS砌塊EPS砌塊由阻燃型聚苯乙烯泡沫塑料模塊作為模板和保溫隔熱層,中間澆筑混凝土的一種新型復合墻體。該類墻體保溫性能好,施工方便,造價較低,產品質量穩定,常用于低層建筑、高速公路等。2.1.3加氣混凝土砌塊加氣混凝土砌塊以粉煤灰、石灰、水泥、石膏等為制作原料,自重較輕,適用于高層建筑的填充墻和低層建筑的承重墻,具有抗震性能好、強度高、易加工、耐高溫、隔音強、耐火強等多種優良性能,適合機械化生產,是一種新型的綠色建筑節能材料。2.1.4粉煤灰砌塊粉煤灰砌塊利用粉煤灰、爐渣、砂子等固體廢棄物為原材料,經特殊工藝制作而成,容重較小,保溫、隔熱、隔音等性能十分顯著,價格十分低廉,是一種節能環保的新型墻體材料。該砌塊充分利用當地的工業廢料,實現了資源的可再生利用,促進了經濟和生態環境綠色發展,值得大量推廣和應用。

              2.2節能外墻保溫材料

              建筑外墻保溫方式根據保溫層位置的不同,可劃分為外墻內保溫、外墻外保溫和夾心復合保溫三種。其中常用的保溫材料有玻璃棉氈、泡沫玻璃、膨脹珍珠巖、聚苯乙烯泡沫塑料板和膠粉聚苯保溫顆粒砂漿等。2.2.1聚苯乙烯泡沫塑料聚苯乙烯泡沫塑料以聚苯乙烯樹脂為主體,加入發泡劑制作而成,具有吸水性小、密度小、強度好、易加工、著色性好等優點,在外墻保溫中得到廣泛使用。2.2.2硬質聚氨酯泡沫塑料硬質聚氨酯泡沫塑料孔洞較多,相對密度較小,重量輕,絕熱效果好,同時還具有隔音、防震、耐熱、耐寒、耐溶劑等特點,施工程序較少,工程造價較低。因成本高、易燃等因素,該類材料在冰箱、冰柜的絕熱層中使用較多,在建筑工程中使用較少。2.2.3礦物棉礦物棉由硅酸鹽熔融物制作而成的棉狀纖維,包括巖棉、玻璃棉、礦渣棉和陶瓷纖維等,具有質輕、耐久、不燃、不腐、不受蟲蛀等,是一種優良的保溫隔熱、吸聲材料。礦物棉主要有兩種施工方式:一是干掛法,二是粘貼法。干掛法是在建筑外墻干掛玻璃幕墻、石材等材料的同時在龍骨中填充保溫材料;粘貼法則與聚苯乙烯板材的施工工藝相仿,但前者自重較大,應做好固定措施。

              2.3節能門窗材料

              玻璃是影響門窗散熱的主要因素,目前國內外推廣使用的節能玻璃有以下幾種。2.3.1低輻射玻璃低輻射玻璃又稱為Low-E玻璃,是一種對波長4.5μm~25μm范圍的紅外線具有較高反射率的鍍膜玻璃,輻射率較低。在冬季可以反射室內的紅外熱能,保證室內溫度,在夏季可大量吸收來自水泥路、建筑物外墻、太陽光的光線,并以遠紅外線的形式向四周輻射,具有防眩、單面透視和提高舒適度的效果。2.3.2吸熱玻璃吸熱玻璃是一種利用玻璃中的金屬離子對太陽能選擇性吸收的平板玻璃,呈現出不同的顏色。吸熱玻璃一般可減少太陽輻射熱的20%~30%,降低空調負荷,玻璃的顏色和透光比可根據玻璃中金屬離子的成分和濃度改變。

              2.4其他建筑節能材料

              2.4.1透水混凝土透水混凝土由水泥漿體、粗骨料和空隙組成,不含細骨料,僅在粗骨料表面包覆薄層水泥漿體而成,孔隙較多,透水性能由孔隙控制,強度則取決于粗骨料和水泥。該材料多應用于道路、停車場、步行街等場所,可有效解決市政排水、城市內澇等現實問題,還可減少噪聲污染,對調節生態平衡具有重要意義。2.4.2相變材料相變材料是指在溫度不變的情況下而改變物質狀態并提供潛熱的物質,物質在轉變物理性質的過程稱為相變過程,此過程會吸收或釋放大量能量。相變材料可分為有機和無機相變材料,廣泛運用于航天、建筑、服裝、軍事、電力等行業,但同時面臨著復合材料相容性、作用效果和成本較高的問題。2.4.3太陽能太陽能作為最為清潔的能源之一,已得到廣泛研發及應用。當前,利用光能轉換技術,太陽能與建筑屋頂、外墻、窗戶等外圍護結構相結合,形成復合綠色產品,具有極為廣闊的應用前景。

              3綠色建筑節能材料應用現狀

              3.1應用必要性

              隨著城市增量的不斷擴張,建筑行業對能源的需求持續加大,相應地對自然環境造成了一定的負面影響,另一方面,很多新型技術和材料運用于建筑行業的各個環節中,綠色建筑節能材料作為建筑業節能減排的重要技術手段,可節省大量能源,減少污染排放,是建筑業可持續發展的必然選擇。當前,綠色建筑節能材料在建筑領域的應用主要體現在以下幾個方面。3.2應用于墻體材料墻體使用綠色節能材料之后,可大幅提高建筑物的性能,實現冬暖夏涼,提升居住環境品質,營造良好的空間體驗;合理開發利用各種工業廢棄物,實現廢棄資源的高效轉化,將煤渣、渣土等廢棄資源轉換成綠色節能環保材料,不僅可以實現資源的可持續利用,還可降低生產成本,有效保護生態環境,促進建筑業與生態環境的協調健康發展。

              3.3應用于室內裝飾材料

              在應用于墻體之外,綠色節能材料還廣泛應用于室內裝飾。傳統的室內裝飾材料易產生甲醛、苯、氨等有害氣體,嚴重危害身體健康,綠色裝飾材料在消除安全隱患的同時,提升室內裝潢品質,改變了人們對室內裝飾材料的選用規則,隨著人們對健康生活、綠色環境的持續關注,綠色室內裝飾材料將得到廣泛使用。

              3.4應用于裝配式建筑中

              當前,中央及地方各級政府已大力推進裝配式建筑的使用,在新建建筑中明確了裝配式建筑的所占比例,并通過裝配式建筑的建設,帶動新型綠色建筑節能材料的發展。尤其是當前裝配式醫療建筑的大力發展,使得綠色建筑節能材料得到了大面積的使用,提供了材料保障和技術支持。

              4綠色建筑節能材料發展趨勢

              當前,綠色建筑節能材料發展迅速,整體朝著高效、健康、良性的方向發展。綠色建筑節能材料將成為未來建筑業的主要材料來源,建筑將更具環保和功能復合,整體表現在以下幾個方面。

              4.1材料高效化

              綠色建筑節能材料在得到一定時間的推廣使用后,得到市場和用戶的青睞,現已成為建筑材料市場的重要選擇對象。在今后的建筑材料發展中,綠色建筑節能材料的性能和優勢將得到進一步發揮,注重產品的協同高效運轉,產品的實用效果更加突出,不斷提升建筑質量和品質。

              4.2成本低廉化

              目前,綠色建筑節能材料因研發費用較高而未得到大范圍的使用,材料的制作成本隨之升高,只有小部分建筑節能材料得到使用,如新型保溫材料———聚氨酯硬泡,由于成本過高,只有幾家大型房地產開發商積極采用該產品。因此,若要實現綠色建筑節能材料的大規模使用,生產成本低廉化是其發展的不二選擇。

              4.3功能復合化

              綠色建筑節能材料在滿足綠色環保的同時,也要實現其功能性,兩者相互結合才可充分彰顯其使用價值。例如有機類保溫材料保溫性能好,但強度低、易老化、防火性能差;無機類保溫材料耐高溫、強度高,但吸水率高、不易機械加工。因此,綠色建筑節能材料將克服單一材料的不足,整合各自優勢,研發出功能復合的節能材料。4.4規范標準化綠色建筑節能材料的廣泛使用離不開標準體系的導則,通過相關規范、導則的制定,完善認證體系,以科學利用為根本,加強法規建設,規范建筑材料市場的健康有序運轉。為提高建筑節能材料的大力發展,有必要制定相應的技術規范與導則與其相適應。

              4.5生產機械化

              生產是實現建筑材料投入使用的關鍵一環,國內綠色建筑節能材料生產廠家眾多,但仍然存在部分廠家因生產技術不成熟、技術人員不足等問題處于半手工、半機械化的生產狀態,與西方發達國家相比仍有一定差距,導致生產效率降低,產品質量未得到保障。未來,隨著建筑業產業鏈的整體機械化發展,綠色建筑節能材料的機械加工水平必然會得到大幅提升。

              5結語

              綠色建筑節能材料事關建筑業的健康發展,關乎我國節能減排任務的實現。在大力研發綠色建筑節能材料的同時,需積極引進吸收西方發達國家技術,學習各地區的先進經驗,制定相應的法律法規,規范建筑材料市場運作,形成良好的市場環境,同時加大監管力度,保證各個環節科學合理發展,實現綠色建筑節能材料的有效推廣使用。

              參考文獻

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              作者:方劍 單位:安徽省建筑科學研究設計院

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