白召軍 胡俊波 魯然英 郭 威
河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司(450002)
隨著我國(guó)建筑技術(shù)的不斷深入發(fā)展,建筑節(jié)能的標(biāo)準(zhǔn)也在不斷提高,在深入研究和推廣應(yīng)用先進(jìn)節(jié)能技術(shù)的基礎(chǔ)上,采用新型的節(jié)能環(huán)保材料,對(duì)推動(dòng)我國(guó)在建筑領(lǐng)域內(nèi)節(jié)能工作的進(jìn)展,推廣建筑節(jié)能保溫材料及其結(jié)構(gòu)體系在建筑工程中的應(yīng)用具有重要意義。節(jié)能環(huán)保材料作為節(jié)能建筑的重要物質(zhì)基礎(chǔ),是建筑節(jié)能的根本途徑。在建筑中使用各種節(jié)能建材,一方面可提高建筑物的隔熱保溫效果,降低采暖空調(diào)能源損耗;另一方面又可以極大地改善建筑使用者的生活、工作環(huán)境。走環(huán)保節(jié)能建材之路,大力開(kāi)發(fā)和利用各種高品質(zhì)的節(jié)能建材,是節(jié)約能源,降低能耗,保護(hù)生態(tài)環(huán)境的迫切要求,同時(shí)又對(duì)實(shí)現(xiàn)我國(guó)21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展有著現(xiàn)實(shí)和深遠(yuǎn)的意義。
新型節(jié)能環(huán)保材料指在制造過(guò)程中使用新的工藝技術(shù),產(chǎn)品具有節(jié)能、節(jié)土、利廢和保護(hù)環(huán)境的特點(diǎn),能改善建筑功能的一類(lèi)建筑材料。節(jié)能環(huán)保材料則突出在產(chǎn)品制造和使用過(guò)程中具有節(jié)約能源和環(huán)保的特點(diǎn)。
在傳統(tǒng)建筑材料的基礎(chǔ)上大力發(fā)展新型節(jié)能環(huán)保材料是節(jié)能建材研究領(lǐng)域一個(gè)重要的方面,主要包括新型墻體材料、保溫隔熱材料、防水密封材料、節(jié)能門(mén)窗和節(jié)能玻璃等。
墻體材料在房屋建材中約占70%,是建筑材料的重要組成部分,建筑物能量的損耗約50%來(lái)自墻體。就其品種而言,新型墻體材料主要包括磚、塊、板等,如粘土空心磚、摻廢料的粘土磚、非粘土磚、建筑砌塊、加氣混凝土、輕質(zhì)板材、復(fù)合板材等。
近年來(lái),我國(guó)保溫隔熱材料的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)發(fā)生有明顯的變化∶泡沫塑料類(lèi)保溫隔熱材料所占比例逐年增長(zhǎng),已由2001年的21%上升到2005年的37%;礦物纖維類(lèi)保溫隔熱材料的產(chǎn)量增長(zhǎng)較快,但其所占比例基本維持不變;硬質(zhì)類(lèi)保溫隔熱材料制品所占比例逐年下降。
保溫隔熱材料主要應(yīng)用于建筑物墻體和屋頂?shù)谋亟^熱、熱工設(shè)備、熱力管道的保溫、冷藏室及冷藏設(shè)備使用。常用保溫隔熱材料主要分為無(wú)機(jī)絕熱材料(石棉、玻璃棉、膨脹珍珠巖、泡沫混凝土、加氣混凝土及泡沫玻璃等)和有機(jī)絕熱材料(泡沫塑料、植物纖維類(lèi)絕熱板、窗用絕熱薄膜等)。
隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,工業(yè)建筑與民用建筑對(duì)防水材料提出了多品種高質(zhì)量的要求,防水材料成為建筑業(yè)及其他相關(guān)行業(yè)所需要的重要功能材料,是建材工業(yè)的一個(gè)重要組成部分。
門(mén)窗和幕墻的節(jié)能約占建筑節(jié)能的40%左右,是建筑物熱交換、熱傳導(dǎo)最活躍、最敏感的部位,是墻體失熱損失的5~6倍。
節(jié)能墻面(輕質(zhì)隔斷)墻面受建筑室內(nèi)使用功能要求的制約,考慮墻面造型時(shí)不能存在明顯的凹凸,在確保滿(mǎn)足建筑室內(nèi)防火等級(jí)要求的前提下,應(yīng)選擇采用保溫性能好的保溫隔熱材料,最大限度地減少室內(nèi)熱量的散失。在采用輕質(zhì)隔斷墻體的區(qū)域,特別是在嚴(yán)格控制熱量傳導(dǎo)的區(qū)域分隔時(shí)(如辦公室與倉(cāng)庫(kù)隔墻),為有效減少熱量不必要地傳導(dǎo)到無(wú)需控溫的房間,應(yīng)選擇采用新型的保溫隔熱墻面材料,如在輕質(zhì)隔斷內(nèi)加入保溫材料,在輕鋼龍骨紙面石膏板隔墻中加入保溫材料或在需保溫的房間墻面進(jìn)行保溫處理,以最大限度地減小熱量散失。
節(jié)能玻璃幕墻、門(mén)窗大面積玻璃幕墻的應(yīng)用是現(xiàn)代建筑的發(fā)展趨勢(shì)和潮流。但是,玻璃幕墻和門(mén)窗作為建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的重要組成部分,是建筑室內(nèi)、外進(jìn)行熱量交換、熱量傳導(dǎo)最敏感、最活躍的部位。我國(guó)正處于建設(shè)的鼎盛時(shí)期,每年建成房屋近20億平方米,而能達(dá)到國(guó)家規(guī)定節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的建筑只占10%左右;且在已有的約400億平方米建筑中,95%以上是高耗能建筑。
影響建筑能耗最直接的因素是建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫與隔熱性能,門(mén)窗又是其中最薄弱的環(huán)節(jié)。據(jù)統(tǒng)計(jì),在建筑中門(mén)窗玻璃的能耗約占建筑總能耗的35%左右,因此節(jié)能玻璃的應(yīng)用在建筑節(jié)能中具有重要意義。節(jié)能玻璃要具備兩個(gè)節(jié)能特性∶保溫性和隔熱性。目前,我國(guó)建筑工程采用的節(jié)能玻璃材料主要有∶節(jié)鍍膜玻璃、真空玻璃、中空玻璃和帶薄膜型熱反射材料玻璃、Low-E光化玻璃等。
為了增大采光通風(fēng)面積或表現(xiàn)現(xiàn)代建筑的性格特征,建筑物的門(mén)窗面積越來(lái)越大更有全玻璃的幕墻建筑,以致門(mén)窗的熱損失占建筑的總熱損失的40%以上,門(mén)窗節(jié)能是建筑節(jié)能的關(guān)鍵,門(mén)窗既是能源得失的敏感部位,又關(guān)系到采光、通風(fēng)、隔聲、立面造型。這就對(duì)門(mén)窗的節(jié)能提出了更高的要求,其節(jié)能處理主要是改善材料的保溫隔熱性能和提高門(mén)窗的密閉性能。另外,建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的門(mén)、窗和玻璃幕墻更應(yīng)該把節(jié)能和合理利用太陽(yáng)能、地下熱(水)能、風(fēng)能等新型節(jié)能技術(shù)結(jié)合起來(lái),開(kāi)發(fā)并利用節(jié)能省電(利用太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮艿龋┫嘟Y(jié)合的新型門(mén)、窗及幕墻材料。
目前,大面積玻璃幕墻仍然是大型公共建筑外部圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系的主導(dǎo)形式,應(yīng)盡量選擇采用透光率高、保溫隔熱性強(qiáng)的玻璃材料,或者采用能夠合理利用太陽(yáng)能等新能源的玻璃材料。如北京南站的主站屋頂采用了大量的太陽(yáng)能光電板,其整體面積約6 700 m2,占整個(gè)建筑屋頂采光面積的50%左右,總發(fā)電量達(dá)320 kW。大面積玻璃采光屋頂?shù)膽?yīng)用,可有效增加建筑室內(nèi)白天的采光面積,通過(guò)利用自然光達(dá)到節(jié)能省電的效果;大面積太陽(yáng)能光電板的應(yīng)用,還可以發(fā)電供其它電氣設(shè)備利用,是真正意義的建筑節(jié)能材料。當(dāng)前,我國(guó)居民住宅的節(jié)能外圍護(hù)材料使用不多,但也正朝著輕質(zhì)保溫復(fù)合材料的方向發(fā)展。
節(jié)能環(huán)保型建材具有低物耗、低能耗、少污染、多功能、可循環(huán)再生利用等特征,集可持續(xù)發(fā)展、資源有效利用、環(huán)境保護(hù)、清潔生產(chǎn)等綜合效益于一體,成為未來(lái)建筑材料發(fā)展的主流趨勢(shì)。
當(dāng)前我國(guó)工業(yè)廢渣年產(chǎn)量驚人,回收利用、替代原材料生產(chǎn)新型建材,不僅可減少環(huán)境污染和資源浪費(fèi),更重要的是可實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。盡可能少用天然資源,降低能耗并大量使用廢棄物作原料;盡量采用對(duì)環(huán)境污染較小的生產(chǎn)技術(shù);盡量做到產(chǎn)品不僅不損害人體健康而且有利于人體健康;加強(qiáng)多功能、社會(huì)效益好的新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。
隨著人們環(huán)境意識(shí)的不斷增強(qiáng),以及人類(lèi)生存環(huán)境的日益惡化,人們對(duì)居家環(huán)境的要求越來(lái)越高,這也為新型建筑材料的發(fā)展指明了前進(jìn)的方向。建材主管部門(mén)和建筑業(yè)主管部門(mén),要強(qiáng)化合作,把嚴(yán)格制定、落實(shí)新型建材納入建筑應(yīng)用的規(guī)程和管理中,切實(shí)解決新型建筑材料發(fā)展過(guò)程中科研、生產(chǎn)、建筑設(shè)計(jì)、施工等各個(gè)環(huán)節(jié)的具體問(wèn)題,頒布比較成熟的新型建材及制品設(shè)計(jì)、應(yīng)用、推廣產(chǎn)品目錄,部分產(chǎn)品可考慮實(shí)行生產(chǎn)許可證等,促進(jìn)環(huán)境友好型建材市場(chǎng)的發(fā)展。同時(shí),要結(jié)合不同地區(qū)、不同建筑類(lèi)型,以新型墻體材料為重點(diǎn),注重承重的復(fù)合墻體材料、保溫材料在建筑上的應(yīng)用研究,促進(jìn)產(chǎn)品的系列化、配套化開(kāi)發(fā),另外還應(yīng)加強(qiáng)功能建材和綠色建材的研究與開(kāi)發(fā),優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。
隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略思想深入人心,建筑節(jié)能技術(shù)發(fā)展空間廣闊,對(duì)新的節(jié)能環(huán)保材料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用勢(shì)必成為今后研究的焦點(diǎn),通過(guò)對(duì)建筑節(jié)能環(huán)保新材料的應(yīng)用研究,最終達(dá)到節(jié)省消耗,節(jié)約能源和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的目的。
[1]周強(qiáng).新型節(jié)能型建筑材料的發(fā)展方向[J].現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)信息(學(xué)術(shù)版),2009(01).
[2]王少南.節(jié)能建材的發(fā)展方向[J].建材發(fā)展導(dǎo)向,2006(01).