淺談我國建筑節能材料的應用與發展綜述

淺談我國建筑節能材料的應用與發展綜述

　　摘要：21世紀是可持續發展的新世紀，隨著能源問題的日益緊張，建筑節能問題引起了越來越多國家的重視，發展節能建材是建筑節能的根本途徑。本文以建筑節能材料的應用與發展為著眼點，從廣義建筑節能的角度綜述了國內外建筑材料的發展概況和趨勢，以及在推廣應用中存在的一些問題和解決方法，這將對建筑節能材料的選取提供參考，促進建筑節材料的研究和發展。

　　1引言

　　隨著經濟的發展，全球對能源的需求也日益增大。在不斷增大的總能耗之中，建筑能耗約占總能耗的30%。而對能源問題的日益緊張，建筑節能問題引起了越來越多的國家的重視。而建筑離不開材料，開發研制建筑節能材料，是建筑節能的根本途徑。

　　建筑節能就是在建筑中合理使用和有效利用能源，不斷提高能源利用效率，降低建筑能耗[1]。建筑能耗包含廣義的建筑能耗和狹義的建筑能耗。本文所說的建筑能耗指的是廣義建筑能耗。

　　2建筑節能材料的內涵

　　建筑節能這一概念內涵豐富，在發達國家，這一說法經歷了三個階段:“建筑節能”、“在建筑中保持能源”、“提高建筑中的能源利用效率”。在我國，現在仍通稱為建筑節能，但其含義應該接近第三層意思，即在建筑中合理使用和有效利用能源，不斷提高能源利用率，降低建筑能耗量。建筑能耗包含廣義的建筑能耗和狹義的建筑能耗。目前所說的建筑能耗，常常指的是狹義建筑能耗，即建筑物在施工建設過程中所必須耗費的資源、能量；廣義的建筑能耗還包括維持建筑物日常使用過程中所耗費的資源，包括采暖、空調、熱水供應、炊事、照明、家用電器等方面的能源[2]。

　　而所謂節能建筑，概括地說就是“凡是利用新型節能材料如混凝土空心砌塊，在建筑設計、結構、門窗密封、圍護結構、屋面材料等方面的新措施，與普通建筑相比使室內達到更好的隔熱保溫性能的建筑”。節能建筑一般可分為集中式采暖系統和被動式采暖兩大類。被動式采暖節能建筑是利用太陽能的能量而基本上不用正規能源來達到節能的目的，在北方并不常用。而所謂集中式

　　采暖系統，是以減少外圍護結構的傳熱系數或加大熱阻系數來節約能耗的，也是建筑節能的主要發展方向。

　　從以上分析可知，建筑節能材料就是指維持建筑物日常使用過程中能耗低的建材，通過改變材料自身的特性來達到建筑節能的目的。節能材料屬于保溫絕熱材料；絕熱材料是指用于建筑圍護或者熱工設備、阻抗熱流傳遞的材料或者材料復合體，既包括保溫材料，也包括保冷材料。絕熱材料的意義，一方面是為了滿足建筑空間或熱工設備的熱環境，另一方面是為了節約能源[3]。 3我國建筑節能材料的應用與發展

　　3.1建筑節能材料的發展現狀

　　在建筑中，墻體、屋面等圍護結構材料的熱工性能決定著整個結構的熱損耗量，因此建筑墻體的改革與墻體節能技術的發展、應用是建筑節能的一個最重要的環節，發展外圍護結構的保溫技術及推廣應用節能材料是建筑節能的主要實現方式。自1973年全球能源危機以來，世界上許多國家加緊了建筑節能 標準、法規和法令的制定與實施，使用了大量的保溫絕熱材料，并取得了顯著的節能效益。我國國家建設部、原國家計經委和國家建材局于1987年發出關于實施《民用建筑節能設計標準》中，明確提出新建住宅建筑要普遍采用保溫材料，提高墻體及屋面的熱阻，“九五”至2010年逐步實施第二步建筑節能50%的戰略目標，建筑保溫節能材料得到一定程度的應用，但由于過分追求降低建筑的一次性投資，至今推廣甚慢。

　　國內外墻體材料改革的一個重要趨勢是將結構材料與高效保溫材料組成復合墻體及屋面，以較少的能耗獲得最大的經濟、社會和環境效益。我國墻改以來，輕質墻，加氣混凝土、石膏板、石膏空心條板、紙面石膏板、空心砌塊、空心磚的推廣應用取得一定的節能效益。多年來已發展了多種輕質大板材料及結構，如GRC板、夾心板、彩鋼泡沫夾心板、巖棉及玻璃棉夾心板、水泥聚苯板等，實踐表明，各有特色。但由于價格高、防火等級差、吸潮吸濕吸水率大、結構設計及施工規范不配套等諸多不足，目前建筑設計標準往往無法接受。屋面保溫仍較多采用傳統的水泥珍珠巖、加氣混凝土塊、瀝青，也有采用聚苯板等有機泡沫保溫，其保溫效果差。

　　現階段我國節能材料得到了一定程度的發展，包括節能門窗、節能墻體等。當前國內外正在研究并推廣使用的節能玻璃主要有中空玻璃、真空玻璃、鍍膜玻璃等，生產過程中的低耗能建材有生態水泥、粉煤灰水泥等；外墻保溫根據保溫層位置的不同分為外墻外保溫、外墻內保溫和中空夾心復合墻體保溫三種。此外，憎水珍珠巖及硅酸鹽復合絕熱涂料作墻體及屋面保溫，取得較好的使用效果及節能效益。

　　3.2建筑節能材料與技術

　　我國建筑節能材料種類多樣，本文將從節能屋面、節能墻體、節能門窗三個方面對建筑節能材料加以闡述。

　　3.2.1節能屋面

　　建筑屋面節能的最主要措施之一就是發展和應用高效保溫隔熱材料。屋面保溫材料應具有吸水率低、表觀密度和導熱系數較小，并有一定強度的性能。保溫隔熱材料按照材料特性可分為礦物棉制品、玻璃棉制品、膨脹珍珠巖制品、硅酸鋁纖維和泡沫塑料制品。在世界發達國家，如美國、西歐、北歐及日本等 國，在民用建筑中早已廣泛地采用了高效的保溫隔熱材料，其保溫隔熱材料以礦物棉、玻璃棉、泡沫塑料等優良保溫材料為主。我國應用較廣泛的有膨脹珍珠巖制品。如今，保溫隔熱材料即將從初期的膨脹珍珠巖、蛙石制品、工業鍋爐爐渣、石棉粉為主逐步發展為礦物棉、玻璃棉及其制品為主；近五年來又大量發展了發泡聚苯乙烯制品、發泡制品、發泡酚醛樹脂制品等，還有少量的泡沫玻璃制品、發泡石棉制品。一些新型材料兼具了防水、節能雙重性能，節能效果好。

　　而目前采用的屋面節能技術主要有倒置式屋面、屋面綠化、蓄水屋面、平改坡等幾種技術。倒置式屋面是與傳統屋面相對而言的，就是將傳統屋面構造中的保溫層與防水層顛倒，把保溫層放在防水層的上面。由于工程中常用的保溫材料如水泥膨脹珍珠巖、水泥蛙石、礦棉巖棉等都是非憎水性的，這類非憎水性保溫材料如果吸濕后，其導熱系數將陡增，因而倒置式屋面采用的是“憎水性”保溫材料。這種倒置式屋面具有保溫隔熱性能極佳、施工方便、不易老化、不需排氣孔、維修方便的特點。屋面綠化、蓄水屋面、平改坡等幾種節能技術在我國也是常用的。

　　3.2.2節能墻體

　　外墻保溫節能主要是靠保溫絕熱材料作為建筑圍護，開發和應用高效的保溫絕熱材料是保證建筑節能的有效措施。絕熱就是要最大限度地阻抗熱流的傳遞，因此要求絕熱必須具有大的熱阻和小的導熱系數。從材料的結構上看，當材料的表觀密度降低、孔隙率增大、材料內部的孔隙為大量封閉的微小孔時， 材料的導熱系數是比較小的。

　　外墻的保溫方式根據保溫層位置的不同，可以分3類:外墻外保溫、外墻內保溫和中空夾心復合墻體保溫3種。目前常用的保溫絕熱材料主要有:聚苯乙烯泡沫塑料板(EPS, XPS)、泡沫玻璃、膨脹珍珠巖、巖（礦)石棉板、玻璃棉氈、海泡石、以及超輕的聚苯顆粒保溫料漿等。這些材料共同的特點就是在材料內部都有大量的封閉孔，它們的表觀密度都較小，這也是作為保溫隔熱材料所必備的[4]。

　　1）礦物棉。巖（礦）棉和玻璃棉有時統稱為礦物棉，巖棉是以精選的玄武巖或輝綠巖為主要原料，經高溫熔制成的無機人造纖維。巖棉制品具有良好的保溫、隔熱、吸聲、耐熱、不燃等性能和良好的化學穩定性。巖棉有三種絕熱方式:內絕熱、中間夾芯絕熱和外絕熱。但巖棉的質量優劣相差很大，保溫性能好的密度低，其抗拉強度也低，耐久性比較差。

　　2）破璃棉。玻璃棉與巖棉在性能上有很多相似之處，但其手感好于巖棉，可改善工人的勞動條件。但它的價格較巖棉為高。目前我國的玻璃棉產量僅為美國的1 /60。

　　3）聚苯乙烯泡沫塑料。聚苯乙烯泡沫塑料是以聚苯乙烯樹脂為主要原料，經發泡劑發泡而制成的內部具有無數封閉微孔的材料。其表觀密度小，導熱系數小，吸水率低，隔音性能好、機械強度高，而且尺寸精度高，結構均勻。因此在外墻保溫中其占有率很高。

　　4）硬質聚氨酯泡沫塑料。硬質聚氨酯泡沫塑料具有非常優越的絕熱性能，導熱系數極低(0.025W/(m·K))且其特有的閉孔結構使其具有更優越的耐水汽性能，由于不需要額外的絕緣防潮，簡化了施工程序，降低工程造價。但因其價格較高、而且易燃，限制了它的使用。

　　5）硅酸鹽復合絕熱砂漿。硅酸鹽復合絕熱砂漿是一種新型墻體保溫材料，是以精選海泡石、硅酸鋁纖維為主原料，附以多種優質輕體無機礦物為填料，在數種加劑的作用下經細纖化、擴散膨脹、混溶、粘接等多種工藝深度復合而

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