建筑节能材料的分类与性能概述

郭长日

建筑节能是执行国家环境保护和节约能源政策的主要内容,是贯彻国民经济可持续发展的重要组成部分。在众多节能手段的探讨与研究中,研制节能建筑材料受到了较多的关注。采用节能新型材料,具有显著的社会效益、经济效益和环境效益。因此,开发研制及应用节能材料是建筑节能的根本途径,也是促进我国建筑业持续健康发展的根本保证。

1 建筑节能材料的内涵

建筑节能,即在建筑中合理使用和有效利用能源,不断提高能源利用率,降低建筑能耗量。建筑节能材料,是指维持建筑物日常使用过程中能耗低的建材,通过改变材料自身的特性来达到建筑节能的目的[1]。开发及利用节能新材料,不仅对环境保护有深远的意义,也有利于社会经济的发展。

2 建筑节能材料的分类与性能

2.1 建筑节能主墙体材料的分类与性能

1)加气混凝土砌块。该类产品材料来源广泛、材质稳定、强度较高、质轻、易加工、施工方便、造价较低,而且保温、隔热、隔声、耐火性能好,是迄今为止能够同时满足墙材革新和节能50%要求的唯一单材料墙体。但是在寒冷地区还存在着隔气防潮、防止内部冷凝受潮、面层冻融损坏等问题。2)EPS砌块。该类砌块具有构造灵活,结构牢固,施工快捷方便,综合造价低,节能效果好等优点,可浇筑混凝土,形成隐形梁柱框架结构。3)混凝土空心砌块。目前我国大都使用190 mm×190 mm×390 mm标准型混凝土空心砌块,但最大问题是其模数与建筑模数不相一致,给建筑施工带来很多不便。4)模网混凝土。其既有木结构的灵活性,又有混凝土结构的高强和耐久性。具有轻质、节能、保温、隔热、隔音等多种优良性能,便于运输、组装方便、施工速度快,并能有效地减轻建筑物负荷。增大使用面积,是理想的轻质节能承重墙体材料[2]。5)纳土塔(RASTRA)空心墙板承重墙体。纳土塔板只是同体积混凝土重量的1/7～1/6,可减少对基础的荷载,节约建筑物基础的投资;保温隔热性能好,纳土塔板属非燃烧体,满足防火规范对防火墙耐火极限的要求。

2.2 建筑节能外墙保温材料的分类与性能

1)矿物棉。岩棉和玻璃棉统称为矿物棉,岩棉制品具有良好的保温、隔热、吸声、耐热、不燃等性能和良好的化学稳定性。但岩棉的质量优劣相差很大,保温性能好的密度低,其抗拉强度也低,耐久性比较差。玻璃棉与岩棉在性能上基本相似,但其手感好于岩棉,可改善工人的劳动条件,但价格较岩棉高。2)聚苯乙烯泡沫塑料。其表观密度小,热导率小,吸水率低,隔音性能好,机械强度高,而且尺寸精度高,结构均匀。因此,在外墙保温中其利用率很高[3]。3)硬质聚氨酯泡沫塑料。硬质聚氨酯泡沫塑料绝热性能非常好,热导率极低且其特有的闭孔结构使其具有更优越的耐水汽性能,由于不需要额外的绝缘防潮,简化了施工程序,降低工程造价。但因其价格较高而且易燃,限制了其使用。4)硅酸盐复合绝热砂浆。此种材料保温隔热性能好,施工简便,可直接涂抹。5)水泥聚苯板(块)。这种材料保温性能优良、容重轻、强度高,施工方便、有韧性、抗冲击,还具有耐水、抗冻性能。但这种材料的容重、强度和热导率之间存在着相互制约的关系,配比中各成分量的变化对板材的性能都有显著的影响。如能较好地解决板缝裂缝问题,大面积推广应用前景看好。6)胶粉聚苯颗粒保温材料。该材料固化后热导率低、热工性能好,密度小,具有良好的和易性、耐候性。该保温材料突破了传统保温砂浆只能用于内保温的局限,是适合中国国情的保温材料,应加大研究力度,尽早普及。

2.3 建筑节能门窗材料的分类与性能

1)玻璃。对窗的节能性能影响最大的就是玻璃的性能。目前,国内外研究并推广使用的节能玻璃主要有以下3种:a.中空玻璃。热导率很低,具有优异的保温性能。中空玻璃是实现门窗节能的重要途径,我国以中空玻璃逐渐代替普通玻璃将是必然趋势[4]。b.真空玻璃。真空玻璃当中是普通空气或充氩气,其保温隔热性能、隔音性能、透光折减系数均优于中空玻璃。c.镀膜低辐射玻璃。可以保证室内的能见度,对红外光具有较高的反射率,能减少室内外的热交换,达到保温节能效果;热反射镀膜玻璃的使用不仅具有节能和装饰效果,还可起到防眩、单面透视和提高舒适度等效果。2)门窗框扇材料[5]。a.塑钢型材。该类框扇比重轻、热导率低、保温性能好、耐腐蚀、隔声、防震、阻燃性能优良。PVC塑料冷脆性高,不耐高温,刚性差,弯曲模量低,使得该类门窗材料在严寒和高温地区使用受到限制。b.塑铝型材。具有较好的保温性能;弯曲模量高,刚性好,寒热性能好,不易产生结露现象,适宜大尺寸窗及高风压场合及严寒和高温地区使用;但其线膨胀系数较高,窗体尺寸不稳定,对窗户的气密性能有一定影响。c.玻璃钢型材。具有低的线膨胀系数,窗体尺寸稳定,气密性能好;热导率低,保温性能好;隔热性能好;耐腐蚀,适用环境范围广泛;耐寒热,使得玻璃钢门窗可以广泛应用在严寒和高温地区;使用寿命长,是国家重点鼓励发展的节能产品。

2.4 其他建筑节能材料的分类与性能

1)相变材料(PCM)。应用于建筑材料的热能存储始于20世纪80年代,目前,国内关于相变建筑材料的研究和应用主要还只停留在实验室阶段,基础数据库缺乏,材料热循环性能和长期使用稳定性能以及导热性能还有待提高[6]。

2)太阳能。人类可利用的最理想的能源,我国太阳能的利用研究已经开始。可以预见,采用光能转换技术与建筑的屋顶、外墙、窗户等结合集成复合产品,将有极为广阔的发展前景。

3 结语

我国现阶段所运用的建筑节能材料种类繁多,功能各异。随着政府对建筑节能的高度重视,相关法制的健全和完善,人们节能意识的提高,各种建筑节能材料及技术越来越引起人们的重视,积极致力于这些材料在建筑中的研究和应用,必将推动建筑节能工作向前发展,为建设节约型社会做出应有的贡献。

[1] 杨 旗.节能材料属于保温绝热材料[J].攀枝花学院学报,2007(3):84-86.

[2] 贾 哲,姜 波,程光旭,等.建筑节能材料简述[J].建筑节能,2007(6):33-35.

[3] 伍 林,杨 贺,易德莲.保温材料的技术现状和发展趋势[J].陕西建筑,2005(19):1-2.

[4] 康 鹏.论现代建筑节能材料的发展趋势[J].广东科技,2007(8):473-475.

[5] 李明海,王薇薇,许红升.既有建筑围护结构节能改造技术研究[J].建筑节能,2009(1):1-3.

[6] 吴红利,杨利民,李光道.新型节能型建筑材料的发展趋势[J].陕西建筑,2008,5(155):1-4.