浅议建筑节能环保材料及应用

2013-08-15魏先勤

河南广播电视大学学报 2013年3期

魏先勤

（中石化上海工程有限公司，上海 200120）

一、节能环保材料的定义

材料是建筑的主体，其耐用性和价格是选用所考虑的主要因素，以前很少顾及到其节能与环保性能。这导致在很多建筑用材中使用了较多的胶体和合成物，造成一些有害物质随后释放出来，一定程度上影响了建筑内小环境的安全。［1］

新型节能材料主要指在建筑过程中使用的具有节能、利废和保护环境的特点的新型工艺技术产品。该类建筑材料在制造和使用过程中，能凸显节能减排的作用，并兼有改善建筑功能的目的。新型节能建筑材料主要包括保温隔热材料、防水材料、化学建材和各种废物再加工利用的建材等。发达国家从20世纪70年代的能源危机时就开始重视建筑节能，经过30多年的努力，新建建筑的单位面积能耗降低到原来的1/3~1/5。增加节能环保材料使用的比例是未来建筑发展的趋势，也必将为节能环保材料提供广阔的市场。［2］

二、建材中的节能环保材料

大力发展新型节能环保材料是节能建材研究领域一个重要的方面，主要包括新型墙体材料、保温隔热材料、防水密封材料、节能门窗和节能玻璃等装饰装修材料。［3］

1.墙体材料。

墙体材料在房屋建材中约占70%，是建筑材料的重要组成部分。墙体保温材料有许多种，按照防火等级划分：A级，多为无机保温材料组成的不燃材料，如无机保温砂浆、岩棉板、玻璃棉板等；B1级，多为添加了大量阻燃剂的有机质难燃材料，如挤塑聚苯板、难燃酚醛板、胶粉聚苯颗粒保温砂浆等；B2级，为添加了适量阻燃剂的可阻燃有机保温材料。而按保温效果划分：挤塑聚苯板、岩棉板、无机保温砂浆，挤塑聚苯板、岩棉板较好，无机保温砂浆较差。［4］

新型墙体材料主要包括砖、块和板等，如混凝土多空砖、蒸压粉煤灰砖、蒸压灰砂砖、混凝土小型空心砌块、蒸压加气混凝土、陶粒砌块、纤维石膏板、轻质板材和复合板材等。许多材料以粉煤灰、煤矸石、竹炭等为主要原料生产，具有质轻、保温、无甲醛、无苯和无污染等特点。［5］

2.保温隔热材料。

超过50%的建筑物能量损耗来自墙体和屋顶。保温隔热材料分为无机材料和有机材料两种，无机绝热材料具有阻燃、使用温度范围宽、耐化学腐蚀性好等特点，如石棉、玻璃棉、膨胀珍珠岩、泡沫混凝土、加气混凝土及泡沫玻璃等。有机绝热材料有强度高、吸水率较低、不透水性好等优良特点，如泡沫塑料、植物纤维类绝热板、窗用绝热薄膜等。它们均具有轻质、疏松、呈多孔状或纤维状，其内部不流动的空气可阻隔热传导的共同特点。［6］

3.防水材料。

防水材料用于屋顶、外墙和楼板的防水，主要有改性沥青防水卷材、高分子防水卷材、聚氯乙烯防水卷材，以及新型的聚合物水泥基防水材料等。［7］

4.节能门窗和玻璃。

门窗和幕墙是建筑物热交换、传导最活跃的部位，为墙体热损失的5~6倍，建筑物能量的40%~50%是通过门窗散失的。若采用LOW-E中空玻璃的塑钢或钢质复合保温窗，透光率可达80%，能将90%以上长波与红外线反射回室内，保温性能较传统窗高5~8倍［8］。所以使用节能材料的门窗和幕墙可占建筑节能的40%左右。［9］

三、节能环保材料的应用

当前，建筑中墙体、屋顶、门窗和地板等节能环保建材的选用越来越受到人们的关注。据测算，使用节能材料后建筑成本上升80~100元/平方米，相同面积可节能省电30%左右。［10］

目前发达国家的空调采暖占建筑能耗的65%，而我国在采暖、空调和照明用能的近期增速显著高于能量生产的增速，因此减少冷热及照明能耗是降低建筑总能耗的重要环节，而使用环保节能材料是实现建筑节能的主要途径。［11］

作为建筑主体的围护结构（外墙、门窗和屋顶等）是能量散失的主要渠道，其设置一般都需满足结构承重和室内保温的要求。［12］因此，所选材料对能耗、空气质量与环境舒适有很大的影响。建筑中的不同结构和部分，其采用的材料特点不同，分述如下。

1.屋顶的节能材料。

屋顶保温、隔热是围护结构节能的重点之一。屋顶的保温隔热层在冬季可以防止室内热量散失，夏季可阻止太阳的辐射热传至室内。保温常用的技术措施是在屋顶防水层下设置导热系数小的轻质材料，如膨胀珍珠岩、玻璃棉等（正铺法）；也可在屋面防水层以上设置聚苯乙烯泡沫（倒铺法）。

国外还有利用废纸制成纸纤维保温层，该法生产能耗小，保温性能优良，纸纤维经过硼砂阻燃处理后也能防火。施工时，先将屋顶钉成夹层，再将纸纤维喷吹入内，形成保温层。［13］

另外，可以利用屋顶的采光面积（可达50%）安装太阳能光电板发电。大面积玻璃采光屋顶的应用，可有效增加建筑室内白天的采光面积，达到节能省电的效果；大面积太阳能光电板的应用，还可以发电供其他电气设备利用，是真正意义的建筑节能材料。［14］

2.外墙环保节能材料。

建筑墙体特别是外墙的传热在建筑物总体传热中占的比例最大，因此是建筑节能的重点。通常是在单一构造的砖砌体的围护结构上，增设一些轻质的附加材料，以保温隔热、减轻墙体结构承重。［15］根据保温层位置的不同可内附保温层、外附保温层和夹心保温层3种。国内多采用夹心保温，欧洲多采用外附发泡聚苯板。常用的外保温技术体系包括胶粉聚苯颗粒外保温、现浇混凝土复合无网聚苯颗粒外保温、现浇混凝土复合有网聚苯颗粒外保温、岩棉聚苯颗粒外保温、外表面喷涂泡沫聚氨酯和保温涂料等。其中，保温涂料综合了涂料以及保温材料的双重特点干燥后形成一定强度及弹性的保温层，符合外保温材料的要求。［16］增大围护结构隔热性能的费用约为总投资的3%~6%，而节能却可达 20%~40%。［17］

因此，将新型墙体材料的发展与提高建筑性能和改善建筑功能结合起来，因地制宜地发展多种新型墙体材料，从而达到节能利废、保护耕地、促建筑技术发展的综合目的。［18］

3.门窗和玻璃幕墙节能材料。

据测算，在建筑物的总能耗中，经门窗传热散失约27%，经空气渗透约25%，二者超过总能耗的50%，是墙体热损失的6~8倍。因此，做好门窗和玻璃幕墙的节能，能使建筑节能40%以上。［19］

目前的节能玻璃材料主要有：镀膜玻璃、真空玻璃、中空玻璃和带薄膜型热反射材料玻璃、Low-E光化玻璃等。［20］

中空玻璃是发达国家新建住宅的法定节能玻璃，可防尘、防噪音和隔热；真空玻璃比中空玻璃节电16%~18%；热反射镀膜玻璃除具有节能和装饰、防眩、单面透视和提高舒适度等效果外，还可大量节约能源；镀膜低辐射玻璃是新型的节能玻璃，它对380~780nm可见光具有较高的透射率，对红外光尤其是中远红外光具有较高的反射率，既可以保证室内的能见度，又能减少热量的双向扩散，是未来节能玻璃的主要应用品种。［21］

4.节能功能材料。

具有节能特性的保温管材、板材及装饰装修材料很多，如节能建筑涂料、木地板和化学建材等，这类兼具装饰性与功能性双重特性的新型节能建筑材料，运用于建筑中，可大幅提高建筑工程的节能指标，也可有效提升建筑的内涵和外延。［22］

四、节能环保材料的前景

节能环保型建材具有低物耗、低能耗、少污染、多功能、可循环再生利用等特征，集可持续发展、资源有效利用、环境保护和清洁生产等综合效益于一体，成为未来建筑材料发展的主流。

1.充分利用可再生资源。我国人均资源相对匮乏，利用大量的工业废渣以替代原材料生产新型建材，不仅可减少环境污染和资源浪费，而且可实现经济、环境的可持续发展。为此，我们要减少天然资源和能源消耗，利用废弃物，采用对环境污染较小的生产技术，获得有利于人体健康产品，不断地加强多功能、社会效益好的新产品开发。

2.发展新型节能环保建材。随着人们的环保意识不断增强，对居家环境的要求越来越高，为新型建材的发展提供了广阔的市场。因此，需强化相关部门的合作，把严格制定、落实新型建材纳入建筑应用的规程和管理中，切实解决新型建材发展过程中科研、生产、设计和施工等各个环节的具体问题，促进环境友好型建材市场的发展。同时结合不同地区、不同类型建筑，以新型墙体材料为重点，注重承重的复合墙体材料、保温材料的应用研究，促进产品的系列化、配套化开发，加强功能建材和绿色建材的研究，优化产品结构。