绿色建筑节能材料的特性及应用进展

2020-12-23安徽省建筑科学研究设计院安徽合肥230031

安徽建筑 2020年10期

方剑（安徽省建筑科学研究设计院，安徽合肥 230031）

1 引言

能源作为全球各国经济社会发展的必需品，随着经济的快速增长，其需求量日益增大。其中，建筑所需能源约占总能源消耗的三分之一，建筑节能问题越来越受到各国的重视。建筑材料作为我国国民经济的支柱产业之一，是建筑业发展的重要组成部分。因此，建筑节能材料的研发与应用是实现建筑节能、能耗降低的根本途径，也是促进我国建筑业乃至其他支柱产业持续健康发展的根本保证。近年来，绿色环保理念在我国盛行，全社会开始关注绿色生活、绿色生产和绿色生态，绿色建筑随之发展起来，这就要求建筑业积极研发和应用新型绿色建筑节能材料，实现能耗降低、成本节约、绿色环保的目的，促进生态环境与建筑业的协同健康发展。

2 绿色建筑节能材料的特性

绿色建筑节能材料作为新型的建筑施工材料，在满足“绿色”发展理念的基础上，实现了建筑能耗的降低，常见的绿色建筑节能材料种类可划分为新型的节能主墙体材料、节能外墙保温材料、节能门窗材料和其他节能材料。

2.1 节能主墙体材料

我国在推广和使用节能墙体方面取得一定成效，引进吸收了西方发达国家的墙体材料制作技术，并结合国情研发出了较多的绿色节能墙体材料，如混凝土空心砌块、加气混凝土、纸面石膏板、轻质板材等。

2.1.1 混凝土空心砌块

混凝土空心砌块以水泥、砂、石等普通混凝土材料制成，空心率为25%～50%，既可用于高层与大跨度建筑，也可用于桥梁、围墙和花坛等市政设施，应用广泛，可充分利用工业废渣为制作原料，降低砌块成本和减少环境污染。

2.1.2 EPS砌块

EPS砌块由阻燃型聚苯乙烯泡沫塑料模块作为模板和保温隔热层，中间浇筑混凝土的一种新型复合墙体。该类墙体保温性能好，施工方便，造价较低，产品质量稳定，常用于低层建筑、高速公路等。

2.1.3 加气混凝土砌块

加气混凝土砌块以粉煤灰、石灰、水泥、石膏等为制作原料，自重较轻，适用于高层建筑的填充墙和低层建筑的承重墙，具有抗震性能好、强度高、易加工、耐高温、隔音强、耐火强等多种优良性能，适合机械化生产，是一种新型的绿色建筑节能材料。

2.1.4 粉煤灰砌块

粉煤灰砌块利用粉煤灰、炉渣、砂子等固体废弃物为原材料，经特殊工艺制作而成，容重较小，保温、隔热、隔音等性能十分显著，价格十分低廉，是一种节能环保的新型墙体材料。该砌块充分利用当地的工业废料，实现了资源的可再生利用，促进了经济和生态环境绿色发展，值得大量推广和应用。

2.2 节能外墙保温材料

建筑外墙保温方式根据保温层位置的不同，可划分为外墙内保温、外墙外保温和夹心复合保温三种。其中常用的保温材料有玻璃棉毡、泡沫玻璃、膨胀珍珠岩、聚苯乙烯泡沫塑料板和胶粉聚苯保温颗粒砂浆等。

2.2.1 聚苯乙烯泡沫塑料

聚苯乙烯泡沫塑料以聚苯乙烯树脂为主体，加入发泡剂制作而成，具有吸水性小、密度小、强度好、易加工、着色性好等优点，在外墙保温中得到广泛使用。

2.2.2 硬质聚氨酯泡沫塑料

硬质聚氨酯泡沫塑料孔洞较多，相对密度较小，重量轻，绝热效果好，同时还具有隔音、防震、耐热、耐寒、耐溶剂等特点，施工程序较少，工程造价较低。因成本高、易燃等因素，该类材料在冰箱、冰柜的绝热层中使用较多，在建筑工程中使用较少。

2.2.3 矿物棉

矿物棉由硅酸盐熔融物制作而成的棉状纤维，包括岩棉、玻璃棉、矿渣棉和陶瓷纤维等，具有质轻、耐久、不燃、不腐、不受虫蛀等，是一种优良的保温隔热、吸声材料。矿物棉主要有两种施工方式：一是干挂法，二是粘贴法。干挂法是在建筑外墙干挂玻璃幕墙、石材等材料的同时在龙骨中填充保温材料；粘贴法则与聚苯乙烯板材的施工工艺相仿，但前者自重较大，应做好固定措施。

2.3 节能门窗材料

玻璃是影响门窗散热的主要因素，目前国内外推广使用的节能玻璃有以下几种。

2.3.1 低辐射玻璃

低辐射玻璃又称为Low-E玻璃，是一种对波长4.5μm～25μm 范围的红外线具有较高反射率的镀膜玻璃，辐射率较低。在冬季可以反射室内的红外热能，保证室内温度，在夏季可大量吸收来自水泥路、建筑物外墙、太阳光的光线，并以远红外线的形式向四周辐射，具有防眩、单面透视和提高舒适度的效果。

2.3.2 吸热玻璃

吸热玻璃是一种利用玻璃中的金属离子对太阳能选择性吸收的平板玻璃，呈现出不同的颜色。吸热玻璃一般可减少太阳辐射热的20%～30%，降低空调负荷，玻璃的颜色和透光比可根据玻璃中金属离子的成分和浓度改变。

2.4 其他建筑节能材料

2.4.1 透水混凝土

透水混凝土由水泥浆体、粗骨料和空隙组成，不含细骨料，仅在粗骨料表面包覆薄层水泥浆体而成，孔隙较多，透水性能由孔隙控制，强度则取决于粗骨料和水泥。该材料多应用于道路、停车场、步行街等场所，可有效解决市政排水、城市内涝等现实问题，还可减少噪声污染，对调节生态平衡具有重要意义。

此类方法的应用目的是能够提升学生良好语感，并可以在听的过程中吸收不同文化内涵。且可以掌握单词的发音与韵律。英语启蒙学习的过程中需要能够帮助学生掌握足有的语音信号，只有这样才能够有助于帮助他们分辨不同信号。

2.4.2 相变材料

相变材料是指在温度不变的情况下而改变物质状态并提供潜热的物质，物质在转变物理性质的过程称为相变过程，此过程会吸收或释放大量能量。相变材料可分为有机和无机相变材料，广泛运用于航天、建筑、服装、军事、电力等行业，但同时面临着复合材料相容性、作用效果和成本较高的问题。

2.4.3 太阳能

太阳能作为最为清洁的能源之一，已得到广泛研发及应用。当前，利用光能转换技术，太阳能与建筑屋顶、外墙、窗户等外围护结构相结合，形成复合绿色产品，具有极为广阔的应用前景。

3 绿色建筑节能材料应用现状

3.1 应用必要性

随着城市增量的不断扩张，建筑行业对能源的需求持续加大，相应地对自然环境造成了一定的负面影响，另一方面，很多新型技术和材料运用于建筑行业的各个环节中，绿色建筑节能材料作为建筑业节能减排的重要技术手段，可节省大量能源，减少污染排放，是建筑业可持续发展的必然选择。当前，绿色建筑节能材料在建筑领域的应用主要体现在以下几个方面。

3.2 应用于墙体材料

墙体使用绿色节能材料之后，可大幅提高建筑物的性能，实现冬暖夏凉，提升居住环境品质，营造良好的空间体验；合理开发利用各种工业废弃物，实现废弃资源的高效转化，将煤渣、渣土等废弃资源转换成绿色节能环保材料，不仅可以实现资源的可持续利用，还可降低生产成本，有效保护生态环境，促进建筑业与生态环境的协调健康发展。

3.3 应用于室内装饰材料

在应用于墙体之外，绿色节能材料还广泛应用于室内装饰。传统的室内装饰材料易产生甲醛、苯、氨等有害气体，严重危害身体健康，绿色装饰材料在消除安全隐患的同时，提升室内装潢品质，改变了人们对室内装饰材料的选用规则，随着人们对健康生活、绿色环境的持续关注，绿色室内装饰材料将得到广泛使用。

3.4 应用于装配式建筑中

4 绿色建筑节能材料发展趋势

当前，绿色建筑节能材料发展迅速，整体朝着高效、健康、良性的方向发展。绿色建筑节能材料将成为未来建筑业的主要材料来源，建筑将更具环保和功能复合，整体表现在以下几个方面。

4.1 材料高效化

绿色建筑节能材料在得到一定时间的推广使用后，得到市场和用户的青睐，现已成为建筑材料市场的重要选择对象。在今后的建筑材料发展中，绿色建筑节能材料的性能和优势将得到进一步发挥，注重产品的协同高效运转，产品的实用效果更加突出，不断提升建筑质量和品质。

4.2 成本低廉化

目前，绿色建筑节能材料因研发费用较高而未得到大范围的使用，材料的制作成本随之升高，只有小部分建筑节能材料得到使用，如新型保温材料——聚氨酯硬泡，由于成本过高，只有几家大型房地产开发商积极采用该产品。因此，若要实现绿色建筑节能材料的大规模使用，生产成本低廉化是其发展的不二选择。

4.3 功能复合化

绿色建筑节能材料在满足绿色环保的同时，也要实现其功能性，两者相互结合才可充分彰显其使用价值。例如有机类保温材料保温性能好，但强度低、易老化、防火性能差；无机类保温材料耐高温、强度高，但吸水率高、不易机械加工。因此，绿色建筑节能材料将克服单一材料的不足，整合各自优势，研发出功能复合的节能材料。

4.4 规范标准化

绿色建筑节能材料的广泛使用离不开标准体系的导则，通过相关规范、导则的制定，完善认证体系，以科学利用为根本，加强法规建设，规范建筑材料市场的健康有序运转。为提高建筑节能材料的大力发展，有必要制定相应的技术规范与导则与其相适应。

4.5 生产机械化

生产是实现建筑材料投入使用的关键一环，国内绿色建筑节能材料生产厂家众多，但仍然存在部分厂家因生产技术不成熟、技术人员不足等问题处于半手工、半机械化的生产状态，与西方发达国家相比仍有一定差距，导致生产效率降低，产品质量未得到保障。未来，随着建筑业产业链的整体机械化发展，绿色建筑节能材料的机械加工水平必然会得到大幅提升。