新型绿色建筑材料的应用现状及发展趋势

任月敬

（山西工程科技职业大学，晋中 030619）

1 前言

目前，随着我国经济和社会的快速发展，传统工业正在进行结构调整和转型，新的环境保护材料的研发和应用也越来越受到重视[1]。在建筑工程方面，出现了一种新的绿色建筑节能材料，这不仅顺应了当今世界提倡的节能减排、环保的思想，也为现代建筑行业的发展指出了新的方向，支撑了国家的经济和社会的健康发展[2]。通过相关材料类型及应用，对我国建筑行业中绿色建筑节能新材料的使用现状进行了分析，并对其发展方向进行了讨论。

2 绿色低碳建筑材料

2.1 绿色低碳建筑材料概述

在今天的建筑业中，可持续发展的思想越来越深入人心，而与之相应的材料，也正逐步走向绿色、低碳。绿色低碳建材，是指对环境无害，不含放射性，并且在变成建材废料后可以再循环使用的建材，也被称作“生态建材”[3]。这种材料从原料的选择、生产、销售等各个环节都有严格的控制，并且按照有关的工艺规范来生产，从而达到生产指标系统的要求。

在节能减排意识的持续推动下，越来越多地采用了绿色、低碳的建材，并逐步被人们所接受。随着环保水泥、竹炭墙漆、有机玻璃等环保建材的发展，绿色建材的开发和应用日益广泛，减少了传统建材的能源消耗和环境污染。

传统建材易产生大量的环境污染，并危及人体健康；而新一代的绿色低碳材料，因其能耗低、污染小、可再生等特点，在生态修复、大气污染治理等方面具有明显的应用前景。在住宅建造与装饰方面，采用绿色低碳的材料，可以有效地减少对环境的污染，而且不会对人类造成任何负面影响，这是建材工程技术进步的一个重要表现，也是建材产业转型的重点。

2.2 绿色建筑材料优势

（1）符合低碳发展要求：绿色建材是从农业、工业和建筑中产生的固体废物中提取出来的，它可以降低对自然资源的利用和消费，并且在生产过程中没有给周围带来任何不利的影响。

（2）满足生态环境要求：随着我国经济的迅速发展，对生态环境造成了很大的压力，环境污染已成为社会各界共同关心的重大课题，直接关系到人民的生活品质和福祉。合理地使用绿色建材，能有效地降低对生态环境的损害，符合人类生产的生态需求。这是由于绿色材料在生产和使用过程中都具有环境友好的特征，注重对材料的循环利用，从而极大地提高了资源的利用率。

（3）功能多样：绿色环保的建材既能对生态环境产生正面的影响，又能满足人民对高品质生活的需求，这很大程度上是因为绿色建材的低碳特性，能让人类的居住条件得到更好的提升。

3 绿色建筑节能新材料的应用类型现状

第一，智能涂料。智能涂料是一种将人工智能技术和喷涂材料相结合而开发出来的一种新的建材。在面对强烈的自然光时，它可以自动地吸收更多的光和热；在光照较弱、周围温度相对较低的情况下，可以发挥很好的隔热作用，并通过智能控制系统实现对建筑内部温度和湿度的合理调控，为居民提供舒适的生活环境。智能涂料已经被大量地用于建筑墙壁的内壁和外壁的涂装，这符合了目前国家的市场需要和人们对更好的生活的追求。所以，在今后的发展中，智能涂料有着非常广阔的发展前景。

第二，水泥纤维板。水泥纤维板是一种应用较多的新型节能材料，它是以水泥等多种无机物为原料，并与多种纤维类材料进行充分地组合而制成。水泥纤维板的最大特色就是将新材料与老材料有机地融合在一起，因此具有良好的硬度和强度，同时也具有较高的品质和性价比。与此同时，将水泥纤维板应用到建筑建设中，因为采用了新的技术，因此可以搭配出更加专业和科学的配件，可以大大降低各种错误的概率，也可以将螺丝、钉子等配件隐藏得很好，装修的树脂混合涂料颜色不会有太大的区别。此外，该水泥纤维板具有优良的阻燃特性，尤其是对于突发的火灾事故，这种新型的节能材料可以大大减少建筑火灾的概率；如果出现火灾，这种材料还可以起到一定的控制作用，让大家有更多的时间去救人。

第三，碳素纤维建材，又称聚丙烯腈基碳纤维，是一种以植物树脂为原料的复合材料，是一种由树脂和碳素纤维有机地结合而成的新型节能材料。与金属材料相比，它具有耐高温、耐腐蚀、低热膨胀系数等优点，特别是与传统建筑材料相比，它的重量更轻，这有助于改善建筑工程的施工质量，延长建筑的寿命。而且，碳素纤维建筑材料的稳定性很好，即使在突然的温度变化下，也不会发生变形。此外，碳纤维建筑材料还有一个优势，那就是它本身能够进行清洗，这种功能更加突出了它是一种绿色环保材料的先进理念。

第四，绿色植物建材。作为自然界中最自然、最健康的色彩，绿色已经成为全世界环境保护的首选，建材也不例外。绿色建筑材料以豆类等绿色植物为原料，经特别处理后生产而成。这种新型的节能材料可以彻底地避免能源类建筑材料的使用和消耗，在特定的建筑工程建设中，它不会对周边的自然生态环境造成任何的破坏。另外，绿化建筑材料是由绿色植物开发而成，所以它的应用对人体的健康没有任何危害。比如上海世博会的瑞士展馆，采用的就是大豆蛋白纤维，具有良好的弹性，可以长期使用，并且可以自然分解。

第五，可回收型建材。这种新型的节能材料是目前世界各国建筑业的一个重要发展趋势，传统的建材大多是以钢筋混凝土为主，可循环利用的性能非常差，在建筑寿命结束后，将会形成大量的建筑废弃物，这些废弃物很难处置，给周围的环境带来很大的危害。因此，传统的建筑材料，正逐渐被可循环利用的环保、节能的建筑材料所取代。此外，利用可循环建筑材料进行全结构的建造和施工技术的支持，非常符合当前建筑业的环保、绿色、节能的发展理念。

4 绿色建筑材料在施工中的应用

4.1 顶层设计

（1）选择合适的绿色建筑材料

在顶层设计阶段，必须对环保建材进行认真地评价和选择。这涉及材料的环保性能、能效、可持续性和寿命费用。通过选用环保材料，例如可再生材料，高性能隔热材料，低排放材料，可达到绿色建筑工程的目的。设计最优与材质匹配：在顶层设计中，使用绿色建材必须与总体设计相匹配。

（2）采用先进的建筑技术

在屋顶设计中，也要充分利用新能源，智能控制，雨水收集与利用等先进的绿色建筑技术。通过本项目研究，提出了一种新的节能、节水、运营管理新方法。

（3）建筑材料循环利用

在建筑结束之后，屋顶的设计也要考虑到建材的回收，其中包含了材料的循环、再使用和处置等。藉由可更新的材料，模组化的设计及整体的拆卸程序等方式，可将废料的产量降至最低，减少资源的使用。

4.2 软膜天花板

（1）环境友好

软膜顶棚采用的是对环境友好的材质，例如聚氯乙烯膜，PET 膜等。与传统的石膏板、铝扣板等材料相比较，软膜顶棚在制造过程中耗能较少，对环境的污染也较小。

（2）能耗节约

软膜顶棚保温效果好，能有效地降低室内热传递，降低了空调、供暖设备的负荷，达到了节能的目的。

（3）室内空气质量改善

软薄膜顶棚一般采用抗菌、防霉、易于清洗的材料。从而降低了室内细菌、霉菌的繁殖，提高了室内空气品质，为使用者营造了一个更健康、舒适的生活环境。

4.3 建筑结构中的应用

从我国建筑业的不断发展来看，在我国的建设工程中，越来越多的绿色建筑材料被应用，它可以将传统的建筑污染物进行回收、处理，并将其进行集成和二次使用。在建筑物的建造过程中，建设单位及有关人员要根据工程结构对质量、承载能力等需求，对其进行科学地选用。

表1 相变材料与EPS 的对比

5 新型绿色建筑材料的发展趋势

5.1 相变材料

“相变储能是指在某一特定温度（即相变阶段）条件下，能够发生形貌变化，从而实现对相变过程的有效吸附/释放。所以，它能帮我们存储和散热。然而，相变材料具有储能密度高、储能过程接近等温、可控等特点，在解决能量供需矛盾方面具有优势。”因此，相变储能技术在节能、保温等方面有着显著的优势。

目前，固—固相变和固—液相变蓄热材料在绿色、节能的建筑领域发挥着重要作用。固—固相变蓄热器可分为无机盐型、多元醇型和聚合物交联型；而固态和液态的相变回热器，可分为无模、有模和聚合物三种。

以无机盐为代表的固—固相变储热材料，其晶型多样、温变范围大，适合高温存储与温控，难以用于工程实践。多元醇相变材料因其相变熔点大、相变温度高，适宜于中高温储存与调控，但其储能性能较差。但其不足之处在于：当转化温度达到某一临界值时，材料将由固态向塑性晶体转化，而塑料晶体的蒸汽压高、易纯化，需要使用密闭的容器，难以充分发挥固—固相变的优势。利用高分子交联相变储热材料，克服了常规非交联高分子相变储热难成形的缺点，提高了相变蓄热性能，易于处理，具有广泛的应用前景。

5.2 纳米材料

纳米材料是指尺寸在1 到100 纳米之间的材料，具有独特的物理、化学和机械性质。在绿色建筑领域，纳米材料的应用越来越受到关注。

窗作为建筑物内外热量、光能交换的重要途径，在建筑节能中占有举足轻重的地位。建筑中约有50%的能源来自窗户，所以，门窗的节能技术对提高建筑的节能水平至关重要。在当今社会，越来越多的建筑物采用了玻璃幕墙，因此，如何提高门窗的使用效率、减少门窗的损耗，是实现“绿色”建筑发展的必然途径。纳米二氧化硅（SiO2）气凝胶不仅具有隔热、吸声等性能，还能将两层玻璃夹在中间，形成夹层玻璃，隔热性能是一般双层玻璃的数倍，同时还能降低噪音。若将该夹层玻璃应用于住宅窗口，则可大幅减少散热，节能效果显著，且可减轻建筑重量，达到防火目的。

近年来，随着纳米技术的进步，节能玻璃在极大地提升了能量利用率的同时，也开始向智能化、动态调节光照开关，从而实现对太阳光的摄取量进行调控。然而，电致变色玻璃中的变色材料，在电场的作用下，可以有选择地对外部的热辐射进行吸收或反射，从而降低了建筑的能耗，提高了自然照明，同时也具有防窥视、防眩的功能，使室内和室外的光设施都减少了。

另外，将纳米银颗粒加入到涂层中，可赋予涂层持久的抑菌作用。所释放出的银离子能杀灭病菌，因此不需要额外的抗菌剂就能抑制霉菌、藻及细菌的生长。

但是，由于纳米材料的大量使用，这些人造纳米粒子将会进入环境中，对人体的健康和生态安全构成威胁。但是，随着科技的不断进步，纳米材料的回收、再利用与再加工将是一种新的发展方向。针对不可循环利用的纳米颗粒，研究其在大气、水体、多孔介质等环境介质中的转化规律，探讨其对生态系统的影响，开发可避免二次污染的环保绿色工艺，是今后材料技术发展的方向。

6 结论

总之，建筑工程采用绿色建材与绿色建造工艺，是我国建筑业“绿色化”“环保化”发展的重要体现。在未来的项目建设过程中，施工单位要将目标工程建设地区的气候、地质情况和当地地质灾害的发生频率进行全面地分析，挑选出性价比高、保温隔热、抗震性能好的绿色建材，并在此基础上采用绿色建造技术，不断地提升建筑工程的经济效益、社会效益和生态效益。