浅谈当前建筑节能保温材料及发展方向

摘　要： 近年来,随着能源问题的日益紧张,建筑节能问题引起了越来越多国家的重视,发展节能建材是建筑节能的根本途径。本文以建筑节能材料的应用与发展为着眼点,着重论述了国内建筑节能材料与技术的发展概况以及我国建筑节能材料与技术的发展趋势。

关键词：建筑节能；保温材料；发展方向
随着经济的发展, 全球对能源的需求也日益增大。在不断增大的总能耗之中, 建筑能耗约占总能耗的30%, 建筑节能问题引起了越来越多国家的重视。而建筑材料作为我国国民经济的支柱产业之一, 经过建国后五十余年的发展, 现已成为国民经济中的重要组成部分。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
　　建筑节能这一概念内涵丰富, 在发达国家, 这一说法经历了三个阶段: “建筑节能”、“在建筑中保持能源”、“提高建筑中的能源利用效率”。在我国, 现在仍通称为建筑节能, 但其含义应该进到第三层意思, 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。建筑能耗包含广义的建筑能耗和狭义的建筑能耗。目前所说的建筑能耗, 常常指的是狭义建筑能耗, 即建筑物在施工建设过程中所必须耗费的资源、能量; 广义的建筑能耗还包括维持建筑物日常使用过程中所耗费的资源, 包括采暖、空调、热水供应、炊事、照明、家用电器等方面的能源。
　　而所谓节能建筑, 概括地说就是“凡是利用新型节能材料如混凝土空心砌块, 在建筑设计、结构、门窗密封、围护结构、屋面材料等方面的新措施, 与普通建筑相比使室内达到更好的隔热保温性能的建筑”。节能建筑一般可分为集中式采暖系统和被动式采暖两大类。被动式采暖节能建筑是利用太阳能的能量而基本上不用正规能源来达到节能的目的, 在北方并不常用。而所谓集中式采暖系统, 是以减少外围护结构的传热系数或加大热阻系数来节约能耗的, 也是建筑节能的主要发展方向。
　　从以上分析可知, 建筑节能材料就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。节能材料属于保温绝热材料; 绝热材料是指用于建筑围护或者热工设备、阻抗热流传递的材料或者材料复合体, 既包括保温材料, 也包括保冷材料。绝热材料的意义, 一方面是为了满足建筑空间或热工设备的热环境, 另一方面是为了节约能源。
　　2. 我国建筑节能材料的应用与发展现状
　　2.1 建筑节能材料的市场发展现状
　　在建筑中, 墙体、屋面等围护结构材料的热工性能决定着整个结构的热损耗量, 因此建筑墙体的改革与墙体节能技术的发展、应用是建筑节能的一个最重要的环节, 发展外围护结构的保温技术及推广应用节能材料是建筑节能的主要实现方式。自 1973年全球能源危机以来, 世界上许多国家加紧了建筑节能标准、法规和法令的制定与实施, 使用了大量的保温绝热材料, 并取得了显著的节能效益。我国国家建设部、原国家计经委和国家建材局于1987年发出关于实施《民用建筑节能设计标准》中, 明确提出新建住宅建筑要普遍采用保温材料, 提高墙体及屋面的热阻,建筑保温节能材料得到一定程度的应用, 但由于过分追求降低建筑的一次性投资, 至今推广甚慢。
　　国内外墙体材料改革的一个重要趋势是将结构材料与高效保温材料组成复合墙体及屋面, 以较少的能耗获得最大的经济、社会和环境效益。我国墙改以来, 轻质墙, 加气混凝土、石膏板、石膏空心条板、纸面石膏板、空心砌块、空心砖的推广应用取得一定的节能效益。多年来已发展了多种轻质大板材料及结构, 如GRC 板、夹心板、彩钢泡沫夹心板、岩棉及玻璃棉夹心板、水泥聚苯板等, 实践表明, 各有特色。但由于价格高、防火等级差、吸潮吸湿吸水率大、结构设计及施工规范不配套等诸多不足, 目前建筑设计标准往往无法接受。屋面保温仍较多采用传统的水泥珍珠岩、加气混凝土块、沥青, 也有采用聚苯板等有机泡沫保温, 其保温效果差。
　　现阶段我国节能材料得到了一定程度的发展, 包括节能门窗、节能墙体等。当前国内外正在研究并推广使用的节能玻璃主要有中空玻璃、真空玻璃、镀膜玻璃等, 生产过程中的低耗能建材有生态水泥、粉煤灰水泥等; 外墙保温根据保温层位置的不同分为外墙外保温、外墙内保温和中空夹心复合墙体保温三种。此外, 憎水珍珠岩及硅酸盐复合绝热涂料作墙体及屋面保温, 取得较好的使用效果及节能效益。
　　2.2 建筑节能材料与技术
　　我国建筑节能材料种类多样, 本文将从节能屋面、节能墙体、节能门窗三个方面对建筑节能材料加以阐述。
　　2.2.1 节能屋面
　　建筑屋面节能的最主要措施之一就是发展和应用高效保温隔热材料。屋面保温材料应具有吸水率低、表观密度和导热系数较小, 并有一定强度的性能。保温隔热材料按照材料特性可分为矿物棉制品、玻璃棉制品、膨胀珍珠岩制品、硅酸铝纤维和泡沫塑料制品。在世界发达国家, 如美国、西欧、北欧及日本等国, 在民用建筑中早已广泛地采用了高效的保温隔热材料, 其保温隔热材料以矿物棉、玻璃棉、泡沫塑料等优良保温材料为主。我国应用较广泛的有膨胀珍珠岩制品。如今, 保温隔热材料即将从初期的膨胀珍珠岩、蛭石制品、工业锅炉炉渣、石棉粉为主逐步发展为矿物棉、玻璃棉及其制品为主; 近五年来又大量发展了发泡聚苯乙烯制品、发泡制品、发泡酚醛树脂制品等, 还有少量的泡沫玻璃制品、发泡石棉制品。一些新型材料兼具了防水、节能双重性能, 节能效果好。
　　而目前采用的屋面节能技术主要有倒置式屋面、屋面绿化、蓄水屋面、平改坡等几种技术。倒置式屋面是与传统屋面相对而言的, 就是将传统屋面构造中的保温层与防水层颠倒, 把保温层放在防水层的上面。由于工程中常用的保温材料如水泥膨胀珍珠岩、水泥蛭石、矿棉岩棉等都是非憎水性的, 这类非憎水性保温材料如果吸湿后, 其导热系数将陡增, 因而倒置式屋面采用的是 憎水性 保温材料。这种倒置式屋面具有保温隔热性能极佳、施工方便、不易老化、不需排气孔、维修方便的特点。屋面绿化、蓄水屋面、平改坡等几种节能技术在我国也是常用的。
　　2.2.2 节能墙体
　　外墙保温节能主要是靠保温绝热材料作为建筑围护, 开发和应用高效的保温绝热材料是保证建筑节能的有效措施。绝热就是要最大限度地阻抗热流的传递, 因此要 求绝热必须具有大的热阻和小的导热系数。从材料的结构上看, 当材料的表观密度降低、孔隙率增大、材料内部的孔隙为大量封闭的微小孔时,材料的导热系数是比较小的。
　　目前常用的保温绝热材料主要有: 聚苯乙烯泡沫塑料板( EPS、XPS )、泡沫玻璃、膨胀珍珠岩、岩(矿)石棉板、玻璃棉毡、海泡石、以及超轻的聚苯颗粒保温料浆等。这些材料共同的特点就是在材料内部都有大量的封闭孔, 它们的表观密度都较小, 这也是作为保温隔热材料所必备的。
　　(1)矿物棉。岩(矿)棉和玻璃棉有时统称为矿物棉, 岩棉是以精选的玄武岩或辉绿岩为主要原料, 经高温熔制成的无机人造纤维。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。岩棉有三种绝热方式: 内绝热、中间夹芯绝热和外绝热。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。
　　(2)玻璃棉。玻璃棉与岩棉在性能上有很多相似之处, 但其手感好于岩棉, 可改善工人的劳动条件。但它的价格较岩棉为高。目前我国的玻璃棉产量仅为美国的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树脂为主要原料, 经发泡剂发泡而制成的内部具有无数封闭微孔的材料。其表观密度小, 导热系数小, 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占有率很高。
　　(4)硬质聚氨酯泡沫塑料。硬质聚氨酯泡沫塑料具有非常优越的绝热性能, 导热系数极低( 0. 025 w /(m. k)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, 限制了它的使用。
　　(5)硅酸盐复合绝热砂浆。硅酸盐复合绝热砂浆是一种新型墙体保温材料, 是以精选海泡石、硅酸铝纤维为主原料, 附以多种优质轻体无机矿物为填料, 在数种加剂的作用下经细纤化、扩散膨胀、混溶、粘接等多种工艺深度复合而成的灰白色粘稠浆状物。此种材料显著特点为: 保温隔热性能好, 施工简便(直接涂抹), 解决了板材拼接处罩面层开裂现象。
　　2.2.3 节能门窗
　　门窗的制造材料已从单一的木、钢、铝合金等发展到铝合金—木材复合、铝合金—塑料复合、玻璃钢等复合材料, 目前我国市场上主要的节能门窗为塑料门窗。窗的结构是影响窗户散热的主要因素, 而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:
　　(1)中空玻璃。中空玻璃中间充灌氪、氩或者空气, 导热系数很低, 具有优异的保温性能。从性能和经济方面综合考虑, 中空玻璃内腔以充灌氩气为佳。
　　我国常用的中空玻璃是两种: 槽式中空玻璃和复合胶条式中空玻璃, 现在多采用后者。然而在我国目前中空玻璃的使用普及率不足1%, 但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。
　　(2)真空玻璃。门窗玻璃材料从单片玻璃、中空玻璃, 发展到真空玻璃已是第三代产品。中空玻璃当中是普通空气或充氩气, 其隔音性能、透光折减系数均优于中空玻璃。以空调节能性能比较, 真空玻璃比中空玻璃、单片玻璃节电16% - 18% 、29% - 30%。
　　(3)镀膜玻璃。镀膜玻璃通常是在玻璃表面镀上一层金属薄膜, 改变玻璃的透射系数和反射系数。它可以同中空玻璃、真空玻璃结合起来使用。近年来发展起来的镀膜低辐射玻璃, 对 380nm - 780nm 的可见光具有较高的透射率, 可以保证室内的能见度, 同时对红外光具有较高的反射率达到保温节能效果。
　　3. 结束语：
　　国内外建筑节能保温材料的发展趋势是一致的, 在节能的同时, 更应注重绿色建材, 强调环保效益。我国是一个人口大国, 对能源的消耗很大, 加强环保节能材料的研制工作是一个必然趋势, 加强对粉煤灰等废弃物的利用, 开发生态水泥等环保材料, 加快节能环保的步伐。总之, 我国在加快发展建筑保温材料及技术的开发及应用的同时, 应大力推广绿色材料。
参考文献：
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