建筑節(jié)能設(shè)計(jì)之新型節(jié)能環(huán)保材料

張彩麗++宋曉慶

摘 要：論文通過對(duì)新型節(jié)能環(huán)保材料的發(fā)展趨勢(shì)及其在建筑工程中應(yīng)用的分析，總結(jié)歸納了新型保溫材料、節(jié)能門窗、水泥和粉煤灰的利用以及建筑垃圾的資源化等和建筑節(jié)能息息相關(guān)的四個(gè)方面目前的使用現(xiàn)狀，并對(duì)其以后的發(fā)展提出了建議。指出新型節(jié)能環(huán)保型建筑材料是建筑材料的未來發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：節(jié)能環(huán)保；復(fù)合保溫隔熱；鍍膜低輻射玻璃；生態(tài)水泥；建筑垃圾資源化

The construction of energy-efficient design of new energy-saving environmental protection material

Zhang Cai-li，Song Xiao-qing

（Zhongyuan University of Technology School of Civil Engineering， Zhengzhou 450007）

Abstract： through the analysis on development trend of new energy saving and environmental protection materials and its application in construction engineering， and summarizes the current status of using four party is using new type of thermal insulation materials， energy-saving windows and doors， cement and fly ash， construction waste resources and building energy saving face， and puts forward some suggestions on the development of in the future. Pointed out that the new energy-saving and environment-friendly building materials is the future development direction of building materials.

Keywords： energy saving； composite insulation； coated low-E glass； ecological cement； construction waste recycling

我國(guó)建筑技術(shù)的不斷深入發(fā)展使得建筑節(jié)能的標(biāo)準(zhǔn)也在不斷提高，在深入研究和推廣應(yīng)用先進(jìn)節(jié)能技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用新型的節(jié)能環(huán)保材料，對(duì)推動(dòng)我國(guó)在建筑領(lǐng)域內(nèi)節(jié)能工作的進(jìn)展，推廣建筑節(jié)能環(huán)保材料在建筑工程中的應(yīng)用具有重要意義。

1.新型建筑材料的發(fā)展趨勢(shì)。

新型環(huán)保型建筑材料是建材產(chǎn)品發(fā)展的必然趨勢(shì)。‘環(huán)保不僅只是考慮地球資源與環(huán)境方面的因素，也要保證材料在生產(chǎn)與使用過程中資源和能源的節(jié)省。環(huán)保型建筑材料的發(fā)展應(yīng)具有以下特征[1]：

1.1節(jié)約能源、降低能耗

與傳統(tǒng)建材相比，新型建材不僅要降低自然資源的消耗和能耗，而且能使大量的工業(yè)廢棄物得到合理的開發(fā)與利用。新型建材不僅不會(huì)對(duì)人類的生存環(huán)境造成污染，而是有益于人體的健康，有助于改善建筑功能。

1.2減少二次污染

積極利用可循環(huán)使用的建筑材料可以減少垃圾掩埋的壓力和節(jié)省自然資源建筑物到達(dá)使用期限后，其材料應(yīng)能自然降解或轉(zhuǎn)換對(duì)自然環(huán)境具有友好性符合可持續(xù)發(fā)展的原則。

1.3對(duì)現(xiàn)有材料進(jìn)行新的加工處理

環(huán)保型建筑材料的發(fā)展在于新材料的運(yùn)用，而新材料的運(yùn)用主要是對(duì)一些材料進(jìn)行新的技術(shù)處理，提高其強(qiáng)度和抗毀壞度，以達(dá)到作為建筑材料的要求。

2.新型節(jié)能環(huán)保材料在建筑工程中的應(yīng)用。

建筑節(jié)能的主要目的就是降低建筑耗能，我們這里所說的建筑節(jié)能，是指在滿足人們正常生活、學(xué)習(xí)和工作需要的前提下，在建筑規(guī)劃、建筑設(shè)計(jì)、建筑材料生產(chǎn)和使用、建筑設(shè)備選型和使用及建筑物施工和投產(chǎn)過程中，采用新材料達(dá)到降低建筑耗能的目的。結(jié)合目前建筑工程應(yīng)用新技術(shù)、新材料的實(shí)踐，就新型保溫材料、節(jié)能門窗、水泥和粉煤灰的利用以及建筑垃圾的資源化談幾點(diǎn)體會(huì)：

2.1新型保溫材料

采用新型的保溫材料，對(duì)推動(dòng)我國(guó)在建筑領(lǐng)域內(nèi)節(jié)能工作的進(jìn)展，推廣建筑保溫材料在建筑工程中的應(yīng)用具有重要意義。現(xiàn)有保溫材料主要有無機(jī)保溫材料和有機(jī)保溫材料。無機(jī)保溫材料豐要有珍珠巖、蛭石、硅酸鈣、發(fā)泡水泥、礦棉、玻璃纖維等[2]。與有機(jī)保溫材料相比，無機(jī)保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)偏大，保溫?zé)嵝Ч圆睿阑鹱枞迹冃蜗禂?shù)小，抗老化，性能穩(wěn)定，使用壽命低；有機(jī)保溫材料則主要有發(fā)泡聚苯板、擠塑聚苯板、噴涂酚醛樹脂、酚醛樹脂泡沫板等；有機(jī)保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)小，保溫效果良好，但是，它們都容易燃燒，一旦發(fā)生火災(zāi)，會(huì)加快火焰的蔓延，而且有大量的有毒氣體排出。另外，有機(jī)保溫材料不耐老化、變形系數(shù)大、穩(wěn)定性差、安全性差。

本文正試圖提供一種兼具無機(jī)及有機(jī)保溫材料的特點(diǎn)，將酚醛樹脂與耐火材料特點(diǎn)結(jié)合，制備出一種有機(jī)/無機(jī)復(fù)合保溫隔熱材料，解決了輕質(zhì)后耐火材料的資源化問題，降低外墻保溫材料的制造成本，加強(qiáng)外墻保溫材料的阻燃性，減少有害氣體釋放，降低熱阻，具有重要經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。提供一種以酚醛樹脂和輕質(zhì)耐火材料回收料為主要原料，添加適量的憎水、固化、潤(rùn)滑和增韌劑等助劑，采用熱壓成型方法，制備一種耐火回收料和酚醛樹脂復(fù)合的保溫材料。該復(fù)合保溫材料兼有有機(jī)保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)低和無機(jī)保溫材料的強(qiáng)度高、阻燃之優(yōu)點(diǎn)。

與現(xiàn)有保溫材料及制備方法相比，該材料具有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）與其他的復(fù)合保溫材料相比，采用輕質(zhì)耐火材料回收料，回收料經(jīng)過高溫服役，呈現(xiàn)多孔結(jié)構(gòu)大大增強(qiáng)了與酚醛樹脂材料的結(jié)合強(qiáng)度；多孔結(jié)構(gòu)還能降低復(fù)合后的熱導(dǎo)率；高溫煅燒清除了無機(jī)顆粒中的低熔點(diǎn)物、揮發(fā)物等有損保溫、阻燃效果的成份，提高阻燃性。

（2）與現(xiàn)有有機(jī)保溫材料相比，克服了有機(jī)保溫材料的易燃、強(qiáng)度低、抗老化性差、使用壽命短的缺點(diǎn)，結(jié)合了有機(jī)保溫材料和耐火顆粒料的質(zhì)輕、導(dǎo)熱系數(shù)低的優(yōu)點(diǎn)。

（3）與現(xiàn)有無機(jī)保溫材料相比，克服了無機(jī)保溫材料的與有機(jī)物界面面積小，結(jié)合強(qiáng)度低，低熔點(diǎn)、揮發(fā)性成分含量高、導(dǎo)熱系數(shù)大、保溫效果差的缺點(diǎn)，保留了無機(jī)保溫材料的防火阻燃、變形系數(shù)小、抗老化、性能穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。

（4）使用回收耐火材料，目前耐火材料的回收問題尚未商業(yè)化，回收成本低。將復(fù)合耐火板的成本降低到原來的30-50%。

（5）性能指標(biāo)：

阻燃等級(jí)A級(jí)。

2.2節(jié)能門窗和節(jié)能玻璃

從目前節(jié)能門窗的發(fā)展來看，門窗的制作材料從單一的木、鋼、鋁合金等發(fā)展到了復(fù)合材料，如鋁合金—木材復(fù)合、鋁合金—塑料復(fù)合、玻璃鋼等。目前我國(guó)市場(chǎng)上主要的節(jié)能門窗有PVC門窗、UPVC門窗鋁木復(fù)合門窗、鋁木復(fù)合門窗、鋁塑復(fù)合門窗、玻璃鋼門窗等。就玻璃鋼門窗而言，玻璃鋼（FRP纖維增強(qiáng)塑料）門窗是以玻璃纖維及其制品為增強(qiáng)材料，以不飽和聚酯樹脂為基礎(chǔ)材料，經(jīng)拉擠工藝生產(chǎn)出的型材經(jīng)過組裝制作成的門窗。玻璃鋼門窗是繼木、鋼、鋁、塑之后的又一代新型門窗。其型材具有極高的強(qiáng)度和極低的膨脹系數(shù)，具有廣闊的發(fā)展前景[2]。

除結(jié)構(gòu)外，對(duì)門窗節(jié)能性能影響最大的是玻璃的性能。目前，國(guó)內(nèi)外研究并推廣使用的節(jié)能玻璃主要有中空玻璃、真空玻璃和鍍膜玻璃等。鍍膜低輻射玻璃是近年來發(fā)展起來的新型節(jié)能玻璃，鍍膜玻璃是指在玻璃表面涂覆一層或多層金屬、合金或金屬化合物薄膜，通過鍍膜以改變玻璃的光學(xué)性能，滿足某種特定要求[3]。玻璃鍍膜改變了玻璃對(duì)光線、電磁波的反射率、折射率、吸收率及其他表面性質(zhì)，賦予玻璃表面其他性能。既可以保證室內(nèi)的能見度，又能減少冬季室內(nèi)熱量向外發(fā)散，還能控制夏季戶外熱量過多的進(jìn)入室內(nèi)，提供舒適的居住生活環(huán)境，將是未來節(jié)能玻璃的主要應(yīng)用品種。

2.3水泥的發(fā)展和粉煤灰的利用

水泥工業(yè)在我國(guó)建材行業(yè)中耗能最大，隨著水泥工業(yè)的發(fā)展，其對(duì)環(huán)境的影響也已由無節(jié)制排放污染物發(fā)展到對(duì)自身產(chǎn)生的污染物盡量回收利用，而且正在全方位地?cái)U(kuò)大利廢功能，利用其它工業(yè)廢物來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的礦物原料、燃料。至此生態(tài)水泥的產(chǎn)生解決了這些工業(yè)廢棄物所帶來的環(huán)境影響問題。所謂生態(tài)水泥就是廣泛利用各種廢棄物，包括各種工業(yè)廢料、廢渣及城市垃圾制造的一種生態(tài)材料。這種水泥能夠降低廢棄物處理的負(fù)荷，既解決了廢棄物造成的污染，又把生活垃圾和工業(yè)廢氣物作為原材料，變成有用的建設(shè)資源，從而降低了生產(chǎn)成本[4]。

粉煤灰是燃煤發(fā)電場(chǎng)的廢棄物，由于其具有輕質(zhì)多孔的特點(diǎn)和潛在的水硬性，可以作為多種建材的生產(chǎn)原料。粉煤灰的利用范圍非常廣泛，可以用在冶金、精細(xì)化工、道路建設(shè)、機(jī)場(chǎng)跑道建設(shè)以及建材等領(lǐng)域。目前美國(guó)已經(jīng)開始利用粉煤灰原料開始替代傳統(tǒng)建筑材料，用于墻板、空心石柱，替代磚瓦，利用F級(jí)粉煤灰制造過火磚，利用粉煤灰與纖維合成復(fù)合材料生產(chǎn)墻體材料，以100%粉煤灰生產(chǎn)高性能砌塊。目前粉煤灰使用主要在以下兩方面：一是粉煤灰外墻裝飾板，利用70%的粉煤灰加30%的高分子材料制成的房屋外墻護(hù)角板，市場(chǎng)前景很好；二是粉煤灰仿制天然石，使用100%粉煤灰添加少量添加劑制造，非常適合國(guó)內(nèi)使用。開發(fā)粉煤灰建材不僅可以解決能源和資源問題，同時(shí)還可以解決這種工業(yè)廢棄物造成的污染問題。今后在粉煤灰綜合利用方面，需要重點(diǎn)開發(fā)研究的前沿技術(shù)課題有大摻量粉煤灰制品，各種免燒結(jié)、免蒸養(yǎng)自然養(yǎng)護(hù)工藝的粉煤灰磚制品和粉煤灰陶粒等[5]。

2.4建筑垃圾資源化

在我國(guó)，建筑垃圾的資源化利還處于初級(jí)階段。其基本思路均為將建筑垃圾進(jìn)行分選，從而進(jìn)行分類利用。在實(shí)際的應(yīng)用方面，真正規(guī)模化利用建筑垃圾的報(bào)道目前國(guó)內(nèi)還很少。

建筑垃圾資源化是指采取管理和技術(shù)從建筑垃圾中回收有用的物質(zhì)和能源。它包括以下三方面的內(nèi)容。

（1）物質(zhì)回收：指從建筑垃圾中回收二次物質(zhì)不經(jīng)過加工直接使用，例如，從建筑垃圾中回收廢塑料、廢金屬、廢竹木、廢紙板、廢玻璃等；

（2）物質(zhì)轉(zhuǎn)換：物質(zhì)轉(zhuǎn)換是指利用建筑垃圾制取新形態(tài)的物質(zhì)。例如，利用混凝土塊生產(chǎn)再生混凝土骨料；利用房屋面瀝青作瀝青道路的鋪筑材料等；

（3）能量轉(zhuǎn)換：能量轉(zhuǎn)換是指從建筑垃圾處理過程中回收能量。例如，通過建筑垃圾中廢塑料、廢紙板和廢竹木的焚燒處理回收熱量。近幾年，我國(guó)在建筑垃圾開發(fā)利用方面投入了相當(dāng)大的資金，不少地區(qū)將建筑垃圾作為一種再生資源，對(duì)固體廢棄物加以篩分、破碎后制成建筑垃圾磚或垃圾磚取代傳統(tǒng)黏土實(shí)心磚作為砌體材料，凈化了環(huán)境，節(jié)約了能源，保護(hù)了土地資源，是一種具有經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的產(chǎn)品，從而使建筑業(yè)走上了一條良性循環(huán)的經(jīng)濟(jì)模式，成為建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展的動(dòng)力。

3.總結(jié)

隨著我國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程的進(jìn)一步推進(jìn)和節(jié)能思想的深入人心，建筑節(jié)能必將成為未來節(jié)能研究的焦點(diǎn)。新型節(jié)能環(huán)保型建筑材料代表了建筑材料的未來發(fā)展方向，符合世界發(fā)展趨勢(shì)和人類發(fā)展的需要。新型節(jié)能環(huán)保型建筑材料將一直更新，有毒害的材料不斷減少，新的綠色建材產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。它的應(yīng)用遍布各行各業(yè)。新型節(jié)能環(huán)保型建材不斷開發(fā)應(yīng)用必將促進(jìn)人類的發(fā)展與進(jìn)步。我們相信通過推廣環(huán)保型建筑材料，應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，一定能使我國(guó)的建筑業(yè)朝著綠色、環(huán)保和節(jié)能的方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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[4] 陳香林.淺析新型節(jié)能型建筑材料的發(fā)展趨勢(shì)[J].黑龍江科技信息，2009.10.

[5] 馬紅俠.發(fā)展新型節(jié)能建筑材料的必要性及現(xiàn)狀[J].甘肅科技，2009.25（18）.