生物質材料作為農村建筑保溫材料的熱工性能分析

目前社會中占據主要地位的能源如石油、煤炭等都屬于不可再生能源，且在應用過程中會造成一定程度的環境污染。由于這些能源大多是在歷史進程中沉淀下來的，因此，在應用之前，必須進行實地開采，過度開采，會造成地表塌陷以及嚴重的生態失衡。對此，本文將立足于現社會發展實際，對生物質材料的熱工性能進行分析，對其在農村建筑保溫材料中的應用進行研究。

前言

隨著全球一體化進程的加快，社會生活對能源的需求已經越來越大，發展新型能源已經成為當代社會必須面臨的重大課題。生物質能源是為應對現代社會中能源短缺以及環境污染兩大社會問題而產生的，分析生物質能源的特殊性質，并將其應用的現代工程建設中，不僅是當代社會的客觀需要，也是我國貫徹落實可持續發展觀的重要舉措。

生物質材料綜合概述

生物質材料是為緩解現代社會中能源短缺、環境污染嚴重等問題而提出使用的一種新型能源。生物質材料的原材料是各種天然植物或者植物的加工廢棄物，經過物理、化學、生物等現代技術手段加工制造而形成的性能優異，附加值高的一種材料。

生物質材料的熱工性能分析

1.主要生物質材料的熱值測試及分析

熱值是評定燃料質量的重要指標之一。具體是指燃料完全燃燒后放出的熱量，熱值是物質的一種獨有特性，可以說每種物質都具有其自身與眾不同的熱值，它是不同燃料在燃燒過程中化學能轉化為內能的真實體現。分析生物質材料的熱工性能首先要進行熱值測試，其原理是在氧氣過剩的情況下測試彈熱值，按照儀器說明說的相關規定對單位質量的測試樣品進行實驗，并得到相關的熱量值。

實驗主要對幾種主要的生物質材料進行了測量，如玉米秸稈、花生殼、鋸末等。如圖1所示，為各種生物質材料的相關實驗數據，通過對實驗數據進行分析，可以發現其中溫差最大的是花生殼，溫差最小的是玉米秸稈。將數據代入熱值公式即可得到最終的熱值數據。值得注意的是，生物質材料自身含有的水量與氫量會對實驗數據造成一定程度的影響。總體分析實驗數據，可以知道農村的生物質材料本身具有較高的燃燒性能，如果將丟棄的生物質材料進行合理利用，可以節約大量能源，為我國的經濟發展與環保事業做出巨大貢獻。另外，生物質材料總的秸稈能耗低、污染小而且可以講解，相對塑料保溫板而言，具有更大的發展前景以及利用空間。

2.主要生物材料作為保溫材料的導熱系數測定

導熱系數是指在穩定的傳熱條件下，材料在固定時間內傳遞的熱量，它只針對存在導熱的傳熱形式進行研究。另外，導熱系數的用來評判材質均勻的保溫材料的，以導熱率為最終評定標準，導熱率是根據傅里葉定律定義的。一般而言，物質的導熱系數會不可避免的受到外界因素的影響，如濕度、壓力、溫度等，整體來說，固體的熱導率大于液體，而液體的熱導率大于氣體。為尋求準確，物質的導熱系數判斷一般采用實驗測量，實驗測量方法主要有穩態法與非穩態法。實驗進行過程中，需要借助現代科技設備的輔助，在生物質材料導熱系數測定中主要需要高精度電子計數稱、防護板等。實驗測量的生物質材料為顆粒狀，主要測量材料包括花生殼、玉米秸稈、鋸末、黃花菜秸稈等常見生物材料。通過分析具體的實驗數據，可以得知，黃花菜秸稈與玉米秸稈的導熱系數明顯較小，其中導熱系數最大的生物質材料為鋸末。造成這種現象的主要原因在于生物質材料自身組成結構的差異。將通過實驗得出的生物質材料導熱系數與目前廣泛應用的建筑保溫材料相比較，可以發現生物質材料的導熱系數雖然相對化學物質材料偏小，但是仍在基本需求范圍之內，此外，生物質材料在實際應用時可以適當加大厚度來彌補這一缺陷。值得一提的是，由于生物質材料大多就地取材，且所選生物質材料不存在化學危害，所以，在利用生物質材料加強農村建筑的保溫性能后，要注意防潮、防蟲。

生物質材料在農村建筑保溫材料中的應用分析

1.生物質材料在墻體空心砌塊中的合理應用

保溫是建筑的一個重要性能，一般依靠墻體的建筑設計完成建筑的保溫工作。客觀而言，類似石化類等墻體保溫材料無法在農村建筑中得以推廣，但是對于建筑保溫問題，可以充分利用農村建筑的優勢，就地取材。利用生物質材料加強維護結構保溫隔熱，可以利用秸稈、稻草等生物物質充填在墻體的空心夾層中。要注意的是，選擇的填充生物材料要具有較小的導熱系數，以此降低墻體的綜合導熱系數，另外，由于填充物質是取自自然環境的廢棄生物材料，可以有效避免環境污染現象的發生。

2.生物質材料在墻體夾層與外墻保溫中的應用

除在墻體空心砌塊中填充生物質材料以外，墻體保溫也可以從墻體外保溫與夾層保溫方面入手。外保溫是指利用生物質材料重新制造一面可以安置在外墻表面的板材，以加厚墻體的方式達到增強墻體嚴密性的目的。具體措施為將稻糠、秸稈、煤灰粉等生物質材料進行混合壓縮，利用現代科技進行加工制造，然后使生物質材料最終成為適合敷設的板材，將板材與外墻結合在一起，使其形成墻體保溫層，從而起到保溫的作用。夾層保溫是針對建筑墻體中的夾層縫隙問題，將秸稈、稻糠等生物物質進行加工處理，粉碎成半徑細小的粉粒狀物質，直接灌入到夾層之中，以達到保溫的效果。

3.生物質材料在農村建筑頂部保溫中的應用

目前建筑設計中屋頂普遍應用的保溫材料為EPS聚苯乙烯泡沫板，通過實驗相關數據顯示，生物質材料的導熱系數同樣達到了建筑保溫材料的需要，因此，可以采用干草、蘆葦等較為松散的生物質材料代替EPS作為屋頂保溫層。另外，也可以將生物質材料加工成細小的粒狀物質直接鋪攤與建筑吊頂板上。值得一提的是，在應用生物質材料用于屋頂保溫層時，要在施工時主要對保溫層進行保護，另外，為防止生物質材料發生霉變可以講生物質材料與生石灰進行一定比例的混合應用。

4.生物質材料在農村建筑地板保溫中的應用

農村建筑設計需要充分結合當地額經濟狀況與地形特征進行設計，因此，農村建筑在施工階段會受到資金預算與施工技術的制約，對于一些造價昂對，相對高檔的建筑材料無法大面積應用，因此，在進行建筑設計時，設計師充分考慮到相關問題的解決措施。在農村建筑中，地層保溫主要在地板上進行施工，因此可以將生物質材料用作地板保溫層，一些較為松散額定生物質材料還可以起到隔音的效果，如果是在架空木地板中填充生物質材料，要注意做好通風處理。

結語

通過分析可以得知，當前社會的發展急需新型能源的支持。生物質材料是通過現代科技手段進行加工制造的新材料，可以保證對材料進行循環利用，最為重要的是，生物質材料在應用過程中基本可以保證污染物的零排放，推進我國節約資源建設的進程。因此，將生物質材料應用到農村建筑的保溫設計中，不僅可以節省部分開支，還能夠節約社會資源、減少環境污染。

（作者單位：湖北省利川市毛壩鎮村鎮建設服務中心）