新型綠色建筑材料的應用現狀及發展趨勢

任月敬

（山西工程科技職業大學，晉中 030619）

1 前言

目前，隨著我國經濟和社會的快速發展，傳統工業正在進行結構調整和轉型，新的環境保護材料的研發和應用也越來越受到重視[1]。在建筑工程方面，出現了一種新的綠色建筑節能材料，這不僅順應了當今世界提倡的節能減排、環保的思想，也為現代建筑行業的發展指出了新的方向，支撐了國家的經濟和社會的健康發展[2]。通過相關材料類型及應用，對我國建筑行業中綠色建筑節能新材料的使用現狀進行了分析，并對其發展方向進行了討論。

2 綠色低碳建筑材料

2.1 綠色低碳建筑材料概述

在今天的建筑業中，可持續發展的思想越來越深入人心，而與之相應的材料，也正逐步走向綠色、低碳。綠色低碳建材，是指對環境無害，不含放射性，并且在變成建材廢料后可以再循環使用的建材，也被稱作“生態建材”[3]。這種材料從原料的選擇、生產、銷售等各個環節都有嚴格的控制，并且按照有關的工藝規范來生產，從而達到生產指標系統的要求。

在節能減排意識的持續推動下，越來越多地采用了綠色、低碳的建材，并逐步被人們所接受。隨著環保水泥、竹炭墻漆、有機玻璃等環保建材的發展，綠色建材的開發和應用日益廣泛，減少了傳統建材的能源消耗和環境污染。

傳統建材易產生大量的環境污染，并危及人體健康；而新一代的綠色低碳材料，因其能耗低、污染小、可再生等特點，在生態修復、大氣污染治理等方面具有明顯的應用前景。在住宅建造與裝飾方面，采用綠色低碳的材料，可以有效地減少對環境的污染，而且不會對人類造成任何負面影響，這是建材工程技術進步的一個重要表現，也是建材產業轉型的重點。

2.2 綠色建筑材料優勢

（1）符合低碳發展要求：綠色建材是從農業、工業和建筑中產生的固體廢物中提取出來的，它可以降低對自然資源的利用和消費，并且在生產過程中沒有給周圍帶來任何不利的影響。

（2）滿足生態環境要求：隨著我國經濟的迅速發展，對生態環境造成了很大的壓力，環境污染已成為社會各界共同關心的重大課題，直接關系到人民的生活品質和福祉。合理地使用綠色建材，能有效地降低對生態環境的損害，符合人類生產的生態需求。這是由于綠色材料在生產和使用過程中都具有環境友好的特征，注重對材料的循環利用，從而極大地提高了資源的利用率。

（3）功能多樣：綠色環保的建材既能對生態環境產生正面的影響，又能滿足人民對高品質生活的需求，這很大程度上是因為綠色建材的低碳特性，能讓人類的居住條件得到更好的提升。

3 綠色建筑節能新材料的應用類型現狀

第一，智能涂料。智能涂料是一種將人工智能技術和噴涂材料相結合而開發出來的一種新的建材。在面對強烈的自然光時，它可以自動地吸收更多的光和熱；在光照較弱、周圍溫度相對較低的情況下，可以發揮很好的隔熱作用，并通過智能控制系統實現對建筑內部溫度和濕度的合理調控，為居民提供舒適的生活環境。智能涂料已經被大量地用于建筑墻壁的內壁和外壁的涂裝，這符合了目前國家的市場需要和人們對更好的生活的追求。所以，在今后的發展中，智能涂料有著非常廣闊的發展前景。

第二，水泥纖維板。水泥纖維板是一種應用較多的新型節能材料，它是以水泥等多種無機物為原料，并與多種纖維類材料進行充分地組合而制成。水泥纖維板的最大特色就是將新材料與老材料有機地融合在一起，因此具有良好的硬度和強度，同時也具有較高的品質和性價比。與此同時，將水泥纖維板應用到建筑建設中，因為采用了新的技術，因此可以搭配出更加專業和科學的配件，可以大大降低各種錯誤的概率，也可以將螺絲、釘子等配件隱藏得很好，裝修的樹脂混合涂料顏色不會有太大的區別。此外，該水泥纖維板具有優良的阻燃特性，尤其是對于突發的火災事故，這種新型的節能材料可以大大減少建筑火災的概率；如果出現火災，這種材料還可以起到一定的控制作用，讓大家有更多的時間去救人。

第三，碳素纖維建材，又稱聚丙烯腈基碳纖維，是一種以植物樹脂為原料的復合材料，是一種由樹脂和碳素纖維有機地結合而成的新型節能材料。與金屬材料相比，它具有耐高溫、耐腐蝕、低熱膨脹系數等優點，特別是與傳統建筑材料相比，它的重量更輕，這有助于改善建筑工程的施工質量，延長建筑的壽命。而且，碳素纖維建筑材料的穩定性很好，即使在突然的溫度變化下，也不會發生變形。此外，碳纖維建筑材料還有一個優勢，那就是它本身能夠進行清洗，這種功能更加突出了它是一種綠色環保材料的先進理念。

第四，綠色植物建材。作為自然界中最自然、最健康的色彩，綠色已經成為全世界環境保護的首選，建材也不例外。綠色建筑材料以豆類等綠色植物為原料，經特別處理后生產而成。這種新型的節能材料可以徹底地避免能源類建筑材料的使用和消耗，在特定的建筑工程建設中，它不會對周邊的自然生態環境造成任何的破壞。另外，綠化建筑材料是由綠色植物開發而成，所以它的應用對人體的健康沒有任何危害。比如上海世博會的瑞士展館，采用的就是大豆蛋白纖維，具有良好的彈性，可以長期使用，并且可以自然分解。

第五，可回收型建材。這種新型的節能材料是目前世界各國建筑業的一個重要發展趨勢，傳統的建材大多是以鋼筋混凝土為主，可循環利用的性能非常差，在建筑壽命結束后，將會形成大量的建筑廢棄物，這些廢棄物很難處置，給周圍的環境帶來很大的危害。因此，傳統的建筑材料，正逐漸被可循環利用的環保、節能的建筑材料所取代。此外，利用可循環建筑材料進行全結構的建造和施工技術的支持，非常符合當前建筑業的環保、綠色、節能的發展理念。

4 綠色建筑材料在施工中的應用

4.1 頂層設計

（1）選擇合適的綠色建筑材料

在頂層設計階段，必須對環保建材進行認真地評價和選擇。這涉及材料的環保性能、能效、可持續性和壽命費用。通過選用環保材料，例如可再生材料，高性能隔熱材料，低排放材料，可達到綠色建筑工程的目的。設計最優與材質匹配：在頂層設計中，使用綠色建材必須與總體設計相匹配。

（2）采用先進的建筑技術

在屋頂設計中，也要充分利用新能源，智能控制，雨水收集與利用等先進的綠色建筑技術。通過本項目研究，提出了一種新的節能、節水、運營管理新方法。

（3）建筑材料循環利用

在建筑結束之后，屋頂的設計也要考慮到建材的回收，其中包含了材料的循環、再使用和處置等。藉由可更新的材料，模組化的設計及整體的拆卸程序等方式，可將廢料的產量降至最低，減少資源的使用。

4.2 軟膜天花板

（1）環境友好

軟膜頂棚采用的是對環境友好的材質，例如聚氯乙烯膜，PET 膜等。與傳統的石膏板、鋁扣板等材料相比較，軟膜頂棚在制造過程中耗能較少，對環境的污染也較小。

（2）能耗節約

軟膜頂棚保溫效果好，能有效地降低室內熱傳遞，降低了空調、供暖設備的負荷，達到了節能的目的。

（3）室內空氣質量改善

軟薄膜頂棚一般采用抗菌、防霉、易于清洗的材料。從而降低了室內細菌、霉菌的繁殖，提高了室內空氣品質，為使用者營造了一個更健康、舒適的生活環境。

4.3 建筑結構中的應用

從我國建筑業的不斷發展來看，在我國的建設工程中，越來越多的綠色建筑材料被應用，它可以將傳統的建筑污染物進行回收、處理，并將其進行集成和二次使用。在建筑物的建造過程中，建設單位及有關人員要根據工程結構對質量、承載能力等需求，對其進行科學地選用。

表1 相變材料與EPS 的對比

5 新型綠色建筑材料的發展趨勢

5.1 相變材料

“相變儲能是指在某一特定溫度（即相變階段）條件下，能夠發生形貌變化，從而實現對相變過程的有效吸附/釋放。所以，它能幫我們存儲和散熱。然而，相變材料具有儲能密度高、儲能過程接近等溫、可控等特點，在解決能量供需矛盾方面具有優勢。”因此，相變儲能技術在節能、保溫等方面有著顯著的優勢。

目前，固—固相變和固—液相變蓄熱材料在綠色、節能的建筑領域發揮著重要作用。固—固相變蓄熱器可分為無機鹽型、多元醇型和聚合物交聯型；而固態和液態的相變回熱器，可分為無模、有模和聚合物三種。

以無機鹽為代表的固—固相變儲熱材料，其晶型多樣、溫變范圍大，適合高溫存儲與溫控，難以用于工程實踐。多元醇相變材料因其相變熔點大、相變溫度高，適宜于中高溫儲存與調控，但其儲能性能較差。但其不足之處在于：當轉化溫度達到某一臨界值時，材料將由固態向塑性晶體轉化，而塑料晶體的蒸汽壓高、易純化，需要使用密閉的容器，難以充分發揮固—固相變的優勢。利用高分子交聯相變儲熱材料，克服了常規非交聯高分子相變儲熱難成形的缺點，提高了相變蓄熱性能，易于處理，具有廣泛的應用前景。

5.2 納米材料

納米材料是指尺寸在1 到100 納米之間的材料，具有獨特的物理、化學和機械性質。在綠色建筑領域，納米材料的應用越來越受到關注。

窗作為建筑物內外熱量、光能交換的重要途徑，在建筑節能中占有舉足輕重的地位。建筑中約有50%的能源來自窗戶，所以，門窗的節能技術對提高建筑的節能水平至關重要。在當今社會，越來越多的建筑物采用了玻璃幕墻，因此，如何提高門窗的使用效率、減少門窗的損耗，是實現“綠色”建筑發展的必然途徑。納米二氧化硅（SiO2）氣凝膠不僅具有隔熱、吸聲等性能，還能將兩層玻璃夾在中間，形成夾層玻璃，隔熱性能是一般雙層玻璃的數倍，同時還能降低噪音。若將該夾層玻璃應用于住宅窗口，則可大幅減少散熱，節能效果顯著，且可減輕建筑重量，達到防火目的。

近年來，隨著納米技術的進步，節能玻璃在極大地提升了能量利用率的同時，也開始向智能化、動態調節光照開關，從而實現對太陽光的攝取量進行調控。然而，電致變色玻璃中的變色材料，在電場的作用下，可以有選擇地對外部的熱輻射進行吸收或反射，從而降低了建筑的能耗，提高了自然照明，同時也具有防窺視、防眩的功能，使室內和室外的光設施都減少了。

另外，將納米銀顆粒加入到涂層中，可賦予涂層持久的抑菌作用。所釋放出的銀離子能殺滅病菌，因此不需要額外的抗菌劑就能抑制霉菌、藻及細菌的生長。

但是，由于納米材料的大量使用，這些人造納米粒子將會進入環境中，對人體的健康和生態安全構成威脅。但是，隨著科技的不斷進步，納米材料的回收、再利用與再加工將是一種新的發展方向。針對不可循環利用的納米顆粒，研究其在大氣、水體、多孔介質等環境介質中的轉化規律，探討其對生態系統的影響，開發可避免二次污染的環保綠色工藝，是今后材料技術發展的方向。

6 結論

總之，建筑工程采用綠色建材與綠色建造工藝，是我國建筑業“綠色化”“環保化”發展的重要體現。在未來的項目建設過程中，施工單位要將目標工程建設地區的氣候、地質情況和當地地質災害的發生頻率進行全面地分析，挑選出性價比高、保溫隔熱、抗震性能好的綠色建材，并在此基礎上采用綠色建造技術，不斷地提升建筑工程的經濟效益、社會效益和生態效益。