建筑節能材料的分類與性能概述

郭長日

建筑節能是執行國家環境保護和節約能源政策的主要內容,是貫徹國民經濟可持續發展的重要組成部分。在眾多節能手段的探討與研究中,研制節能建筑材料受到了較多的關注。采用節能新型材料,具有顯著的社會效益、經濟效益和環境效益。因此,開發研制及應用節能材料是建筑節能的根本途徑,也是促進我國建筑業持續健康發展的根本保證。

1 建筑節能材料的內涵

建筑節能,即在建筑中合理使用和有效利用能源,不斷提高能源利用率,降低建筑能耗量。建筑節能材料,是指維持建筑物日常使用過程中能耗低的建材,通過改變材料自身的特性來達到建筑節能的目的[1]。開發及利用節能新材料,不僅對環境保護有深遠的意義,也有利于社會經濟的發展。

2 建筑節能材料的分類與性能

2.1 建筑節能主墻體材料的分類與性能

1)加氣混凝土砌塊。該類產品材料來源廣泛、材質穩定、強度較高、質輕、易加工、施工方便、造價較低,而且保溫、隔熱、隔聲、耐火性能好,是迄今為止能夠同時滿足墻材革新和節能50%要求的唯一單材料墻體。但是在寒冷地區還存在著隔氣防潮、防止內部冷凝受潮、面層凍融損壞等問題。2)EPS砌塊。該類砌塊具有構造靈活,結構牢固,施工快捷方便,綜合造價低,節能效果好等優點,可澆筑混凝土,形成隱形梁柱框架結構。3)混凝土空心砌塊。目前我國大都使用190 mm×190 mm×390 mm標準型混凝土空心砌塊,但最大問題是其模數與建筑模數不相一致,給建筑施工帶來很多不便。4)模網混凝土。其既有木結構的靈活性,又有混凝土結構的高強和耐久性。具有輕質、節能、保溫、隔熱、隔音等多種優良性能,便于運輸、組裝方便、施工速度快,并能有效地減輕建筑物負荷。增大使用面積,是理想的輕質節能承重墻體材料[2]。5)納土塔(RASTRA)空心墻板承重墻體。納土塔板只是同體積混凝土重量的1/7～1/6,可減少對基礎的荷載,節約建筑物基礎的投資;保溫隔熱性能好,納土塔板屬非燃燒體,滿足防火規范對防火墻耐火極限的要求。

2.2 建筑節能外墻保溫材料的分類與性能

1)礦物棉。巖棉和玻璃棉統稱為礦物棉,巖棉制品具有良好的保溫、隔熱、吸聲、耐熱、不燃等性能和良好的化學穩定性。但巖棉的質量優劣相差很大,保溫性能好的密度低,其抗拉強度也低,耐久性比較差。玻璃棉與巖棉在性能上基本相似,但其手感好于巖棉,可改善工人的勞動條件,但價格較巖棉高。2)聚苯乙烯泡沫塑料。其表觀密度小,熱導率小,吸水率低,隔音性能好,機械強度高,而且尺寸精度高,結構均勻。因此,在外墻保溫中其利用率很高[3]。3)硬質聚氨酯泡沫塑料。硬質聚氨酯泡沫塑料絕熱性能非常好,熱導率極低且其特有的閉孔結構使其具有更優越的耐水汽性能,由于不需要額外的絕緣防潮,簡化了施工程序,降低工程造價。但因其價格較高而且易燃,限制了其使用。4)硅酸鹽復合絕熱砂漿。此種材料保溫隔熱性能好,施工簡便,可直接涂抹。5)水泥聚苯板(塊)。這種材料保溫性能優良、容重輕、強度高,施工方便、有韌性、抗沖擊,還具有耐水、抗凍性能。但這種材料的容重、強度和熱導率之間存在著相互制約的關系,配比中各成分量的變化對板材的性能都有顯著的影響。如能較好地解決板縫裂縫問題,大面積推廣應用前景看好。6)膠粉聚苯顆粒保溫材料。該材料固化后熱導率低、熱工性能好,密度小,具有良好的和易性、耐候性。該保溫材料突破了傳統保溫砂漿只能用于內保溫的局限,是適合中國國情的保溫材料,應加大研究力度,盡早普及。

2.3 建筑節能門窗材料的分類與性能

1)玻璃。對窗的節能性能影響最大的就是玻璃的性能。目前,國內外研究并推廣使用的節能玻璃主要有以下3種:a.中空玻璃。熱導率很低,具有優異的保溫性能。中空玻璃是實現門窗節能的重要途徑,我國以中空玻璃逐漸代替普通玻璃將是必然趨勢[4]。b.真空玻璃。真空玻璃當中是普通空氣或充氬氣,其保溫隔熱性能、隔音性能、透光折減系數均優于中空玻璃。c.鍍膜低輻射玻璃。可以保證室內的能見度,對紅外光具有較高的反射率,能減少室內外的熱交換,達到保溫節能效果;熱反射鍍膜玻璃的使用不僅具有節能和裝飾效果,還可起到防眩、單面透視和提高舒適度等效果。2)門窗框扇材料[5]。a.塑鋼型材。該類框扇比重輕、熱導率低、保溫性能好、耐腐蝕、隔聲、防震、阻燃性能優良。PVC塑料冷脆性高,不耐高溫,剛性差,彎曲模量低,使得該類門窗材料在嚴寒和高溫地區使用受到限制。b.塑鋁型材。具有較好的保溫性能;彎曲模量高,剛性好,寒熱性能好,不易產生結露現象,適宜大尺寸窗及高風壓場合及嚴寒和高溫地區使用;但其線膨脹系數較高,窗體尺寸不穩定,對窗戶的氣密性能有一定影響。c.玻璃鋼型材。具有低的線膨脹系數,窗體尺寸穩定,氣密性能好;熱導率低,保溫性能好;隔熱性能好;耐腐蝕,適用環境范圍廣泛;耐寒熱,使得玻璃鋼門窗可以廣泛應用在嚴寒和高溫地區;使用壽命長,是國家重點鼓勵發展的節能產品。

2.4 其他建筑節能材料的分類與性能

1)相變材料(PCM)。應用于建筑材料的熱能存儲始于20世紀80年代,目前,國內關于相變建筑材料的研究和應用主要還只停留在實驗室階段,基礎數據庫缺乏,材料熱循環性能和長期使用穩定性能以及導熱性能還有待提高[6]。

2)太陽能。人類可利用的最理想的能源,我國太陽能的利用研究已經開始。可以預見,采用光能轉換技術與建筑的屋頂、外墻、窗戶等結合集成復合產品,將有極為廣闊的發展前景。

3 結語

我國現階段所運用的建筑節能材料種類繁多,功能各異。隨著政府對建筑節能的高度重視,相關法制的健全和完善,人們節能意識的提高,各種建筑節能材料及技術越來越引起人們的重視,積極致力于這些材料在建筑中的研究和應用,必將推動建筑節能工作向前發展,為建設節約型社會做出應有的貢獻。

[1] 楊 旗.節能材料屬于保溫絕熱材料[J].攀枝花學院學報,2007(3):84-86.

[2] 賈 哲,姜 波,程光旭,等.建筑節能材料簡述[J].建筑節能,2007(6):33-35.

[3] 伍 林,楊 賀,易德蓮.保溫材料的技術現狀和發展趨勢[J].陜西建筑,2005(19):1-2.

[4] 康 鵬.論現代建筑節能材料的發展趨勢[J].廣東科技,2007(8):473-475.

[5] 李明海,王薇薇,許紅升.既有建筑圍護結構節能改造技術研究[J].建筑節能,2009(1):1-3.

[6] 吳紅利,楊利民,李光道.新型節能型建筑材料的發展趨勢[J].陜西建筑,2008,5(155):1-4.