節能新材料、新技術在建筑工程中的應用

李 昂 ，徐家樹

（1.中國建筑第八工程局有限公司，江蘇南京 210000；2.南京聯創科技集團股份有限公司，江蘇南京 210000）

0 引言

現代化的建筑工程項目中經常采用一些更加先進的施工方法和施工材料來增強建筑物的節能環保效果。建筑物內的室內供暖、照明、通風空調以及結構設計等都可以采取一定的技術實現更好的節能效果。在建筑物的墻體施工、屋面施工、門窗施工中都可以使用一些新型的節能材料來增強其施工效果。

1 節能技術和材料的意義

國內在居民住宅、道路橋梁、生產廠房以及其他各類建筑物方面都存在非常龐大的建設需求，傳統的建筑材料和施工工藝在當前的發展階段逐漸表現出能耗水平高、運營效率低下以及環保效應差等問題。建筑工程的高能耗在很大程度上對其運營成本控制、碳排放控制以及建造技術創新等造成了制約。因而在建筑工程中采用節能技術和材料可以取得非常良好的經濟效益和社會效益。具體如下：①提高工程質量。節能新技術和新材料的運用并不是在原有的基礎上減少建筑物的功能或者降低施工標準，而是通過技術和材料方面的創新達到提高工程質量以及降低施工和運營過程中的能耗水平；②節能技術和節能材料的運用可以讓建筑施工過程更加節約地使用材料、消耗電能和水資源等。因而整個工程項目的建造成本以及施工過程中的節能環保效應將表現得更加突出；③建筑物投入使用之后也需要在日常的運營過程中消耗大量的電能、水、天然氣或者其他類型的能源。良好的節能設計和節能材料可以有效減少建筑物在投入使用之后所消耗的能源，進而產生良好的經濟效益和環保效益[1]。

2 應用分析

2.1 節能技術

（1）利用地熱能供暖。傳統的建筑物在取暖的過程中主要依靠城市集中供暖系統、天然氣供暖或者使用室內空調設備。然而這些傳統的供暖形式在實際使用過程中都會間接或者直接消耗大量的電力能源、化石燃料以及產生非常嚴重的大氣污染。我國北方地區在冬季集中供暖過程中很容易因為化石燃料的大量消耗而產生比較嚴重的霧霾天氣。在某些地熱能資源比較豐富的地區已經開始小規模地通過地熱能來對城市建筑物供暖系統進行循環加熱，這種供暖技術在長期的使用過程中可以產生非常顯著的節能效果和環保效應。

（2）門窗節能技術。建筑物的門窗結構是其最容易產生熱量流失、噪聲干擾或者高溫傳導的部位之一，門窗在冬季產生的熱量流失會導致建筑物內的溫度出現較快的下降并增加了空調等設備的使用頻率，夏季則容易因為高溫而消耗等到的電能來消暑。因而現代化的節能技術中需要通過全新的設計方案來提升門窗部位的密封性、隔熱性以及保溫性等。例如，可以使用雙層玻璃的設計方案來減少室內熱量的流失或者室外熱量的流入速度，這種技術可以將建筑物室內形成更好的“冬暖夏涼”的效應。在門窗的邊沿處可以使用設置密封條的措施達到相同的效果[2]。

（3）外墻和屋面保溫隔熱技術。建筑物除了窗戶之外的另一個容易引起室內外溫度熱傳導的部位就是墻體的屋面，因為這兩個部位的面積都非常大。一方面在建造墻體的過程中可以采用一些隔熱性能比較好的新型砌體結構材料，例如，空心磚、加氣混凝土砌塊等。另一方面，可以通過在屋面上或者墻體外側設置專門的保溫層來增強其隔熱保溫的效果并減少室內外熱量的傳導。通常可以使用一些新型的墻體保溫和絕熱材料來實現這些建設目標，例如，水泥輕質隔墻板。

（4）暖通余熱回收。大型公共建筑物的設計中需要通過專門的新風系統來實現室內外空氣的流通并為室內人員提供更加清新的空氣。但是在室內外空氣交互的過程中常常會因為室外溫度較低而室內溫度較高造成熱量的流失。對室外進來的冷空氣進行加熱有需要消耗較多的熱能。因而在比較先進的暖通空調系統中需要通過余熱回收技術對室內排出的熱空氣進行處理，盡可能對其中的熱量進行回收利用。

（5）全面推廣節能電氣設計。建筑物室內的空調、熱水器、照明設施以及取暖設施等都需要消耗大量的電能或者天然氣。在現代化的建筑施工中還需要統籌各種電氣系統的設計方法并盡可能做到各種系統的節能設計。例如，在建筑物的公共走廊或者公共廁所等部位可以設計使用聲控照明以及節能燈具。建筑物室內的溫度調節可以采用中央空調技術或者使用具備良好節能效果的空調設備。這種節能化的電氣設計方案可以在很大程度降低室內各種電氣設備的能源消耗水平。

（6）優化建筑結構設計。建筑物的結構通常也可以在一定程度上影響其散熱、通風以及保溫等方面的性能。尤其在一些造型多變、功能多變的大型公共建筑中更應該通過良好的結構設計來提高其能源利用效率。例如，在大型商場的中庭結構設計中可以通過頂部的天窗來提升室內的照明效果，在底部要注意利用自然通風來實現建筑物內部的空氣流通并減少新風系統的使用率。實際上良好的結構設計還可以對建筑物排水、利用太陽能和風能等提供更加便利的條件[3]。

2.2 節能材料

（1）墻體材料。傳統的墻體施工材料中主要包括磚塊、混凝土以及鋼筋等，現階段工程技術人員已經開發出很多利用礦山開采廢料或者工業生產廢料制作而成的新型墻體砌體結構，例如，可以在建筑材料中添加煤矸石粉末、爐渣或者石料粉末等。加氣混凝土塊、黏土空心磚等在建筑防水、保溫以及隔熱等方面都具有非常良好的性能。另外，建筑物的屋面或者墻體結構在長期的使用過程中容易因為雨水或者室內微生物等因素的影響而出現發霉、受潮等情況，進而導致墻體表面出現斑塊、發黑、起皮等一系列嚴重影響其美觀的問題。因而現階段的建筑墻體施工中常常會在面層中添加一些具有抗菌、抑菌效果的材料，例如，抑菌發泡劑。

（2）保溫隔熱材料。①XPS擠塑板。這種施工材料是一種用聚苯乙烯制作而成的常用于外墻保溫隔熱施工的建筑板材。良好的強度以及隔熱性能使其可以在建筑物的外墻上得到良好的應用；②硅酸鹽保溫材料。這種建筑保溫此材料的特點是其封閉的網狀結構可以對室內的暖氣充分的聚集起來并防止其流向室外；③HD-STP保溫材料。在建筑物外墻的絕熱和保溫施工中可以使用這種新型的施工材料達到良好的效果，而且現階段這種保溫材料在性能方面的表現是最為顯著的；④硬泡聚氨酯材料。這種使用了無氟發泡技術的保溫材料也可以大幅增強外墻的保溫絕熱效果，性能非常靠前。

（3）節能玻璃。①根據有效的數據統計可知建筑物室內流失的能量中有大約一半是通過門窗等部位消散掉的。尤其在寒冷的冬季，只設計了單層玻璃的窗戶很容易通過熱交換來流失掉室內的熱量，進而導致室內的用戶加大對空調等加熱設備的使用時長和使用頻次并消耗更多的電能。因此建筑物的窗戶部位可以通過設置雙層玻璃的措施來減少室內外溫度的交互和傳導，中間的一層空氣具備良好的絕熱和保溫效果；②通過在玻璃上進行著色或者鍍上一層薄膜可以有效提高其對有太陽能的吸收程度并減少熱量向室內的傳導，這種玻璃可稱為吸熱玻璃。這種玻璃在實現良好透光效果的同時還能大量地吸收輻射到玻璃上的紅外線；③熱反射玻璃。這種通過在表面鍍上金屬薄膜層的玻璃可以對太陽直射產生良好的反射作用且反射率還比較高，常常在20%～40%之間[4]。

3 應用案例

國內著名高等學府西安交通大學創新港在室內供暖設計中，通過深入地下2500m的深井將涼水從外管注入地下，并通過地熱能對其加熱，然后在此基礎上實現利用地熱能進行室內供暖的目標。通過這種加熱技術獲得的出水溫度可以控制在45℃左右且室內的氣溫可以控制在20℃左右。這種通過地熱能來進行供暖的方式有效地減少了化石燃料的消耗并取得良好的環保效應和經濟效應。

4 結束語

技術的進步以及人們對于節能環保的重視要求現代化的建筑工程項目中應該盡可能采用節能技術和節能材料。在建筑施工中常常可以從墻體砌體材料、保溫材料、門窗密封材料、玻璃材料等方面來增強節能效果。地熱能供暖、熱量回收技術以及絕熱保溫技術等都是相對比較新的節能技術。通過材料與施工技術的創新來不斷優化建筑物的節能效果具有良好的工程意義。