新型綠色建筑材料的應用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

任月敬

（山西工程科技職業(yè)大學，晉中 030619）

1 前言

目前，隨著我國經(jīng)濟和社會的快速發(fā)展，傳統(tǒng)工業(yè)正在進行結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)型，新的環(huán)境保護材料的研發(fā)和應用也越來越受到重視[1]。在建筑工程方面，出現(xiàn)了一種新的綠色建筑節(jié)能材料，這不僅順應了當今世界提倡的節(jié)能減排、環(huán)保的思想，也為現(xiàn)代建筑行業(yè)的發(fā)展指出了新的方向，支撐了國家的經(jīng)濟和社會的健康發(fā)展[2]。通過相關(guān)材料類型及應用，對我國建筑行業(yè)中綠色建筑節(jié)能新材料的使用現(xiàn)狀進行了分析，并對其發(fā)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(yè)中，可持續(xù)發(fā)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(huán)境無害，不含放射性，并且在變成建材廢料后可以再循環(huán)使用的建材，也被稱作“生態(tài)建材”[3]。這種材料從原料的選擇、生產(chǎn)、銷售等各個環(huán)節(jié)都有嚴格的控制，并且按照有關(guān)的工藝規(guī)范來生產(chǎn)，從而達到生產(chǎn)指標系統(tǒng)的要求。

在節(jié)能減排意識的持續(xù)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(huán)保水泥、竹炭墻漆、有機玻璃等環(huán)保建材的發(fā)展，綠色建材的開發(fā)和應用日益廣泛，減少了傳統(tǒng)建材的能源消耗和環(huán)境污染。

傳統(tǒng)建材易產(chǎn)生大量的環(huán)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(tài)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(huán)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(shù)進步的一個重要表現(xiàn)，也是建材產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的重點。

2.2 綠色建筑材料優(yōu)勢

（1）符合低碳發(fā)展要求：綠色建材是從農(nóng)業(yè)、工業(yè)和建筑中產(chǎn)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(chǎn)過程中沒有給周圍帶來任何不利的影響。

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

（3）功能多樣：綠色環(huán)保的建材既能對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生正面的影響，又能滿足人民對高品質(zhì)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(jié)能新材料的應用類型現(xiàn)狀

第一，智能涂料。智能涂料是一種將人工智能技術(shù)和噴涂材料相結(jié)合而開發(fā)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(fā)揮很好的隔熱作用，并通過智能控制系統(tǒng)實現(xiàn)對建筑內(nèi)部溫度和濕度的合理調(diào)控，為居民提供舒適的生活環(huán)境。智能涂料已經(jīng)被大量地用于建筑墻壁的內(nèi)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(fā)展中，智能涂料有著非常廣闊的發(fā)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(jié)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(zhì)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(shù)，因此可以搭配出更加專業(yè)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(qū)別。此外，該水泥纖維板具有優(yōu)良的阻燃特性，尤其是對于突發(fā)的火災事故，這種新型的節(jié)能材料可以大大減少建筑火災的概率；如果出現(xiàn)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(jié)合而成的新型節(jié)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(shù)等優(yōu)點，特別是與傳統(tǒng)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(zhì)量，延長建筑的壽命。而且，碳素纖維建筑材料的穩(wěn)定性很好，即使在突然的溫度變化下，也不會發(fā)生變形。此外，碳纖維建筑材料還有一個優(yōu)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(huán)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(jīng)成為全世界環(huán)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(jīng)特別處理后生產(chǎn)而成。這種新型的節(jié)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(tài)環(huán)境造成任何的破壞。另外，綠化建筑材料是由綠色植物開發(fā)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(jié)能材料是目前世界各國建筑業(yè)的一個重要發(fā)展趨勢，傳統(tǒng)的建材大多是以鋼筋混凝土為主，可循環(huán)利用的性能非常差，在建筑壽命結(jié)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(huán)境帶來很大的危害。因此，傳統(tǒng)的建筑材料，正逐漸被可循環(huán)利用的環(huán)保、節(jié)能的建筑材料所取代。此外，利用可循環(huán)建筑材料進行全結(jié)構(gòu)的建造和施工技術(shù)的支持，非常符合當前建筑業(yè)的環(huán)保、綠色、節(jié)能的發(fā)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(huán)保建材進行認真地評價和選擇。這涉及材料的環(huán)保性能、能效、可持續(xù)性和壽命費用。通過選用環(huán)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(yōu)與材質(zhì)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(shù)

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(shù)。通過本項目研究，提出了一種新的節(jié)能、節(jié)水、運營管理新方法。

（3）建筑材料循環(huán)利用

在建筑結(jié)束之后，屋頂?shù)脑O計也要考慮到建材的回收，其中包含了材料的循環(huán)、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(chǎn)量降至最低，減少資源的使用。

4.2 軟膜天花板

（1）環(huán)境友好

軟膜頂棚采用的是對環(huán)境友好的材質(zhì)，例如聚氯乙烯膜，PET 膜等。與傳統(tǒng)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(huán)境的污染也較小。

（2）能耗節(jié)約

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

（3）室內(nèi)空氣質(zhì)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(nèi)細菌、霉菌的繁殖，提高了室內(nèi)空氣品質(zhì)，為使用者營造了一個更健康、舒適的生活環(huán)境。

4.3 建筑結(jié)構(gòu)中的應用

從我國建筑業(yè)的不斷發(fā)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(tǒng)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(guān)人員要根據(jù)工程結(jié)構(gòu)對質(zhì)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(fā)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(fā)生形貌變化，從而實現(xiàn)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(yōu)勢。”因此，相變儲能技術(shù)在節(jié)能、保溫等方面有著顯著的優(yōu)勢。

目前，固—固相變和固—液相變蓄熱材料在綠色、節(jié)能的建筑領(lǐng)域發(fā)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(lián)型；而固態(tài)和液態(tài)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?nèi)埸c大、相變溫度高，適宜于中高溫儲存與調(diào)控，但其儲能性能較差。但其不足之處在于：當轉(zhuǎn)化溫度達到某一臨界值時，材料將由固態(tài)向塑性晶體轉(zhuǎn)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(fā)揮固—固相變的優(yōu)勢。利用高分子交聯(lián)相變儲熱材料，克服了常規(guī)非交聯(lián)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(zhì)。在綠色建筑領(lǐng)域，納米材料的應用越來越受到關(guān)注。

窗作為建筑物內(nèi)外熱量、光能交換的重要途徑，在建筑節(jié)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(jié)能技術(shù)對提高建筑的節(jié)能水平至關(guān)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(xiàn)“綠色”建筑發(fā)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(shù)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(jié)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(shù)的進步，節(jié)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(tài)調(diào)節(jié)光照開關(guān)，從而實現(xiàn)對太陽光的攝取量進行調(diào)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(nèi)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(huán)境中，對人體的健康和生態(tài)安全構(gòu)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(fā)展方向。針對不可循環(huán)利用的納米顆粒，研究其在大氣、水體、多孔介質(zhì)等環(huán)境介質(zhì)中的轉(zhuǎn)化規(guī)律，探討其對生態(tài)系統(tǒng)的影響，開發(fā)可避免二次污染的環(huán)保綠色工藝，是今后材料技術(shù)發(fā)展的方向。

6 結(jié)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(yè)“綠色化”“環(huán)保化”發(fā)展的重要體現(xiàn)。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(qū)的氣候、地質(zhì)情況和當?shù)氐刭|(zhì)災害的發(fā)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(shù)，不斷地提升建筑工程的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益。