合理運用新型節能建材的功能

時間:2022-04-03 03:20:00

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合理運用新型節能建材的功能

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[1-3]。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。建筑節能材料的質量和性能及其發展是建筑節能目標順利實現的前提條件之一,而建筑節能材料的發展和質量的提高將會進一步促進建筑節能的發展。在實現建筑節能的各個環節中首先應發展節能建筑材料,因此對目前主流使用的、具有廣闊發展前景的建筑節能材料的現狀進行了分析。

1建筑節能墻體材料

1.1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。這類砌塊保溫隔熱性能優異,加氣混凝土導熱系數低,僅為實心黏土磚的1/5左右[4]。加氣混泥土是以粉煤灰或硅砂為主要原材料,加入水泥為膠結料通過發泡成型,經高溫蒸壓養護、切割、自然養護而成;硅砂加氣混凝土可通過防銹處理的鋼筋增強;這類產品生產能耗低,利用工業廢棄物生產,也節約土地資源,符合國家可持續發展的要求。據報道[5],加氣混凝土具有良好的保溫隔熱和抗裂抗滲性能,具有很好的應用前景。因此加氣混凝土砌塊不僅可以代替燒結實心磚用于砌筑墻體,而且可以作為保溫材料用于節能建筑,是實現建筑節能經濟有效的措施。

1.2混凝土空心磚

混凝土空心磚是以水泥為膠結料,砂、石或輕集料為主要集料,粉煤灰為摻合料,經加水攪拌成型,自然養護而制成的用于非承重墻體的、孔洞率不低于40%的混凝土空心磚[6]。該產品可制作多種規格以適應建筑工程應用需要,也可利用輕集料、廢渣制成設計需要的低容重等級的輕質墻材,可供框架填充墻外墻使用。混凝土空心磚采用矩形條孔既有利于孔洞布置、提高孔洞率,又有利于保溫隔熱性能;混凝土空心磚孔洞的排列方式采用交錯排列,延長了空心磚的熱流路線,明顯地提高了墻體熱阻。

1.3模網混凝土

模網混凝土是由蛇皮網、加勁肋、折鉤拉筋構成開敞式空間網架結構,向網架內澆混凝土制成,可廣泛應用于工業及民用建筑、水工建筑物、市政工程以及基礎工程等。常用的建筑模網主要有鋼筋網、鋼絲網及鋼板網等[7],鋼筋網主要用于工廠預制各種規格混凝土大板,鋼絲網主要用于非承重構件,鋼板網的最大特點是將鋼板拉制成連續孔徑的類蛇皮網孔,然后在工廠制成三維空間網架,運抵現場組裝澆注混凝土,構成模網混凝土。由鋼板網構成的混凝土由于網本身滲濾效應及環箍效應,顯著提高力學性能。由高強鋼絲焊接的三維空間鋼絲網架中填充阻燃型聚苯乙烯泡沫塑料芯板制成的網架板,既有木結構的靈活性,又有混凝土結構的高強度和耐久性,具有輕質、節能、保溫、隔熱、隔音等多種優良性能,而且便于運輸,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網。

1.4納士塔空心墻板承重墻體

納士塔板是由聚苯乙烯、水泥、添加劑和水制成的隔熱吸聲水泥聚苯乙烯空心板構件經粘合組裝成的墻體,其內部構成為縱橫上下左右相互貫通的孔槽,孔槽澆灌混凝土或穿插鋼筋后再澆注混凝土,在墻內形成剛性骨架。納士塔板重量是同體積混凝土的1/6~1/7[8],可減少對基礎的荷載,節約建筑物基礎的投資,在同樣的地基承載能力下,可增加建筑物的層數。

2建筑節能外墻保溫材料

2.1巖棉

巖棉是以精選的玄武巖或輝綠巖為主要原料,外加一定數量的補助料,經高溫熔融離心吹制成人造無機纖維[9]。巖棉制品主要品種有:巖棉板、巖棉玻璃布縫氈、巖棉鐵絲網縫氈、巖棉保溫條、巖棉管殼等。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。巖棉用于建筑外墻,有三種絕熱方式:內絕熱、中間夾芯絕熱和外絕熱。巖棉外墻保溫是選用巖棉板作為保溫層,將其設置在外墻結構層的外側,以達到墻體保溫效果。實踐證明[10],巖棉外墻保溫系統憑借其高透氣性、高防火性、高隔音吸聲性,得到越來越廣泛的應用。它不僅用于新建建筑的保溫隔熱,也廣泛地用于既有建筑的節能改造。采用巖棉外墻保溫系統后,墻體的傳熱系數下降,冬季減少墻體熱損失,夏季能減少太陽輻射的熱傳導,有效地降低太陽輻射和室外氣溫的綜合作用,使室內溫度和墻體內表面溫度得以降低。我國巖棉作為建筑保溫材料的使用率比較低,主要應用于能源、石油化工、船舶工業和建筑輕板的絕熱、防火、隔音等方面。

2.2聚苯乙烯泡沫塑料

聚苯乙烯泡沫塑料是以聚苯乙烯樹脂為主要原料,經發泡制成的內部具有無數封閉微孔的材料。它的表觀密度小、導熱系數小、吸水率低,保溫、隔熱、吸聲、防震,耐酸堿,機械強度高,價廉質優等優點,因此在外墻保溫中占有率很高。在建筑中使用數個冬季的考驗,均未見有返霜、結露現象。我國建材中已經大量使用聚苯乙烯泡沫塑料,但膨脹聚苯乙烯泡沫塑料板材所占的比例和數量是遠遠不夠的。以西歐為例,膨脹聚苯乙烯泡沫塑料板材占聚苯乙烯泡沫塑料總量的67%,而我國目前膨脹聚苯乙烯泡沫塑料板材占聚苯乙烯泡沫塑料總量只有的25%[11]。

3節能玻璃

3.1低輻射玻璃

低輻射玻璃是一種對波長范圍4.5~25μm的遠紅外線有很高反射比的鍍膜玻璃[12]。由于溫度差引起的熱量傳遞主要集中在遠紅外波段上,白玻璃、吸熱玻璃、陽光控制膜玻璃對遠紅外熱輻射的反射率很小,吸熱率很高。吸收的熱量會使玻璃自身的溫度升高,導致熱量向溫度低的一側傳遞。與之相反,低輻射玻璃可將溫度高的一側傳遞過來的80%以上的遠紅外熱輻射反射出去,從而避免由于自身溫度升高產生的二次熱傳遞,所以低輻射玻璃具有很低的傳熱系數。低輻射玻璃之所以節能,是因為它有一是紅外線反射率高,可以直接反射遠紅外輻射;二是表面輻射率低,吸收外來能量的能力小,從而再輻射出的熱能少;三是遮陽系數范圍廣,可根據需要控制太陽能的透過量,適應不同地區的需要。

3.2真空玻璃

真空玻璃是目前節能效果最好的玻璃。真空玻璃是將間隙為0.1~0.2mm的兩塊玻璃的四周密封,然后抽成真空,真空度要達到并保持在0.1Pa以上,從而使玻璃與玻璃之間的傳導熱接近于零。由于真空玻璃消除了氣體對流傳熱和傳導傳熱,因此,其保溫隔熱性能非常好。

3.3泡沫玻璃

泡沫玻璃是以廢棄玻璃或者富含玻璃相的物質為主要原料,添加適當的發泡劑、改性劑和促進劑等,通過超細粉碎和均勻混合形成混合料,再經溶化、發泡、退火形成的一種有無數均勻封閉氣泡的多孔玻璃材[13]。它具有密度小、導熱系數小、阻燃、耐腐蝕、絕熱和隔聲性能好等特點,因而它是石化和冷庫的隔熱保溫材料、高層建筑的隔熱材料,同時也是良好的環境吸聲材料。泡沫玻璃作為外墻體外保溫隔熱材料,可以有效減小墻體厚度,減輕建筑結構質量,擴大使用面積。

建筑材料是建筑業的物質基礎。建材工業又是對天然資源和能源資源消耗對大氣污染最為嚴重的行業之一,是對不可再生資源依存度非常高的行業。據估計,我國每年為生產建筑材料要消耗各種礦產資源70多億t,其中大部分是不可再生礦石、化石類資源,全國人均年消耗量達5.3t。鋼材和水泥是建筑業消耗最多的兩種建筑材料,消耗量分別占國總消耗量的50%和70%[14]。

因此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。