淺談我國建築節能材料的應用與發展綜述
摘要：21世紀是可持續發展的新世紀，隨著能源問題的日益緊張，建築節能問題引起了越來越多國家的重視，發展節能建材是建築節能的根本途徑。本文以建築節能材料的應用與發展為著眼點，從廣義建築節能的角度綜述了國內外建築材料的發展概況和趨勢，以及在推廣應用中存在的一些問題和解決方法，這將對建築節能材料的選取提供參考，促進建築節材料的研究和發展。
1引言
隨著經濟的發展，全球對能源的需求也日益增大。在不斷增大的總能耗之中，建築能耗約佔總能耗的30%。而對能源問題的日益緊張，建築節能問題引起了越來越多的國家的重視。而建築離不開材料，開發研製建築節能材料，是建築節能的根本途徑。
建築節能就是在建築中合理使用和有效利用能源，不斷提高能源利用效率，降低建築能耗[1]。建築能耗包含廣義的建築能耗和狹義的建築能耗。本文所說的建築能耗指的是廣義建築能耗。
2建築節能材料的內涵
建築節能這一概念內涵豐富，在發達國家，這一說法經歷了三個階段:“建築節能”、“在建築中保持能源”、“提高建築中的能源利用效率”。在我國，現在仍通稱為建築節能，但其含義應該接近第三層意思，即在建築中合理使用和有效利用能源，不斷提高能源利用率，降低建築能耗量。建築能耗包含廣義的建築能耗和狹義的建築能耗。目前所說的建築能耗，常常指的是狹義建築能耗，即建築物在施工建設過程中所必須耗費的資源、能量；廣義的建築能耗還包括維持建築物日常使用過程中所耗費的資源，包括採暖、空調、熱水供應、炊事、照明、家用電器等方面的能源[2]。
而所謂節能建築，概括地說就是“凡是利用新型節能材料如混凝土空心砌塊，在建築設計、結構、門窗密封、圍護結構、屋面材料等方面的新措施，與普通建築相比使室內達到更好的隔熱保溫效能的建築”。節能建築一般可分為集中式採暖系統和被動式採暖兩大類。被動式採暖節能建築是利用太陽能的能量而基本上不用正規能源來達到節能的目的，在北方並不常用。而所謂集中式
採暖系統，是以減少外圍護結構的傳熱係數或加大熱阻係數來節約能耗的，也是建築節能的主要發展方向。
從以上分析可知，建築節能材料就是指維持建築物日常使用過程中能耗低的建材，透過改變材料自身的特性來達到建築節能的目的。節能材料屬於保溫絕熱材料；絕熱材料是指用於建築圍護或者熱工裝置、阻抗熱流傳遞的材料或者材料複合體，既包括保溫材料，也包括保冷材料。絕熱材料的意義，一方面是為了滿足建築空間或熱工裝置的熱環境，另一方面是為了節約能源[3]。 3我國建築節能材料的應用與發展
3.1建築節能材料的發展現狀
在建築中，牆體、屋面等圍護結構材料的熱工效能決定著整個結構的熱損耗量，因此建築牆體的改革與牆體節能技術的發展、應用是建築節能的一個最重要的環節，發展外圍護結構的保溫技術及推廣應用節能材料是建築節能的主要實現方式。自1973年全球能源危機以來，世界上許多國家加緊了建築節能 標準、法規和法令的制定與實施，使用了大量的保溫絕熱材料，並取得了顯著的節能效益。我國國家建設部、原國家計經委和國家建材局於1987年發出關於實施《民用建築節能設計標準》中，明確提出新建住宅建築要普遍採用保溫材料，提高牆體及屋面的熱阻，“九五”至2010年逐步實施第二步建築節能50%的戰略目標，建築保溫節能材料得到一定程度的應用，但由於過分追求降低建築的一次性投資，至今推廣甚慢。
國內外牆體材料改革的一個重要趨勢是將結構材料與高效保溫材料組成複合牆體及屋面，以較少的能耗獲得最大的經濟、社會和環境效益。我國牆改以來，輕質牆，加氣混凝土、石膏板、石膏空心條板、紙面石膏板、空心砌塊、空心磚的推廣應用取得一定的節能效益。多年來已發展了多種輕質大板材料及結構，如GRC板、夾心板、彩鋼泡沫夾心板、岩棉及玻璃棉夾心板、水泥聚苯板等，實踐表明，各有特色。但由於價格高、防火等級差、吸潮吸溼吸水率大、結構設計及施工規範不配套等諸多不足，目前建築設計標準往往無法接受。屋面保溫仍較多采用傳統的水泥珍珠岩、加氣混凝土塊、瀝青，也有采用聚苯板等有機泡沫保溫，其保溫效果差。
現階段我國節能材料得到了一定程度的發展，包括節能門窗、節能牆體等。當前國內外正在研究並推廣使用的節能玻璃主要有中空玻璃、真空玻璃、鍍膜玻璃等，生產過程中的低耗能建材有生態水泥、粉煤灰水泥等；外牆保溫根據保溫層位置的不同分為外牆外保溫、外牆內保溫和中空夾心複合牆體保溫三種。此外，憎水珍珠岩及矽酸鹽複合絕熱塗料作牆體及屋面保溫，取得較好的使用效果及節能效益。
3.2建築節能材料與技術
我國建築節能材料種類多樣，本文將從節能屋面、節能牆體、節能門窗三個方面對建築節能材料加以闡述。
3.2.1節能屋面
建築屋面節能的最主要措施之一就是發展和應用高效保溫隔熱材料。屋面保溫材料應具有吸水率低、表觀密度和導熱係數較小，並有一定強度的'效能。保溫隔熱材料按照材料特性可分為礦物棉製品、玻璃棉製品、膨脹珍珠岩製品、矽酸鋁纖維和泡沫塑膠製品。在世界發達國家，如美國、西歐、北歐及日本等 國，在民用建築中早已廣泛地採用了高效的保溫隔熱材料，其保溫隔熱材料以礦物棉、玻璃棉、泡沫塑膠等優良保溫材料為主。我國應用較廣泛的有膨脹珍珠岩製品。如今，保溫隔熱材料即將從初期的膨脹珍珠岩、蛙石製品、工業鍋爐爐渣、石棉粉為主逐步發展為礦物棉、玻璃棉及其製品為主；近五年來又大量發展了發泡聚苯乙烯製品、發泡製品、發泡酚醛樹脂製品等，還有少量的泡沫玻璃製品、發泡石棉製品。一些新型材料兼具了防水、節能雙重效能，節能效果好。
而目前採用的屋面節能技術主要有倒置式屋面、屋面綠化、蓄水屋面、平改坡等幾種技術。倒置式屋面是與傳統屋面相對而言的，就是將傳統屋面構造中的保溫層與防水層顛倒，把保溫層放在防水層的上面。由於工程中常用的保溫材料如水泥膨脹珍珠岩、水泥蛙石、礦棉岩棉等都是非憎水性的，這類非憎水性保溫材料如果吸溼後，其導熱係數將陡增，因而倒置式屋面採用的是“憎水性”保溫材料。這種倒置式屋面具有保溫隔熱效能極佳、施工方便、不易老化、不需排氣孔、維修方便的特點。屋面綠化、蓄水屋面、平改坡等幾種節能技術在我國也是常用的。
3.2.2節能牆體
外牆保溫節能主要是靠保溫絕熱材料作為建築圍護，開發和應用高效的保溫絕熱材料是保證建築節能的有效措施。絕熱就是要最大限度地阻抗熱流的傳遞，因此要求絕熱必須具有大的熱阻和小的導熱係數。從材料的結構上看，當材料的表觀密度降低、孔隙率增大、材料內部的孔隙為大量封閉的微小孔時， 材料的導熱係數是比較小的。
外牆的保溫方式根據保溫層位置的不同，可以分3類:外牆外保溫、外牆內保溫和中空夾心複合牆體保溫3種。目前常用的保溫絕熱材料主要有:聚苯乙烯泡沫塑膠板(EPS, XPS)、泡沫玻璃、膨脹珍珠岩、巖（礦)石棉板、玻璃棉氈、海泡石、以及超輕的聚苯顆粒保溫料漿等。這些材料共同的特點就是在材料內部都有大量的封閉孔，它們的表觀密度都較小，這也是作為保溫隔熱材料所必備的[4]。
1）礦物棉。巖（礦）棉和玻璃棉有時統稱為礦物棉，岩棉是以精選的玄武岩或輝綠岩為主要原料，經高溫熔製成的無機人造纖維。岩棉製品具有良好的保溫、隔熱、吸聲、耐熱、不燃等效能和良好的化學穩定性。岩棉有三種絕熱方式:內絕熱、中間夾芯絕熱和外絕熱。但岩棉的質量優劣相差很大，保溫效能好的密度低，其抗拉強度也低，耐久性比較差。
2）破璃棉。玻璃棉與岩棉在效能上有很多相似之處，但其手感好於岩棉，可改善工人的勞動條件。但它的價格較岩棉為高。目前我國的玻璃棉產量僅為美國的1 /60。
3）聚苯乙烯泡沫塑膠。聚苯乙烯泡沫塑膠是以聚苯乙烯樹脂為主要原料，經發泡劑發泡而製成的內部具有無數封閉微孔的材料。其表觀密度小，導熱係數小，吸水率低，隔音效能好、機械強度高，而且尺寸精度高，結構均勻。因此在外牆保溫中其佔有率很高。
4）硬質聚氨酯泡沫塑膠。硬質聚氨酯泡沫塑膠具有非常優越的絕熱效能，導熱係數極低(0.025W/(m·K))且其特有的閉孔結構使其具有更優越的耐水汽效能，由於不需要額外的絕緣防潮，簡化了施工程式，降低工程造價。但因其價格較高、而且易燃，限制了它的使用。
5）矽酸鹽複合絕熱砂漿。矽酸鹽複合絕熱砂漿是一種新型牆體保溫材料，是以精選海泡石、矽酸鋁纖維為主原料，附以多種優質輕體無機礦物為填料，在數種加劑的作用下經細纖化、擴散膨脹、混溶、粘接等多種工藝深度複合而
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