新型节能型建筑材料现状与发展趋势

新型节能型建筑材料现状与发展趋势摘要：随着经济的发展和人民物质生活水平的提高，城乡建筑迅速增加，建筑耗能的问题日益突出，“建设节约型社会”已成为当今社会广泛关注的一个重要主题，而建材行业作为消耗自然资源、能源高，破坏土地多，废气、粉尘排放量大，对大气污染严重的行业，节能问题更是重中之重。因此本文就新型建筑材料也如新型墙体材料、保温隔热材料、防水密封材料、新型化学建材、装饰装修材料以等展开论述，分析新型节能型建筑材料现状与发展趋势，为建筑及相关行业提供指导。关键字：节能建筑材料现状与趋势一、我国建筑材料现状建筑材料作为我国的传统产，在建国后得到了巨大的发展。其品种和数量日益增多，质量不断提高，其中许多产品，如水泥、玻璃、建筑陶瓷和卫生陶瓷等产量长期位居世界第一位。据统计，在房屋工程中建筑物成本的三分之二属于材料费。每年房屋建筑的材料消耗量占全国材料消耗量的比例大约为：钢材25%、木材40%、水泥70%、运输量8%。2008年建材工业完成增加值增长22％；水泥产量达亿吨；平板玻璃产量达亿重量箱，增长15％。水泥制品、技术玻璃、玻璃纤维及制品、轻质建材等产品产量继续保持较快增长，产业结构继续优化，主要行业先进生产力比重继续提高。另一方面,近年来,我国化学建材的发展非常迅速,新产品层出不穷,主要有塑料管道、塑料门窗、建筑防水材料、建筑涂料、建筑壁纸、塑料地板、塑料装饰板、泡沫保温材料、建筑胶粘剂等。但是，由于装修造成的室内环境污染也是严重的,主要污染物有甲醛、苯类物质、氨气、总挥发性有机物(TVOC)等。总的来说，我国建材产业的矿产资源消耗大，能源消耗高，环境污染大，废弃物再生利用程度低。虽然国家和社会对新型节能型建筑材料越来越重视,但因缺乏全国统一的评价体系，影响了新型节能型建筑材料的推广应用。二、发展新型节能建材的必要性节能不仅是我国经济和社会发展的一项长远战略方针，也是当前一项极为紧迫的任务，建筑节能是节能工作中的重要一环。据预测，到2010年北京市的民用建筑总量将达到6亿平方米以上，按照1996年～2003年建筑量的增长趋势，预测北京市2010年住宅面积将达到38237万平方米，公共建筑面积将达到22560万平方米。2010年建筑能耗总需求量为2359万吨标煤，按2010年北京市能源消费总量6500万吨标煤计算，建筑能耗将占全社会能源消耗总量的36％以上。根据北京市历年建筑采暖能耗和用电量趋势，考虑到第三步居住建筑节能设计标准和公共建筑节能设计标准的实施，预测2010年建筑节能潜力为377B5万吨标煤。针对北京建筑节能的巨大需求，开展建筑节能新材料、新技术和新产品的研究和应用推广是非常必要的。与建筑相关的能源消耗包括建筑材料生产用能、建筑材料运输用能、房屋建造和维修过程中的用能以及建筑使用过程中的建筑运行能耗。我国目前处于城市建设高峰期，城市建设的飞速发展促使建材业、建造业飞速发展，由此造成的能源消耗已占到我国总的商品能耗的20％～30％。然而，这部分能耗完全取决于建造业的发展，与建筑运行能耗属完全不同的两个范畴。建筑运行的能耗，即建筑物照明、采暖、空调和各类建筑内使用电器的能耗，将一直伴随建筑物的使用过程而发生。在建筑的全生命周期中，建筑材料和建造过程所消耗的能源一般只占其总的能源消耗的20％左右，大部分能源消耗发生在建筑物运行过程中。

在我国建材工业中,大部分建筑材料的原料来自不可再生的天然矿物原料,部分来自工业固体废弃物。据估计,每年为生产建筑材料要消耗各种矿产资源70多亿t,其中大部分是不可再生矿石、化石类资源,全国人均年消耗量达513t。建材工业每年利用的各类固体废弃物数量在4亿t左右,约占全国工业部门固体废弃物利用总量的80%。据资料介绍,我国目前每生产1t水泥熟料要排放1tCO2,0174kgSO2,130kg粉尘,每生产1t石灰要排放1118tCO2。目前实心粘土砖在墙体材料中仍然占相当大的比重,而砖瓦行业是对土地资源消耗最大的行业,烧砖对土地资源的破坏非常严重,每生产1亿块粘土砖就要用去20万m3粘土,以我国目前年生产7000亿块标准砖计算,砖瓦行业需消耗粘土14亿m3,特别在平原地区烧砖会大量毁坏农田。根据2003年混凝土产量15亿m3,估算用砂、石原材料年用量分别为107100万t和172890万t,大量开采砂石,破坏了河道和植被,破坏自然景观。可以说,我国的建材工业是以资源和能源的过度消耗和环境的严重污染为代价的。建设部在刚刚出台的《关于发展节能省地型住宅和公共建筑的指导意见》中，提出了建筑节能具体目标：到2010年，全国城镇新建建筑实现节能50%；既有建筑节能改造逐步展开，大城市完成应改造面积的25%，中等城市完成15%，小城市完成10%，到2020年，北方和沿海经济发达地区和特大城市新建建筑实现节能65%的目标，绝大部分既有建筑完成节能改造，这一政策法规的实施，预示着我国建筑节能工作将步入一个新的发展阶段。我国是一个自然资源相对贫乏的国家，能源和耕地等资源人均占有量只有世界平均水平1/4的中国来说，国民经济和社会与资源、生态环境协调发展显得更为重要和迫切。目前我国粘土实心砖仍占墙体材料总产量的近80%，能耗高、毁田、污染等问题十分严重，每个消耗22亿吨的粘土资源，制砖毁田约12万亩，耗能8200万吨标煤，同时排放大量的粉尘和二氧化碳。另一方面我国建筑单位面积能耗仍是气候相近的发达国家的3倍～5倍，建筑节能水平还远低于发达国家。要保持建筑材料的可持续发展，就应该寻求新的发展道路，只有从产品设计、原材料替代、工艺革新和设备改造入手，提高技术水平，提高资源和能源的综合利用率，护环境、减少污染，能获得可持续发展；而开发和引进新型节能型建筑材料技术，研究和开发新型节能型建筑材料产品，是使建材工业走上这条健康发展之路的正确途径。三、新型节能型建筑材料发展趋势多年来，中国建筑材料工业围绕建筑节能从生产节能建材产品，开发推广建材节能生产技术，建立相关法律、法规体系做了大量工作。一是研究、开发、引进消化、推广了一大批建材生产节能技术和设备。二是研究、开发、消化吸收、生产了一大批节能建材产品。如发展推广了各类墙体材料。近年来，地板管道低温热水辐射采暖开始应用，取得20%～30%的节能效果，环境舒适洁净。市场上各类塑料管较多，其中以聚丁烯管性能、效果最好，受到使用者欢迎，是今后室内采暖重要发展方向之一；除此之外住宅供暖计量设备已开始生产和使用，供热计量系统正在建立。（1）各类墙体材料的应用外墙保温节能主要是靠保温绝热材料作为建筑围护,开发和应用高效的保温绝热材料是保证建筑节能的有效措施。绝热就是要最大限度地阻抗热流的传递,因此要求绝热必须具有大的热阻和小的导热系数。从材料的结构上看,当材料的表观密度降低、孔隙率增大、材料内部的孔隙为大量封闭的微小孔时,材料的导热系数是比较小的。目前常用的保温绝热材料主要有:聚苯乙烯泡沫塑料板(EPS、XPS)、泡沫玻璃、膨胀珍珠岩、岩(矿)石棉板、玻璃棉毡、海泡石、以及超轻的聚苯颗粒保温料浆等。这些材料共同的特点就是在材料内部都有大量的封闭孔,它们的表观密度都较小,这也是作为保温隔热材料所必备的。1)矿物棉。岩(矿)棉和玻璃棉有时统称为矿物棉,岩棉是以精选的玄武岩或辉绿岩为主要原料,经高温熔制成的无机人造纤维。岩棉制品具有良好的保温、隔热、吸声、耐热、不燃等性能和良好的化学稳定性。岩棉有三种绝热方式:内绝热、中间夹芯绝热和外绝热。但岩棉的质量优劣相差很大,保温性能好的密度低,其抗拉强度也低,耐久性比较差。2)玻璃棉。玻璃棉与岩棉在性能上有很多相似之处,但其手感好于岩棉,可改善工人的劳动条件。但它的价格较岩棉为高。目前我国的玻璃棉产量仅为美国的1/603)聚苯乙烯泡沫塑料。聚苯乙烯泡沫塑料是以聚苯乙烯树脂为主要原料,经发泡剂发泡而制成的内部具有无数封闭微孔的材料。其表观密度小,导热系数小,吸水率低,隔音性能好、机械强度高,而且尺寸精度高,结构均匀。因此在外墙保温中其占有率很高。4)硬质聚氨酯泡沫塑料。硬质聚氨酯泡沫塑料具有非常优越的绝热性能,导热系数极低(0.025w/(m.k)且其特有的闭孔结构使其具有更优越的耐水汽性能,由于不需要额外的绝缘防潮,简化了施工程序,降低工程造价。但因其价格较高、而且易燃,限制了它的使用。5)硅酸盐复合绝热砂浆。硅酸盐复合绝热砂浆是一种新型墙体保温材料,是以精选海泡石、硅酸铝纤维为主原料,附以多种优质轻体无机矿物为填料,在数种加剂的作用下经细纤化、扩散膨胀、混溶、粘接等多种工艺深度复合而成的灰白色粘稠浆状物。此种材料显著特点为:保温隔热性能好,施工简便(直接涂抹),解决了板材拼接处罩面层开裂现象。(2)各类保温材料的应用。保温隔热材料按照材料特性可分为矿物棉制品、玻璃棉制品、膨胀珍珠岩制品、硅酸铝纤维和泡沫塑料制品。在世界发达国家,如美国、西欧、北欧及日本等国,在民用建筑中早已广泛地采用了高效的保温隔热材料,其保温隔热材料以矿物棉、玻璃棉、泡沫塑料等优良保温材料为主。我国应用较广泛的有膨胀珍珠岩制品。如今,保温隔热材料即将从初期的膨胀珍珠岩、蛭石制品、工业锅炉炉渣、石棉粉为主逐步发展为矿物棉、玻璃棉及其制品为主;近五年来又大量发展了发泡聚苯乙烯制品、发泡制品、发泡酚醛树脂制品等,还有少量的泡沫玻璃制品、发泡石棉制品。这些新型材料兼具了防水、节能双重性能,节能效果好（3）节能门窗门窗的制造材料已从单一的木、钢、铝合金等发展到铝合金—木材复合、铝合金—塑料复合、玻璃钢等复合材料,目前我国市场上主要的节能门窗为塑料门窗。窗的结构是影响窗户散热的主要因素,而对窗的节能性能影响最大的就是玻璃的性能。目前,国内外研究并推广使用的节能玻璃主要有以下3种:1)中空玻璃。中空玻璃中间充灌氪、氩或者空气,导热系数很低,具有优异的保温性能。从性能和经济方面综合考虑,中空玻璃内腔以充灌氩气为佳。我国常用的中空玻璃是两种:槽式中空玻璃和复合胶条式中空玻璃,现在多采用后者。然而在我国目前中空玻璃的使用普及率不足1%,但中空玻璃是实现门窗节能的重要途径,我国以中空玻璃逐渐代替普通玻璃将是必然趋势。2)真空玻璃。门窗玻璃材料从单片玻璃、中空玻璃,发展到真空玻璃已是第三代产品。中空玻璃当中是普通空气或充氩气,其隔音性能、透光折减系数均优于中空玻璃。以空调节能性能比较,真空玻璃比中空玻璃、单片玻璃节电16%-18%、29%-30%。3)镀膜玻璃。镀膜玻璃通常是在玻璃表面镀上一层金属薄膜,改变玻璃的透射系数和反射系数。它可以同中空玻璃、真空玻璃结合起来使用。近年来发展起来的镀膜低辐射玻璃,对380nm-780nm的可见光具有较高的透射率,可以保证室内的能见度,同时对红外光具有较高的反射率达到保温节能效果。(4)大量塑料建筑制品的应用。其中以各种聚氯乙烯管道、门窗型材发展最为迅速，产量已达40万吨，应用逐渐普及。上下水、输气用聚乙烯、交联聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯以及铝塑复合管材，发展迅猛，大有代替镀锌钢管、一般钢管和铸铁管之势。1）塑料管道在建设行业应用情况建设行业使用的塑料管道根据材质不同，可分为：硬质聚氯乙烯管(PVC-U)、聚乙烯管(PE)、聚丙烯管(PP)、聚丁烯管(PB)、玻璃钢管(GRP)、ABS管等；根据结构形式不同，可分为：实壁管、结构壁管、复合管等；根据用途不同，可分为：城镇供水塑料管道、城镇排水塑料管道、城市燃气塑料管道、建筑给水塑料管道、建筑排水塑料管道、建筑采暖塑料管道以及保护套管等。2007年，塑料管道生产能力超过400万吨，建设行业工程应用量达到150多万吨。

2）塑料门窗应用情况

十多年来，中国塑料门窗的档次在逐渐提高，品种日益丰富。除原有的各类平开、推拉门窗，又相继开发了平开下悬门窗、折迭门窗、上悬窗、中悬窗、下悬窗等新品种；还应用了共挤出、覆膜、喷涂、热转印等技术工艺，使门窗得到更为多样的质感和丰富的色彩；针对严寒地区的节能要求开发的四腔三道密封平开窗，使用三玻中空玻璃后，使整窗传热系数降低到2.0W/(m2·K)以下，使用low-E玻璃，传热系数则更降到1.7W/(m2·K),完全满足了中国严寒地区的建筑节能要求。塑料门窗的应用领域也在不断扩大，从用于普通住宅、工厂厂房开始，逐步进入了中高档住宅、宾馆、写字楼，并成功地应用于高层建筑。1993年塑料门窗型材生产能力6万吨左右，组装塑料门窗约600万米2；2002年塑料门窗型材生产能力已达到120万吨，组装塑料门窗约1.5亿米2；2007年塑料门窗型材生产能力已达到300万吨，工程应用量达到200万吨，塑料门窗面积约合约2.5亿米2，塑料门窗在全国新建建筑市场占有率约为45%左右，其中在中国北方采暖地区的相当一部分大中城市已达到60%以上，而青岛、大连则达到80%以上。

(5)采暖体系中，高效技术和产品的应用。目前，中国室内采暖以柱型和翼型铸铁散热器为主(约占70%)，其余为钢柱、钢板散热器，钢管串片散热器。后者单位重量散热量高达80瓦/公斤，且重量轻，相同采暖效果的钢材用量是铸铁的1/4。近年来，地板管道低温热水辐射采暖开始应用，取得20%～30%的节能效果，环境舒适洁净。市场上各类塑料管较多，其中以聚丁烯管性能、效果最好，受到使用者欢迎，是今后室内采暖重要发展方向之一。除此以外电阻加热、电磁辐射加热也有一定试用。住宅供暖计量设备已开始生产和使用，供热计量系统正在建立。四、节能材料的发展及对策宣传引导，营造良好的社会氛围。宣传不到位，观念的转变滞后，造成目前推广的被动。因此必须认真贯彻国务院和建设部的一系列文件精神，利用多种形式，不失时机地加大墙改和节能的宣传力度，广泛开展新闻报道，强化宣传力度。利用广告宣传牌和宣传画廊，拍摄墙改和节能专题录像片，开办墙改和节能之声专题广播和墙改专栏电视节目，举办墙改和节能成果展览，多种形式作广泛宣传采用新型墙材建造节能建筑，通过宣传，进一步提高认识，增强全民墙改选择节能型住宅和建材的意识，认识到墙改和建筑节能对经济发展具有重大的社会经济意义。通过加强宣传，转变观念，使全社会逐步关心墙改和节能建材，形成良好的舆论氛围。(2)进行技术创新，推进技术进步，提高自主创新能力。好建筑的基石就是建材以及墙材的快速发展。加快技术开发，重点组织开发高性能节能保温新型材料，以及大量利用固体废物生产的新型材料的技术、工艺和设备。还要通过对节能建筑材料的发展，结合建设发展的实际，提高自主创新能力，要充分借鉴国际上的先进经验，通过加强国际合作，引进先进技术，促进节能材料的技术进步。(3)健全法律法规，完善政策措施。要健全法规，四部委要加快研究制定推进材料革新和建筑节能管理法律法规，推进材料革新和建筑节能管理法律法规的研究制定，各地建设部门、材料行政主管部门结合本地区实际情况，抓紧制定相关的法规和实施细则，用足用好现有的政策，落实完善国家鼓励新型材料发展的税收政策。制定和完善相关的技术标准。建设部和中国建材工业协会新成立的全国材料标委会要根据国家产业政策制定和研究适合我国国情的屋面、节能玻璃及其他节能建筑材料的标准体系，要在促进行业技术进步、产业产品不断升级、规范产品技术的市场准入、规范节能建材产品的市场、淘汰落后、结构调整方面要做出积极贡献。此外，还要进一步加强组织领导，强化监督管理，加大联合执法的力度。五、结论新型节能型建筑材料代表了建筑材料的未来发展方向,符合世界发展趋势和人类发展的需要。国家发展新型节能型建筑材料产业将有助于环境保护,节约资源,提高人类的居住环境水平。作为建筑工程材料,新型节能型建筑材料的主要发展方向应该是材料的无害化和更加节能,增加建材的部品率,减少现场施工,打击假冒伪劣产品,提高优良新型节能型建筑材料在工程中的使用率;对于化学建材,其有害物质含量应该越来越低直至为零,逐步减少化学建材的使用,增加木材的使用量;要将墙体作为一个系统来研究和应用,并与结构体系进行配套,避免出现单个材料的节能性能好,但在工程上使用后,由于配套措施不完善而对墙体的节能性能和使用性能产生影响。因此,应研制推广新型节能型墙体材料,提高建筑物的节能水平和墙体材料的工厂化生产比率。传统的建筑材料对环境造成严重的破坏,不符合可持续发展的要求,只有加强开发和应用新型节能型建筑材料,才能实现建筑材料工业的可持续发展。参考文献[1]尚建宁.浅析建筑材料发展动态[J].山西建筑,2003,(07).

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