我国建筑节能的现状与发展

我国建筑节能的现状与发展

今天的人类高度文明是数十亿年前人类不断发展的结果。我们享用着历代祖先遗留下来的地球财富，我们有珍爱这份财富的义务，没有滥用、破坏这份财富的权利。我们正在地球上进行建设，也应该是在为自己、也为子孙造福。但是，我们现在建造的大多是高耗能建筑，和气候条件相近的发达国家相比我国单位建筑面积所消耗的采暖能源，是发达国家的三倍左右，也就是说，所排放的二氧化碳也是三倍左右。由此可见，在人民生活水平不断提高的条件下，使用新型环保材料，节约建筑用能，减排二氧化碳，存在着巨大的潜力。我国目前实施建筑节能的途径主要有：积极发展能满足建筑所需要的材料和设备的生产；生产和使用能耗低的轻质、高强材料及建筑用塑料制品；努力改进生产技术，提高管理水平，大幅度降低材料和设备生产的单位能耗；改进建筑设计和施工技术、方法，制订推动节能的建筑法规，建立健全的促进节能材料、设备生产和应用的法规体系，为建筑节能工作的推进提供良好的法律环境；加大投入，加强建材设备生产、建筑、施工技术及产品应用技术的研究开发。节能在建筑上的体现首先是采用节能材料，目前，我国常见的节能绝热材料主要有岩棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫塑料、水泥聚苯板、硅酸盐复合绝热砂浆。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。岩棉制品主要品种有：岩棉板、岩棉玻璃布缝毡、岩棉铁丝网缝毡、岩棉保温条、岩棉管壳等。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（表1）。岩棉用于建筑外墙，有三种绝热方式：内绝热、中间夹芯绝热和外绝热。玻璃棉是矿物棉的第二大类产品，以硅砂、石灰石、萤石等矿物为主要原料，经熔化，用火焰法、离心法或高压载能气体喷吹法等工艺，将熔融玻璃液制成无机纤维。玻璃棉制品具有良好的保温、隔热、吸声、不燃、耐腐蚀等性能，广泛应用于房屋、管道、贮罐、锅炉、飞机、船舶等有关部位的保温、隔热和吸声（表2）。目前我国的玻璃棉产量仅为美国的1/60。聚苯乙烯泡沫塑料是以聚苯乙烯树脂为基料，加入发泡剂等辅助材料，经加热发泡而成的轻质材料。它具有质轻、导热系数小、吸水率低、耐水、耐老化、耐低温、易加工、价廉质优等优点（表3）。自1996年以来，国内聚苯乙烯泡沫塑料制品生产进入了高速发展阶段。聚苯乙烯泡沫塑料板材（如舒乐舍板、泰柏板、GRG聚苯芯材保温板、EPS建筑模块、彩色钢板聚苯乙烯泡沫夹芯板）现已在建筑市场上广泛应用。我国在建材中已经大量使用聚苯乙烯泡沫塑料，但EPS板材所占的比例和数量是远远不够的。以西欧为例，EPS建材占其EPS总量的67%，即1995年西欧在建材中耗用45.5万多吨的EPS。而我国目前EPS建材占其EPS总量的25%，即不到6万吨/年。水泥聚苯板是由聚苯乙烯泡沫塑料下脚料或废聚苯乙烯泡沫塑料经破碎而成的颗粒，加水泥、水、EC起泡剂和稳泡剂等材料，经搅拌、成型、养护而成的一种新型保温隔热材料，具有质轻、导热系数小、保温隔热性能好、有一定强度和韧性、耐水、难燃、施工方便、粘贴牢固、便于抹灰、价格较低等优点，适用于建筑物外墙和屋顶的保温隔热层。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，在数种添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（直接抹），解决了板材拼接处罩面层开裂现象。节能玻璃的选用是建筑节能中需要着重考虑的部分。采用大面积玻璃门窗(幕墙)是现代建筑的一种潮流，从80年代以来，我国玻璃幕墙以每年几百万平方米的惊人速度发展。尽管每年都有关于玻璃幕墙工程的大小事故，然而它所具有的豪华、挺拔、超群的外观以及不同玻璃色彩所呈现出色彩缤纷的艺术效果，是其它外墙材料、门窗材料无法比拟的，因而吸引了许多建筑业主和建筑师，使用也越来越广泛。玻璃材料的透光系数、太阳直射透射率、相对得热以及传热系数等指标，对建筑的室内热环境和采暖空调能耗影响很大，因此，在建筑设计上如何利用玻璃材料，了解其技术特性，做到减少能耗，是建筑师和采暖空调工程师急待注意的问题。目前采用的几种节能玻璃材料主要有镀膜玻璃、中空玻璃和带薄膜型热反射材料玻璃。一般建筑门窗占建筑能耗40%以上，因此如何正确选用这几种材料具有重要意义。镀膜玻璃主要有太阳能热反射玻璃、低辐射玻璃和多功能镀膜玻璃。太阳能热反射玻璃又称阳光控制玻璃。其最大特点是利用镀膜能透过可见光而把起加热作用的远红外光反射到室外，同时玻璃材料吸收的太阳热能被镀膜所隔离，使热主要散发到室外一侧，尽可能地减少太阳的热作用，使室内热环境得到控制，同时减少眩光和色散，降低室内空调负荷和减少设备投资，从而达到节约空调费用的目的。这种热反射玻璃的隔热反射性能通常用阳光系数(或遮阳系数)表示，阳光系数越低，镀膜的性能也越好。设计人员可根据不同功能的建筑来选用不同性能的镀膜来调节室内光线和控制辐射热。低辐射玻璃(1LE)、多功能镀膜玻璃(1MF)又称保温镀膜玻璃，这类材料具有最大的日光透射率和最小的反射系数，可让80%的可见光进入室内被物体所吸收,同时又能将90%以上的室内物体所辐射的长波保留在室内。低辐射玻璃和多功能镀膜玻璃大大提高了能量的利用率,在寒冷地区能有选择地传输太阳能量,同时把大部分的热辐射反射进室内,因此,在采暖建筑中可起到保温和节能的作用。另外,低辐射玻璃和多功能镀膜玻璃对不同频谱的太阳光透过具有选择性,它能滤掉紫外线,避免室内家俱、图片、艺术品等因紫外线照射而褪色,还能吸收部分可见光,可起到防眩光的作用。中空玻璃是由2片(或3片)玻璃与空气层组合而成。有些中空玻璃空气间层为真空或充惰性气体，因此具有优良的保温隔热与隔声特性，在国外建筑中大量应用。如德国生产的真空中空玻璃总厚度仅6mm，传热系数仅为1.512W/m2·K，这样，大大减少了室内外通过门窗的热交换，降低了建筑采暖空调耗能，限制了表面的冷凝现象，给人们的工作、生活提供了舒适的室内环境。薄膜型热反射材料是一种新型功能复合材料，它不仅能反射较宽频带的红外线，还具有较高的可见光透射率，其光谱特性曲线在透明的PET、PC薄膜上形成晶态组分和界面组分的金属膜，因而它具有高反射率、高透射率和选择性透光特性。例如可见光透射率高达70%以上，而对太阳光全光谱不同波长反射率在75%以上，在3mm厚普通玻璃上贴一层隔热膜片后，太阳热辐射透过减少82.5%，在建筑上有极为广泛的应用前景，是一种良好的节能材料。建筑的节能材料还有很多，例如淘汰实心黏土砖，用新的建筑结构体系及相应的新型墙体材料取而代之；淘汰旧式钢窗，使用具有密封、隔音、节能等优良性能的塑钢窗；用铝塑复合管、交联聚乙烯管等新型环保产品取代镀锌钢管作给水管；用硬聚乙烯塑料排水管取代沙模铸铁排水管；用陶瓷片密封水嘴取代螺