节能材料在建筑节能中的应用

节能材料在建筑节能中的应用

1节能材料的发展趋势目前，中国已完成房屋总面积超过16.20亿平方米，超过了发达国家年建筑总面积的总建筑面积。遗憾的是,不仅既有的近400亿m2建筑中95%为高耗能建筑,新建建筑中80%以上也仍属于高能耗建筑,单位建筑面积采暖能耗为发达国家新建建筑的3倍以上,建筑节能任重而道远。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。节能材料是建筑节能的重要物质基础,在建筑中合理采用各种节能材料,一方面可提高建筑物的隔热保温效果,降低采暖空调能源损耗;另一方面又可以极大改善建筑使用者的生活、工作环境。因此,大力开发和利用各种高品质的节能材料,不仅具有重要的社会意义,更是节约能源、保护生态环境的迫切要求。我国节能材料如何在原有基础上更好、更快的发展,在品种、质量、规格、系列等方面能适应我国建筑节能的发展需要,是摆在我国材料行业面临光荣而艰巨的任务。节能材料产品很多,本文仅就如下几类产品的发展方向问题谈谈个人的看法。2无热保湿材料的复合墙板外墙绝热材料是指温度≤350℃时,其导热系数<0.174w/(m·k)、密度<350kg/m3的材料。导热系数≤0.055w/(m·k)的绝热材料称为高产绝热材料。绝热材料按材料分类主要有:有机质绝热材料和无机质绝热材料。有机质绝热材料主要包括泡沫聚苯乙烯、泡沫聚氨酯、泡沫酚醛树酯、泡沫脲醛树脂等产品,这类产品的特点:低的导热性(如泡沫聚苯乙烯约为0.044w/(m·k)、聚氨脂为0.025w/(m·k),轻质,憎水性等,广泛应用作建筑墙体、屋面等处的绝热保温,不足之处,产品存在易燃问题,加入阻燃剂后,防火性能有所改善。无机质绝热材料主要包括岩棉、玻璃膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、硅酸铝纤维、泡沫石棉、泡沫玻璃等,这类产品的特点:防火、阻燃性强、无毒、安全性高,但导热性相对较低,一般介于0.045～0.07w/(m·k)之间。国外工业发达国家在节能建筑中,广泛使用玻璃棉、岩(矿)棉、泡沫聚苯乙烯、泡沫聚氨酯等绝热材料。特点是:品种规格系列齐全,施工应用技术也很成熟。如美国JOHNSMANVILE公司生产的系列化玻璃棉毡,有贴面和无贴面的,有防水纸、铝箔、聚酯薄膜等不同贴面、不同密度(R-19～R-39),不同厚度的产品,满足不同气候地区,不同建筑,不同部位的需要,十分方便用户的选择。以绝热材料为芯材的复合墙板或墙体,近年来,我国获得了较快发展。它们多是以聚乙烯泡沫塑料或岩棉(矿)棉等材料作为芯材,钢筋、纤维增强水泥混凝土、聚合物砂浆或涂层钢板等为面层的复合板材。这类复合板材目前开发的产品品种主要有:钢筋混凝土岩棉复合外墙板、钢丝网架水泥岩棉夹芯板、钢丝网架水泥聚苯乙烯夹芯板、金属面岩棉、矿渣棉夹芯板、金属面聚苯乙烯复合板、金属面硬质聚氨酯夹芯板等。这些复合墙板或墙体的共同特点是:轻质高强,集绝热、隔声、防火、抗渗透、装饰等多功能于一体,规格尺寸大,施工便捷、连接稳固;整体或现场浇注,安全可靠,是今后节能墙体材料的重要发展方向。3长期维修费用,一般在智外墙保温通常可分为外墙外保温、外墙内保温和外墙夹芯保温等3类作法。外墙外保温是由基层、保温层、保护层和装饰层等构成。它和外墙内保温相比,具有十分明显的优点:一是避免建筑热桥,避免墙面冬季结露;二是保护主体结构,减少温度应力,增加结构寿命,减少长期维修费用;三是增加房屋的使用面积;四是对现有房屋节能改造时,:不干扰原有主户生活;五是使建筑物更为美观等,因此,国外非常重视外墙外保温技术的发展。我国外墙外保温通过十多年来的努力获得了可喜的发展,从向国外引进和自我开发相结合,至今,已形成多种外墙外保温体系并存、相互促进、彼此竞争、共同提高的良好发展前景。所用的高效绝热材料,目前,以膨胀型聚苯乙烯(EPS)居多,也有用挤塑型聚苯乙烯(XPS)、岩棉、玻璃棉、聚氨酯等,有些工程则采用了含有聚苯颗粒的浆料;保温材料固定的方法,有采用粘贴、粘钉结合或者钉固的;有在浇灌外墙混凝土时将保温材料直接放在模板内浇固结合的;也有将保温浆料直接抹在外墙外表面上的等等。多种多样、各有千秋。这些做法只要构造和工艺得当,都能够保证工程质量,收到良好节能保温效果。3.1建设部提出了外包保温工程中提出的五种方法3.1.1薄灰色保护装置EPS板薄抹灰保温系统由粘结材料、EPS板、抹面屋及玻璃纤维网格布饰面层构成。3.1.2外包温干箱、省份宝、灰浆外包温系统EPS保温灰浆外保温系统由EPS保温灰浆作保温层,保温层中间置于钢丝网加固,在保温层上抹抗裂砂浆和玻璃纤维网格布,以及饰面层构成。3.1.3安装连接装置、ep网络架和板外保温系统采用锚栓或预埋钢盘机械固定方式,以非穿透型EPS钢丝网架板为保温材料,表面用抗裂水泥砂浆及玻璃纤维网格布增强,以及饰面层构成。3.1.4外膜板、板板的施工用于现浇混凝土基层,以EPS单面钢丝网架、板为保温材料,在现场浇灌混凝土时将EPS单面钢丝网架、板置于外膜板内侧,保温材料与基层一次浇注成型。然后在网架板上抹水泥砂浆的体系。3.1.5现在，混凝土预制无网板外保温系统用于现浇混合土基层,以EPS板置于外模板内侧,保温材料与基层一次浇注成型,玻璃纤维增强抹面层以及饰面层构成。3.2一些有发展前途的做法3.2.1机械锚固体模型岩棉外保温系统是以岩棉为主作外墙外保温材料,采用与混凝土浇注一次成型或采用钢丝网架机械锚固件进行锚固,这种体系耐火等级高,保温效果好,可为国家三步节能目标的实现发挥重要作用。3.2.2酯材料涂膜整理聚氨酯外保温系统是采用聚氨酯现场发泡工艺将聚氨酯保温材料喷涂于基层墙体上,然后采用轻质材料找平,并进行涂饰或面饰,这种体系施工速度快,能明显缩短工期,保温效果好,可达到国家三步节能目标。3.2.3结构保温一体化墙体的节能效果保温砌模系统是用EPS颗粒水泥砂浆预制成保温砌块,砌筑后作为保温模具再现浇剪力墙,形成结构保温一体化墙体,这种体系,施工速度快,能明显缩短工期,有着较好的节能保温效果。外墙外保温系统已发展成为国内外建筑节能墙体中,有着生命力的体系,随着研发工作的开发,以及各种工程的应用实践,必将获得更好、更完善的发展。4节能玻璃节能玻璃是一类十分重要的节能材料,国外工业发达国家非常重视它的发展,国外节能玻璃的品种很多,下面重点介绍如下几个品种:4.1玻璃玻璃热反射镀膜玻璃又称阳光控制膜玻璃。是用真空磁控溅射或溶胶——凝胶等工艺方法在优质浮法玻璃表面形成热反射涂层的玻璃。其膜层主要有金、银、铜、铬和铝钛及硅等氧化物。一般太阳的热反射率可达30%～40%,甚至可达到40%～52%,除了达到节能和装饰效果外,还可起到防眩、单面透视和提高、舒适感等效果。这种玻璃既可单片使用,亦可做成夹层或中空等复合产品。建筑上,使用这种节能玻璃,可大量节约能源,有效降低空调运营经费。4.2lov-e玻璃低辐射镀玻璃又称low-E玻璃,是用真空磁控溅射法在玻璃表面镀上多层金属或其他化合物组成的膜等产品。这种玻璃对可见光有较高的透射率,对红外线(尤其是中远红外)有很高的反射率。通过特殊的技术工艺,:可以控制low-E玻璃的镀膜厚度及均匀性,从而达到所要求的光谱选择透过性或反射指标。可根据需要制成有高透型、遮阳型、双银型等low-E玻璃产品,制成的中空玻璃,满是不同地区、不同季节的建筑采暖和空调的要求,可有效地控制热能从窗户散失和外界热源从窗户进入起到良好的节能效果,节省空调或暖气费用。我国建成的清华大学超低能耗示范楼采用了lov-E玻璃。由法、中、美国3国设计师联手设计的北京西直门西环广场,4个立面全部采用了low-E低辐射玻璃幕墙。4.3要采用中空玻璃的原片。据世界各它是由两块或两块以上的平板玻璃周边密封,层间保持一定距离,腔体充以干燥空气或隋性气体并放置吸湿剂的空膜玻璃制品。节能和隔音是这种玻璃的最大特点,节能效果可达20%～50%。中空玻璃的品种很多,组成中空玻璃的原片,可以是普通的平板玻璃,也可以是钢化、夹丝、热反射镀膜、低辐射镀膜玻璃等。欧、美、日等工业发达国家从节约能源和可持续发展战略出发,从20世纪80年代开始,都先后颁布有关法令、规定相关地区的建筑必须采用中空玻璃。如欧洲平均80%的窗户采用中空玻璃,其中德国为最高为90%,并已大量采用低辐射玻璃制作中空玻璃;美国约83%的建筑使用中空玻璃,日本约50%的住宅使用中空玻璃,韩国中空玻璃的普及率已达50%,我国中空玻璃推广应用才刚刚开始,目前,我国大部分机场的窗户仍采用单片玻璃或双层玻璃,相信,随着我国建筑节能工作的开展,中空玻璃将会获得较快发展。4.4玻璃中真空真空真空玻璃是目前节能效果最好的玻璃。真空玻璃的结构类似中空玻璃,区别在于中空玻璃的2层间空体是干燥空气或隋性气体;真空玻璃中却是真空的。据报道,用2层3mm玻璃制成的真空玻璃与普通双层玻璃的对比实验表明,在一侧50℃高温条件下,真空玻璃另一侧外表面与室温相同,而普通双层玻璃另一侧则烫手。真空玻璃是20世纪90年代初;由悉尼大学研制成功,并提出了具有商业化可能的专利技术,并于1997年与日本板硝子合作,在日本京都建成第1条年产10万m2生产线,98年又建设第二条生产线。5节能薄膜材料节能薄膜又称遮光膜、滤心薄膜或热反射薄膜等,它是以塑料薄膜(一般为聚酯、聚丙烯、聚乙烯等)为基材,喷镀金属后(厚度一般为30mm左右),再和另外一张透明的薄膜压制而成。目前国外发展的窗用节能薄膜品种不下30种,按其使用特点可分为3种类型:反射型、节能型和混合型,反射型薄膜可反射大部分太阳光,阻止热能进入室内,保持室内凉爽,节约制冷费用;节能型薄膜也叫冬季薄膜,它把热能折射回屋内以阻止室内传出室外,从而保温节能;混合型薄膜具有上述的双重效果的薄膜,因此它也称为常年可使用的节能材料。薄膜的颜色有青铜色、银色、灰色、金色、烟色、琥珀色等,用于建筑窗上,除节能外,还可使建筑变得富丽堂皇。国外产品有的是涂有压敏胶的节能薄膜,撕去保护垫片后,即可直接进行粘贴施工简便。对没有涂压敏胶的节能薄膜都备有专用的胶粘剂。美国、英国、挪威等国都可生产多种品种的节能薄膜。如美国科特玻璃公司生产的一种窗用节能薄膜,能阻挡99%太阳能紫外线和79%的太阳能。用这种节能薄膜贴在玻璃窗上,能有效地改变窗玻璃的采光值和其它物理性能,可大大节省制冷制热费用,并可减少太阳光照射对室内物品的破坏。国外有的建筑物正在转向以薄膜取代涂色玻璃和金属化玻璃。挪威建筑科研所曾做实验,贴有节能薄膜的双层隔热窗,其热工性能可达到三层窗的效果。美国southwall公司开发一种节能薄膜,将这种节能薄膜悬挂在两块玻璃板之间,经测定,其热工性能比三层玻璃高32%,其价格虽比标准3层玻璃贵,但其节省的能源可在1.9～7.1年内回收。6室内保温性能理想的门窗应具有良好的透光性、装饰性,又具有良好的隔热保温性能。在夏季能阻止热量进入室内,在冬季能阻断室内热量传出室外。目前,称得上是有较好节能的新型节能门窗主要的有:PVC门窗、铝木复合门窗、铝塑复合门窗、玻璃钢门窗等。6.1塑料门窗、塑料门窗塑料门窗被举为继木窗、钢窗、铝合金门窗后发展起来的第四代产品,除以单位生产能耗低,隔热保温性能好以外,其节能效果尤为明显。在同等气候环境下,塑料门窗可提高或降低室温4～5℃,节能率达30%以上,其次塑料门窗装配时,均装有密封件、可拒噪音、尘埃于室外,留宁静、清爽于室内,其优越性普通受到建筑师和用户认可。近年来,国外开发了以发明多孔PVC型材组装的新一代塑料门窗,具有更好的隔热性能,较低的容量以及较高的强度,外表更像木质窗,而且价格不高,预计将会有更广阔的发展。6.2净水器类材料铝木复合门窗是国外近年来开发推广的一种新型复合门窗。它改变了门窗制造业,过去只使用单一材料的状况。这种门窗外部采用铝合金静电喷涂、氧化等处理,美观、坚固;内部采用硬质木材,给人以温馨舒适的感觉,可与家庭装饰格调形成一体。若其窗玻璃采用中空玻璃加工组装的铝木组合门窗,除了外观豪华、耐腐蚀外,其为隔热、保温、节能较为理想的产品。6.3填料、无碱纤维玻璃纤维增强塑料门窗通常称为玻璃钢门窗,一般采用热固性不饱和聚酯树脂为基本材料,加入一定量的矿物填料、以中、无碱玻璃纤维为增强材料,经拉挤工艺而成。其型材也可采用静电粉末喷涂、表面覆膜等工艺技术;获得多种色彩或质感的装饰效果。这种型材具有极高的强度,极低的膨胀系数,就其化学、力学和物理性能而言,在门窗市场中,有着较强的竞争力,特别适用于制作超强度的大型窗,有着广阔的发展前景。7我国太阳能利用现状太阳能是人类可以利用最丰富、最洁净、最理想的能源。随着太阳能光电转换技术的不断突破,其开发成本已逐渐接近火力发电成本,使在建筑上利用太阳能成为可能。因此,美、日、欧等工业发达国家都纷纷推出开发《太阳屋规划》。日本也在积极推行(太阳能房屋计划》2002年已安装10万户,到2010年将生产43亿W太阳能电池,并要求到2010年所有新建的房到都将采用阳光发电系统,并已在日本各地建造许多采用太阳光发电的住宅小区,其中规模最大的是北海道的“山庄花园清田”小区,总户数为503户,发电量达1500kW。我国也非常重视太阳能的研究开发工作。原国家经贸委组织编制的《2000～2015年新能源与再生能源产业发展规划要点》中,计划到2015年,我国太阳能、风能、地热能、生物能和可再生能源开发量将达到4300万t标准。2005年2月28日全国人大常委会高票通过的《可再生能源法》,标志着我国以推进太阳能等为中心的可再生能源“巨轮”的起航。我国2008年奥运会也要大量利用太阳能技术,明确提出要在运动员村和体育场中,要最大限度地利用太阳能,如奥运场馆的外墙将贴太阳能电池,场馆周围的路灯80%～90%将采用太阳能供电,洗浴用的热水90%将由太阳能集热技术提供。我国太阳能利用近年来也获得了可喜的成果。如太阳能热水器的生产量和使用量为世界第一,我国浙江、山东、江苏等省的一些住宅小区也大批量使用太阳能热水器。我国天津市奇信太阳能科技有限公司,近年来,率先研制成功了材料化太阳能集热器——“津霸太阳能