綠色建筑節(jié)能材料特性及應(yīng)用進展

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摘要：綠色建筑節(jié)能材料具有能耗低、污染少、可再生利用等特征，是今后建筑材料發(fā)展的重要方向和內(nèi)容。文章在介紹綠色建筑節(jié)能材料特性的基礎(chǔ)上，剖析當(dāng)前綠色建筑節(jié)能材料的應(yīng)用特征，總結(jié)其發(fā)展趨勢，以期為建筑節(jié)能材料的發(fā)展提供有益補充。

關(guān)鍵詞：建筑節(jié)能材料；特性；應(yīng)用；進展

1引言

能源作為全球各國經(jīng)濟社會發(fā)展的必需品，隨著經(jīng)濟的快速增長，其需求量日益增大。其中，建筑所需能源約占總能源消耗的三分之一，建筑節(jié)能問題越來越受到各國的重視。建筑材料作為我國國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)之一，是建筑業(yè)發(fā)展的重要組成部分。因此，建筑節(jié)能材料的研發(fā)與應(yīng)用是實現(xiàn)建筑節(jié)能、能耗降低的根本途徑，也是促進我國建筑業(yè)乃至其他支柱產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的根本保證。近年來，綠色環(huán)保理念在我國盛行，全社會開始關(guān)注綠色生活、綠色生產(chǎn)和綠色生態(tài)，綠色建筑隨之發(fā)展起來，這就要求建筑業(yè)積極研發(fā)和應(yīng)用新型綠色建筑節(jié)能材料，實現(xiàn)能耗降低、成本節(jié)約、綠色環(huán)保的目的，促進生態(tài)環(huán)境與建筑業(yè)的協(xié)同健康發(fā)展。

2綠色建筑節(jié)能材料的特性

綠色建筑節(jié)能材料作為新型的建筑施工材料，在滿足“綠色”發(fā)展理念的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了建筑能耗的降低，常見的綠色建筑節(jié)能材料種類可劃分為新型的節(jié)能主墻體材料、節(jié)能外墻保溫材料、節(jié)能門窗材料和其他節(jié)能材料。

2.1節(jié)能主墻體材料

我國在推廣和使用節(jié)能墻體方面取得一定成效，引進吸收了西方發(fā)達國家的墻體材料制作技術(shù)，并結(jié)合國情研發(fā)出了較多的綠色節(jié)能墻體材料，如混凝土空心砌塊、加氣混凝土、紙面石膏板、輕質(zhì)板材等。

2.1.1混凝土空心砌塊混凝土空心砌塊以水泥、砂、石等普通混凝土材料制成，空心率為25%～50%，既可用于高層與大跨度建筑，也可用于橋梁、圍墻和花壇等市政設(shè)施，應(yīng)用廣泛，可充分利用工業(yè)廢渣為制作原料，降低砌塊成本和減少環(huán)境污染。

2.1.2EPS砌塊EPS砌塊由阻燃型聚苯乙烯泡沫塑料模塊作為模板和保溫隔熱層，中間澆筑混凝土的一種新型復(fù)合墻體。該類墻體保溫性能好，施工方便，造價較低，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，常用于低層建筑、高速公路等。

2.1.3加氣混凝土砌塊加氣混凝土砌塊以粉煤灰、石灰、水泥、石膏等為制作原料，自重較輕，適用于高層建筑的填充墻和低層建筑的承重墻，具有抗震性能好、強度高、易加工、耐高溫、隔音強、耐火強等多種優(yōu)良性能，適合機械化生產(chǎn)，是一種新型的綠色建筑節(jié)能材料。

2.1.4粉煤灰砌塊粉煤灰砌塊利用粉煤灰、爐渣、砂子等固體廢棄物為原材料，經(jīng)特殊工藝制作而成，容重較小，保溫、隔熱、隔音等性能十分顯著，價格十分低廉，是一種節(jié)能環(huán)保的新型墻體材料。該砌塊充分利用當(dāng)?shù)氐墓I(yè)廢料，實現(xiàn)了資源的可再生利用，促進了經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境綠色發(fā)展，值得大量推廣和應(yīng)用。

2.2節(jié)能外墻保溫材料

建筑外墻保溫方式根據(jù)保溫層位置的不同，可劃分為外墻內(nèi)保溫、外墻外保溫和夾心復(fù)合保溫三種。其中常用的保溫材料有玻璃棉氈、泡沫玻璃、膨脹珍珠巖、聚苯乙烯泡沫塑料板和膠粉聚苯保溫顆粒砂漿等。

2.2.1聚苯乙烯泡沫塑料聚苯乙烯泡沫塑料以聚苯乙烯樹脂為主體，加入發(fā)泡劑制作而成，具有吸水性小、密度小、強度好、易加工、著色性好等優(yōu)點，在外墻保溫中得到廣泛使用。

2.2.2硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料孔洞較多，相對密度較小，重量輕，絕熱效果好，同時還具有隔音、防震、耐熱、耐寒、耐溶劑等特點，施工程序較少，工程造價較低。因成本高、易燃等因素，該類材料在冰箱、冰柜的絕熱層中使用較多，在建筑工程中使用較少。

2.2.3礦物棉礦物棉由硅酸鹽熔融物制作而成的棉狀纖維，包括巖棉、玻璃棉、礦渣棉和陶瓷纖維等，具有質(zhì)輕、耐久、不燃、不腐、不受蟲蛀等，是一種優(yōu)良的保溫隔熱、吸聲材料。礦物棉主要有兩種施工方式：一是干掛法，二是粘貼法。干掛法是在建筑外墻干掛玻璃幕墻、石材等材料的同時在龍骨中填充保溫材料；粘貼法則與聚苯乙烯板材的施工工藝相仿，但前者自重較大，應(yīng)做好固定措施。

2.3節(jié)能門窗材料

玻璃是影響門窗散熱的主要因素，目前國內(nèi)外推廣使用的節(jié)能玻璃有以下幾種。

2.3.1低輻射玻璃低輻射玻璃又稱為Low-E玻璃，是一種對波長4.5μm～25μm范圍的紅外線具有較高反射率的鍍膜玻璃，輻射率較低。在冬季可以反射室內(nèi)的紅外熱能，保證室內(nèi)溫度，在夏季可大量吸收來自水泥路、建筑物外墻、太陽光的光線，并以遠紅外線的形式向四周輻射，具有防眩、單面透視和提高舒適度的效果。

2.3.2吸熱玻璃吸熱玻璃是一種利用玻璃中的金屬離子對太陽能選擇性吸收的平板玻璃，呈現(xiàn)出不同的顏色。吸熱玻璃一般可減少太陽輻射熱的20%～30%，降低空調(diào)負荷，玻璃的顏色和透光比可根據(jù)玻璃中金屬離子的成分和濃度改變。

2.4其他建筑節(jié)能材料

2.4.1透水混凝土透水混凝土由水泥漿體、粗骨料和空隙組成，不含細骨料，僅在粗骨料表面包覆薄層水泥漿體而成，孔隙較多，透水性能由孔隙控制，強度則取決于粗骨料和水泥。該材料多應(yīng)用于道路、停車場、步行街等場所，可有效解決市政排水、城市內(nèi)澇等現(xiàn)實問題，還可減少噪聲污染，對調(diào)節(jié)生態(tài)平衡具有重要意義。

2.4.2相變材料相變材料是指在溫度不變的情況下而改變物質(zhì)狀態(tài)并提供潛熱的物質(zhì)，物質(zhì)在轉(zhuǎn)變物理性質(zhì)的過程稱為相變過程，此過程會吸收或釋放大量能量。相變材料可分為有機和無機相變材料，廣泛運用于航天、建筑、服裝、軍事、電力等行業(yè)，但同時面臨著復(fù)合材料相容性、作用效果和成本較高的問題。

2.4.3太陽能太陽能作為最為清潔的能源之一，已得到廣泛研發(fā)及應(yīng)用。當(dāng)前，利用光能轉(zhuǎn)換技術(shù)，太陽能與建筑屋頂、外墻、窗戶等外圍護結(jié)構(gòu)相結(jié)合，形成復(fù)合綠色產(chǎn)品，具有極為廣闊的應(yīng)用前景。

3綠色建筑節(jié)能材料應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1應(yīng)用必要性

隨著城市增量的不斷擴張，建筑行業(yè)對能源的需求持續(xù)加大，相應(yīng)地對自然環(huán)境造成了一定的負面影響，另一方面，很多新型技術(shù)和材料運用于建筑行業(yè)的各個環(huán)節(jié)中，綠色建筑節(jié)能材料作為建筑業(yè)節(jié)能減排的重要技術(shù)手段，可節(jié)省大量能源，減少污染排放，是建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。當(dāng)前，綠色建筑節(jié)能材料在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個方面。3.2應(yīng)用于墻體材料墻體使用綠色節(jié)能材料之后，可大幅提高建筑物的性能，實現(xiàn)冬暖夏涼，提升居住環(huán)境品質(zhì)，營造良好的空間體驗；合理開發(fā)利用各種工業(yè)廢棄物，實現(xiàn)廢棄資源的高效轉(zhuǎn)化，將煤渣、渣土等廢棄資源轉(zhuǎn)換成綠色節(jié)能環(huán)保材料，不僅可以實現(xiàn)資源的可持續(xù)利用，還可降低生產(chǎn)成本，有效保護生態(tài)環(huán)境，促進建筑業(yè)與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)健康發(fā)展。

3.3應(yīng)用于室內(nèi)裝飾材料

在應(yīng)用于墻體之外，綠色節(jié)能材料還廣泛應(yīng)用于室內(nèi)裝飾。傳統(tǒng)的室內(nèi)裝飾材料易產(chǎn)生甲醛、苯、氨等有害氣體，嚴(yán)重危害身體健康，綠色裝飾材料在消除安全隱患的同時，提升室內(nèi)裝潢品質(zhì)，改變了人們對室內(nèi)裝飾材料的選用規(guī)則，隨著人們對健康生活、綠色環(huán)境的持續(xù)關(guān)注，綠色室內(nèi)裝飾材料將得到廣泛使用。

3.4應(yīng)用于裝配式建筑中

當(dāng)前，中央及地方各級政府已大力推進裝配式建筑的使用，在新建建筑中明確了裝配式建筑的所占比例，并通過裝配式建筑的建設(shè)，帶動新型綠色建筑節(jié)能材料的發(fā)展。尤其是當(dāng)前裝配式醫(yī)療建筑的大力發(fā)展，使得綠色建筑節(jié)能材料得到了大面積的使用，提供了材料保障和技術(shù)支持。

4綠色建筑節(jié)能材料發(fā)展趨勢

當(dāng)前，綠色建筑節(jié)能材料發(fā)展迅速，整體朝著高效、健康、良性的方向發(fā)展。綠色建筑節(jié)能材料將成為未來建筑業(yè)的主要材料來源，建筑將更具環(huán)保和功能復(fù)合，整體表現(xiàn)在以下幾個方面。

4.1材料高效化

綠色建筑節(jié)能材料在得到一定時間的推廣使用后，得到市場和用戶的青睞，現(xiàn)已成為建筑材料市場的重要選擇對象。在今后的建筑材料發(fā)展中，綠色建筑節(jié)能材料的性能和優(yōu)勢將得到進一步發(fā)揮，注重產(chǎn)品的協(xié)同高效運轉(zhuǎn)，產(chǎn)品的實用效果更加突出，不斷提升建筑質(zhì)量和品質(zhì)。

4.2成本低廉化

目前，綠色建筑節(jié)能材料因研發(fā)費用較高而未得到大范圍的使用，材料的制作成本隨之升高，只有小部分建筑節(jié)能材料得到使用，如新型保溫材料———聚氨酯硬泡，由于成本過高，只有幾家大型房地產(chǎn)開發(fā)商積極采用該產(chǎn)品。因此，若要實現(xiàn)綠色建筑節(jié)能材料的大規(guī)模使用，生產(chǎn)成本低廉化是其發(fā)展的不二選擇。

4.3功能復(fù)合化

綠色建筑節(jié)能材料在滿足綠色環(huán)保的同時，也要實現(xiàn)其功能性，兩者相互結(jié)合才可充分彰顯其使用價值。例如有機類保溫材料保溫性能好，但強度低、易老化、防火性能差；無機類保溫材料耐高溫、強度高，但吸水率高、不易機械加工。因此，綠色建筑節(jié)能材料將克服單一材料的不足，整合各自優(yōu)勢，研發(fā)出功能復(fù)合的節(jié)能材料。

4.4規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化

綠色建筑節(jié)能材料的廣泛使用離不開標(biāo)準(zhǔn)體系的導(dǎo)則，通過相關(guān)規(guī)范、導(dǎo)則的制定，完善認證體系，以科學(xué)利用為根本，加強法規(guī)建設(shè)，規(guī)范建筑材料市場的健康有序運轉(zhuǎn)。為提高建筑節(jié)能材料的大力發(fā)展，有必要制定相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范與導(dǎo)則與其相適應(yīng)。

4.5生產(chǎn)機械化

生產(chǎn)是實現(xiàn)建筑材料投入使用的關(guān)鍵一環(huán)，國內(nèi)綠色建筑節(jié)能材料生產(chǎn)廠家眾多，但仍然存在部分廠家因生產(chǎn)技術(shù)不成熟、技術(shù)人員不足等問題處于半手工、半機械化的生產(chǎn)狀態(tài)，與西方發(fā)達國家相比仍有一定差距，導(dǎo)致生產(chǎn)效率降低，產(chǎn)品質(zhì)量未得到保障。未來，隨著建筑業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的整體機械化發(fā)展，綠色建筑節(jié)能材料的機械加工水平必然會得到大幅提升。

5結(jié)語

綠色建筑節(jié)能材料事關(guān)建筑業(yè)的健康發(fā)展，關(guān)乎我國節(jié)能減排任務(wù)的實現(xiàn)。在大力研發(fā)綠色建筑節(jié)能材料的同時，需積極引進吸收西方發(fā)達國家技術(shù)，學(xué)習(xí)各地區(qū)的先進經(jīng)驗，制定相應(yīng)的法律法規(guī)，規(guī)范建筑材料市場運作，形成良好的市場環(huán)境，同時加大監(jiān)管力度，保證各個環(huán)節(jié)科學(xué)合理發(fā)展，實現(xiàn)綠色建筑節(jié)能材料的有效推廣使用。

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作者：方劍 單位：安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計院