摘要:随着我国经济的飞速发展,能源紧缺问题日益加剧,可持续发展战略思想深入人心,这就为建筑节能新材料的发展及应用创造了机会。文章论述了建筑节能概念,从墙体,门窗,屋面及主体材料等几个方面总结了新材料在建筑节能中的应用。
关键词:建筑节能;新材料;可持续发展
随着科学技术的不断进步,国内建筑业得到了突飞猛进的发展,为了在竞争激烈的建筑市场处于不败之地,必须迎合时代需求,加大节能建筑的创建,采用能够体现现代科技发展水平的新材料、新技术改善建筑在保温、通风、节能等方面性能,同时也能缓解能源危机,解决当代社会经济发展与能源短缺这一矛盾。构成建筑物的围护结构材料在很大程度上决定了建筑物的能耗,由于建筑节能的要求,建筑材料必然发生根本性变化。在围护结构中墙体变成了保温墙体,屋面变成了保温隔热屋面,门窗和幕墙不仅有保温隔热要求而且部分还增加了遮阳系统。
1 建筑节能的概念
建筑节能是社会发展的需求,它有利于缓解能源紧缺问题;建筑节能是环境保护的需求,它有利于减轻大气污染现状;建筑节能是建筑业进步的需求,它有利于巩固企业市场地位。
我们这里所说的建筑节能是指在满足人们正常生活,学习和工作需要的前提下,在建筑规划设计、建筑材料生产、建筑物施工及使用过程中,采用新材料、新技术,合理设计建筑围护结构的热工性能,提高采暖、制冷,照明、通风、给排水和管道系统的运行效率,降低能耗,合理、科学、有效的利用能源,从而达到提高建筑舒适性及节约能源的目的。简单来说,就是用尽量少的能源,过尽量舒适的日子。
2 新材料在建筑节能中的应用
2.1 节能墙体的应用
我国传统围护结构墙多为无机材料组成,如砖石砌体、混凝土、水泥砂浆等,如今为了节能保温的需要,引入了大量有机保温材料如模塑聚苯乙烯泡沫板、挤塑聚苯乙烯泡沫板、硬泡聚氨酯等,因为这些有机保温材料的保温性能要比传统墙体材料的保温性能强,所以有机保温材料在建筑围护结构节能中广泛应用,形成了一种无机材料与有机材料复合墙体。这样就对施工工艺提出了新的要求。典型的保温墙体,是有机与无机材料相间复合而成,而这种墙体除传统的承重、隔声要求外,还增加了保温隔热的要求。要求无机材料和有机材料组合成一个整体,在自然环境中能共同作用,因此对组成墙体的材料性能及施工工艺有了新的要求。
最新发明的新型环保阻燃蜂窝复合墙体材料是利用煤渣、水稻秸秆等废料生产而来,其是将废料同水泥、粘合剂经过混合搅拌压缩而成,该种节能砖既减少了废物排放又能实现清洁生产,同时其具有能耗低、重量轻、所需钢筋水泥量小等优点而具有广阔的发展前景。
防裂性是墙体保温工程要解决的关键技术之一,因为一旦保温层、抗裂防护层发生开裂,墙体保温性能就会发生很大改变,非但满足不了节能要求,甚至还会危及墙体的安全。影响抗裂的因素很多,由抹面砂浆与增强网构成的抗裂防护层对整个系统的抗裂性能起着较关键的作用。抹面砂浆的柔韧极限拉伸变形应大于最不利情况下的自身变形(干缩变形、化学变形、湿度变形、温度变形)及基层变形之和,从而保证抗裂防护层抗裂性要求。复合在抹面砂浆中的增强网(如玻纤网格布),一方面能够有效地增加抗裂防护层的拉伸强度,另一方面由于能有效分散应力,可以将原本可能产生的较宽裂缝(有害裂缝)分散成许多较细裂缝(无害裂缝),从而形成其抗裂作用。表面涂塑材质及涂塑量对玻纤网格布的早期耐碱性具有较重要的意义,而玻纤品种对长期耐碱性具有决定意义。
2.2 节能门窗的应用
门窗是建筑物内外进行能量交换的主要通道,因此门窗的节能对整体建筑节能具有很大意义,建筑门窗的节能除了从提高玻璃和框扇本身的热工性能和尽量使用中空玻璃并保证中空玻璃的密闭性外,还应该从玻璃和边框接缝以及门窗框扇搭接处的严密程度着手,因为各搭接处严密才能保证空气流通量的减少。门窗节能从设计、施工、材料等方面应做到门窗安装必须采用预留洞口的施工工艺,严禁采用边安装边砌口或先安装后砌口;根据门窗不同材质来决定采用焊接、膨胀螺栓等工艺进行门窗固定,无论采用何种工艺均应保证其安装牢固;设计时应尽量增加其开启缝隙的搭接量从而减少开启缝隙宽度;根据门窗材质选用各种密封条进行密封,保证外窗的气密性;对金属框门窗在保证足够空间的条件下采用塑料、橡胶等隔热材料进行断桥处理,断桥的长度及宽度均应保证,并应保证其在安装配件时不破坏断桥;外门窗四周与墙体连接处缝隙采用聚苯板或聚氨酯等材料嵌填而不得采用水泥砂浆嵌填,以保证其严密性等。
2.3 节能屋面的应用
通常屋面保温是将容重低、导热系数小,吸水率低,有一定强度的保温材料设置在防水层和屋面板之间,按此种正铺法,可选择的保温材料很多,板块状有加气混凝土块、水泥或沥青珍珠岩板、水泥聚苯板、水泥蛭石板,聚苯乙烯板、各种轻骨料混凝土板等;散料加水泥等胶结料现场浇注的有珍珠岩,蛭石、陶粒、浮石,废聚苯粒、炉渣等;采用松散料直接或袋装设置在尖顶屋面下或吊顶上部的有膨胀珍珠岩、玻璃棉、岩棉、废聚苯粒等;现场发泡浇注的有硬质聚氯脂泡沫塑料和粉煤灰、水泥为主料的泡沫混凝土等。反铺法主要将防水层置于保温层以下,可有效保护防水层,方便施工检修,但由于造价较高,住宅建筑尚未大量使用。
2.4 其他方面的节能应用
现代建筑中主体材料主要为钢筋混凝土结构及钢结构等,针对钢筋混凝土结构而言提高其强度和耐久性延长建筑物使用寿命则是节能的重要途径。因此新建的绿色建筑应采用高耐久性的高性能混凝土为出发点,试验证明,6层以上的钢混结构中受力钢筋使用HRB400级或以上钢筋、混凝土竖向承重结构采用C50或以上等级的混凝土,建筑物的强度、耐久性及使用寿命可大幅度提高;钢结构由于具备自重轻、高强度、施工取土量少等系列优点,同时使用钢结构有利于环境保护并且其建筑材料回收率高。因此,在今后建筑中应广泛采用钢结构而取代原来的钢混结构。
在夏季较热的地区采用建筑遮阳的方式,同样能达到建筑节能的目的,而且是一个自然降低能耗的、经济实用且效益又不错的好方法。在设计遮阳时应根据地区的气候特点和房间的使用要求以及窗口所在朝向把遮阳做成永久性或临时性的遮阳装置。永久性的即是在窗口设置各种形式的遮阳板:临时性的即是在窗口设置轻便的布帘、各种金属或塑料百叶等。在永久性遮阳设施中,按其构件能否活动或拆卸,又可分为固定式或活动式两种。活动式的遮阳可视一年中季节的变化、一天中时问的变化和天空的阴暗情况,任意调节遮阳板的角度。在寒冷季节,为了避免遮挡阳光,争取日照,这种遮阳设施灵活性大,还可以拆除。遮阳措施也可以采用各种热反射玻璃如镀膜玻璃、阳光控制膜、低发射率膜玻璃等,因此近年来在国内外建筑中普遍采用。
太阳能作为无污染、无止尽能源近年来在建筑物中得到越来越广泛的应用,总的来讲,其在建筑节能中的应用主要包括太阳热能应用和光电应用两方面,本文不再进行详细阐述。
3 结语
随着我国科学技术的飞速发展,可持续发展战略思想深入人心,建筑节能技术发展空间广阔,对新的节能材料的开发与应用势必成为今后研究的焦点,通过建筑节能新材料应用研究最终达到节省消耗,节约能源的目的。