合理運(yùn)用新型節(jié)能建材的功能

時(shí)間:2022-04-03 03:20:00

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合理運(yùn)用新型節(jié)能建材的功能

建筑節(jié)能,即在建筑中合理使用和有效利用能源,不斷提高能源利用率,降低建筑能耗量。建筑節(jié)能材料,是指維持建筑物日常使用過程中能耗低的建材,通過改變材料自身的特性來達(dá)到建筑節(jié)能的目的[1-3]。開發(fā)及利用節(jié)能新材料,不僅對環(huán)境保護(hù)有深遠(yuǎn)的意義,也有利于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。建筑節(jié)能材料的質(zhì)量和性能及其發(fā)展是建筑節(jié)能目標(biāo)順利實(shí)現(xiàn)的前提條件之一,而建筑節(jié)能材料的發(fā)展和質(zhì)量的提高將會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)建筑節(jié)能的發(fā)展。在實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的各個(gè)環(huán)節(jié)中首先應(yīng)發(fā)展節(jié)能建筑材料,因此對目前主流使用的、具有廣闊發(fā)展前景的建筑節(jié)能材料的現(xiàn)狀進(jìn)行了分析。

1建筑節(jié)能墻體材料

1.1加氣混凝土砌塊

該類產(chǎn)品材料來源廣泛、材質(zhì)穩(wěn)定、強(qiáng)度較高、質(zhì)輕、易加工、施工方便、造價(jià)較低,而且保溫、隔熱、隔聲、耐火性能好,是迄今為止能夠同時(shí)滿足墻材革新和節(jié)能50%要求的唯一單材料墻體。這類砌塊保溫隔熱性能優(yōu)異,加氣混凝土導(dǎo)熱系數(shù)低,僅為實(shí)心黏土磚的1/5左右[4]。加氣混泥土是以粉煤灰或硅砂為主要原材料,加入水泥為膠結(jié)料通過發(fā)泡成型,經(jīng)高溫蒸壓養(yǎng)護(hù)、切割、自然養(yǎng)護(hù)而成;硅砂加氣混凝土可通過防銹處理的鋼筋增強(qiáng);這類產(chǎn)品生產(chǎn)能耗低,利用工業(yè)廢棄物生產(chǎn),也節(jié)約土地資源,符合國家可持續(xù)發(fā)展的要求。據(jù)報(bào)道[5],加氣混凝土具有良好的保溫隔熱和抗裂抗?jié)B性能,具有很好的應(yīng)用前景。因此加氣混凝土砌塊不僅可以代替燒結(jié)實(shí)心磚用于砌筑墻體,而且可以作為保溫材料用于節(jié)能建筑,是實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能經(jīng)濟(jì)有效的措施。

1.2混凝土空心磚

混凝土空心磚是以水泥為膠結(jié)料,砂、石或輕集料為主要集料,粉煤灰為摻合料,經(jīng)加水?dāng)嚢璩尚?,自然養(yǎng)護(hù)而制成的用于非承重墻體的、孔洞率不低于40%的混凝土空心磚[6]。該產(chǎn)品可制作多種規(guī)格以適應(yīng)建筑工程應(yīng)用需要,也可利用輕集料、廢渣制成設(shè)計(jì)需要的低容重等級(jí)的輕質(zhì)墻材,可供框架填充墻外墻使用?;炷量招拇u采用矩形條孔既有利于孔洞布置、提高孔洞率,又有利于保溫隔熱性能;混凝土空心磚孔洞的排列方式采用交錯(cuò)排列,延長了空心磚的熱流路線,明顯地提高了墻體熱阻。

1.3模網(wǎng)混凝土

模網(wǎng)混凝土是由蛇皮網(wǎng)、加勁肋、折鉤拉筋構(gòu)成開敞式空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu),向網(wǎng)架內(nèi)澆混凝土制成,可廣泛應(yīng)用于工業(yè)及民用建筑、水工建筑物、市政工程以及基礎(chǔ)工程等。常用的建筑模網(wǎng)主要有鋼筋網(wǎng)、鋼絲網(wǎng)及鋼板網(wǎng)等[7],鋼筋網(wǎng)主要用于工廠預(yù)制各種規(guī)格混凝土大板,鋼絲網(wǎng)主要用于非承重構(gòu)件,鋼板網(wǎng)的最大特點(diǎn)是將鋼板拉制成連續(xù)孔徑的類蛇皮網(wǎng)孔,然后在工廠制成三維空間網(wǎng)架,運(yùn)抵現(xiàn)場組裝澆注混凝土,構(gòu)成模網(wǎng)混凝土。由鋼板網(wǎng)構(gòu)成的混凝土由于網(wǎng)本身滲濾效應(yīng)及環(huán)箍效應(yīng),顯著提高力學(xué)性能。由高強(qiáng)鋼絲焊接的三維空間鋼絲網(wǎng)架中填充阻燃型聚苯乙烯泡沫塑料芯板制成的網(wǎng)架板,既有木結(jié)構(gòu)的靈活性,又有混凝土結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)度和耐久性,具有輕質(zhì)、節(jié)能、保溫、隔熱、隔音等多種優(yōu)良性能,而且便于運(yùn)輸,組裝方便,施工速度快,并能有效地減輕建筑物負(fù)荷,增大使用面積,是理想的輕質(zhì)節(jié)能承重墻體材料網(wǎng)。

1.4納士塔空心墻板承重墻體

納士塔板是由聚苯乙烯、水泥、添加劑和水制成的隔熱吸聲水泥聚苯乙烯空心板構(gòu)件經(jīng)粘合組裝成的墻體,其內(nèi)部構(gòu)成為縱橫上下左右相互貫通的孔槽,孔槽澆灌混凝土或穿插鋼筋后再澆注混凝土,在墻內(nèi)形成剛性骨架。納士塔板重量是同體積混凝土的1/6~1/7[8],可減少對基礎(chǔ)的荷載,節(jié)約建筑物基礎(chǔ)的投資,在同樣的地基承載能力下,可增加建筑物的層數(shù)。

2建筑節(jié)能外墻保溫材料

2.1巖棉

巖棉是以精選的玄武巖或輝綠巖為主要原料,外加一定數(shù)量的補(bǔ)助料,經(jīng)高溫熔融離心吹制成人造無機(jī)纖維[9]。巖棉制品主要品種有:巖棉板、巖棉玻璃布縫氈、巖棉鐵絲網(wǎng)縫氈、巖棉保溫條、巖棉管殼等。巖棉制品具有良好的保溫、隔熱、吸聲、耐熱、不燃等性能和良好的化學(xué)穩(wěn)定性。巖棉用于建筑外墻,有三種絕熱方式:內(nèi)絕熱、中間夾芯絕熱和外絕熱。巖棉外墻保溫是選用巖棉板作為保溫層,將其設(shè)置在外墻結(jié)構(gòu)層的外側(cè),以達(dá)到墻體保溫效果。實(shí)踐證明[10],巖棉外墻保溫系統(tǒng)憑借其高透氣性、高防火性、高隔音吸聲性,得到越來越廣泛的應(yīng)用。它不僅用于新建建筑的保溫隔熱,也廣泛地用于既有建筑的節(jié)能改造。采用巖棉外墻保溫系統(tǒng)后,墻體的傳熱系數(shù)下降,冬季減少墻體熱損失,夏季能減少太陽輻射的熱傳導(dǎo),有效地降低太陽輻射和室外氣溫的綜合作用,使室內(nèi)溫度和墻體內(nèi)表面溫度得以降低。我國巖棉作為建筑保溫材料的使用率比較低,主要應(yīng)用于能源、石油化工、船舶工業(yè)和建筑輕板的絕熱、防火、隔音等方面。

2.2聚苯乙烯泡沫塑料

聚苯乙烯泡沫塑料是以聚苯乙烯樹脂為主要原料,經(jīng)發(fā)泡制成的內(nèi)部具有無數(shù)封閉微孔的材料。它的表觀密度小、導(dǎo)熱系數(shù)小、吸水率低,保溫、隔熱、吸聲、防震,耐酸堿,機(jī)械強(qiáng)度高,價(jià)廉質(zhì)優(yōu)等優(yōu)點(diǎn),因此在外墻保溫中占有率很高。在建筑中使用數(shù)個(gè)冬季的考驗(yàn),均未見有返霜、結(jié)露現(xiàn)象。我國建材中已經(jīng)大量使用聚苯乙烯泡沫塑料,但膨脹聚苯乙烯泡沫塑料板材所占的比例和數(shù)量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。以西歐為例,膨脹聚苯乙烯泡沫塑料板材占聚苯乙烯泡沫塑料總量的67%,而我國目前膨脹聚苯乙烯泡沫塑料板材占聚苯乙烯泡沫塑料總量只有的25%[11]。

3節(jié)能玻璃

3.1低輻射玻璃

低輻射玻璃是一種對波長范圍4.5~25μm的遠(yuǎn)紅外線有很高反射比的鍍膜玻璃[12]。由于溫度差引起的熱量傳遞主要集中在遠(yuǎn)紅外波段上,白玻璃、吸熱玻璃、陽光控制膜玻璃對遠(yuǎn)紅外熱輻射的反射率很小,吸熱率很高。吸收的熱量會(huì)使玻璃自身的溫度升高,導(dǎo)致熱量向溫度低的一側(cè)傳遞。與之相反,低輻射玻璃可將溫度高的一側(cè)傳遞過來的80%以上的遠(yuǎn)紅外熱輻射反射出去,從而避免由于自身溫度升高產(chǎn)生的二次熱傳遞,所以低輻射玻璃具有很低的傳熱系數(shù)。低輻射玻璃之所以節(jié)能,是因?yàn)樗幸皇羌t外線反射率高,可以直接反射遠(yuǎn)紅外輻射;二是表面輻射率低,吸收外來能量的能力小,從而再輻射出的熱能少;三是遮陽系數(shù)范圍廣,可根據(jù)需要控制太陽能的透過量,適應(yīng)不同地區(qū)的需要。

3.2真空玻璃

真空玻璃是目前節(jié)能效果最好的玻璃。真空玻璃是將間隙為0.1~0.2mm的兩塊玻璃的四周密封,然后抽成真空,真空度要達(dá)到并保持在0.1Pa以上,從而使玻璃與玻璃之間的傳導(dǎo)熱接近于零。由于真空玻璃消除了氣體對流傳熱和傳導(dǎo)傳熱,因此,其保溫隔熱性能非常好。

3.3泡沫玻璃

泡沫玻璃是以廢棄玻璃或者富含玻璃相的物質(zhì)為主要原料,添加適當(dāng)?shù)陌l(fā)泡劑、改性劑和促進(jìn)劑等,通過超細(xì)粉碎和均勻混合形成混合料,再經(jīng)溶化、發(fā)泡、退火形成的一種有無數(shù)均勻封閉氣泡的多孔玻璃材[13]。它具有密度小、導(dǎo)熱系數(shù)小、阻燃、耐腐蝕、絕熱和隔聲性能好等特點(diǎn),因而它是石化和冷庫的隔熱保溫材料、高層建筑的隔熱材料,同時(shí)也是良好的環(huán)境吸聲材料。泡沫玻璃作為外墻體外保溫隔熱材料,可以有效減小墻體厚度,減輕建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量,擴(kuò)大使用面積。

建筑材料是建筑業(yè)的物質(zhì)基礎(chǔ)。建材工業(yè)又是對天然資源和能源資源消耗對大氣污染最為嚴(yán)重的行業(yè)之一,是對不可再生資源依存度非常高的行業(yè)。據(jù)估計(jì),我國每年為生產(chǎn)建筑材料要消耗各種礦產(chǎn)資源70多億t,其中大部分是不可再生礦石、化石類資源,全國人均年消耗量達(dá)5.3t。鋼材和水泥是建筑業(yè)消耗最多的兩種建筑材料,消耗量分別占國總消耗量的50%和70%[14]。

因此建筑節(jié)能是執(zhí)行國家環(huán)境保護(hù)和節(jié)約能源政策的主要內(nèi)容,是貫徹國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分。在眾多節(jié)能手段的探討與研究中,研制節(jié)能建筑材料受到了較多的關(guān)注。采用節(jié)能新型材料,具有顯著的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。因此,開發(fā)研制及應(yīng)用節(jié)能材料是建筑節(jié)能的根本途徑,也是促進(jìn)我國建筑業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的根本保證。