魏先勤

（中石化上海工程有限公司，上海 200120）

一、節(jié)能環(huán)保材料的定義

材料是建筑的主體，其耐用性和價(jià)格是選用所考慮的主要因素，以前很少顧及到其節(jié)能與環(huán)保性能。這導(dǎo)致在很多建筑用材中使用了較多的膠體和合成物，造成一些有害物質(zhì)隨后釋放出來(lái)，一定程度上影響了建筑內(nèi)小環(huán)境的安全。［1］

新型節(jié)能材料主要指在建筑過(guò)程中使用的具有節(jié)能、利廢和保護(hù)環(huán)境的特點(diǎn)的新型工藝技術(shù)產(chǎn)品。該類(lèi)建筑材料在制造和使用過(guò)程中，能凸顯節(jié)能減排的作用，并兼有改善建筑功能的目的。新型節(jié)能建筑材料主要包括保溫隔熱材料、防水材料、化學(xué)建材和各種廢物再加工利用的建材等。發(fā)達(dá)國(guó)家從20世紀(jì)70年代的能源危機(jī)時(shí)就開(kāi)始重視建筑節(jié)能，經(jīng)過(guò)30多年的努力，新建建筑的單位面積能耗降低到原來(lái)的1/3~1/5。增加節(jié)能環(huán)保材料使用的比例是未來(lái)建筑發(fā)展的趨勢(shì)，也必將為節(jié)能環(huán)保材料提供廣闊的市場(chǎng)。［2］

二、建材中的節(jié)能環(huán)保材料

大力發(fā)展新型節(jié)能環(huán)保材料是節(jié)能建材研究領(lǐng)域一個(gè)重要的方面，主要包括新型墻體材料、保溫隔熱材料、防水密封材料、節(jié)能門(mén)窗和節(jié)能玻璃等裝飾裝修材料。［3］

1.墻體材料。

墻體材料在房屋建材中約占70%，是建筑材料的重要組成部分。墻體保溫材料有許多種，按照防火等級(jí)劃分：A級(jí)，多為無(wú)機(jī)保溫材料組成的不燃材料，如無(wú)機(jī)保溫砂漿、巖棉板、玻璃棉板等；B1級(jí)，多為添加了大量阻燃劑的有機(jī)質(zhì)難燃材料，如擠塑聚苯板、難燃酚醛板、膠粉聚苯顆粒保溫砂漿等；B2級(jí)，為添加了適量阻燃劑的可阻燃有機(jī)保溫材料。而按保溫效果劃分：擠塑聚苯板、巖棉板、無(wú)機(jī)保溫砂漿，擠塑聚苯板、巖棉板較好，無(wú)機(jī)保溫砂漿較差。［4］

新型墻體材料主要包括磚、塊和板等，如混凝土多空磚、蒸壓粉煤灰磚、蒸壓灰砂磚、混凝土小型空心砌塊、蒸壓加氣混凝土、陶粒砌塊、纖維石膏板、輕質(zhì)板材和復(fù)合板材等。許多材料以粉煤灰、煤矸石、竹炭等為主要原料生產(chǎn)，具有質(zhì)輕、保溫、無(wú)甲醛、無(wú)苯和無(wú)污染等特點(diǎn)。［5］

2.保溫隔熱材料。

超過(guò)50%的建筑物能量損耗來(lái)自墻體和屋頂。保溫隔熱材料分為無(wú)機(jī)材料和有機(jī)材料兩種，無(wú)機(jī)絕熱材料具有阻燃、使用溫度范圍寬、耐化學(xué)腐蝕性好等特點(diǎn)，如石棉、玻璃棉、膨脹珍珠巖、泡沫混凝土、加氣混凝土及泡沫玻璃等。有機(jī)絕熱材料有強(qiáng)度高、吸水率較低、不透水性好等優(yōu)良特點(diǎn)，如泡沫塑料、植物纖維類(lèi)絕熱板、窗用絕熱薄膜等。它們均具有輕質(zhì)、疏松、呈多孔狀或纖維狀，其內(nèi)部不流動(dòng)的空氣可阻隔熱傳導(dǎo)的共同特點(diǎn)。［6］

3.防水材料。

防水材料用于屋頂、外墻和樓板的防水，主要有改性瀝青防水卷材、高分子防水卷材、聚氯乙烯防水卷材，以及新型的聚合物水泥基防水材料等。［7］

4.節(jié)能門(mén)窗和玻璃。

門(mén)窗和幕墻是建筑物熱交換、傳導(dǎo)最活躍的部位，為墻體熱損失的5~6倍，建筑物能量的40%~50%是通過(guò)門(mén)窗散失的。若采用LOW-E中空玻璃的塑鋼或鋼質(zhì)復(fù)合保溫窗，透光率可達(dá)80%，能將90%以上長(zhǎng)波與紅外線(xiàn)反射回室內(nèi)，保溫性能較傳統(tǒng)窗高5~8倍［8］。所以使用節(jié)能材料的門(mén)窗和幕墻可占建筑節(jié)能的40%左右。［9］

三、節(jié)能環(huán)保材料的應(yīng)用

當(dāng)前，建筑中墻體、屋頂、門(mén)窗和地板等節(jié)能環(huán)保建材的選用越來(lái)越受到人們的關(guān)注。據(jù)測(cè)算，使用節(jié)能材料后建筑成本上升80~100元/平方米，相同面積可節(jié)能省電30%左右。［10］

目前發(fā)達(dá)國(guó)家的空調(diào)采暖占建筑能耗的65%，而我國(guó)在采暖、空調(diào)和照明用能的近期增速顯著高于能量生產(chǎn)的增速，因此減少冷熱及照明能耗是降低建筑總能耗的重要環(huán)節(jié)，而使用環(huán)保節(jié)能材料是實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的主要途徑。［11］

作為建筑主體的圍護(hù)結(jié)構(gòu)（外墻、門(mén)窗和屋頂?shù)龋┦悄芰可⑹У闹饕溃湓O(shè)置一般都需滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)承重和室內(nèi)保溫的要求。［12］因此，所選材料對(duì)能耗、空氣質(zhì)量與環(huán)境舒適有很大的影響。建筑中的不同結(jié)構(gòu)和部分，其采用的材料特點(diǎn)不同，分述如下。

1.屋頂?shù)墓?jié)能材料。

屋頂保溫、隔熱是圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能的重點(diǎn)之一。屋頂?shù)谋馗魺釋釉诙究梢苑乐故覂?nèi)熱量散失，夏季可阻止太陽(yáng)的輻射熱傳至室內(nèi)。保溫常用的技術(shù)措施是在屋頂防水層下設(shè)置導(dǎo)熱系數(shù)小的輕質(zhì)材料，如膨脹珍珠巖、玻璃棉等（正鋪法）；也可在屋面防水層以上設(shè)置聚苯乙烯泡沫（倒鋪法）。

國(guó)外還有利用廢紙制成紙纖維保溫層，該法生產(chǎn)能耗小，保溫性能優(yōu)良，紙纖維經(jīng)過(guò)硼砂阻燃處理后也能防火。施工時(shí)，先將屋頂釘成夾層，再將紙纖維噴吹入內(nèi)，形成保溫層。［13］

另外，可以利用屋頂?shù)牟晒饷娣e（可達(dá)50%）安裝太陽(yáng)能光電板發(fā)電。大面積玻璃采光屋頂?shù)膽?yīng)用，可有效增加建筑室內(nèi)白天的采光面積，達(dá)到節(jié)能省電的效果；大面積太陽(yáng)能光電板的應(yīng)用，還可以發(fā)電供其他電氣設(shè)備利用，是真正意義的建筑節(jié)能材料。［14］

2.外墻環(huán)保節(jié)能材料。

建筑墻體特別是外墻的傳熱在建筑物總體傳熱中占的比例最大，因此是建筑節(jié)能的重點(diǎn)。通常是在單一構(gòu)造的磚砌體的圍護(hù)結(jié)構(gòu)上，增設(shè)一些輕質(zhì)的附加材料，以保溫隔熱、減輕墻體結(jié)構(gòu)承重。［15］根據(jù)保溫層位置的不同可內(nèi)附保溫層、外附保溫層和夾心保溫層3種。國(guó)內(nèi)多采用夾心保溫，歐洲多采用外附發(fā)泡聚苯板。常用的外保溫技術(shù)體系包括膠粉聚苯顆粒外保溫、現(xiàn)澆混凝土復(fù)合無(wú)網(wǎng)聚苯顆粒外保溫、現(xiàn)澆混凝土復(fù)合有網(wǎng)聚苯顆粒外保溫、巖棉聚苯顆粒外保溫、外表面噴涂泡沫聚氨酯和保溫涂料等。其中，保溫涂料綜合了涂料以及保溫材料的雙重特點(diǎn)干燥后形成一定強(qiáng)度及彈性的保溫層，符合外保溫材料的要求。［16］增大圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱性能的費(fèi)用約為總投資的3%~6%，而節(jié)能卻可達(dá) 20%~40%。［17］

因此，將新型墻體材料的發(fā)展與提高建筑性能和改善建筑功能結(jié)合起來(lái)，因地制宜地發(fā)展多種新型墻體材料，從而達(dá)到節(jié)能利廢、保護(hù)耕地、促建筑技術(shù)發(fā)展的綜合目的。［18］

3.門(mén)窗和玻璃幕墻節(jié)能材料。

據(jù)測(cè)算，在建筑物的總能耗中，經(jīng)門(mén)窗傳熱散失約27%，經(jīng)空氣滲透約25%，二者超過(guò)總能耗的50%，是墻體熱損失的6~8倍。因此，做好門(mén)窗和玻璃幕墻的節(jié)能，能使建筑節(jié)能40%以上。［19］

目前的節(jié)能玻璃材料主要有：鍍膜玻璃、真空玻璃、中空玻璃和帶薄膜型熱反射材料玻璃、Low-E光化玻璃等。［20］

中空玻璃是發(fā)達(dá)國(guó)家新建住宅的法定節(jié)能玻璃，可防塵、防噪音和隔熱；真空玻璃比中空玻璃節(jié)電16%~18%；熱反射鍍膜玻璃除具有節(jié)能和裝飾、防眩、單面透視和提高舒適度等效果外，還可大量節(jié)約能源；鍍膜低輻射玻璃是新型的節(jié)能玻璃，它對(duì)380~780nm可見(jiàn)光具有較高的透射率，對(duì)紅外光尤其是中遠(yuǎn)紅外光具有較高的反射率，既可以保證室內(nèi)的能見(jiàn)度，又能減少熱量的雙向擴(kuò)散，是未來(lái)節(jié)能玻璃的主要應(yīng)用品種。［21］

4.節(jié)能功能材料。

具有節(jié)能特性的保溫管材、板材及裝飾裝修材料很多，如節(jié)能建筑涂料、木地板和化學(xué)建材等，這類(lèi)兼具裝飾性與功能性雙重特性的新型節(jié)能建筑材料，運(yùn)用于建筑中，可大幅提高建筑工程的節(jié)能指標(biāo)，也可有效提升建筑的內(nèi)涵和外延。［22］

四、節(jié)能環(huán)保材料的前景

節(jié)能環(huán)保型建材具有低物耗、低能耗、少污染、多功能、可循環(huán)再生利用等特征，集可持續(xù)發(fā)展、資源有效利用、環(huán)境保護(hù)和清潔生產(chǎn)等綜合效益于一體，成為未來(lái)建筑材料發(fā)展的主流。

1.充分利用可再生資源。我國(guó)人均資源相對(duì)匱乏，利用大量的工業(yè)廢渣以替代原材料生產(chǎn)新型建材，不僅可減少環(huán)境污染和資源浪費(fèi)，而且可實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。為此，我們要減少天然資源和能源消耗，利用廢棄物，采用對(duì)環(huán)境污染較小的生產(chǎn)技術(shù)，獲得有利于人體健康產(chǎn)品，不斷地加強(qiáng)多功能、社會(huì)效益好的新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。

2.發(fā)展新型節(jié)能環(huán)保建材。隨著人們的環(huán)保意識(shí)不斷增強(qiáng)，對(duì)居家環(huán)境的要求越來(lái)越高，為新型建材的發(fā)展提供了廣闊的市場(chǎng)。因此，需強(qiáng)化相關(guān)部門(mén)的合作，把嚴(yán)格制定、落實(shí)新型建材納入建筑應(yīng)用的規(guī)程和管理中，切實(shí)解決新型建材發(fā)展過(guò)程中科研、生產(chǎn)、設(shè)計(jì)和施工等各個(gè)環(huán)節(jié)的具體問(wèn)題，促進(jìn)環(huán)境友好型建材市場(chǎng)的發(fā)展。同時(shí)結(jié)合不同地區(qū)、不同類(lèi)型建筑，以新型墻體材料為重點(diǎn)，注重承重的復(fù)合墻體材料、保溫材料的應(yīng)用研究，促進(jìn)產(chǎn)品的系列化、配套化開(kāi)發(fā)，加強(qiáng)功能建材和綠色建材的研究，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。

五、結(jié)語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們的環(huán)境意識(shí)逐漸增強(qiáng)。提高建筑的舒適度，減少和杜絕了材料對(duì)人體帶來(lái)的傷害、降低能耗，勢(shì)必成為今后研究的焦點(diǎn)。因此，新型節(jié)能環(huán)保材料在未來(lái)的建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用將更加廣泛，在建筑業(yè)中具有強(qiáng)勁的發(fā)展優(yōu)勢(shì)。

［1］ ［4］李江濤，劉輝.淺議節(jié)能環(huán)保型材料在我國(guó)建筑領(lǐng)域中的應(yīng)［J］.科技資訊，2012，24：142.

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［3］ ［6］［9］［14］白召軍，胡俊波，魯然英，郭威.淺談新型節(jié)能環(huán)保材料在建筑工程中的應(yīng)用與展望［J］.河南建材，2013，（1）：7-9.

［5］ ［7］［8］張磊.新型節(jié)能環(huán)保材料在建筑設(shè)計(jì)中的運(yùn)用［J］.科技促進(jìn)發(fā)展（應(yīng)用版），2012，（4）：74-75.

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［12］ ［15］［22］李?lèi)?ài)珠.淺談新型節(jié)能環(huán)保材料在建筑工程中的應(yīng)用［J］.科技傳播，2010，（10）：124-125.

［16］ ［18］［21］張思春.新型節(jié)能環(huán)保材料簡(jiǎn)介［J］.科技視界，2012，（9）：304，408.

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