李明金 蔣汶軒 周冠宇

在全球推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展的大背景下，建筑行業(yè)日漸注重實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能和減少環(huán)境污染。建筑物作為能源消耗的主要場(chǎng)所，如何加強(qiáng)節(jié)能性能優(yōu)化成為重點(diǎn)問題，同時(shí)也是推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要領(lǐng)域。因此，新型節(jié)能環(huán)保材料的研發(fā)和應(yīng)用備受關(guān)注，成為業(yè)界和科研的熱點(diǎn)。

1 新型節(jié)能環(huán)保材料概述

新型節(jié)能環(huán)保材料是現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域的一個(gè)重點(diǎn)發(fā)展方向，其核心理念在于降低建筑的能源消耗同時(shí)減輕環(huán)境負(fù)擔(dān)。這類材料通常具備較高的保溫隔熱性能，能有效阻隔熱量的流失，減少冷暖空調(diào)系統(tǒng)的工作負(fù)荷，從而在室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)上達(dá)到節(jié)能減排的效果[1]。例如，使用高效能聚苯乙烯泡沫板和多孔陶粒作為建筑絕緣層；采用低輻射涂層玻璃和遮陽系統(tǒng)降低太陽能輻射的直接吸收。此外，使用可循環(huán)利用材料和天然材料，在生產(chǎn)和施工過程中減少污染，同樣是節(jié)能環(huán)保材料的重要屬性。在設(shè)計(jì)初期應(yīng)用節(jié)能環(huán)保材料，可以降低建筑整體的生命周期成本，顯著提升其環(huán)境持續(xù)性表現(xiàn)。

2 新型節(jié)能環(huán)保材料在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中應(yīng)用的意義

新型節(jié)能環(huán)保材料在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中的應(yīng)用有助于減少建筑運(yùn)行期間的能源損耗，解決能源資源日益緊張的問題。通過使用高效絕熱材料等，大幅度降低對(duì)傳統(tǒng)化石能源的依賴，推進(jìn)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化[2]。該材料還能減少溫室氣體排放和其他污染物的產(chǎn)生，起到積極作用。此外，從社會(huì)經(jīng)濟(jì)角度來看，新型節(jié)能環(huán)保材料在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中的應(yīng)用能降低建筑維護(hù)和運(yùn)營成本，減輕業(yè)主經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，帶來較高的經(jīng)濟(jì)效益。新型節(jié)能環(huán)保材料的推廣使用還能驅(qū)動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展、帶動(dòng)科技進(jìn)步、形成良性循環(huán)，對(duì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要影響。在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中推廣應(yīng)用新型節(jié)能環(huán)保材料，是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)共贏的關(guān)鍵途徑。

3 新型節(jié)能環(huán)保材料在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1 新型保溫材料

3.1.1 真空絕熱板

真空絕熱板是一種高效的新型保溫材料，其節(jié)能效果尤為突出。真空絕熱板由填充芯材與真空保護(hù)表層復(fù)合而成，在其中抽出空氣形成真空狀態(tài)，從而大幅減少熱量通過對(duì)流和傳導(dǎo)的傳遞。這種板材擁有非常低的熱導(dǎo)率，遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的保溫材料，如聚苯乙烯泡沫板和巖棉。由于其熱絕緣性能極高，真空絕熱板可以大幅減少建筑墻體、屋面、地板等部位的厚度，有利于建筑空間的有效利用，提高節(jié)能設(shè)計(jì)的靈活性。真空絕熱板的使用可極大減少建筑的能耗，降低長期運(yùn)維成本，減少建筑對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響。但真空絕熱板的生產(chǎn)成本相對(duì)較高，且在施工過程中需特別注意其氣密性，以保持良好的隔熱效果[3]。

3.1.2 復(fù)合硅酸巖保溫材料

復(fù)合硅酸巖保溫材料，又作礦物棉或巖棉復(fù)合板，是一種較好的新型保溫材料，它由天然巖石等無機(jī)物經(jīng)高溫熔融后制成的纖維與特定的黏結(jié)劑和防水劑組成，以提高保溫性與耐水性。這種材料不僅具有良好的絕熱和隔熱特性，還表現(xiàn)出不易燃燒和耐高溫的特點(diǎn)，增強(qiáng)了建筑的安全性。復(fù)合硅酸巖保溫材料的密度低、熱導(dǎo)率小，能有效減少熱量的傳遞，在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中起到減少能耗的作用。它的環(huán)保性能也非常突出，由于主要原料是自然礦物，不含有害物質(zhì)，不會(huì)對(duì)室內(nèi)空氣產(chǎn)生污染，同時(shí)，其材料的可回收性符合當(dāng)前的可持續(xù)發(fā)展要求?？傊?，復(fù)合硅酸巖保溫材料在外墻、屋頂、地板等部位的應(yīng)用，不僅可以提升建筑的熱效率，而且符合生態(tài)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，滿足當(dāng)今綠色建筑設(shè)計(jì)需求。

3.2 新型墻體材料

3.2.1 空心磚

空心磚是一種新型墻體材料，特點(diǎn)是磚體內(nèi)部具有空心結(jié)構(gòu)，有效減輕了磚的重量，提高了磚的保溫性能?？招拇u的保溫效果主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面。空心磚內(nèi)部的空腔可以儲(chǔ)存熱量，阻止熱傳導(dǎo)，減少熱能的損失，使室內(nèi)保持較為穩(wěn)定的溫度，降低對(duì)外界溫度變化的敏感性?？招拇u的應(yīng)用對(duì)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)有多種好處[4]：第1，具有良好的保溫性能，可以降低室內(nèi)外溫差，降低能耗。第2，有良好的隔聲性能，可以有效降低噪聲的傳播，提高室內(nèi)的舒適度。第3，施工相對(duì)簡(jiǎn)便，可以加快施工進(jìn)度，降低施工成本。第4，還具有良好的防火性能和抗震性能，提高了建筑的安全性。

3.2.2 模網(wǎng)混凝土

模網(wǎng)混凝土是通過在混凝土中混入鋼筋網(wǎng)格或玻璃纖維網(wǎng)格，形成具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的墻體材料。這種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)能夠提高混凝土的抗拉強(qiáng)度和抗裂性能。模網(wǎng)混凝土在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中的應(yīng)用具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)：第1，由于墻體中加入鋼筋網(wǎng)格或玻璃纖維網(wǎng)格，模網(wǎng)混凝土具有較高的抗震性能，能夠有效應(yīng)對(duì)地震等自然災(zāi)害，提供更安全的建筑環(huán)境。第2，模網(wǎng)混凝土的墻體結(jié)構(gòu)緊湊，具有良好的隔熱性能，能夠有效阻擋外部熱量的傳遞，減少空調(diào)和供暖的能耗。第3，模網(wǎng)混凝土具有良好的隔聲性能，可以降低噪聲的傳播，提高室內(nèi)的舒適度。第4，模網(wǎng)混凝土的施工相對(duì)簡(jiǎn)便，可以快速搭建墻體結(jié)構(gòu)，節(jié)約施工時(shí)間和人力成本。第5，模網(wǎng)混凝土具有較長的使用壽命和良好的耐久性，能夠降低建筑的維護(hù)成本[5]。

3.2.3 加氣混凝土砌塊

加氣混凝土砌塊是通過合理控制水泥膨脹劑的添加量，通過氣泡的形成與分布來實(shí)現(xiàn)墻體輕質(zhì)化和絕熱隔熱性能的提升。加氣混凝土砌塊在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中的應(yīng)用具有多個(gè)優(yōu)勢(shì)：第1，加氣混凝土砌塊的密度較低，砌塊內(nèi)部含有大量氣泡，因此具有較好的隔熱性能，可以有效減少熱量的傳遞，降低空調(diào)和供暖的能耗。同時(shí)，加氣混凝土砌塊的輕質(zhì)性能使得施工更加便捷，減少施工時(shí)間和人力成本。第2，加氣混凝土砌塊具有良好的噪聲隔離效果，能夠有效降低噪聲的傳播，提升室內(nèi)的舒適性。第3，加氣混凝土砌塊的原材料主要為石灰、石膏、水泥等環(huán)保材料，不含有害物質(zhì)，對(duì)人體健康和環(huán)境無害。第4，加氣混凝土砌塊具有較好的耐火性能，能夠有效抵御火災(zāi)，提高建筑的安全性。

3.2.4 空心承重墻體

空心承重墻體在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中發(fā)揮重要作用。特點(diǎn)是墻體內(nèi)部具有一定的空洞結(jié)構(gòu)，通常采用空心磚或空心混凝土砌塊來構(gòu)建?？招某兄貕w具有多個(gè)方面優(yōu)點(diǎn)[6]：第1，空心承重墻體的內(nèi)部是空洞結(jié)構(gòu)，減輕墻體的重量，從而降低建筑的自重，提高建筑整體的抗震性能和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。第2，空心承重墻體內(nèi)的空洞可以起到隔熱的作用，阻擋熱量的傳導(dǎo)，提高了建筑的保溫性能，減少對(duì)空調(diào)和供暖的依賴，降低能源消耗。第3，具有良好的隔音性能，能夠降低噪聲的傳播，提供更加舒適的室內(nèi)環(huán)境。第4，施工相對(duì)簡(jiǎn)便，可以提高施工的效率，減少施工周期和人力成本。第5，由于空心承重墻體使用的是環(huán)保材料，如空心磚或空心混凝土砌塊，其制造過程中產(chǎn)生的廢棄物少，對(duì)環(huán)境的影響相對(duì)較小。

3.2.5 混凝土空心磚

混凝土空心磚是一種常見的新型節(jié)能環(huán)保材料，是由水泥和空心磚模具等制成的墻體材料，其內(nèi)部呈現(xiàn)出一系列連續(xù)的空心結(jié)構(gòu)，在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中的應(yīng)用有多個(gè)優(yōu)勢(shì)：第1，混凝土空心磚的空心結(jié)構(gòu)使其具有較低的導(dǎo)熱系數(shù)，有效隔離了熱量的傳導(dǎo)，增強(qiáng)了建筑的保溫性能。它能減少室內(nèi)與室外之間的熱交換，降低了對(duì)供暖和空調(diào)的依賴，節(jié)約能源消耗。第2，內(nèi)部的空洞有良好的隔音性能，能夠有效降低噪聲的傳播，創(chuàng)造更加安靜的環(huán)境。第3，混凝土空心磚具有良好的抗震性能和承重能力。由于其結(jié)構(gòu)堅(jiān)固且較輕，可以在滿足建筑要求的情況下減輕建筑自重，提高建筑物的抗震能力，增強(qiáng)建筑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。第4，承重能力能滿足建筑設(shè)計(jì)中的需要，可以作為墻體結(jié)構(gòu)的可靠支撐。第5，還具備防火性能好、環(huán)保、施工簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。其制造過程不會(huì)產(chǎn)生大量的廢棄物和污染物，對(duì)環(huán)境友好。由于磚塊本身是標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)可以直接組裝，提高了施工效率，縮短了工期。

3.3 新型節(jié)能玻璃材料

3.3.1 真空玻璃

真空玻璃是一種先進(jìn)的新型節(jié)能環(huán)保材料，是由2 片或2 片以上平板玻璃以支撐物隔開，周邊密封，在玻璃間形成真空層的玻璃制品，有效減少了熱量傳導(dǎo)和對(duì)流效應(yīng)。真空玻璃的應(yīng)用具有多方面的優(yōu)勢(shì)：第1，真空層的存在有效隔絕了熱量的傳導(dǎo)，大大提高了建筑的保溫性能。真空玻璃具有較低的導(dǎo)熱系數(shù)，能夠減少室內(nèi)外熱量的傳遞，降低冬季供暖和夏季空調(diào)的能耗。真空層還能有效阻止熱氣的對(duì)流，減少熱量的散失，提高建筑的能效。這使得真空玻璃成為建筑節(jié)能的理想選擇。第2，真空玻璃具有較高的隔音性能。由于真空層的存在，它能夠有效地隔絕噪聲的傳播，提供更加寧靜的室內(nèi)環(huán)境對(duì)建筑物位于繁忙城市或高噪聲區(qū)域的場(chǎng)所特別重要。第3，真空玻璃具有較高的透光性，能夠提供良好的自然采光效果，減少對(duì)人工照明的需求，節(jié)省能源。第4，真空玻璃不含有害物質(zhì)，對(duì)環(huán)境友好。由于其制造過程中使用的原材料是可再生和可回收利用的，有助于降低建筑行業(yè)的碳排放。第5，真空玻璃的外觀美觀可以與各種建筑風(fēng)格和設(shè)計(jì)風(fēng)格相匹配，提升建筑的整體價(jià)值和美觀度。因此，真空玻璃在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中的應(yīng)用前景廣闊[7]。

3.3.2 低輻射玻璃

低輻射玻璃是一種新型節(jié)能環(huán)保材料，采用特殊的涂層技術(shù)，使玻璃表面形成低輻射層，能夠有效阻擋紅外線的穿透。低輻射玻璃的應(yīng)用具有多方面的優(yōu)勢(shì)：第1，低輻射玻璃可以阻擋大部分紅外線的傳遞，減少了室內(nèi)外熱量的交換。夏季可以有效阻擋外界的高溫輻射，減輕室內(nèi)空調(diào)負(fù)荷；冬季可以保持室內(nèi)的溫暖，減少供暖能源的消耗，提高建筑的保溫性能，減少能源消耗。第2，具有良好的隔熱性能。低輻射層能夠減少玻璃表面的熱輻射和傳導(dǎo)，從而降低熱量在玻璃內(nèi)部的傳導(dǎo)損失，提高建筑的能效。這使得低輻射玻璃成為建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中重要的保溫材料之一。第3，具有良好的透光性能。它能夠有效地過濾掉有害的紫外線，同時(shí)保持良好的自然采光效果，讓建筑內(nèi)部充滿自然光線，減少對(duì)人工照明的依賴，進(jìn)一步降低能源消耗。第4，具備良好的聲音隔離效果，可以有效地阻擋噪聲的傳播，提供更加安靜舒適的室內(nèi)環(huán)境。第5，具有良好的環(huán)保性能。其涂層技術(shù)使用的材料往往對(duì)環(huán)境無害，且制造過程中產(chǎn)生的污染較少。使用低輻射玻璃可以減少能源消耗，降低碳排放，并對(duì)環(huán)境保護(hù)起到積極的促進(jìn)作用。

3.3.3 泡沫玻璃

泡沫玻璃是一種新型的節(jié)能環(huán)保材料，由玻璃粉和發(fā)泡劑混合，在高溫下制成的一種多孔性材料。泡沫玻璃的應(yīng)用有多個(gè)優(yōu)勢(shì)：第1，具有較高的保溫性能。其多孔結(jié)構(gòu)能夠阻擋熱量的傳導(dǎo)，有效減少了室內(nèi)外熱量交換。這使得泡沫玻璃成為一種理想的保溫材料，能提高建筑的保溫效果。第2，具備良好的隔音性能。多孔結(jié)構(gòu)能夠吸收和減緩聲波的傳播，降低噪聲的影響，創(chuàng)造更舒適的室內(nèi)環(huán)境。第3，具有較低的蒸汽滲透率和吸濕性，能夠防止水分的滲透和吸收，提高建筑物的防潮性能。第4，不會(huì)產(chǎn)生有害物質(zhì)，具有良好的防火性能和較高的安全性。泡沫玻璃的制造過程不會(huì)產(chǎn)生大量廢水、廢氣和固體廢物，對(duì)環(huán)境的影響較小，具備很好的環(huán)保性。第5，由于泡沫玻璃具有較輕的重量和良好的耐久性，便于施工使用。它可根據(jù)需要進(jìn)行切割和形狀加工，滿足各種建筑結(jié)構(gòu)的需要[8]。

3.4 新型節(jié)能環(huán)保防水材料

新型節(jié)能環(huán)保防水材料正在逐步改變建筑業(yè)對(duì)傳統(tǒng)防水工藝的依賴，其綠色組成和制備工藝更符合可持續(xù)發(fā)展要求。這類材料不僅能夠滿足傳統(tǒng)的防水要求，而且具有更高的節(jié)能效果，可以有效地降低建筑的能耗，避免因水分侵蝕而造成的長期破壞，是提升建筑保溫效果的關(guān)鍵。由于墻面潮濕會(huì)使保溫效果受到很大的影響。采用這種新材料，可以保證墻體的干燥，提高保溫效果，降低冬天的采暖費(fèi)用，降低夏天的降溫費(fèi)用。

同時(shí)，在屋面防水層上，這種材料不但可以防水，而且可以反射太陽光，減小“熱島”效應(yīng)，達(dá)到調(diào)控房間溫度、減少空調(diào)用量的目的?，F(xiàn)在，市面上已經(jīng)出現(xiàn)了各種具有高反射率的防水涂層，這些涂層不僅可以提高屋頂?shù)姆浪?，而且可以降低建筑物的熱?fù)載。地下空間的防水問題一直是工程建設(shè)中的難點(diǎn)之一。新一代的節(jié)能環(huán)保防水材料可以有效地阻隔濕氣，更適用于地下室、地下工程，對(duì)地下空間的節(jié)能具有重要意義。

衛(wèi)生間、廚房等室內(nèi)空間因長期與水接觸，容易產(chǎn)生霉菌。新型節(jié)能環(huán)保防水材料在具備一定防水性能的同時(shí)，也會(huì)加入一些特別的添加劑，如抗菌劑，以降低潮濕環(huán)境中的微生物滋生。值得強(qiáng)調(diào)的是，新型節(jié)能環(huán)保防水材料往往采用綠色生產(chǎn)流程，因此減少了生產(chǎn)和應(yīng)用過程中對(duì)環(huán)境的影響。

例如一些材料由再生材料制成，或易于回收利用，都是傳統(tǒng)防水材料所缺乏的。這些新型節(jié)能環(huán)保防水材料不僅在傳統(tǒng)的防水功能上表現(xiàn)卓越，而且在節(jié)能與環(huán)境保護(hù)上表現(xiàn)出較高的價(jià)值，它們的應(yīng)用有助于達(dá)到建筑設(shè)計(jì)的可持續(xù)目標(biāo)，并支持全球的環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)語

現(xiàn)代建筑行業(yè)在追求高效節(jié)能與環(huán)保的路上取得了顯著進(jìn)步，新型環(huán)保防水材料在這個(gè)過程中扮演了關(guān)鍵角色。為了進(jìn)一步提高新型環(huán)保防水材料在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中的應(yīng)用效果，建筑設(shè)計(jì)師、工程師和政策制定者應(yīng)當(dāng)繼續(xù)探索和采納更多高效環(huán)保材料，推動(dòng)建筑行業(yè)向著更加可持續(xù)的未來發(fā)展，并為后代營造更加綠色、健康的生活環(huán)境。