隨著經濟的發展和人民物質生活水平的提高,城鄉建築迅速增加,建築能耗問題日益突出。數據顯示,建築行業的能耗占全社會總能耗的40% ~ 50%。因此,建築節能問題越來越受到政府和各行各業的重視。“建設節約型社會”已經成為當今社會廣泛關註的重要話題。中國政府適時制定了中長期節能規劃,建築業在規劃中被列為節能環保的重點行業。由於建材行業消耗自然資源,能耗高,破壞大量土地,排放大量廢氣和粉塵,造成嚴重的空氣汙染,節能是最重要的問題。
1.發展新型節能建材的必要性
長期以來,我國建材工業遵循粗放的傳統生產模式,強調自然資源的開發,忽視保護,強調生態環境的利用和改善。“十壹五”是我國社會建設的重要時期,也是建材發展的重要時期。因此,建築材料的發展應著眼於滿足建築節能的需要。節能建築材料作為節能建築的重要物質基礎,是建築節能的根本途徑。各種節能建材在建築中的使用,壹方面可以提高建築的保溫隔熱效果,降低采暖空調能耗;另壹方面,可以大大改善樓宇用戶的生活和工作環境。因此,走環保節能建材之路,大力開發利用各類優質節能建材,是節約能源、降低能耗、保護生態環境的迫切要求,同時對實現21世紀中國經濟社會的可持續發展具有現實而深遠的意義。
此外,在傳統建築材料的基礎上發展新型建築材料也是節能建築材料研究領域的壹個重要方面,主要包括新型墻體材料、保溫隔熱材料、防水密封材料、陶瓷材料、新型化學建材、裝飾材料以及各種工業廢渣的綜合利用。
因此,發展新型節能建築材料已成為未來建築材料的主要發展方向和趨勢,對於落實科學發展觀,建設資源節約型社會具有重要的現實意義。
2.新型節能建築材料的發展趨勢
2.1.新型墻體材料
墻體材料約占建築材料的70%,是建築材料的重要組成部分。綠色建材是建築材料的發展方向。因此,發展墻體材料必須按照綠色建材的要求,與資源綜合利用、保護土地和環境緊密結合。通過限制黏土磚,可以優化墻體材料產業與資源、環境和社會發展的關系,實現墻體材料的可持續發展,促進人與自然的和諧發展。
發展新型墻體材料應當有利於生態平衡、環境保護和節能,既符合國家產業政策的要求,又能提高建築物的使用功能。同時,要堅持“廢物綜合利用、因地制宜、市場引導”的原則,充分利用當地資源,綜合利用粉煤灰等工業廢渣生產墻體材料,加快發展輕質、高強、廢物利用的新型墻體材料。如利用資源豐富的粉煤灰、煤矸石、爐渣代替粘土生產粉煤灰燒結磚、煤矸石燒結磚、爐渣磚等。
就其品種而言,新型墻體材料主要有磚、塊、板等,如粘土空心磚、摻廢料粘土磚、非粘土磚、建築砌塊、加氣混凝土、輕質板、復合板等。其中,加氣混凝土是壹種具有承重和保溫功能的多功能材料。按照現行的國家節能標準,只有加氣混凝土才能滿足單壹材料的要求(節能50%),使用板材作為墻體材料是未來的發展趨勢。因此,加氣混凝土制品作為未來墻體材料的首選,具有很大的發展前景。又如蒸壓輕質加氣混凝土板,具有輕質、保溫、隔熱、防火等優異性能,應用於鋼結構等新型結構體系時,被認為是理想的維護結構材料。
因此,要滿足建築應用的需要,就要把發展新型墻體材料與提高建築性能和建築功能結合起來,使其具有更強的生命力,因地制宜地發展各種新型墻體材料,達到節能、保護耕地、利用工業廢渣和發展建築技術的綜合目標。
2.2.隔熱材料
墻體尤其是外墻的傳熱在建築整體傳熱中所占的比重最大,我國多采用保溫節能墻體。墻體保溫按保溫層的位置可分為三種:外墻保溫、外內保溫和空心夾芯復合墻體保溫。目前,我國外墻保溫技術發展迅速,是節能工作的重點。目前,外墻保溫技術的發展與節能材料的創新密切相關。建築節能是基於新型節能建築材料的發展,必須建立在足夠的保溫材料的基礎上。節能材料的發展必須與外墻保溫技術相結合,才能真正發揮其作用。因此,在大力推廣外墻保溫技術的同時,應加強新型節能材料的開發和利用。
近年來,我國保溫材料的產品結構發生了明顯變化:泡沫塑料保溫材料的比重逐年上升,從2006年的21%上升到2005年的37%;礦物纖維保溫材料產量增長較快,但其比重基本保持不變。硬質保溫產品的比重在逐年下降。目前國內常用的外保溫技術體系有:膠粉聚苯顆粒外保溫、現澆混凝土復合網狀聚苯顆粒外保溫、現澆混凝土復合網狀聚苯顆粒外保溫、巖棉聚苯顆粒外保溫、外表面噴塗發泡聚氨酯和保溫塗料。上述保溫系統中,保溫塗料結合了塗料和保溫材料的雙重特性,幹燥後形成具有壹定強度和彈性的保溫層,滿足了外保溫材料的要求。
目前,我國保溫材料的主要發展方向是:
(1)現有產品性能的改進和提高。
(2)研發復合隔熱塗料。應向固化塊、疏水性、高粘結強度、低密度、低成本方向發展。
(3)註重環保,充分利用“三廢”發展隔熱塗料,順應塗料發展趨勢,向親水性、環保性方向發展。
2.3.防水密封材料
防水材料是建築行業及其他相關行業所需的重要功能材料,是建材行業的重要組成部分。隨著我國國民經濟的快速發展,工業建築和民用建築需要各種高質量的防水材料,橋梁、隧道、國防軍工、農業水利、交通運輸等行業和領域也需要高質量的防水密封材料。
我國建築防水材料發展非常迅速,已經完全擺脫了紙基油氈壹統天下的落後局面。目前擁有瀝青油氈(含改性瀝青油氈)、合成高分子防水卷材、建築防水塗料、密封材料、堵漏、剛性防水材料五大類產品。與國外先進國家相比,目前我國防水材料行業主要存在以下問題。
(1)產品結構不合理,產出新型防水密封材料
不高,市場占有率不高;
(2)產品質量普遍低下,假冒偽劣產品充斥市場;
(3)設計施工應用技術有待提高,工程建築滲漏仍相當嚴重。
因此,防水材料行業急需調整結構,規範市場。在發展方向上,重點發展新型防水材料,擴大新型防水材料(如SRS、APP、APO等改性油氈、高分子防水卷材)的市場份額。
2.4.節能門窗和節能玻璃
從目前節能門窗的發展來看,門窗的制造材料已經從單壹的木材、鋼材、鋁合金發展到復合材料,如鋁合金-木材復合、鋁合金-塑料復合、玻璃鋼等。目前我國市場上主要的節能門窗有:PVC門窗、鋁木復合門窗、鋁塑復合門窗、玻璃鋼門窗等等。就玻璃鋼門窗而言,其型材具有極高的強度和極低的膨脹系數,具有廣闊的發展前景。
除了結構,玻璃的性能對門窗的節能性能影響最大。目前國內外研究和推廣的節能玻璃主要有:中空玻璃、真空玻璃和鍍膜玻璃。
(1)中空玻璃在發達國家的新建住宅中已經是法定節能玻璃,但在我國中空玻璃的使用率還不到1%。從國內外的實踐來看,推廣使用中空玻璃將是實現門窗節能的重要途徑。
(2)真空玻璃在節能方面優於中空玻璃。真空玻璃比中空玻璃省電16%-18%:
(3)熱反射鍍膜玻璃的使用不僅具有節能和裝飾效果,還具有防眩光、單面透視、提高舒適度的效果,還能節約大量能源,有效降低空調運行費用;
(4)鍍膜低輻射玻璃又稱low-E玻璃,是近年來發展起來的壹種新型節能玻璃。玻璃表面通過真空磁控濺射塗覆有由多層金屬或其它化合物組成的薄膜。這種玻璃對380nm-780nm的可見光有很高的透過率,對紅外光(尤其是遠紅外線)有很高的反射率,既能保證室內能見度,又能減少冬季室內熱量向外發散,還能控制夏季室外熱量過多進入室內,提供舒適的居住環境。它將是未來節能玻璃的主要應用品種。
2.5.水泥的發展與粉煤灰的利用
水泥工業是我國建材工業中耗能最多的行業,應大力發展生態水泥。所謂生態水泥,是由各種廢棄物制成的生態建築材料,包括各種工業廢料、廢渣和城市垃圾。這種水泥可以減少垃圾處理的負荷,既解決了垃圾造成的汙染,又將生活垃圾和工業垃圾變成了有用的建築資源,降低了生產成本。生態水泥的主要品種有:環保高性能貝利特水泥、低鈣新型水硬性膠凝材料、堿礦渣水泥等。
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