淺談建筑節(jié)能技術(shù)及節(jié)能材料

我國建筑不僅耗能高，而且能源利用效率很低，單位建筑能耗比同等氣候條件下國家高出２￣３倍。僅以建筑供暖為例，北京市在執(zhí)行建筑節(jié)能設(shè)計標準前，一個采暖期的平均能耗為 ３０．１ 瓦 ／平方米，執(zhí)行節(jié)能標準后，一個采暖期的平均能耗為２０．６ 瓦／平方米，而相同氣候條件的瑞典、丹麥、芬蘭等國家一個采暖期的平均能耗僅為１１ 瓦 ／平方米。因建筑能耗高，僅北方采暖地區(qū)每年就多耗標準煤 １８００萬噸， 直接經(jīng)濟損失達 ７０億元。我國現(xiàn)階段大力推進建筑節(jié)能處在關(guān)鍵時機。２００１年，世界銀行在《中國促進建筑節(jié)能的契機》的報告中提出，從 ２０００￣２０１５年是中國民用建筑發(fā)展鼎盛期的中后期， 預(yù)測到２０１５ 年民用建筑保有量的一半是 ２０００年以后新建的。 據(jù)建設(shè)部科技司的分析， 到２０２０ 年底， 全國新增的 ３００億平方米房屋建筑面積中， 城市新增１３０億平方米。如果這些建筑全部在現(xiàn)有基礎(chǔ)上實現(xiàn)５０％ 的節(jié)能， 則每年大約可節(jié)省 １．６億噸標準煤。在 ４００多億平方米的既有建筑中， 城市建筑總面積約為１３８ 億平方米左右，普遍存在著圍護結(jié)構(gòu)保溫隔熱性和氣密性差供熱空調(diào)系統(tǒng)效率低下等問題，節(jié)能潛力巨大。

二、幾種節(jié)能途徑

1.墻體節(jié)能 墻體是建筑護結(jié)構(gòu)的主體,其所用材料的保溫性能直接建筑的耗熱量。我國以實心粘土磚為墻體材料,保溫性能不能滿足設(shè)計標準。以外墻為例,JGJ26-1995標準規(guī)定,在建筑物形體系數(shù)(建筑物與室外大氣接觸的外表面積與其所包圍的體積的比值)小于0.3時,北京地區(qū)傳熱系數(shù)不超過1.16Ｗ/(m2·Ｋ),而常用的內(nèi)抹灰磚墻,傳熱系數(shù)都大于上述節(jié)能標準數(shù)值。因而在節(jié)能的前提下，應(yīng)進一步推廣空心磚墻及其復(fù)合墻體技術(shù)。

2.門窗節(jié)能外門窗是住宅能耗散失的最薄弱部位，其能耗占住宅總能耗的比例較大，其中傳熱損失為1/3，冷風滲透為1/3，所以在保證日照、采光、通風、觀景要求的條件下，盡量減小住宅外門窗洞口的面積，提高外門窗的氣密性，減少冷風滲透，提高外門窗本身的保溫性能，減少外門窗本身的傳熱量。其節(jié)能措施有:

（1）控制住宅窗墻比。住宅窗墻比是指住宅窗戶洞口面積與住宅立面單元面積的比值，JGJ26-1995《民用建筑節(jié)能設(shè)計標準（采暖居住部分）》對不同朝向的住宅窗墻比做了嚴格的規(guī)定，指出“北向、東向和西向、南向的窗墻比分別不應(yīng)超過20%、30%、35%”。

（2）提高住宅外窗的氣密性，減少冷空氣滲透。如設(shè)置泡沫塑料密封條，使用新型的、密封性能良好的門窗材料。而門窗框與墻間的縫隙可用彈性松軟型材料（如毛氈）、彈性密閉型材料（如聚乙烯泡沫材料）、密封膏以及邊框設(shè)灰口等密封;框與扇的密封可用橡膠、橡塑或泡沫密封條以及高低縫、回風槽等;扇與扇之間的密封可用密封條、高低縫及縫外壓條等;扇與玻璃之間的密封可用各種彈性壓條等。

（3）改善住宅門窗的保溫性能。戶門與陽臺門應(yīng)結(jié)合防火、防盜要求，在門的空腹內(nèi)填充聚苯乙烯板或巖棉板，以增加其絕熱性能;窗戶最好采用鋼塑復(fù)合窗和塑料窗，這樣可避免金屬窗產(chǎn)生的冷橋，可設(shè)置雙玻璃或三玻璃，并積極采用中空玻璃、鍍膜玻璃，有條件的住宅可采用低輻射玻璃;縮短窗扇的縫隙長度，采用大窗扇，減少小窗扇，擴大單塊玻璃的面積，減少窗芯，合理地減少可開啟的窗扇面積，適當增加固定玻璃及固定窗扇的面積。

（4）設(shè)置“溫度阻尼區(qū)”。所謂溫度阻尼區(qū)就是在室內(nèi)與室外之間設(shè)有一中間層次，這一中間層次象熱閘一樣可阻止室外冷風的直接滲透，減少外墻、外窗的熱耗損。在住宅中，將北陽臺的外門、窗全部用密封陽臺封閉起來，外門設(shè)防風門斗，防止冷風倒灌，樓梯間設(shè)計成封閉式的，對屋頂上人孔進行封閉處理等措施均能收到良好的節(jié)能效果。

3.屋面節(jié)能在不斷改進建筑外墻、外窗的保溫性能后，還必須進一步加強屋面保溫隔熱的。屋面節(jié)能措施的要點，其一是屋面保溫層不宜選用密度較大、導(dǎo)熱系數(shù)較高的保溫材料，以免屋面重量、厚度過大;其二是屋面保溫層不宜選用吸水率較大的保溫材料以防屋面濕作業(yè)時因保溫層大量吸水而降低保溫效果，如選用吸水率較高的保溫材料，屋面上應(yīng)設(shè)置排氣孔以排除保溫層內(nèi)不易排出的水分。現(xiàn)在，高效保溫材料已經(jīng)開始于屋面，一些建筑的屋面保溫，采用膨脹珍珠巖保溫芯板保溫層代替常規(guī)的瀝青珍珠巖或水泥珍珠巖做法，就克服了常規(guī)作法 的諸多缺點。這種保溫芯板施工方便、價格低廉、不污染環(huán)境;芯板為柔性制品，不僅適用于具有平面的屋面，也可用于帶有曲面的屋面，其保溫工程更可顯示出它的優(yōu)越性。其主要技術(shù)指標，表觀密度為110～150kg/m3;導(dǎo)熱系數(shù)為0.04～0.06W/m·K;蓄熱系數(shù)為0.90～0.11m2·K�？箟簭姸却笥�0.2MPa;吸水率小于0.01%;蒸汽滲透系數(shù)為2.18×10-7g/m.n.Pa[5]。這些指標充分體現(xiàn)了膨脹珍珠巖密度較小，導(dǎo)熱系數(shù)較低，而且吸水率和蒸汽滲透系數(shù)也都很低。這是保溫性能好的材料所必須具備的。2001年已經(jīng)在西寧污水處理廠的數(shù)百平方米屋面工程中使用，收到了好的技術(shù)效果。

4.利用太陽能地球攔截的太陽輻射能相當于目前全球電力消費量的1500倍。而在現(xiàn)有技術(shù)、經(jīng)濟條件下可供開發(fā)利用的太陽能，只占資源量的很小一部分。據(jù)美國能源部評估，1990年美國太陽能經(jīng)濟可開發(fā)資源量約為22Mtce/年，僅為技術(shù)可開發(fā)量的0.6%。所以，太陽能的開發(fā)利用有巨大的潛力。太陽能作為一種可再生的潔凈能源，是建筑上很具有利用潛力的新能源之一。

5.夜間通風夜間通風的原理是在夜間引入室外的冷空氣，通過冷空氣與作為蓄熱材料的建筑維護結(jié)構(gòu)接觸換熱，冷卻建筑材料，達到蓄冷目的。在夏季，為了獲得舒適的室內(nèi)環(huán)境，則需要空調(diào)供冷系統(tǒng)。而此時，因為夜間的室外空氣溫度比白天低得多，所以夜間室外冷空氣則可以作為一種很好的冷源加以利用。嚴格地說，只要室外空氣溫度低于室內(nèi)空氣溫度，此時的室外冷空氣就可視為可利用的自然冷源。

三、外墻保溫節(jié)能材料

節(jié)能材料屬于保溫絕熱材料。絕熱材料是指用于建筑圍護或者熱工設(shè)備、阻抗熱流傳遞的材料或者材料復(fù)合體,既包括保溫材料,也包括保冷材料。絕熱材料的意義,一方面是為了滿足建筑空間或熱工設(shè)備的熱環(huán)境,另一方面是為了節(jié)約能源。隨著世界范圍內(nèi)能源的日趨緊張,絕熱材料在節(jié)能方面的意義日顯突出。僅就一般的居民采暖的空調(diào)而言,通過使用絕熱圍護材料,可在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上節(jié)能50%-80%。據(jù)日本的節(jié)能實踐證明,每使用1噸絕熱材料,可節(jié)約標準煤3噸/年,其節(jié)能效益是材料生產(chǎn)成本的10倍。因此,有些國家將絕熱材料看作是繼煤炭、石油、天然氣、核能之后的第五大“能源”。

1.絕熱材料的性能。絕熱,就是要最大限度地阻抗熱流的傳遞,因此要求絕熱材料必須具有大的熱阻和小的導(dǎo)熱系數(shù)。從材料的組成上看,一般有機高分子的導(dǎo)熱系數(shù)都小于無機材料;非金屬的導(dǎo)熱系數(shù)小于金屬材料;氣態(tài)物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)小于液態(tài)物質(zhì),液態(tài)物質(zhì)小于固體。所以在條件允許的情況下,應(yīng)盡量使用有機高分子材料或無定形的無機材料,這對于保溫絕熱是有利的。從材料的結(jié)構(gòu)上看,當材料的表觀密度降低、孔隙率增大,材料內(nèi)部的孔隙為大量封閉的微小孔時,材料的導(dǎo)熱系數(shù)是比較小的。對于泡沫塑料制品,要滿足保溫絕熱材料的要求其最佳的表觀密度為16-40kg/m3。

2.常用的保溫絕熱材料。能滿足上述性能要求而用于建筑外保溫的節(jié)能材料主要有:聚苯乙烯泡沫塑料板(EPS及XPS)、巖(礦)棉板、玻璃棉氈以及超輕的聚苯顆粒保溫料漿等。以上各種材料所具有一個共同的特點就是在材料內(nèi)部都有大量的封閉孔,它們的表觀密度都較小,這也是作為保溫隔熱材料所必備的。巖(礦)棉和玻璃棉有時統(tǒng)稱為礦物棉,它們都屬于無機材料。巖棉不燃燒,價格較低,在滿足保溫隔熱性能的同時還能夠具有一定的隔聲效果。但巖棉的質(zhì)量優(yōu)劣相差很大,保溫性能好的密度低,其抗拉強度也低,耐久性比較差。

四、結(jié)語

目前我國外墻保溫技術(shù)發(fā)展很快,是節(jié)能工作的重點。外墻保溫技術(shù)的發(fā)展與節(jié)能材料的革新是密不可分的,建筑節(jié)能必須以發(fā)展新型節(jié)能材料為前提,必須有足夠的保溫絕熱材料做基礎(chǔ)。節(jié)能材料的發(fā)展又必須與外墻保溫技術(shù)相結(jié)合,才能真正發(fā)揮其作用。正是由于節(jié)能材料的不斷革新,外墻保溫技術(shù)的優(yōu)越性才日益受到人們重視。所以在大力推廣外墻保溫技術(shù)的同時,要加強新型節(jié)能材料的開發(fā)和利用,從而真正地實現(xiàn)建筑節(jié)能。我國是能源稀缺國家，節(jié)能是我國的一項戰(zhàn)略決策，建筑節(jié)能是住宅建設(shè)發(fā)展的方向。只有人口、資源和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，才是可持續(xù)循環(huán)發(fā)展的最佳途徑。

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