李艷粉

（焦作大學，河南 焦作 454003）

1. 新型墻體保溫材料研制的可行性

實施建筑節(jié)能, 被列入國家十大節(jié)能工程。目前，我國建筑能耗占全國全部能源消耗的12%—20%。伴隨著經(jīng)濟年均7%—8%的增長速度, 建筑用能將占到30%—35%。幾年前, 我國城鄉(xiāng)既有建筑面積已達420億m2, 預(yù)計到2020年將達到690億m2以上, 但只有城市中的3.2億m2的建筑可稱為節(jié)能建筑, 占的比例極低[1]。每年因建筑的采暖和空調(diào)制冷都會浪費大量的能源。據(jù)統(tǒng)計，我國2010年各地僅空調(diào)用電負荷相當于5個三峽電站的滿負荷出力，如果加上冬季取暖，則能源的消耗量更大，已經(jīng)成為影響可持續(xù)發(fā)展的重大問題。因此，為緩解能源緊張和實現(xiàn)國家的可持續(xù)發(fā)展，必須由國家力量來強制實施，加快推進建筑節(jié)能。文章中項目研制的新型墻體自保溫砌塊，獲得了國家專利，并經(jīng)權(quán)威部門檢測，保溫效果良好，受到河南省住建廳和省墻改辦領(lǐng)導和專家們的一致好評。該砌塊通過改變傳統(tǒng)砌塊的結(jié)構(gòu)，采用輕質(zhì)的基體材料，運用科學的絕熱原理，結(jié)構(gòu)簡單，便于制備，具有良好的研究、推廣價值和巨大的市場發(fā)展空間。

2. 建筑節(jié)能在國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及需求

2.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀及需求

很多國家把建筑節(jié)能作為本國的戰(zhàn)略方針，尤其是石油危機后，法國在1974年先行制訂了建筑節(jié)能標準，標準強制要求了新建住宅的采暖能耗，相較之前節(jié)約25個百分點。除了新建住宅，法國對老舊住宅和公共建筑也給出了相應(yīng)的標準。幾十年來，在節(jié)能路上的努力，使法國的建筑節(jié)能技術(shù)和產(chǎn)品得到了大幅度發(fā)展，高效技術(shù)得到廣泛采用，鍋爐運行效率也提高到了80%，技術(shù)方面基本實現(xiàn)了自動化。除法國外，丹麥也是在建筑節(jié)能技術(shù)方面改進的翹楚，在能耗占比上，采暖耗能一直在降低?，F(xiàn)在，越來越多的國家在建筑節(jié)能的發(fā)展和認知上大幅度改善。建筑節(jié)能不僅可以改善室內(nèi)熱環(huán)境、節(jié)省能源、節(jié)約開支，并且可以大大地改善環(huán)境，為環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展提供了強大的支撐。

2.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀及需求

世界上沒有任何一個國家在房地產(chǎn)的發(fā)展上超越中國，也因此，建筑節(jié)能對我國顯得非常必要?？上?，因為觀念的落后，導致資源盲目浪費，所以，培養(yǎng)節(jié)能意識，使建筑資源得到最大程度的利用，提高能源的利用率，創(chuàng)造最大的經(jīng)濟效益，推進建筑節(jié)能的廣泛發(fā)展，在中國顯得尤為重要。有人以北京為例算了一筆賬，中國目前的采暖能耗是一些發(fā)達國家的3倍，以目前中國的發(fā)展水平來計算，在未來幾年，中國建筑能耗將接近11億噸標準煤，空調(diào)高峰負荷將相當于10個三峽電站滿負荷出力。

建筑能耗總量大、比例高、能效低、污染重，已經(jīng)成為影響可持續(xù)發(fā)展的重大問題[2]。我國的建筑節(jié)能需要通過改造和改建，開發(fā)新技術(shù)，推廣到市場，時間緊迫，需要行業(yè)及人民對建筑節(jié)能的重要性加以認識。可以通過完善獎勵機制，對于建筑節(jié)能設(shè)計、創(chuàng)新給予經(jīng)濟獎勵。當然，政府也應(yīng)該從節(jié)能標準和機制上強制貫徹推行。

目前，墻體的保溫材料多以有機材料聚苯板為主。由于聚苯板是石油的附產(chǎn)物，安全隱患很大，一旦起火，周圍人群就會受到毒氣傷害，危機生命健康[3]。本項目提出的自保溫砌塊采用無機材料，防火級別A級，更加符合環(huán)保要求及資源的可持續(xù)發(fā)展。

3. 技術(shù)背景

本項目自主創(chuàng)新研發(fā)的輕質(zhì)混凝土自保溫砌塊采用了無機材料，集合了無機保溫材料的優(yōu)良特性，比如粘結(jié)性、隔熱性、防水性、抗震抗裂性等。新型自保溫砌塊的研發(fā)不僅填補了我國采用無機材料做外墻保溫這一空白，在科研上取得顯著成效，也產(chǎn)生了更大的社會經(jīng)濟效益。

新型自保溫砌塊的容重要比加氣混凝土砌塊輕，作為墻體材料不需要再做保溫層就可以達到較好的保溫效果[4]。研發(fā)的主要內(nèi)容是將水泥、粉煤灰、輕質(zhì)材料和少量的助劑等無機材料按一定比例與水拌合，制成帶有凹陷部分的砌塊主體，并沿砌塊的長度和高度方向設(shè)計了突起和凹陷部分，采用保溫且抗裂型漿體粘合，這樣就形成一種中空型的保溫砌塊。由于保溫砌塊主體含有一些空心縫，這就在砌塊內(nèi)部形成了封閉空氣。封閉空氣是最好的保溫材料之一，常溫下封閉空氣的導熱系數(shù)極低，比發(fā)泡聚苯乙烯的導熱系數(shù)還要低很多。以保溫材料和封閉空氣充當保溫材料，形成一種中空型的自保溫鑲嵌式砌塊，可以起到良好的保溫效果[3]。

4. 本項目實施的技術(shù)關(guān)鍵及性能指標

4.1 技術(shù)關(guān)鍵

（1）礦渣和粉煤灰原料的配比及摻加量對砌塊容重、成型性能及強度的影響；

（2）自保溫砌塊形狀、孔隙率和空心率對強度的影響；

（3）添加的礦渣、粉煤灰、廢堿液和水玻璃等原料的配比對砌塊強度、保溫系數(shù)和砌塊成本等的影響。

本研究項目擬采用先進的生產(chǎn)工藝技術(shù)，基于對砌塊等材料膠凝機理的長期研究，通過改變現(xiàn)有砌塊的形狀、增加空心率、加入引氣劑發(fā)泡和在其胚體中加入輕質(zhì)保溫的礦渣類材料，大幅降低其容重；在砌塊大空隙中填入優(yōu)化配比拌合后的礦渣、廢堿液、粉煤灰和水玻璃等原料，增強砌塊的保溫性能和強度等，增加其實用性。在成本增加不大的基礎(chǔ)上，研制出強度較好、容重小、耐久性好和保溫性能良好的自保溫砌塊。

4.2 性能指標

（1）導熱系數(shù)。常見材料的導熱系數(shù)見表1。

表1 一些常見材料的容重和傳熱系數(shù)

水的導熱系數(shù)是空氣的20倍，而冰的導熱系數(shù)是空氣的80倍，保溫材料在干燥狀態(tài)下能夠發(fā)揮最好的保溫效果，所以，在保溫材料上要選取那些不吸水的材料。

（2）傳熱系數(shù)值（K）。K值指單位時間，單位面積通過的熱量, K值大小跟熱損失大小成正比。

（3）傳熱阻（R）。R跟K值互為倒數(shù)關(guān)系，所以，熱阻越小，熱損失越越大。

（4）熱橋。熱橋是指在圍橋部位包含了導熱能力高的金屬，導致該部位流失熱量比其他部位更高，形成橋梁作用。

（5）防火。國際工業(yè)標準DIN4102關(guān)于建筑材料保溫板防火等級的分類為：A 不燃、 B1 阻燃、B2 可燃。外墻的保溫材料為A或B1級。

（6）隔音。材料的隔音性能與密度的關(guān)系為正比關(guān)系。材料密度大，則隔音效果就好，如果選擇的保溫材料密度較小，則墻體的隔音效果就較差，所以，在選擇墻體的保溫材料時，盡量選擇密度大的材料[5]。

6. 預(yù)計經(jīng)濟、社會效益分析

6.1 技術(shù)、經(jīng)濟效益分析

（1）該項目完成后，使自保溫砌塊的強度符合非承重砌塊的國家標準，孔隙率達到50%以上，容重控制在500kg/m3以下；

（2）砌塊的保溫效果較加氣混凝土砌塊提高50%以上，做到用此種砌塊砌成墻體后，不需要再做外墻保溫即可達到國家規(guī)定的外墻保溫效果；

（3）砌塊的耐久性、抗?jié)B性和抗凍性等良好，能夠與建筑同壽命；

（4）生產(chǎn)成本控制在25元/m2以內(nèi)。該新型保溫砌塊的生產(chǎn)成本在25元/m2以內(nèi)，市場售價約為75元/m2，如按中等規(guī)模的砌塊生產(chǎn)企業(yè)年產(chǎn)50萬m3的規(guī)模計算，可實現(xiàn)年銷售收入3750萬元，可實現(xiàn)年利潤2500余萬元。如在全省推廣，則經(jīng)濟效益巨大。

6.2 社會效益分析

本項目研究的保溫砌塊磚的原材料來源于工業(yè)廢渣、粉煤灰等廢棄品，不僅減少了大量污染物的排放，保護環(huán)境，對于資源來說，也可以重復利用，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。另外，對經(jīng)濟的發(fā)展也起到了刺激作用，給更多人提供了就業(yè)機會，促進了人們生活水平的提高，對城市和諧發(fā)展起到舉足輕重的作用，由此產(chǎn)生的社會和環(huán)境效益顯而易見。

7. 結(jié)論

在未來，本項目以新一代墻體自保溫砌塊產(chǎn)品為基礎(chǔ)，結(jié)合新型自保溫砌塊的各種良好性能、技術(shù)指標以及它帶來的經(jīng)濟效益及社會效益，在世界上的任何一個國家，市場前景不容忽視。如果能大范圍推廣，對于建筑節(jié)能事業(yè)的發(fā)展將會有非常積極的意義。