謝秀娟，丁艷

(安徽礦業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 淮北 235000）

0 引言

建筑節(jié)能主要從節(jié)能技術(shù)和節(jié)能材料兩個(gè)方面入手。 節(jié)能技術(shù)主要是提高墻體、門(mén)窗、地面及屋面等圍護(hù)結(jié)構(gòu)的氣密性以防熱量的擴(kuò)散。 而環(huán)保節(jié)能材料在建筑節(jié)能中占據(jù)的分量很大， 環(huán)保節(jié)能建筑材料研發(fā)與應(yīng)用在節(jié)能的目的下還應(yīng)考慮環(huán)保性，堅(jiān)持以下原則：①變廢為寶的原則；②生產(chǎn)環(huán)節(jié)注意環(huán)保與節(jié)能的原則； ③多功能化產(chǎn)品設(shè)計(jì)原則；④循環(huán)使用原則。

1 節(jié)能環(huán)保建筑材料的原理

1.1 阻隔型

1.1.1 聚合物類(lèi)

以聚氨酯、酚醛樹(shù)脂、聚苯乙烯、聚亞安酯等聚合物顆粒與其他配料制作而成，利用聚合物的低導(dǎo)熱性達(dá)到保溫效果。 如：擠塑板、聚苯板、聚氨酯泡沫塑料、酚醛保溫板、聚苯乙烯泡沫板等。

1.1.2 高孔隙率類(lèi)

因?yàn)闅怏w的熱導(dǎo)率較低，所以較為經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的方法就是增強(qiáng)材料的孔隙率達(dá)到節(jié)能效果。基本方法有以下幾種： ①加入發(fā)泡劑制作保溫材料，如發(fā)泡水泥板、加氣混凝土砌塊、泡沫玻璃等；②加入多孔性骨料，如陶?；炷疗鰤K、加入膨脹?；⒅橹瞥墒酂o(wú)機(jī)保溫砂漿等；③空心磚；④中空玻璃；⑤氣溶膠材料，氣溶膠是一種以納米級(jí)超微顆粒聚集形成的多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)且充滿氣態(tài)分散介質(zhì)的輕質(zhì)納米固態(tài)材料。 最常見(jiàn)的為SiO2氣溶膠，其導(dǎo)熱系數(shù)比空氣低, 可達(dá)到0.013～0.016 W/(m·K)，即使在高溫下導(dǎo)熱系數(shù)也很低， 如，800 ℃時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)為0.043 W/(m·K),高溫不分解，無(wú)有害氣體放出，是一種節(jié)能環(huán)保型材料。

1.1.3 真空型

常見(jiàn)真空型節(jié)能材料有真空玻璃和真空絕熱板等。 與中空玻璃相比，真空玻璃的兩片平板玻璃間隙為真空，且至少有一片是低輻射玻璃，這樣就把熱的三種傳導(dǎo)途徑隔斷，其傳熱系數(shù)比中空玻璃還要低于15%以上[1]。 真空絕熱板內(nèi)的芯材被抽真空后密封， 傳熱系數(shù)小于普通絕熱材料的1/10，從而使墻體的厚度相應(yīng)的減少。

1.1.4 隔熱斷橋鋁型材

門(mén)窗節(jié)能主要是使用鋁木復(fù)合門(mén)窗、斷橋隔熱鋁合金門(mén)窗、塑鋼門(mén)窗，其中斷橋隔熱鋁合金門(mén)窗應(yīng)用最為廣泛。所謂隔熱斷橋鋁合金就是在內(nèi)外兩層鋁材的中間添加硬塑隔熱條進(jìn)行拼裝而成的復(fù)合型材，具有良好的隔熱保溫作用。層數(shù)越多，厚度越大，隔音保溫效果越好。

1.2 熱反射型

利用金屬或金屬氧化物對(duì)光線的高反射性達(dá)成絕熱效果，如熱反射隔熱涂料可以減少建筑物和構(gòu)筑物的熱荷載，降低太陽(yáng)輻射熱造成的建筑物內(nèi)部溫度上升，節(jié)約空調(diào)費(fèi)用。 熱反射隔熱涂料的使用應(yīng)選擇高反射、防水性好、抗紫外性能良好的產(chǎn)品。以氧化鋁處理后的真空樹(shù)脂球體成型于涂膜中可使涂料的熱反射率高達(dá)95%，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。熱反射玻璃又稱陽(yáng)光控制鍍膜玻璃，表面鍍鐵、錫、鈦等金屬或金屬氧化物，對(duì)輻射熱具有較高的反射率，遮光隔熱性能好，具有單向透視性，可調(diào)節(jié)室內(nèi)的工作環(huán)境，具有一定的抗干擾能力[2]。

1.3 熱輻射型

1.3.1 輻射熱阻隔薄型涂料

輻射型材料主要是靠通過(guò)輻射的形式把建筑物吸收的日照熱量以一定的波長(zhǎng)發(fā)射到空氣中，阻擋了熱能的傳遞，減少了建筑的得熱量，從而達(dá)到良好的隔熱節(jié)能的效果。 與反射型、阻隔型只能減緩熱量傳遞的特點(diǎn)相比具有明顯優(yōu)勢(shì)[3]。 輻射熱阻隔薄型涂料采用具有“受激輻射”特性的金屬氧化物微晶體作為主要材料，結(jié)合特種高分子聚合物作為成膜物質(zhì)， 形成具有受激輻射特征的功能型涂料。 輻射熱阻隔薄型涂料的主要特點(diǎn)在于：①熱輻射響應(yīng)的波段寬，在典型的建筑內(nèi)外環(huán)境中的熱源溫度（26～60 ℃）范圍內(nèi)，均具有熱輻射響應(yīng)能力，并不受涂層表面顏色的限制和影響。②“受激輻射”材料能使涂料表面形成低溫層， 可以減少得熱、阻隔熱量[4]。

1.3.2 低輻射玻璃

LOW-E 膜層中鍍有銀層，銀可將98%以上的遠(yuǎn)紅外熱輻射反射出去，從而直接反射熱量。 遮陽(yáng)系數(shù)為0.2～0.7， 可根據(jù)需要調(diào)控進(jìn)入室內(nèi)的太陽(yáng)直接輻射能，屬于功能性玻璃。

1.4 納米微膠囊相變材料

相變材料PCM 在相變過(guò)程中具有相當(dāng)大的潛熱，是一種新型儲(chǔ)能材料[5]。把相變材料與建材基體結(jié)合形成復(fù)合相變建材， 如將PCM 與建筑材料混合或?qū)CM 密封后分散于建筑材料中, 以復(fù)合相變建材的高熱容來(lái)穩(wěn)定房間內(nèi)的氣溫從而而達(dá)到節(jié)能效果。 以相變材料為芯材，有機(jī)或無(wú)機(jī)材料為殼層的膠囊結(jié)構(gòu)可維持相變材料形狀并用來(lái)阻止其相轉(zhuǎn)變過(guò)程的泄漏，顆粒越小壁越薄，相變材料的熱傳遞和使用效率越高，因此出現(xiàn)微米、納米尺度的微膠囊相變材料(MEPCM)和納米膠囊相變材料(NEPCM)[6]。

2 節(jié)能環(huán)保建筑材料的應(yīng)用形式

2.1 板材類(lèi)

2.1.1 真空絕熱板

真空絕熱板是目前最有推廣價(jià)值的節(jié)能保溫材料， 其中STP 真空絕熱板采用了無(wú)機(jī)纖維芯材與高阻氣薄膜通過(guò)抽真空封裝技術(shù)，使得該材料的強(qiáng)度與保溫性得到提升， 其導(dǎo)熱系數(shù)為0.006 7 W/（m·K），達(dá)到普通保溫材料的1/10。STP 真空絕熱板具有板體超薄、保溫性能好、A1 級(jí)防火、耐久不老化、綠色環(huán)保和施工方便等優(yōu)點(diǎn)。

2.1.2 聚苯乙烯保溫板

聚苯乙烯保溫板的材質(zhì)主要分為兩種：①擠塑板（XPS）；②模塑板（EPS）。 由于導(dǎo)熱系數(shù)較低且容重小，廣泛應(yīng)用于建筑物墻體的保溫，但近年來(lái)以XPS 為代表的有機(jī)保溫材料是火災(zāi)的“幫兇”，日漸被業(yè)內(nèi)人士呼吁禁止。 近年來(lái)出現(xiàn)的“復(fù)合保溫鋼筋焊接網(wǎng)架混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)”（以下簡(jiǎn)稱CL 建筑體系)有力彌補(bǔ)了聚苯乙烯保溫板的可燃性能缺陷。CL 建筑體系從內(nèi)到外包括承重混凝土墻體+ 鋼筋網(wǎng)架板（兩側(cè)鋼絲網(wǎng)片內(nèi)夾保溫板）+ 構(gòu)造混凝土墻體（保溫板保護(hù)層）等，適合嚴(yán)寒地區(qū)、有保溫、 阻熱和隔聲等要求的抗震地區(qū)以及非抗震地區(qū)的住宅小區(qū)和公共基礎(chǔ)設(shè)施建筑[7]。

2.2 保溫砂漿

保溫砂漿分為有機(jī)砂漿、無(wú)機(jī)砂漿、復(fù)合砂漿三種。

有機(jī)砂漿以BH 膠粉聚苯顆粒、EPG 膠粉為主要構(gòu)成材料的聚合物砂漿，該材料在現(xiàn)場(chǎng)加水?dāng)嚢杓纯墒褂茫亓枯p、強(qiáng)度高、施工方便、保溫效果好，適合多種外墻保溫工程。 膠粉聚苯顆粒攪拌過(guò)程中體積收縮率大，易造成產(chǎn)品后期強(qiáng)度低和空鼓開(kāi)裂，保溫性能降低等現(xiàn)象。

無(wú)機(jī)砂漿以膨脹玻化微珠保溫隔熱砂漿為代表。膨脹?；⒅楸馗魺嵘皾{由膨脹?；⒅榕c膨脹?；⒅楸啬z粉料按照一定的比例攪拌均勻混合形成，是一種新型無(wú)機(jī)保溫砂漿材料，具有施工方便、綜合性能好等特點(diǎn)，有著良好的應(yīng)用前景。另外還有一種主要用于內(nèi)墻保溫的石膏無(wú)機(jī)保溫砂漿，以石膏、?；⒅椤⒄辰Y(jié)劑、玻纖網(wǎng)格布為材料配制而成，具有良好的抗裂性能，施工方便。

復(fù)合絕熱砂漿主要有復(fù)合硅酸鋁保溫砂漿，由于該砂漿含有纖維狀硅酸鹽材料， 孔隙率較高，因此具有保溫性能好、強(qiáng)度高等特點(diǎn)。

2.3 隔熱涂料

目前常見(jiàn)的保溫隔熱涂料根據(jù)工作機(jī)理的不同，可分為阻隔型、反射型、輻射型、混合型四種。阻隔型保溫隔熱涂料有氣凝膠涂料、 空心玻璃微珠、硅藻土粉等。 反射型保溫隔熱涂料所用高反射率、高氣孔率、低導(dǎo)熱系數(shù)的隔熱顏填料金屬氧化物有鈦白粉、氧化鋅等。 輻射型保溫隔熱涂料通常采用具有高熱發(fā)射率的金屬氧化物等作為功能填料，如二氧化錳、氧化鐵、氧化銅的尖晶石型物質(zhì)。

2.4 墻體節(jié)能結(jié)構(gòu)材料

現(xiàn)已推廣使用的種類(lèi)有加氣混凝土磚塊、聚苯乙烯混凝土空心磚、陶?；炷量招拇u、EPS 磚塊、混凝土空心磚、模網(wǎng)混凝土等。 其中墻體結(jié)構(gòu)承重材料以加氣混凝土砌塊或粉煤灰磚（砌塊）為主，非承重墻多用空心磚。

2.5 玻璃類(lèi)

節(jié)能玻璃主要有四種形式：泡沫玻璃、熱反射玻璃、 低輻射玻璃、中空玻璃。 泡沫玻璃是以工業(yè)廢棄物、發(fā)泡劑、添加劑經(jīng)過(guò)高溫熔化后發(fā)泡、退火形成的輕質(zhì)材料，能達(dá)到隔熱、保溫、吸音等效果。熱反射玻璃主要用來(lái)制成中空玻璃或夾層玻璃窗，應(yīng)用于夏熱冬暖的地區(qū)。低輻射玻璃根據(jù)不同類(lèi)型分為高透型LOW-E 玻璃（適合寒冷的北方地區(qū)）、遮陽(yáng)型LOW-E 玻璃（南北地區(qū)都適用）和雙銀型LOW-E 玻璃。 LOW-E 真空玻璃使用活性納米銀層，使用年限可達(dá)50年以上。中空玻璃的玻片之間存在干燥的氣體，具有良好的的保溫、隔音功效，在成本上又比真空玻璃要低，所以中空玻璃應(yīng)用較為廣泛。

3 節(jié)能環(huán)保建筑材料的發(fā)展趨勢(shì)

雖然節(jié)能環(huán)保材料種類(lèi)繁多但能夠同時(shí)滿足節(jié)能、強(qiáng)度、阻燃等要求的材料還沒(méi)有出現(xiàn)。因上海市發(fā)生的保溫墻體火災(zāi)，有的地區(qū)已停止使用外墻外保溫系統(tǒng)及保溫裝飾板。真空板發(fā)展前景較好但其工藝復(fù)雜，所以研究開(kāi)發(fā)高性價(jià)比的節(jié)能環(huán)保材料是當(dāng)務(wù)之急。