建筑节能技术与材料分析

建筑节能技术与材料分析

发表时间：2012-12-06T10:31:32.200Z 来源：《建筑学研究前沿》2012年7月Under供稿作者：高璐

[导读] 空调系统是现代公用建筑与商业用房不可缺少的设施，其耗电量很大，而且基本处于电负荷峰值期。

高璐上海全筑建筑装饰设计有限公司

摘要：文章首先介绍了建筑节能的基本原理，在此基础上，对我国的建筑节能技术和节能材料的应用做了较详细的介绍。

关键词：建筑工程；节能技术；节能材料

1 建筑节能的基本原理

1.1 建筑得热与失热的途径

冬季采暖房屋的正常温度是依靠采暖设备的供暖和围护结构的保温之间相互配合以及建筑的得热量与失热量的平衡得以实现的。可用公式表示：

采暖设备散热+建筑内部得热=建筑物总得热

非采暖区的房屋建筑有两类：第一类是采暖房屋有采暖设备，总得热同上；第二类是没有采暖设备，总得热为建筑物内部得热加太阳辐射得热两项。一般能保持比窗外日平均温度高3～6℃。

图1 建筑得热与失热因素示意图

1.2 建筑传热的方式

传热的方式可分为导热、对流和辐射三种方式。

图2 围护结构的传热过程示意图

建筑物围护结构的传热需经过吸热、传热和放热三个过程：吸热是外围护结构的内表面从室内空气中吸收热量的过程；传热是指在围护结构内部由高温向低温的一侧传递热量的过程；放热则是指由围护结构的外表面向低温的空间散发热量的过程。

2 我国的建筑节能技术

我国建筑节能工作起步较晚，建成的节能建筑只占很小比例，建筑能耗远高于发达国家。我国的节能技术水平与发达国家相比也有较大差距。由于政府的重视，制定了一系列的政策法规，开展了众多科研项目。我国的节能技术水平已有很大提高，取得了丰富的研究成果，并广泛地推广应用。

2.1 外墙保温隔热技术

我国建筑以混凝土结构、砌体结构及混合结构体系为主，由于这些结构形成的建筑自身特点，在实施建筑节能时通常采用外墙附帖保温隔热系统构造的方式。我国于八十年代中期开始研究建筑外墙保温技术，并进行工程试点，国内的企业、研究单位首先通过将改良的窑炉、管道工业保温技术用于建筑物的节能，这方面的技术有珍珠岩、复合硅酸盐、海泡石或有机硅复合的各种外墙内保温浆体材料。这些技术自九十年代初期应用于北方严寒和寒冷地区的节能建筑，后因为生产工艺简陋、生产控制不严格、性能指标不易达到要求、施工质量难以保证，因而工程质量问题比较多而逐渐退出北方建筑节能市场，现在主要在南方进行应用。

与此同时，部分国内企业引进国外技术或对其进行改造后组织生产用于建筑物的节能。这方面的技术有：模塑聚苯乙烯泡沫塑料板（简称EPS）薄抹灰外墙保温系统；机械固定发泡聚苯板钢丝网架板外墙外保温系统。还有国内独立研发的技术，这方面的技术有：胶粉聚苯颗粒外墙保温系统；发泡聚苯板现浇混凝土外墙外保温系统等。这些技术系统的应用工程已达上千万平方米，有些应用已超过上亿平方米，代表了我国当今技术主潮流，是发展的方向。

我国外墙保温隔热技术作为建筑节能事业的一个主要技术组成部分，正在朝着性能高中低档搭配，材料多种、性能多样，能分别适合我国北方寒冷干燥气候和南方温暖潮湿的房屋工程等特点方向发展。

2.2 门窗技术

目前正在大量使用的节能窗是PVC塑料窗，PVC塑料窗是我国80年代末引进、90年代初发展起来的，其窗框型材为PVC塑料内加钢衬，其最大优点是保温性能好，价格合理，缺点是强度及刚性均较铝合金窗低，水密性、抗风性和采光性能均较铝合金窗差，颜色单一且易变色，尺寸稳定性较差。玻璃钢窗是近几年研究开发的，有较好的热工和物理性能，但价格较PVC塑料窗高。钢塑、木塑和铝塑等复合窗兼顾了两种不同材料的优点，有综合的保温性能和装饰效果，但目前国产的这类窗的物理、工艺性能还需要改善。

2.3 屋面节能技术

我国屋面节能技术主要有：结合屋面进行防水处理的EPS、XPS的倒置屋面保温隔热技术、PU屋面防水保温隔热技术、干铺加气混凝土块屋面保温隔热技术，以及若干种既有建筑屋面节能改造的技术。由于这些技术产品比较适合屋面部位的受力状态，技术相对成熟，应用后工程反映保温隔热效果比较好，处于稳定发展中。

2.4 地面、楼板及楼梯间隔墙节能技术

地面建筑节能技术主要有：结合外墙面节能技术施工将保温材料埋设至基础设计深度的EPS板、XPS板地面保温隔热技术。

楼层地板的建筑节能技术经过发展后现在已形成有比较成熟的楼层地板和架空楼板反贴EPS、XPS板和抹胶粉聚苯颗粒楼面保温隔热技术。

楼梯间隔墙节能技术主要有：胶粉颗粒保温浆料系统、满足性能要求的轻质保温砂浆技术。这些技术比较简单，容易掌握，应用后反应效果比较好，处于稳定发展之中。

2.5 热电冷联产技术

热电冷三联产是建立在能源梯度级利用的概念基础上，将制冷、供热及发电三个过程一体化的多联产综合系统。其主要目的是提高能源利用效率，减少碳氧化合物及有害气体的排放，提高环保效果。

我国三联产的发展存在的主要问题在于：设备陈旧，技术水平不高；热经济指标技术不合理；三联产建设资金融资困难；环保节能意识不强。

2.6 空调蓄冷技术

蓄冷系统将不需冷量或冷量少的时间，利用制冷设备将蓄冷介质中的热量移出，进行蓄冷，并将此冷量用在空调用冷或工艺供冷高峰期。蓄冷介质可以是水、冰或共晶盐。因此，蓄冷系统的特点是：转移制冷设备的运行时间，这样，一方面可以利用夜间的廉价电，另一方面也减少了白天的峰值电负荷，达到店里“削峰填谷”的目的。

空调系统是现代公用建筑与商业用房不可缺少的设施，其耗电量很大，而且基本处于电负荷峰值期。以北京为例，目前公用商用建筑的空调用电负荷约为60万kw，约为高峰电负荷的16%，因此，空调负荷具有很大的削峰填谷潜力，国家已将空调蓄冷作为重点节能技术措施之一在全国推广。

3 我国的建筑节能材料的应用

我国建筑节能材料开发及推广方向在建筑上大量采用节能新型材料，具有显著的社会效益、经济效益和环境效益，潜力很大。目前，我国常见的节能绝热材料主要有岩棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫塑料、水泥聚苯板、硅酸盐复合绝热砂浆。

岩棉是以精选的玄武岩或辉绿岩为主要原料，经高温熔制成的无机人造纤维。岩棉制品具有良好的保温、隔热、吸声、耐热、不燃等性能和良好的化学稳定性。岩棉用于建筑外墙。有三种绝热方式：内绝热、中间夹芯绝热和外绝热。

玻璃棉是矿物棉的第二大类产品，以硅砂、石灰石、萤石等矿物为主要原料，经熔化，用火焰法、离心法或高压载能气体喷吹法等工艺，将熔融玻璃液制成无机纤维。玻璃棉制品具有良好的保温、隔热、吸声、不燃、耐腐蚀等性能，广泛应用于房屋、管道、贮罐、锅炉、飞机、船舶等有关部位的保温、隔热和吸声。

聚苯乙烯泡沫塑料是以聚苯乙烯树脂为基料，加入发泡剂等辅助材料，经加热发泡而成的轻质材料。它具有质轻、导热系数小、吸水率低、耐水、耐老化、耐低温、易加工、价廉质优等优点。现已在建筑市场上广泛应用。

水泥聚苯板是由聚苯乙烯泡沫塑料下脚料或废聚苯乙烯泡沫塑料经破碎而成的颗粒，加水泥、水、EC起泡剂和稳泡剂等材料，经搅拌、成型、养护而成的一种新型保温隔热材料，具有质轻、导热系数小、保温隔热性能好、有一定强度和韧性、耐水、难燃、施工方便、粘贴牢固、便于抹灰、价格较低等优点，适用于建筑物外墙和屋顶的保温隔热层。

硅酸盐复合绝热砂浆是一种新型墙体保温材料，是以精选海泡石、硅酸铝纤维为主原料，附以多种优质轻体无机矿物为填料，在数种加剂的作用下经细纤化、扩散膨胀、混溶、粘接等多种工艺深度复合而成的灰白色粘稠浆状物。此种材料显著特点为：保温隔热性能好，施工简便（直接涂抹），解决了板材拼接处罩面层开裂现象。硅酸盐复合绝热砂浆已被国家列为新型绝热材料及制品的重点发展对象。参考文献

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