建筑节能新材料的应用

建筑节能新材料的应用

郑大晓

关键词：建筑业；新型材料；节能减排；环保

1.深入了解建筑材料的基本概念及分类

生态建筑材料的概念来自于生态环境材料，其定义仍在研究之中。其主要特征是节能与能源、容易回收和循环利用、减少环境污染。从而满足最少资源的能源消耗，是一个相对发展的概念。建筑材料主要分为：结构材料，包括竹材，木材，石材，水泥，工程塑料等；装饰材料，包括各种涂料，贴面，各色瓷砖等；专用材料，包括防水，隔热，保温等。

2.建筑工程中节能及新材料应用的意义及内涵

2.1有利于建筑发展观的更新

建筑产业更应注重科技含量，彰显地域特色，强调整体设计，崇尚环境品质。建筑节能及新材料工艺的应用是能源使用方式的更新，通过技术的集成，逐步改变目前建筑能源利用的粗放状况，充分利用可再生能源和清洁能源，并注重能源使用的适宜性要求。

2.2有利于建筑技术的更新

主要包括设计技术体系更新、建筑结构体系更新、建筑材料体系更新、建筑设备体系更新、建筑施工体系更新、建筑质量评价体系更新等。建筑节能技术的应用是建设开发运行方式的创新，主要包括建筑质量评价标准的更新、建设开发的流程和过程控制模式的更新、施工过程技术含量的更新以及建设领域社会分工与专业细化方式的全面更新。

建筑节能技术的应用体现在政府管理制度的创新。因为建筑节能技术的推进是一个由政府引导、在市场环境中逐步实现的过程，这一过程伴随着我国社会主义市场经济不断完善，这其中政府建设管理应实现由主导到引导的角色转型，实现建筑节能机制培育与政策落实，实现建筑节能规范化与科学化的创新[1]。

2.3节能减排旨在节约能源，减少污染物的排放。其包括节能与减排两大技术区域，两者之间既有区别又有联系：节能就一定减排；减排不一定节能。因此，在研制建筑新材料在节能减排的应用时，需要注意节能与减排两者的结合，不能只追求一方面的标准。2.根据《中华人民共和国节约能源法》定义，所谓节约能源是指采用新技术加强能源的管理。而实现节能减排过程中我国面临着严峻的形势，只有通过不断引进先进技术，使用新型材料，才能达到节能减排的目的。3.减排工程一般包括：展开农业源的污染防治；把印染，农副产品加工，食品加工等作为重点，继续加大水污染的深度治理；推进脱硫工程建设；城镇水污染处理设施，提升脱氮除磷能力。以上已对建筑材料和节能减排有所了解，接下来将深入结合我国北方部分地区的雾霾天气对新型材料的应有进行详细探讨。

3.雾霾天气相关信息

3.1雾霾天气的形成

在早上和晚上的时候，相对湿度较大，进而形成雾；而在白天气温上升，湿度下降时，形成的则是霾。这种现象形成的原因包含气象原因，也包括污染物的排放等原因。我国中东部地区已经陷入严重的雾霾污染之中。

3.2雾霾天气的危害

我国中东部地区已陷入严重的空气污染之中，深褐色点最密集的当属京津冀三个地区。其中，北京污染是最严重的地区，最高污染级别，PM2.5浓度，在深夜后最高可以超过900微克。雾霾容易导致一些疾病的发生，如容易致癌，心血管疾病，呼吸道感染等。

3.3北京雾霾天气的成因

（1）空气中SO2的含量过高，白天达到峰值60微克每立方米。而这些SO2是如何产生的呢?北京境内很少燃煤，因而北京的雾霾天气一部分来源于局地污染物的排放，另一部分来源于外地的输送。其主要是河北省的燃煤排放二氧化硫在夜间转化成硫酸盐，进而影响北京天气。据统计，天津燃煤标准为7000万t/年，北京为2300万t/年，而河北省为2.7亿t/年。

（2）SO2夜晚转换成硫酸盐，硫酸盐数值达到了40微克/m3。超过了2016年国家即将出台的一级标准PM2.5，35微克/m3。

（3）来自本地的主要是机动车、采暖等餐饮类行业排放的有机物。

4.针对雾霾天气，有效建筑节能材料的应用

4.1二氧化钛

首先介绍一下光涂料颜料的催化剂——二氧化钛。它不仅可以对环境起到安全清洁的作用，而且还能节省能量。

在早期的英国日本，人们将二氧化钛涂覆在马路上面，可以与沥青混合，减少空气中的污染物，起到净化空气的作用。专业人士表示，二氧化钛在净化空气，建设生态环境都起到很大作用。北京工业大学开发研制了纳米二氧化钛的催化剂涂料。

4.2炭基材料的应用

炭基材料的应用作为全国首创的一种材料。可以解决PM2.5的空气污染指数。污染指数能够吸附有害气体，比活性炭、硅藻泥等高出20多倍。维舍卡颂石有良好的力学性能。可以有效地把吸附的甲醛等有害气体分解成无害的二氧化碳和水。这种材料应用到建筑上可以有效解决室内污染。

4.3轻轨交通系统

针对机动车辆尽可能加大力度地推行轻轨建设的交通系统。如美国波兰的轻轨公交系统建设，使得附近没有大量的大型车辆停泊。对于尾气的处理，不达标准的汽油不能进入市场进行销售，在尾气排放部位安装三元催化装置。

5.加强建筑物防护措施，保护环境

环境污染不仅对人类造成污染，而且对建筑物的影响也是很大的。所以，可以通过增强建筑物的防护措施使得到有效保护。因此，应该努力研发最低能耗，小污染的建筑材料。开发具有高性能、长寿命的建筑材料。研发的这些建筑材料可以改善居室生态环境：调温，除臭，屏蔽有害辐射等多功能。下文将试举几例阐述。

5.1隔热保温材料

传统的保温材料主要是提高气相空隙率，使传导系数和热导系数降低。而纤维类的保温材料存在防水性差，寿命短等缺陷，因而人们致力于研究一种提高保温材料的隔热反射性能新材料。美国国家航空航天局科研人员研制出一种新型太空绝热反射磁层，已经出口到中国，建筑物隔热保温可以起到节约能源，改善环境功能。在整个人类能源消耗中，建筑能耗占到百分之三十到百分之四十的比例，其中绝大部分是采暖和空调的能耗，所以建筑节能减排具有重大意义。

5.2板材保温材料

在外墙保温工程中，板材保温隔热材料被广泛应用在建筑中，可以起到节能减排的功效。

5.3粉煤灰的应用

利用粉煤灰的胶凝作用可以减少环境污染，起到废物再利用的功效。

5.4立体绿化技术

立体绿化是选择攀援植物及其他植物栽植并依附或者铺贴于各种构筑物及其他空间结构上的绿化方式。立体绿化对建筑节能的作用更直接，主要表现在夏季，通过植物冠盖、叶片的这样作用减少建筑物对太阳辐射热的吸收，通过蒸腾作用吸收建筑物围护结构的热量，释放水蒸气，改善建筑物外表的热湿环境，降低建筑空调负荷，实现节能；冬季，绿化主要起屏蔽作用，减小风压对建筑物的作用，从而降低供热负荷，达到节能目的。对建筑实施立体绿化，具有不占用宝贵的地表面积，却能大大提高城市的绿地率的优点[3]。

5.5新能源利用技术

太阳能利用技术是指通过转换装置将太阳能源转换成热能、电能，并全方位地解决建筑内热水、采暖和照明用能的技术。例如，通过转换装置把太阳辐射能转换成热能利用的属于太阳能热利用技术，再利用热能进行发电的称为太阳能热发电技术；通过转换装置把太阳辐射能转换成电能利用的属于太阳能光发电技术，又称太阳能光伏技术。

6.新材料工艺在建筑工程中的应用

6.1新型节能墙体

新型墙体材料的发展应有利于生态平衡、环境保护和节约能源，既要符合国家产业政策要求，又要能改善建筑物的使用功能，同时坚持“综合利废、因地制宜、市场引导”的原则。

就其品种而言，新型墙体材料主要包括砖、块、板等，如黏土空心砖、掺废料的黏土砖、非黏土砖、建筑砌块、加气混凝土、轻质板材、复合板材等。其中加气混凝土是集承重和绝热为一体的多功能材料，根据目前国家的节能标准，唯有加气混凝土才能做到单一材料达标（节能50%）的要求，而用板材做墙体材料是今后墙材发展的趋势。因此，加气混凝土制品作为今后墙体材料的首选，有着巨大的发展前景。又如蒸压轻质加气混凝土板具有质轻保温、隔热、防火等优良性能，应用于新结构体系如钢结构中，被认为是理想的维护结构材料。

6.2水泥的发展和粉煤灰的利用

水泥工业在我国建材行业中能耗最大，因此要大力发展生态水泥。所谓生态水泥就是广泛利用各种废弃物，以各种工业废料、废渣及城市垃圾为原料制造的一种生态建材。这种水泥能够降低废弃物处理的负荷，既解决了废弃物造成的污染，又把生活垃圾和工业废弃物作为原材料，变成了有用的建设资源，从而降低了生产成本。生态水泥的主要品种有环保型高性能贝利特水泥、低钙型新型水硬性胶凝材料、碱矿渣水泥等。

粉煤灰是燃煤发电场的废弃物，由于其具有轻质多孔的特点和潜在的水硬性，可以作为多种建材的生产原料。开发粉煤灰建材不仅可以解决能源和资源问题，同时解决了这种工业废弃物造成的污染问题。由此在粉煤灰综合利用方面，还需要加强大掺加量粉煤灰制品，粉煤灰陶粒等方面的研究。

7.结语

现代社会人们越来越关注的是建筑质量，节能环保等相关问题。建筑材料造成的环境污染给人们带来很大危害，其中包括：噪声污染，放射性污染，水污染，空气污染等很多环境问题。但是，应该号召更多建筑商使用建筑节能材料，进而实现建筑节能减排的目的，实现对环境的保护。总的来说，建筑节能及新材料工艺的应用，不仅能降低建筑能耗，改善大气环境和居民居住环境，而且能适应我国能源形势，调整能源与产业结构，减少能源消耗，促进国民经济健康有序发展。由此一方面要做好设计前的基础性工作，也即是根据项目所在地的风力、日照、建筑材料、建筑布局、建筑体型系数等客观条件进行认真的调查研究，充分考虑这些因素对节能技术产生的影响；另一方面要对节能材料、工艺实施适时监控，严格按设计、规范、规程施工，这样才能确保节能技术和工艺得到切实的应用，保障建筑行业的可持续发展。

参考文献

[1]张君，阎培渝，等.建筑材料[M].北京：清华大学出版社，2008.

[2]陶克菲.节能减排打造绿色中国[J].环境教育，2007（6）.

[3]彭程，吴会军，等.建筑保温隔热材料的研究及应用进展[J].节能建筑，2007（4）.

[4]殷仲海.保温隔热材料在建筑工程中的应用[J].湖北教育学院学报，2005（2）.

[5]王辉.工程设计中建筑节能及新材料工艺的应用[J].建材与装饰.2018（18）

[6]阮健源.建筑节能及新材料工艺在工程设计中应用探析[J].中国新技术新产品.2018（05）

[7]王欣海.建筑节能及新材料工艺在工程设计中应用探析[J].中国标准化.2017（18）