建筑节能设计与无机轻质陶瓷外墙保温板研究

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1建筑节能设计的重要性

随着城市建设的高速发展，我国的建筑能耗逐年大幅度上升，已达到整个社会能耗的32％，加上每年建筑物使用的建筑材料生产产生的能耗约13％，建筑总能耗已达全国能源总消耗的45％。我国现有建筑物的建筑面积为400多亿m2，绝大部分为高能耗建筑，且每年新增建筑近20亿m2，其中95％以上仍是高能耗建筑，如果继续执行节能水平较低的设计标准，将会带来巨大的能耗负担和治理难度。我国是建筑大国，建筑能耗已成为我国能源消耗大户，我国的单位面积采暖能耗量是国际气候条件相近的发展中国家的2～3倍。虽然近几年我国在建筑节能方面取得了很大的进展，但我国城镇累计建成的节能建筑面积仅占城镇既有建筑面积的16．1％。我国在能源发展过程中主要存在以下4个问题：1）人均能源拥有量低、储备量低；2）能源结构依然以煤为主，约占75％，全国年耗煤量已超过13亿t；3）能源资源分布不均，主要表现在经济发达地区能源短缺和农村商业能源供应不足，造成北煤南运、西气东输、西电东送；4）能源利用效率低下，能源终端利用率仅为33％，比发达国家低10％左右。庞大的建筑能耗已成为我国国民经济的沉重负担，同时我国又面临着能源紧缺的严重威胁。因此，建筑行业的全面节能势在必行。开展建筑节能工作是贯彻国家《节约能源法》的一项长期工作，具有节能、环保等社会效益。节能建筑因其舒适度比普通建筑有较大的提高，而受到市场的青睐。建筑节能是一项全方位的综合性的系统工程，涉及到建筑节能设计、建筑材料、施工工艺和质量验收技术等方面。特别是建筑节能的设计至关重要，有利于从源头上杜绝能源浪费，而具有节能保温性能良好的材料是最基本的保证，应在设计中要多研究、多尝试、多积累、多总结，在有限的条件下将建筑功能与艺术和技术更好地结合起来，使建筑设计的各个方面既符合建筑学原理，又符合节能原则。

2建筑围护结构的节能及其材料使用现状

建筑围护结构组成部分（屋顶、外墙、门窗、遮阳等设施）的设计对建筑能耗与用户所处热舒适环境有重要的影响。一般增大围护结构费用仅占总投资的3％～6％，而节能效果却可达到20％～40％。通过改善建筑围护结构的热工性能，在夏季可减少室外热量传入室内，在冬季可减少室内热量的流失，使建筑热环境得到改善，从而减少建筑的冷、热消耗。我国房屋住宅的能量损失的状况为：墙体约占50％；屋面约占25％；门窗约占25％；地下室和地面约占15％。因此，笔者仅以外墙节能设计及其新用材料方面作以重点描述。近30年来，全球都在关注节能降耗。外墙保温体系是20世纪70年代全球石油危机时期，欧洲国家为缓解能源危机而展开的一次大量的改革性工作的产品。国外开始使用节能保温性能的生态建材有植物纤维板、聚苯板和聚氨酯板，这些材料保温性能虽然优良，但存在消耗石油资源的问题，存在着强度低，刚度差，变形较大的缺点，特别是防火、防水、耐酸碱性能也较差。据悉，近几年全球对保温材料的消费量以每年平均3．8％的速度增长，2012年已达到215亿美元的消费量。就地区而言，亚洲地区将出现增长趋势，未来建筑市场的发展将带动对保温材料的需求。建筑外墙保温节能在我国起步较晚，目前在国家改革的支持下和市场的需求下，已促进更多的企业和投资者积极选择建筑外墙保温节能这种新型外墙保温体系。我国建筑节能规范由以前的30％提高到65％，北京、上海等部分一线城市的节能规定要求最低达到75％。此规范的引起国家相关部门高度的重视，各地对房地产、建筑行业出台了多条相关政策，对不达标的建筑不予审核，这给整个建筑外墙保温的全面节能与设计以及新型保温材料带来了良好的发展前景。

3一种新型无机轻质陶瓷外墙保温板介绍

3．1产品特点

无机轻质陶瓷外墙保温板属于新型外墙保温材料，由中国建材集团咸阳陶瓷研究设计院研制成功。该产品较之前的保温材料，有以下突出特点：1）导热系数≤0．04W／m•K，导热系数低，保温性能良好。2）防火等级：A级，在保温基础上防火特性突出，可大大提高了产品的安全性。3）抗冻性好，在20～25℃，反复循环50次性能指标达标。该产品耐久性良好，可与建筑物同寿命。4）抗压强度＞1．2MPa，强度高。5）该产品另一突出特点是施工方便，不用提前布网，使用砂浆直接粘贴，既人性化又节约成本，产品价格低廉。

3．2无机轻质陶瓷外墙保温板与其他常用保温材料主要性能比较

1）岩（矿）棉和玻璃棉它统称为矿物棉，它们都属于无机材料。岩棉板的优点是质量轻、导热系数小、吸热、不燃烧，有一定的隔音效果，但其强度低，憎水性能和耐久性能不佳。2）聚苯乙烯泡沫塑料是以聚苯乙烯树脂为主要原料，经发泡剂发泡而制成的内部具有无数封闭微孔的材料，不仅表观密度小，导热系数小，吸水率低，隔音性能好，机械强度高，而且尺寸精度高，结构均匀，但其具有防火性能和耐久性能差等缺点。3）聚氨酯是目前最好的保温材料，各项性能指标都优于传统的XPS、EPS外保温系统，硬质聚氨酯塑料具有质量轻、非常优越的绝热性能，其导热系数之低（0．025W／（m•K））是其他材料所无法与之相比的，但其成本较高，欧美等发达国家使用的建筑保温材料中约49％为聚氨酯材料。4）泡沫陶瓷（玻璃）防火、防潮、防腐方面性能优异，但是仍具有导热系数较大、成本较高等缺点。5）水泥发泡保温板是一种高性能无机保温材料，它是一种多孔轻质高性能保温无机板材，是由多种无机胶凝板材与改性剂、发泡剂等添加剂经搅拌系统、养护系统、切割系统等设备生产制成的一种导热系数低、保温隔热性能好、耐高温、耐老化、A1级不燃的无机保温材料。该材料可广泛应用与建筑外墙保温系统，但强度低是其一大弱点。6）无机轻质陶瓷外墙保温板克服传统膨胀珍珠岩吸水率较高，在墙体温度变化时，因珍珠岩吸水膨胀产生鼓泡开裂导致材料的保温性能降低和因珍珠岩与水泥结合体，出现的难以解决的强度与导热系数的矛盾而制备的一种低导热阻燃的轻质无机材料保温材料。

3．3产品质量标准

因为该产品属于一种新型外墙保温材料，国内还没有专门的行业标准或国家标准。目前，该产品使用的质量检验标准方法主要有：1）《泡沫塑料及橡胶表现密度的测量》；2）《砌墙砖试验方法》；3）《膨胀聚苯薄抹灰外墙保温方法》；4）《建筑材料及制品燃烧性能分级》；5）《建筑材料不燃性试验方法》。

3．4产品市场的前景

该产品因其突出的保温性能，施工方便，防火性能为A级，又具有与建筑同寿命等优点而备受人们青睐，必将成为实现国家节约能源和保护环境的选择，因而该产品具有非常广阔的市场前景。

作者：庞峰 贺刘花 周媛 单位：咸阳陶瓷研究设计院