建築節能設計之新型節能環保材料
摘要：論文透過對新型節能環保材料的發展趨勢及其在建築工程中應用的分析，總結歸納了新型保溫材料、節能門窗、水泥和粉煤灰的利用以及建築垃圾的資源化等和建築節能息息相關的四個方面目前的使用現狀，並對其以後的發展提出了建議。指出新型節能環保型建築材料是建築材料的未來發展方向。
關鍵詞：節能環保；複合保溫隔熱；鍍膜低輻射玻璃；生態水泥；建築垃圾資源化
我國建築技術的不斷深入發展使得建築節能的標準也在不斷提高，在深入研究和推廣應用先進節能技術的基礎上，採用新型的節能環保材料，對推動我國在建築領域內節能工作的進展，推廣建築節能環保材料在建築工程中的應用具有重要意義。
1.新型建築材料的發展趨勢。
新型環保型建築材料是建材產品發展的必然趨勢。‘環保不僅只是考慮地球資源與環境方面的因素，也要保證材料在生產與使用過程中資源和能源的節省。環保型建築材料的發展應具有以下特徵[1]：
1.1節約能源、降低能耗
與傳統建材相比，新型建材不僅要降低自然資源的消耗和能耗，而且能使大量的工業廢棄物得到合理的開發與利用。新型建材不僅不會對人類的生存環境造成汙染，而是有益於人體的健康，有助於改善建築功能。
1.2減少二次汙染
積極利用可迴圈使用的建築材料可以減少垃圾掩埋的壓力和節省自然資源建築物到達使用期限後，其材料應能自然降解或轉換對自然環境具有友好性符合可持續發展的原則。
1.3對現有材料進行新的加工處理
環保型建築材料的發展在於新材料的運用，而新材料的運用主要是對一些材料進行新的技術處理，提高其強度和抗毀壞度，以達到作為建築材料的要求。
2.新型節能環保材料在建築工程中的應用。
建築節能的主要目的就是降低建築耗能，我們這裡所說的建築節能，是指在滿足人們正常生活、學習和工作需要的前提下，在建築規劃、建築設計、建築材料生產和使用、建築裝置選型和使用及建築物施工和投產過程中，採用新材料達到降低建築耗能的目的。結合目前建築工程應用新技術、新材料的實踐，就新型保溫材料、節能門窗、水泥和粉煤灰的利用以及建築垃圾的資源化談幾點體會：
2.1新型保溫材料
採用新型的保溫材料，對推動我國在建築領域內節能工作的進展，推廣建築保溫材料在建築工程中的應用具有重要意義。現有保溫材料主要有無機保溫材料和有機保溫材料。無機保溫材料豐要有珍珠岩、蛭石、矽酸鈣、發泡水泥、礦棉、玻璃纖維等[2]。與有機保溫材料相比，無機保溫材料的導熱係數偏大，保溫熱效果稍差，但防火阻燃，變形係數小，抗老化，效能穩定，使用壽命低；有機保溫材料則主要有發泡聚苯板、擠塑聚苯板、噴塗酚醛樹脂、酚醛樹脂泡沫板等；有機保溫材料的導熱係數小，保溫效果良好，但是，它們都容易燃燒，一旦發生火災，會加快火焰的蔓延，而且有大量的有毒氣體排出。另外，有機保溫材料不耐老化、變形係數大、穩定性差、安全性差。
本文正試圖提供一種兼具無機及有機保溫材料的特點，將酚醛樹脂與耐火材料特點結合，製備出一種有機/無機複合保溫隔熱材料，解決了輕質後耐火材料的資源化問題，降低外牆保溫材料的製造成本，加強外牆保溫材料的阻燃性，減少有害氣體釋放，降低熱阻，具有重要經濟和社會意義。提供一種以酚醛樹脂和輕質耐火材料回收料為主要原料，新增適量的憎水、固化、潤滑和增韌劑等助劑，採用熱壓成型方法，製備一種耐火回收料和酚醛樹脂複合的保溫材料。該複合保溫材料兼有有機保溫材料的導熱係數低和無機保溫材料的強度高、阻燃之優點。
與現有保溫材料及製備方法相比，該材料具有如下優點：
（1）與其他的複合保溫材料相比，採用輕質耐火材料回收料，回收料經過高溫服役，呈現多孔結構大大增強了與酚醛樹脂材料的結合強度；多孔結構還能降低複合後的熱導率；高溫煅燒清除了無機顆粒中的低熔點物、揮發物等有損保溫、阻燃效果的成份，提高阻燃性。
（2）與現有有機保溫材料相比，克服了有機保溫材料的易燃、強度低、抗老化性差、使用壽命短的缺點，結合了有機保溫材料和耐火顆粒料的質輕、導熱係數低的優點。
（3）與現有無機保溫材料相比，克服了無機保溫材料的與有機物介面面積小，結合強度低，低熔點、揮發性成分含量高、導熱係數大、保溫效果差的缺點，保留了無機保溫材料的防火阻燃、變形係數小、抗老化、效能穩定、使用壽命長的優點。
（4）使用回收耐火材料，目前耐火材料的回收問題尚未商業化，回收成本低。將複合耐火板的成本降低到原來的30-50%。
（5）效能指標：
阻燃等級A級。
2.2節能門窗和節能玻璃
從目前節能門窗的發展來看，門窗的製作材料從單一的木、鋼、鋁合金等發展到了複合材料，如鋁合金—木材複合、鋁合金—塑膠複合、玻璃鋼等。目前我國市場上主要的節能門窗有PVC門窗、UPVC門窗鋁木複合門窗、鋁木複合門窗、鋁塑複合門窗、玻璃鋼門窗等。就玻璃鋼門窗而言，玻璃鋼（FRP纖維增強塑膠）門窗是以玻璃纖維及其製品為增強材料，以不飽和聚酯樹脂為基礎材料，經拉擠工藝生產出的型材經過組裝製作成的門窗。玻璃鋼門窗是繼木、鋼、鋁、塑之後的又一代新型門窗。其型材具有極高的強度和極低的膨脹係數，具有廣闊的發展前景[2]。
除結構外，對門窗節能效能影響最大的是玻璃的效能。目前，國內外研究並推廣使用的節能玻璃主要有中空玻璃、真空玻璃和鍍膜玻璃等。鍍膜低輻射玻璃是近年來發展起來的新型節能玻璃，鍍膜玻璃是指在玻璃表面塗覆一層或多層金屬、合金或金屬化合物薄膜，透過鍍膜以改變玻璃的光學效能，滿足某種特定要求[3]。玻璃鍍膜改變了玻璃對光線、電磁波的反射率、折射率、吸收率及其他表面性質，賦予玻璃表面其他效能。既可以保證室內的能見度，又能減少冬季室內熱量向外發散，還能控制夏季戶外熱量過多的進入室內，提供舒適的居住生活環境，將是未來節能玻璃的主要應用品種。
2.3水泥的發展和粉煤灰的利用
水泥工業在我國建材行業中耗能最大，隨著水泥工業的發展，其對環境的影響也已由無節制排放汙染物發展到對自身產生的汙染物儘量回收利用，而且正在全方位地擴大利廢功能，利用其它工業廢物來代替傳統的礦物原料、燃料。至此生態水泥的產生解決了這些工業廢棄物所帶來的環境影響問題。所謂生態水泥就是廣泛利用各種廢棄物，包括各種工業廢料、廢渣及城市垃圾製造的一種生態材料。這種水泥能夠降低廢棄物處理的負荷，既解決了廢棄物造成的汙染，又把生活垃圾和工業廢氣物作為原材料，變成有用的建設資源，從而降低了生產成本[4]。
粉煤灰是燃煤發電場的'廢棄物，由於其具有輕質多孔的特點和潛在的水硬性，可以作為多種建材的生產原料。粉煤灰的利用範圍非常廣泛，可以用在冶金、精細化工、道路建設、機場跑道建設以及建材等領域。目前美國已經開始利用粉煤灰原料開始替代傳統建築材料，用於牆板、空心石柱，替代磚瓦，利用F級粉煤灰製造過火磚，利用粉煤灰與纖維合成複合材料生產牆體材料，以100%粉煤灰生產高效能砌塊。目前粉煤灰使用主要在以下兩方面：一是粉煤灰外牆裝飾板，利用70%的粉煤灰加30%的高分子材料製成的房屋外牆護角板，市場前景很好；二是粉煤灰仿製天然石，使用100%粉煤灰新增少量新增劑製造，非常適合國內使用。開發粉煤灰建材不僅可以解決能源和資源問題，同時還可以解決這種工業廢棄物造成的汙染問題。今後在粉煤灰綜合利用方面，需要重點開發研究的前沿技術課題有大摻量粉煤灰製品，各種免燒結、免蒸養自然養護工藝的粉煤灰磚製品和粉煤灰陶粒等[5]。
2.4建築垃圾資源化
在我國，建築垃圾的資源化利還處於初級階段。其基本思路均為將建築垃圾進行分選，從而進行分類利用。在實際的應用方面，真正規模化利用建築垃圾的報道目前國內還很少。
建築垃圾資源化是指採取管理和技術從建築垃圾中回收有用的物質和能源。它包括以下三方面的內容。
（1）物質回收：指從建築垃圾中回收二次物質不經過加工直接使用，例如，從建築垃圾中回收廢塑膠、廢金屬、廢竹木、廢紙板、廢玻璃等；
（2）物質轉換：物質轉換是指利用建築垃圾製取新形態的物質。例如，利用混凝土塊生產再生混凝土骨料；利用房屋面瀝青作瀝青道路的鋪築材料等；
（3）能量轉換：能量轉換是指從建築垃圾處理過程中回收能量。例如，透過建築垃圾中廢塑膠、廢紙板和廢竹木的焚燒處理回收熱量。近幾年，我國在建築垃圾開發利用方面投入了相當大的資金，不少地區將建築垃圾作為一種再生資源，對固體廢棄物加以篩分、破碎後製成建築垃圾磚或垃圾磚取代傳統黏土實心磚作為砌體材料，淨化了環境，節約了能源，保護了土地資源，是一種具有經濟效益和社會效益的產品，從而使建築業走上了一條良性迴圈的經濟模式，成為建築業可持續發展的動力。
3.總結
隨著我國現代化程序的進一步推進和節能思想的深入人心，建築節能必將成為未來節能研究的焦點。新型節能環保型建築材料代表了建築材料的未來發展方向，符合世界發展趨勢和人類發展的需要。新型節能環保型建築材料將一直更新，有毒害的材料不斷減少，新的綠色建材產品不斷湧現。它的應用遍佈各行各業。新型節能環保型建材不斷開發應用必將促進人類的發展與進步。我們相信透過推廣環保型建築材料，應用現代科學技術，一定能使我國的建築業朝著綠色、環保和節能的方向發展。