試論新型節(jié)能環(huán)保材料在建筑設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

陳洋洋

摘要：建筑工程建設(shè)實(shí)施的每個(gè)環(huán)節(jié)主要是出自建筑師的理念和思考，從建筑規(guī)劃構(gòu)思到概念設(shè)計(jì)、初步方案到建筑設(shè)計(jì)、選擇建筑材料等，建筑師都應(yīng)充分考慮建筑節(jié)能的要求。在滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定的前提下，合理應(yīng)用施工新技術(shù)，采用新型節(jié)能材料，努力實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：建筑設(shè)計(jì)；建筑工程；建筑材料；節(jié)能環(huán)保

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民物質(zhì)生活水平的提高，城鄉(xiāng)建筑迅速增加，建筑耗能的問(wèn)題日益突出，資料顯示：建筑行業(yè)能耗占到了全社會(huì)總能耗的40%～50%。因而建筑節(jié)能問(wèn)題已越來(lái)越被政府和社會(huì)各界所重視，“建設(shè)節(jié)約型社會(huì)”已成為當(dāng)今社會(huì)廣泛關(guān)注的一個(gè)重要主題，我國(guó)政府適時(shí)制定了中長(zhǎng)期節(jié)能規(guī)劃，在規(guī)劃中建筑業(yè)被列為節(jié)能與環(huán)保的重點(diǎn)行業(yè)。而建材行業(yè)作為消耗自然資源、能源高，破壞土地多，廢氣、粉塵排放量大，對(duì)大氣污染嚴(yán)重的行業(yè)，節(jié)能問(wèn)題更是重中之重。建筑技術(shù)的不斷深入發(fā)展，建筑節(jié)能的標(biāo)準(zhǔn)也在不斷提高，在深入研究和推廣應(yīng)用先進(jìn)節(jié)能技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用新型的節(jié)能環(huán)保材料，對(duì)推動(dòng)我國(guó)在建筑領(lǐng)域內(nèi)節(jié)能工作的進(jìn)展，推廣建筑節(jié)能保溫材料及其結(jié)構(gòu)體系在建筑工程中的應(yīng)用具有重要意義。

在建筑設(shè)計(jì)中采用新型優(yōu)質(zhì)的建筑節(jié)能材料，一方面使得建筑物的使用功獲得有效改善，使房屋環(huán)境質(zhì)量和居住舒適度都能顯著提高；另一方面，采用新型的循環(huán)利用的建筑節(jié)能材料，還能將各類工業(yè)固體廢物“變廢為寶、重復(fù)利用”。在建筑領(lǐng)域加強(qiáng)研發(fā)并推廣應(yīng)用以固體廢物為原料的新型建筑節(jié)能材料，是提高我國(guó)資源利用率、改善環(huán)境、節(jié)能減排、走可持續(xù)發(fā)展道路的重要途徑。

1 建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)

建筑結(jié)構(gòu)保溫隔熱層的設(shè)置方式取決于其圍護(hù)結(jié)構(gòu)，建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)置一般都需滿足結(jié)構(gòu)承重和室內(nèi)保溫兩方面的要求。通常情況下，采用單一構(gòu)造的磚砌體作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，如加氣混凝土墻體或屋面等。另外，在有特殊功能要求的情況下，在結(jié)構(gòu)承重墻體的基礎(chǔ)上增設(shè)附加圍護(hù)材料以達(dá)到建筑室內(nèi)保溫隔熱效果，一般則選用一些輕質(zhì)材料作為保溫材料（如珍珠巖棉、泡沫聚苯乙烯等），以盡量減少墻體結(jié)構(gòu)的承重負(fù)擔(dān)。

在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于永久性的機(jī)械錨固、水電設(shè)備、暖通空調(diào)的穿墻管道，或者建筑外墻上的附著物固定支撐等，都會(huì)造成圍護(hù)結(jié)構(gòu)上的局部熱橋?qū)е聼崃可⑹?。所以，在建筑?jié)能設(shè)計(jì)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，應(yīng)力求使建筑外墻上的熱橋散熱對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能不致產(chǎn)生過(guò)大影響。

2 新型節(jié)能環(huán)保材料的應(yīng)用

2.1 節(jié)能墻面（輕質(zhì)隔斷）

墻面受建筑室內(nèi)使用功能要求的制約，考慮墻面造型時(shí)不能存在明顯的凹凸，在確保滿足建筑室內(nèi)防火等級(jí)要求的前提下，應(yīng)選擇采用保溫性能好的節(jié)能環(huán)保材料，最大限度地減少室內(nèi)熱量的散失。在采用輕質(zhì)隔斷墻體的區(qū)域，特別是在嚴(yán)格控制熱量傳導(dǎo)的區(qū)域分隔時(shí)（如辦公室與倉(cāng)庫(kù)隔墻），為有效減少熱量不必要地傳導(dǎo)到無(wú)需控溫的房間，應(yīng)選擇采用新型的節(jié)能環(huán)保墻面材料，如在輕質(zhì)隔斷內(nèi)加入保溫材料，在輕鋼龍骨紙面石膏板隔墻中加入保溫材料或在需保溫的房間墻面進(jìn)行保溫處理，以最大限度地減小熱量散失。

2.2 節(jié)能玻璃幕墻、門(mén)窗

大面積玻璃幕墻的應(yīng)用是現(xiàn)代建筑的發(fā)展趨勢(shì)和潮流。但是，玻璃幕墻和門(mén)窗作為建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，是建筑室內(nèi)、外進(jìn)行熱量交換、熱量傳導(dǎo)最敏感、活躍的部位。相關(guān)研究資料表明，建筑物通過(guò)門(mén)、窗傳熱損失的能源消耗約占建筑總能耗的27%，通過(guò)門(mén)、窗部位的空氣滲透導(dǎo)致的能源消耗約占建筑能耗的25%，兩者合計(jì)超過(guò)了建筑運(yùn)行維護(hù)總能耗的50%，是墻體熱損失的6-8倍?？梢?jiàn)，門(mén)、窗節(jié)能是建筑節(jié)能的關(guān)鍵部位之一，具有極其重要的地位，做好門(mén)、窗和玻璃幕墻的節(jié)能措施，能使建筑節(jié)能40%左右以上。

長(zhǎng)期以來(lái)，科學(xué)家不斷研制具有節(jié)能、保溫、環(huán)保、防火等綜合技術(shù)特性的新型材料，如Low-E光化玻璃、真空鋼化玻璃，具有保溫隔熱特性的鋁合金型材門(mén)、窗、屋蓋板，各種人造幕墻板材等，這些新型節(jié)能材料的研發(fā)及應(yīng)用有力促進(jìn)了我國(guó)傳統(tǒng)幕墻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

目前，我國(guó)建筑工程采用的節(jié)能玻璃材料主要有：節(jié)鍍膜玻璃、真空玻璃、中空玻璃和帶薄膜型熱反射材料玻璃、Low-E光化玻璃等。另外，建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的門(mén)、窗和玻璃幕墻要不斷加強(qiáng)保溫隔熱等節(jié)能技術(shù)特性，更應(yīng)該把節(jié)能和合理利用太陽(yáng)能、地下熱（水）能、風(fēng)能等新型節(jié)能技術(shù)結(jié)合起來(lái)，開(kāi)發(fā)并利用節(jié)能省電（利用太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮艿龋┫嘟Y(jié)合的新型門(mén)、窗及幕墻材料。

如2010年上海世博會(huì)工程已成為當(dāng)今世界建筑行業(yè)的亮點(diǎn)，世博會(huì)的陽(yáng)光谷陽(yáng)光谷是上海2010年世博會(huì)的最大單體工程，采用鋼結(jié)構(gòu)形式，其玻璃幕墻的應(yīng)用讓自然光透過(guò)幕墻傾瀉而下，滿足地下空間的采光，體現(xiàn)出了環(huán)保節(jié)約的理念。主體建筑玻璃幕墻工程既是頂級(jí)幕墻公司展示自己實(shí)力和最新技術(shù)的舞臺(tái)，也是國(guó)內(nèi)外幕墻公司推廣應(yīng)用節(jié)能新材料的機(jī)會(huì)。這些新型的節(jié)能玻璃幕墻材料體現(xiàn)了建筑主體風(fēng)格、通透、節(jié)能環(huán)保和舒適等特點(diǎn)。

如廣東科學(xué)中心建筑室內(nèi)采光最大限度地利用自然采光，在確保滿足建筑室內(nèi)防火等級(jí)要求的前提下，建筑外立面為鋁板幕墻、玻璃幕墻，架空層部分立面為石材幕墻；立面玻璃幕墻采用遮陽(yáng)型（高透型）Low-E玻璃，根據(jù)節(jié)能設(shè)計(jì)要求，采用傳熱系數(shù)K=1.95W/m2-K，遮陽(yáng)系數(shù)sc=0.4，可見(jiàn)光透過(guò)率在35%以上的玻璃；中庭采光頂60%部分采用彩釉較厚的彩釉中空玻璃，其他部分采用反射率較高的Low-E玻璃，外窗采用鍍膜中空玻璃，平均傳熱系數(shù)為2.90W/m2·K，平均遮陽(yáng)系數(shù)超過(guò)0.3。

2.3 節(jié)能外圈護(hù)材料

建筑節(jié)能的65%主要由建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系承擔(dān)。目前，大面積玻璃幕墻仍然是大型公共建筑外部圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系的主導(dǎo)形式，應(yīng)盡量選擇采用透光率高、保溫隔熱性強(qiáng)的玻璃材料，或者采用能夠合理利用太陽(yáng)能等新能源的玻璃材料。如北京南站的主站屋頂采用了大量的太陽(yáng)能光電板，其整體面積約6700㎡，占整個(gè)建筑屋頂采光面積的50%左右，總發(fā)電量達(dá)320kW。大面積玻璃采光屋頂?shù)膽?yīng)用，可有效增加建筑室內(nèi)白天的采光面積，通過(guò)利用自然光達(dá)到節(jié)能省電的效果。大面積太陽(yáng)能光電板的應(yīng)用，還可以發(fā)電供其它電氣設(shè)備利用，是真正意義的建筑節(jié)能材料。當(dāng)前，我國(guó)居民住宅的節(jié)能外圍護(hù)材料使用不多，但也正朝著輕質(zhì)保溫復(fù)合材料的方向發(fā)展。

2.4 節(jié)能功能材料

具有節(jié)能特性的保溫管材、板材及裝飾裝修材料等都屬于建筑節(jié)能功能材料的范疇。如節(jié)能建筑涂料、節(jié)能木地板、節(jié)能化學(xué)建材等，這類兼具裝飾性與功能性雙重特性的新型節(jié)能建筑材料，在建筑領(lǐng)域的不斷推廣應(yīng)用，大幅提高了我國(guó)建筑工程的節(jié)能指標(biāo)，也有效提升了建筑的內(nèi)涵和外延。

3 建筑節(jié)能檢測(cè)

建筑節(jié)能設(shè)計(jì)是我國(guó)大型公共建筑設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，也是今后居民住宅建設(shè)發(fā)展的方向，但建筑節(jié)能的效果很大程度上取決于節(jié)能材料的質(zhì)量。伴隨著節(jié)能減排工作在建筑領(lǐng)域的不斷深入開(kāi)展，節(jié)能措施的實(shí)施質(zhì)量檢測(cè)成為確保建筑節(jié)能的效率和質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能目標(biāo)的重要環(huán)節(jié)。目前，我國(guó)評(píng)價(jià)建筑節(jié)能是否達(dá)標(biāo)的檢測(cè)方法一般采用如下兩種：

1）在熱源或冷源部位直接測(cè)取采暖耗煤量指標(biāo)或耗電量指標(biāo)，然后再轉(zhuǎn)換求算出建筑物的耗熱量指標(biāo)或耗冷量指標(biāo)，稱為熱（冷）源法；

2）在建筑物某些典型部位直接測(cè)取建筑物的耗熱量指標(biāo)或耗冷量指標(biāo)，然后再折算出相應(yīng)的采暖耗煤量指標(biāo)或耗電量指標(biāo)，稱為建筑熱工法。

4 結(jié)論

本文主要針對(duì)我國(guó)建筑技術(shù)不斷深入發(fā)展和建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)不斷提高的現(xiàn)狀以及對(duì)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)、節(jié)能墻面（輕質(zhì)隔斷）、節(jié)能玻璃幕墻、門(mén)窗、節(jié)能外圍護(hù)材料、節(jié)能功能材料等新型節(jié)能環(huán)保材料的應(yīng)用進(jìn)行了探討，對(duì)我國(guó)建筑節(jié)能檢測(cè)方法進(jìn)行了簡(jiǎn)要闡述，希望在以后的實(shí)際工作中和具體運(yùn)用中得到不斷提高和改善。