建筑墙体材料的节能分析

建筑墙体材料的节能分析

建筑能耗计量19世纪，随着能源的不断开采和利用，能源必然会逐渐减少，能源的脆弱性也越来越严重。缓解能源危机,解决社会发展与能源不足的矛盾最有效的途径之一就是大力推广建筑节能。目前普遍认为,建筑节能是各种节能途径中潜力最大、最为直接有效的方式。建筑耗能一般包括建筑采暖、降温、电气、照明等所用的能源,其中以采暖和降温能耗数量最多。建筑物保暖占据能源消耗的比重相当惊人,我国北方建筑能耗占全部能耗的20%以上,而墙体传热在建筑物总体传热中所占的比例又是最大的。所以,建筑节能的首要任务还是建筑墙体材料的保温隔热,开发和应用高效的保温隔热墙体材料是保证建筑节能的有效措施。1保温隔热材料的导热系数建筑节能材料通常具有保温隔热的性能,可以最大限度地阻抗热流的传递,一方面是为了满足建筑空间或热工设备的热环境,另一方面是为了节能。因此,从结构上来看,保温隔热材料的内部都有大量的封闭孔,表观密度较小,这是保温隔热材料所必备的条件。从材料的组成来看,有机材料的导热系数一般小于无机材料;非金属材料的导热系数小于金属材料;气态物质的导热系数小于液态物质,液态物质小于固体。2一些新型涂料的性能和应用常用的建筑保温隔热墙体材料主要有:聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料、颗粒保温材料、泡沫混凝土、岩棉、玻璃棉以及新型的相变储能材料等。2.1聚苯乙烯复合保温剂聚苯乙烯泡沫塑料是以聚苯乙烯树脂为主要原料,经发泡剂发泡制成的内部具有无数封闭微孔的材料。其表观密度和导热系数小,具有良好的保温、隔热性能,而且机械强度高,尺寸精度高,结构均匀,因此,在墙体保温中利用率很高。但聚苯乙烯在高温条件下容易软化变形,最高使用温度为90℃,防火性能差,不能应用于防火要求较高的部位。为了克服这一缺点,研究者已经开发出新的聚苯乙烯复合保温材料,如水泥聚苯乙烯板、聚苯乙烯保温砂浆等。将聚苯乙烯泡沫颗粒、水泥、发泡剂等经过搅拌浇注成型,可以制备出轻质高强保温材料水泥聚苯板,这是近年来开发出的一种新型保温板材。其容重轻、强度高、施工方便、保温性能优良,将其应用到墙体的任何部位,在任何情况下均可起到防火阻燃的效果。这种材料的容重、强度与导热系数之间存在着相互制约的关系,因此,配比中各成分含量的变化对板材的性能有显著的影响。2.2聚氨酯类氧漂料聚氨酯泡沫塑料是以聚合物多元醇(聚醚或聚酯)和异氰酸酯为主体材料,在催化剂、稳定剂、发泡剂等助剂的作用下,经混合后发泡反应而制成的各类软质、半软半硬或硬质的塑料。其中硬质聚氨酯泡沫塑料具有非常优越的绝热性,其导热系数之低是其他材料所无法比拟的。同时其特有的闭口孔结构又赋予其更优越的耐水汽性能,由于不需要额外的绝缘防潮,简化了施工程序,降低了工程造价。2.3添加聚苯剂、添加剂颗粒保温材料是由聚苯颗粒和保温胶粉料分别按配比包装而成。将水泥、粉煤灰等胶凝材料与高分子材料、引气剂等各种添加剂混匀后包装,使用时按配比加水在搅拌机中搅拌成浆体后再加入聚苯颗粒,充分搅拌后形成塑性良好的膏状体,将其抹于墙体,干燥后便形成保温性能优良的隔热层。该材料固化后导热系数低、密度小,具有良好的保温隔热性能。其中聚苯颗粒可以采用废旧聚苯保温板经机械破碎后的颗粒,既能防止污染,又保护了环境。2.4多孔超轻材料泡沫混凝土主要由钙质材料(水泥、石灰)和硅质材料(石英砂、粒化高炉矿渣、粉煤灰、页岩等),并掺加适宜的加气剂等,经过配料、搅拌、浇注、发泡、切割制成的多孔超轻材料。由于泡沫混凝土内含有大量封闭的细小孔隙,通常密度等级在300～1200kg/m3范围内的泡沫混凝土,其导热系数在0.08～0.3W/(m·K)之间,因此,具有良好的保温隔热性能,这是普通混凝土所不具备的。采用泡沫混凝土作为墙体材料,如泡沫混凝土砌块、泡沫混凝土轻质墙板,可起到良好的保温隔热作用。2.5非连续性纤维原料岩棉是以精选的天然岩石如优质玄武岩、辉绿岩等为基本原料,经高温熔融,采用高速离心设备或其他方法将高温熔体甩拉成非连续性纤维。岩棉纤维细长柔软,绝热、绝冷性能优良,且具有良好的隔热、不燃等性能,经憎水剂处理后其制品几乎不吸水。其缺点是密度低、性脆、抗压强度不高、耐长期潮湿性比较差、手感不好、施工时有刺痒感。目前,通过改进生产技术,产品性能已有很大提高。岩棉虽然可以直接应用,但仍更多地用于制造复合材料。2.6然矿石主要原料分类玻璃棉属于玻璃纤维的一个类别,是一种人造无机纤维,也是建筑业中应用较早、常见的保温隔热材料。采用石灰石、石英砂、白云石、蜡石等天然矿石为主要原料,配合纯碱、硼砂等化工原料,在熔化状态下,借助外力吹制方式甩成絮状细纤维,纤维与纤维之间为立体交叉,互相缠绕在一起,呈现出许多细小的间隙。它与一定量的粘结剂混合后,经过固化成型工序,得到板、毡、管等形状的保温隔热材料。按化学成分可分为无碱、中碱和高碱玻璃棉。其性能与岩棉有很多相似之处,但其手感好于岩棉,渣球含量低,在潮湿条件下吸湿率小,线性膨胀系数小,价格比岩棉高。2.7相变材料的应用相转变材料是利用相变过程中吸收或释放的热量来进行潜热储能的物质,其研究和开发经历了漫长的过程。与普通储能材料相比,相变材料具有储能密度大、效率高以及近似恒定温度下吸热与放热等优点。相变材料应用于建筑物具有以下几个特点:熔化潜热高;相变过程可逆性好、膨胀收缩性小、过冷或过热现象少;相变温度在20℃左右;导热系数大,储热能量高;无毒,无腐蚀性;成本低,制造方便;与建筑材料相容性好,可被吸收。应用于水泥混凝土材料中的相变材料,在碱性环境中性能较稳定,不影响材料的耐久性能。目前,国内关于相变建筑材料的研究和应用主要还处于试验阶段,材料热循环性能、长期使用稳定性以及导热性能还有待提高。3建筑节能发展的意义随着经济的发展和人民生活水平的提高,我国已逐渐成为一个能源消耗大国。针对目前我国建筑领域资源浪费、能源利用率低等问题,建筑节能已经成为我国经济发展