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    建筑工程中絕熱節能環保材料的應用與發展

    職稱驛站所屬分類:建筑施工論文發布時間:2021-01-06 09:42:17瀏覽:1

      摘要:隨著我國對節能環保理念的不斷深化,建筑工程作為耗能較大的行業,研究其材料的節能環保將有助于降低整個建筑工程的能耗。由于建筑工程中墻體保溫效果較差,就會造成大量的能耗損失,于是文章將主要研究絕

       摘要:隨著我國對節能環保理念的不斷深化,建筑工程作為耗能較大的行業,研究其材料的節能環保將有助于降低整個建筑工程的能耗。由于建筑工程中墻體保溫效果較差,就會造成大量的能耗損失,于是文章將主要研究絕熱節能環保材料在建筑工程中的應用和發展前景。通過文章的分析,在建筑工程中使用絕熱節能環保材料具有很好的應用效果,能夠達到良好的保溫效果,并且消耗能源較小,對環境的危害極小。由于絕熱節能環保材料的優勢較多,就會具有很好的市場前景,且該材料的市場規模在不斷上升,預計到2022年,絕熱節能環保材料的性能將會更加優異,其在建筑工程中將會具有更好的應用效果,該材料的市場規模將會達到1759億元。

      關鍵詞:建筑工程;絕熱節能環保材料;應用;發展

      中圖分類號:TQ050.4

      文獻標識碼:A

      文章編號:1001-5922(2020)12-0041-04

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      《建筑科學》1985年創刊,是由中華人民共和國住房和城鄉建設部主管、中國建筑科學研究院有限公司主辦的建筑科學類綜合性技術期刊。

      根據《中國建筑節能年度發展研究報告2020》,其中顯示了2018年我國民用建筑耗能高達5.2億tce,大約占全國能耗的11%。民用建筑中城鎮住宅和公共建筑分別占42%和44%。從2001年開始至2018年,我國建筑能耗在不斷上升,如果不對其采取相關措施,今后的建筑能耗將會更高。2015年我國已經開始重視建筑節能,在建筑過程中使用各種節能材料,最后建筑節能100%[1-2]。今后,我國還需加大建筑節能的力度,大力推廣低碳、綠色、環保建筑的新型建筑材料。

      建筑墻體保溫屬于當前建筑工程中重要的節能方式,在建筑工程的墻體能耗損失達到50%,但是外墻保溫普及率卻非常少,所以今后墻體保溫材料將會具有更加廣泛的應用[3-4]。如今,建筑絕熱節能環保材料對建筑工程非常重要,能夠使得建筑工程具有可持續發展,并且是實現節能減排、綠色環保的關鍵材料[5]。于是文章將對絕熱節能環保材料應用于建筑工程中進行分析,并對其發展前景進行研究,主要目的在于提高建筑工程的節能環保作用。

      1 絕熱節能環保材料在建筑工程中的應用

      在建筑工程中需要重視保溫墻體,從而可以大大降低能源消耗,絕熱節能環保材料的種類比較多,本文將列舉一種絕熱節能環保材料在建筑墻體中應用,該材料為紙纖維素,因為該材料的性能優異,能夠應用于建筑墻體中起到保溫絕熱的作用,并且該材料還具有環保的特性。于是接下來將對其優勢和墻體應用進行分析。

      1.1紙纖維素在建筑工程中的應用

      1.1.1 紙纖維素的優勢

      紙纖維素早在1893年就已經被提出,當時還申請了將其作為保溫絕熱材料的專利,隨著對紙纖維素的不斷了解和應用,其生產量越來越多,并且能夠在建筑工程墻體中發揮重要作用[6-7]。其主要優勢有以下幾點:

      1)熱學性能穩定。紙纖維素屬于一種熱學性能非常穩定的材料,當溫度和密度存在較大差異時,對其導熱系數和熱阻的影響會很小,比如,當密度為24kg/m3時,其導熱系數為0.035W/mK,而當密度為55kg/m3時,其導熱系數為0.036W/mK。但是另外一種玻璃棉材料當密度存在較大差異時,其導熱系數也會發生較大的變化。另外,當溫度存在較大幅度變化時,比如在- 20℃ -70℃時,其導熱系數基本保持不變,而另外一種材料玻璃棉在寒冷冬天時,其導熱系數會降低一半。所以紙纖維素的熱學性能非常穩定。

      2)低能耗。將各種報紙進行回收之后,對其經過一系列的加工處理,比如破碎、阻燃、防水等,就可以將其進行使用。在這個加工過程中會消耗很少的能源,而且還不會有二氧化碳產生。而其他的保溫絕熱材料在制作時會消耗大量的能量。所以紙纖維素具有很好的低能耗優勢。

      3)可回收利用。一般的保溫材料只能使用一次,而新聞用紙可以對其使用7次,從而對其進行回收可以達到循環利用的效果。

      4)防火性能好。根據英國的相關指標表明,防火墻可以分為3個類別,分別為15min、30min和60min。其他材料的防火墻很難達到60min中的等級,玻璃棉防火墻等級為15min,而對紙纖維素進行實驗研究表明其防火等級為60min。所以紙纖維素具有很好的防火性能,將其用于建筑工程墻體中能不僅能夠起到保溫的作用,而且還能夠起到防火的作用。

      1.1.2紙纖維素的應用

      對廢紙進行回收,將其作為紙纖維素的原材料,不僅能夠降低對環境的污染,而且不會對人類的健康造成威脅,并且使用紙纖維素之后也不會造成任何的環境問題,所以將紙纖維素作為保溫絕熱材料應用于建筑工程中將會有很好的環保節能效果。當前,紙纖維素可以用于樓閣和木框架結構中,下面將會其應用進行分析,主要分析安裝和使用技術。

      1)閣樓安裝。將紙纖維素應用于閣樓中其安裝方式為先將該材料半壓縮打包,其密度范圍在150_200kg/m3,在進行安裝時需要將該材料放到相關的鼓風設備中,然后將紙纖維素吹到閣樓底部。使用鼓風機的目的在于將紙纖維素吹散然后吹到閣樓底部,于是吹出去之后的密度就會變小,大致在24kg/m3±15%,其導熱系數為0.035W/mK。紙纖維素吹到閣樓底部之后,不需要使用加入膠粘劑和水,其處于干燥狀態。

      2)墻空穴安裝。進行墻空穴安裝時可以使用“Turfill”系統,這種方式的工作原理就是對紙纖維素施加壓力,使其吹到墻上面的空穴中,纖維的密度大致設置在55kg/m3。如果是將紙纖維素應用于預制裝配的建筑中,能夠使用另外一種方式進行安裝,即濕法噴涂技術,這種方式就是將紙纖維素打濕,然后將其吹人壁骨材料之間的外木質面板的內測,這種安裝方式需要使用到膠粘劑和水,使其能夠與墻板進行結合為一個整體。最后需要對內墻板進行固定,但是在這之前需要將紙纖維素刮平,然后再進行墻板固定。

      3)熱屋頂安裝。在進行熱屋頂安裝時,如果屋頂屬于木質結構,對于其空穴保溫系統,可以使用2種方式進行安裝,第1種為直接把紙纖維素吹到空穴中,第2種為使用濕噴的方式。不管使用何種方式,都需要將吹到屋頂空穴中的紙纖維素的密度設置在45- 55kg/m3,另外其導熱系數設置為0.036W/mK。

      4)預制板填充。預制板填充過程中,可以使用“自動填充”系統,該系統與濕噴技術相似,將紙纖維素吹入到預制木結構單元中后,使用薄膜將框架進行密封,從而可以防止預制結構在運輸或者安裝過程中受到濕氣的影響。

      紙纖維素作為絕熱環保節能材料已經有幾十年的發展,但是全世界對其應用還不夠多。隨著人們更加重視環保節能、健康和防火安全等,紙纖維素將會有更大的發展空間。紙纖維素在歐美國家使用較為頻繁,但是我國對紙纖維素的應用很少,因為我國的建筑與國外建筑特點不同,紙纖維素更合適于國外建筑;另外,相比于歐美,我國對建筑節能的研究比較晚,其中缺乏自主創新能力,不能很好的對紙纖維素進行利用。但是隨著我國在建筑節能材料上的不斷研究與創新,紙纖維素將會作為保溫絕熱的良好材料。

      1.2 植物纖維保溫材料在建筑工程中的應用

      我國作為農業大國,每年會有大量的秸稈產生,這些秸稈很多情況下會將其直接焚燒,但是這種方式不僅會浪費材料,還會造成空氣污染,將其作為植物纖維保溫材料能夠較好的解決秸稈利用問題,從而可以減少浪費,而且還符合我國建設節約型社會的發展要求[8]。當前,將秸稈作為植物纖維保溫材料還處于發展階段,利用植物纖維保溫材料具有環保、節能、廢舊回收利用等優勢,于是在當今社會中具有廣泛的應用和發展前景。文章將其應用于建筑工程中進行研究,其具體應用方面如下所示。

      1)之前我國使用過粘土磚,然而這種磚不利于節能環保,造成大量的粘土缺失,于是國家禁止的該磚的生產。自從植物纖維保溫墻體材料的出現,其具有很好的性能,而且也有比較好的實用性,其性能與粘土磚比較類似,舒適性更高,于是可以將其替代粘土磚應用于建筑工程中具有更好的應用效果。

      2)植物纖維保溫墻體材料能夠改變建筑模式的基礎構建。在寒冷地區,由于溫度過低不能進行施工,對于工期長的建筑工程,需要使用跨年度施工的模式,然而這種施工方式不僅會造成施工質量不能有保證,而且還會增加建造成本和能源消耗。通過使用植物纖維墻體材料,能夠改變這種落后的施工模式。植物纖維保溫墻板的制作方式是是首先制圖,然后根據圖紙進行拼裝,完成砌體和保溫的全部工作。

      3)在建筑工程中使用植物纖維保溫墻體能夠實現建材生產低耗高產。通過相關研究可知,每平方米的植物纖維外墻保溫板耗水為1.5L,耗電為0.142kW,大致成本為1元,另外使用燃料不到1g。所以相對于其他保溫材料,植物纖維保溫材料的耗能非常低,并且相比于厚度為370mm的粘土磚墻,規格為200mm厚的植物纖維保溫墻體的保溫系數為其4倍,而其能耗降低了4倍,成本也降低了4倍,從而每年可以節約大量的能源和費用。

      2 建筑工程中絕熱節能環保材料的發展現狀

      2.1 絕熱節能環保材料現狀

      當前,我國建筑工程中絕熱節能環保材料中聚苯板、聚氨酯的占比大約為70%和10%,另外無機和酚醛等保溫材料占20%。表1即為3年中我國各種絕緣節能材料的產量。從表中可以看出,2016年我國的絕熱保溫材料有所上升,其中大部分材料應用于建筑保溫隔熱方面。當前,我國對保溫材料的需要最多,其需求量大致占全世界保溫材料市場的35%。

      2.2建筑行業中絕熱節能環保材料的市場規模

      絕熱節能環保材料具有很快的發展,其市場規模在不斷上升,2010年市場規模為250.7億元,2016年就已經上升了幾倍,市場規模為804.6億元,其復合增長率在21.45%左右。按照這種發展趨勢,到2022年,我國絕熱節能環保材料可以到達1759億元,圖1即為2017-2022年我國絕熱節能環保材料的預測值?傊,隨著社會的發展,建筑行業中絕熱節能環保材料的市場規模在不斷上升。

      3 建筑工程中絕熱節能環保材料的發展趨勢

      針對我國絕熱節能環保材料的使用狀況和發展現狀,其發展趨勢將會沿著保溫裝飾一體化、保溫系統化、綠色建筑、結構一體化等多態勢發展。絕熱節能環保材料將會具有更好的保溫性、耐久性、經濟性和裝飾性等。其發展趨勢如下所示。

      1)保溫材料系統化發展。隨著我國對建筑工程質量、節能環保、經濟的不斷提升,其中使用到的保溫材料產品的性能也有更高的要求。在節能環保材料的研究中,越發的向系統化進行研究,并且該研究也屬于一種常態化。其系統化包含的內容比較多,比如結果安全可靠、舒適化、施工簡單和智能化等。

      2)裝配式建筑帶動建筑絕熱節能材料。隨著人們認識到裝配式建筑的優勢,且相關技術的不斷提升,裝配式建筑有著更好的發展趨勢,其中可以使用絕熱節能環保材料,從而可以使得絕熱保溫材料行業有更好的發展機遇。另外,對該材料的發展也提出了更高、更新、更多的要求。建筑絕熱節能環保材料作為裝配式建筑中的重要材料,所以要求該材料要具有保溫、經濟、防火、理化等性能,未來的材料也將會朝著該方向不斷發展,從而保證其應用的安全性。所以,隨著裝配式建筑的快速發展,將會帶動絕熱節能環保材料有更大的發展空間。

      3)冷庫保溫材料。隨著我國物流的迅猛發展,其中會涉及到很多需要保溫的物質,這些物質必須對其進行保溫處理,從而延長其使用壽命和新鮮度,比如化工生產、肉類加工、果蔬加工等。這些物質必須放入到冷庫中進行保溫處理。為了達到絕熱節能環保的目的,冷庫行業中正在朝著使用聚苯乙烯板或者發泡聚氨酯板作為隔熱材料。對溫度調節作用的為氟利昂,這種方式可以降低操作難度,提高了高效安全,能夠達到絕熱節能環保的作用。

      4)氣凝膠。氣凝膠作為一種新材料,屬于一種無機固體物質的絕熱材料,并且該材料的種類非常多,屬于世界上密度最。芏葹3kg/m3)、孔徑為納米級的材料。這種材料的主要特點為耐高溫、導熱系數低.隔聲減震、強度高、節能環保、防水等,可以說相比于其他的隔熱節能環保材料具有很大的優勢。氣凝膠用于建筑工程中將會具有非常好的效果。然而當前我國對氣凝膠的生產比較低,缺乏技術創新和先進技術。所以,今后隨著我國對建筑隔熱節能環保材料的更加深入研究,對氣凝膠的研究將會更多,提高氣凝膠的生產效率,廣泛應用于建筑工程建設中。

      5)多功能復合絕熱節能環保材料。隨著人類對絕熱節能環保材料的不斷研究,在建筑工程上對材料的要求不斷提升,要求一種絕熱節能環保材料能夠具有多方面的應用效果,于是將來會有更多的多功能復合絕熱節能環保材料的出現。通過將不同的絕熱節能環保材料進行藝術加工,使得把不同材料的優異性能合為一種材料,于是多功能復合絕熱節能環保材料的性能將會更加全面。比如在具有絕熱、節能環保的基礎上,能夠耐水、防火、抗震、裝飾等優勢。

      4 結語

      綜上所述,建筑工程在建設過程中需要響應國家的號召,使得建筑工程建設滿足低能耗和環保的理念。絕熱節能環保材料應用于建筑工程中正好可以達到節能環保的作用,于是對該材料的重視程度不斷提高,每年的市場規模和生產總量在不斷提高,并且在未來會繼續深入研究絕熱節能環保材料,不斷研發性能更加優異的材料,在建筑工程中將會有更好的應用效果?傊,絕熱節能環保材料將有助于提高人類的生活質量,需要不斷的對其進行研究。

      參考文獻

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    《建筑工程中絕熱節能環保材料的應用與發展》

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    文章名稱:建筑工程中絕熱節能環保材料的應用與發展

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