一、 定義和分類
絕熱材料指對熱流具有顯著阻抗性的材料或材料復(fù)合體。在建筑中，把用于控制室內(nèi)熱量外流的材料稱為保溫材料，把防止室外熱量進(jìn)入室內(nèi)的材料稱為隔熱材料。其本質(zhì)是一樣的，它們統(tǒng)稱為絕熱材料。節(jié)能材料屬于保溫絕熱材料。絕熱材料的意義，一方面是為了滿足建筑空間或熱工設(shè)備的熱環(huán)境，另一方面是為了節(jié)約能源。隨著世界范圍內(nèi)能源的日趨緊張，絕熱材料在節(jié)能方面的意義日顯突出。僅就一般的居民采暖的空調(diào)而言，通過使用絕熱圍護(hù)材料，可在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上節(jié)能50% ~80%。據(jù)日本的節(jié)能實(shí)踐證明，每使用1噸絕熱材料，可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤3噸/年，其節(jié)能效益是材料生產(chǎn)成本的10倍。因此，有些國家將絕熱材料看作是繼煤炭、石油、天然氣、核能之后的第五大“能源”。
根據(jù)材質(zhì)，保溫材料可以分為一下三大類：無機(jī)絕熱材料、有機(jī)絕熱材料、金屬絕熱材料。
無機(jī)絕熱材料主要有礦棉、玻璃棉、膨脹珍珠巖、硅酸鈣和加氣混凝土砌塊等；有機(jī)絕熱材料主要聚氨酯泡沫塑料制品、聚苯乙烯泡沫塑料制品、脲醛樹脂泡沫塑料制品、酚醛樹脂泡沫塑料制品、聚氯乙稀泡沫塑料制品等；而金屬絕熱材料主要是鋁箔、錫箔等。
二、絕熱材料絕熱機(jī)理
絕熱，就是要最大限度地阻抗熱流的傳遞，因此要求絕熱材料必須具有大的熱阻和小的導(dǎo)熱系數(shù)。
從材料的組成上看，一般有機(jī)高分子的導(dǎo)熱系數(shù)都小于無機(jī)材料；非金屬的導(dǎo)熱系數(shù)小于金屬材料；氣態(tài)物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)小于液態(tài)物質(zhì)，液態(tài)物質(zhì)小于固體。所以在條件允許的情況下，應(yīng)盡量使用有機(jī)高分子材料或無定形的無機(jī)材料，這對于保溫絕熱是有利的。
從材料的結(jié)構(gòu)上看，當(dāng)材料的表觀密度降低、孔隙率增大，材料內(nèi)部的孔隙為大量封閉的微小孔時(shí)，材料的導(dǎo)熱系數(shù)是比較小的。對于泡沫塑料制品，要滿足保溫絕熱材料的要求其最佳的表觀密度為16~
由于孔隙的存在，材料在潮濕的環(huán)境下，不可避免地要吸水，而水的導(dǎo)熱系數(shù)（0.5815W/m·K）比靜止空氣的導(dǎo)熱系數(shù)（0.0233 W/m·K）要大很多，因此，當(dāng)環(huán)境濕度增大時(shí)，材料的平衡含水率增大，材料的導(dǎo)熱系數(shù)將會降低。所以作為保溫絕熱材料，材料自身的吸濕率要盡量低，如不可避免時(shí)，要對材料進(jìn)行憎水處理或用防水材料包覆。
另外，保溫絕熱材料還必須能抵抗一定的沖擊荷載，具有與使用環(huán)境相一致的機(jī)械強(qiáng)度。其粘結(jié)性能要好，還得有小的收縮率及與環(huán)境相適應(yīng)的耐久性。
三、常用的保溫絕熱材料
能滿足上述性能要求而用于建筑外保溫的節(jié)能材料主要有：聚苯乙烯泡沫塑料板（EPS及XPS）、巖（礦）棉板、玻璃棉氈以及超輕的聚苯顆粒保溫料漿等。以上各種材料所具有一個(gè)共同的特點(diǎn)就是在材料內(nèi)部都有大量的封閉孔，它們的表觀密度都較小，這也是作為保溫隔熱材料所必備的。它們的性能對比見表1。
巖（礦）棉和玻璃棉有時(shí)統(tǒng)稱為礦物棉，它們都屬于無機(jī)材料。巖棉（礦物棉）是一種來自天然礦物、無毒無害的綠色產(chǎn)品。其防火性能好、耐久性好，能夠做到與結(jié)構(gòu)壽命同步，價(jià)格較低，在滿足保溫隔熱性能的同時(shí)還能夠具有一定的隔聲效果。巖棉外墻外保溫隔熱的應(yīng)用在歐洲、北美比較廣泛，北歐人均
玻璃棉與巖棉在性能上有很多相似之處，但其手感好于巖棉，可改善工人的勞動(dòng)條件。但它的價(jià)格較巖棉為高。
聚苯乙烯泡沫塑料是以聚苯乙烯樹脂為主要原料，經(jīng)發(fā)泡劑發(fā)泡而制成的內(nèi)部具有無數(shù)封閉微孔的材料。其表觀密度小，導(dǎo)熱系數(shù)小，吸水率低，隔音性能好、機(jī)械強(qiáng)度高，而且尺寸精度高，結(jié)構(gòu)均勻。因此在外墻保溫中其占有率很高。
硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料具有非常優(yōu)越的絕熱性能，它的導(dǎo)熱系數(shù)之低（0.025 W/(m2·K)）是其他材料所無法與之相比的。特別是當(dāng)保溫隔熱效能要求越高，保溫隔熱層要求越薄以便增加建筑物可用面積，加工、施工、保養(yǎng)要求越方便的情況下，聚氨酯的優(yōu)越性尤其顯著。同時(shí)其特有的閉孔結(jié)構(gòu)使其具有更優(yōu)越的耐水汽性能，由于不需要額外的絕緣防潮，簡化了施工程序，降低工程造價(jià)。但因其價(jià)格較高、而且易燃，這就限制了它的使用。
聚苯顆粒保溫料漿是由聚苯顆粒和保溫膠粉料分別按配比包裝組成。膠粉料采用預(yù)混干拌技術(shù)在工廠將水泥與高分子材料、引氣劑等各種添加劑混均后包裝，使用時(shí)按配比加水在攪拌機(jī)中攪拌成漿體后再加入聚苯顆粒，充分?jǐn)嚢韬笮纬伤苄粤己玫母酄铙w，將其抹于墻體干燥后便形成保溫性能優(yōu)良的隔熱層。此種材料施工方便，保溫性能良好。其中聚苯顆?？梢圆捎霉I(yè)品，也可以采用廢舊聚苯保溫板經(jīng)機(jī)械破碎后的顆粒，這對于防制白色污染、保護(hù)環(huán)境十分有益的。但此種保溫材料吸水率較其他材料為高，使用時(shí)必須加做抗裂防水層。抗裂防水保護(hù)層材料由抗裂水泥砂漿復(fù)合玻纖網(wǎng)組成，可長期有效控制防護(hù)層裂縫的產(chǎn)生。
四、用于建筑工程中保溫材料的主要特點(diǎn)（見下圖）
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類別 |
名稱 |
主要原料或工藝 |
主要特點(diǎn) |
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無機(jī)絕熱材料 |
礦（巖）棉及其制品 |
工業(yè)廢料礦渣礦、玄武巖、輝綠巖等天然巖石 |
耐熱性能好，一般使用溫度達(dá) |
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玻璃棉及其制品 |
硅砂、石灰石、石英石等 |
質(zhì)輕，鋪掛或粘貼均較方便，國外用于斜屋頂天棚保溫十分普遍。 |
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膨脹珍珠巖及其制品 |
天然珍珠巖顆粒 |
來源豐富，生產(chǎn)工藝簡單，產(chǎn)量大，價(jià)格廉。易被風(fēng)吹散，吸濕率低，但易吸水，受潮后絕熱效果大大降低。 |
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加氣混凝土 |
鈣質(zhì)材料（水泥、石灰）、硅質(zhì)材料（砂、粉媒灰） |
密度較大，有一定承重能力，能砌筑單一墻體兼作保溫及承重作用。 |
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有機(jī)絕熱材料 |
聚氨酯泡沫塑料制品 |
有機(jī)樹脂 |
軟質(zhì) |
軟質(zhì)輕，彈性好，撕力強(qiáng)，防震性佳。 |
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硬質(zhì) |
強(qiáng)度高，不吸水，不易變形，使用溫度范圍較寬，可與其他材料枯結(jié)，發(fā)泡施工方便，可直接澆注發(fā)泡。 |
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聚苯乙烯泡沫塑料制品、 |
有機(jī)樹脂 |
膨脹型工藝 |
輕巧方便，使用普遍。容易切割，吸水率低、抗壓強(qiáng)度較高，耐 |
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擠出型工藝 |
由于強(qiáng)度高，耐氣候性能優(yōu)異，今后將會有較大發(fā)展，宜用于倒置屋面、地板保溫等。 |
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脲醛樹脂泡沫塑料制品 |
有機(jī)樹脂 |
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脲醛樹脂泡沫塑料制品 |
有機(jī)樹脂 |
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聚氯乙烯泡沫塑料制品 |
有機(jī)樹脂 |
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五、保溫材料的發(fā)展歷史
1980年以前，我國保溫材料的發(fā)展十分緩慢，為數(shù)不多的保溫材料廠只能生產(chǎn)少量的膨脹珍珠巖、膨脹蛭石、礦渣棉、超細(xì)玻璃棉、微孔硅酸鈣等產(chǎn)品，無論從產(chǎn)品品種、規(guī)格還是質(zhì)量等方面都不能滿足國家建設(shè)的需要，與國外先進(jìn)水平相比，至少落后了30年。改革開放以來，我國保溫隔熱材料有了長足的進(jìn)步，已發(fā)展成為品種比較齊全、初具規(guī)模的保溫材料的生產(chǎn)和技術(shù)體系。我國保溫材料與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比主要差距是：
①保溫隔熱材料在國外的最大用戶是建筑業(yè)，約占產(chǎn)量的80%。而在我國建筑業(yè)市場尚未完全打開，其應(yīng)用僅占產(chǎn)量的10%。
②生產(chǎn)工藝整體水平和管理水平需進(jìn)一步提高，產(chǎn)品質(zhì)量不夠穩(wěn)定。
③科研投入不足，應(yīng)用技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)滯后，特別是保溫材料在建筑中的應(yīng)用技術(shù)研究與開發(fā)多年來進(jìn)展緩慢，嚴(yán)重地影響了保溫材料工業(yè)的健康發(fā)展。加強(qiáng)新型保溫隔熱材料和其他新型建材制品設(shè)計(jì)施工應(yīng)用方面的工作，是發(fā)展新型建村工業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。
從以上情況可以看出，我國保溫材料工業(yè)經(jīng)過30多年的努力，特別是經(jīng)過近20年的高速發(fā)展，不少產(chǎn)品從無到有，從單一到多樣化，質(zhì)量從低到高，已形成取膨脹珍珠巖、礦物棉、玻璃棉、泡沫塑料、耐火纖維、硅酸鈣絕熱制品等為主的品種比較齊全的產(chǎn)業(yè)，技術(shù)、生產(chǎn)裝備水平也有了較大提高有些產(chǎn)品已達(dá)到90年代國際先進(jìn)水平。但由于我國保溫材材料工業(yè)起步晚，總體技術(shù)和裝備水平較低，在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)有待完善，在很大程度上影響了保溫材料的推廣應(yīng)用。近年來，保溫材料工業(yè)重復(fù)建設(shè)現(xiàn)象嚴(yán)重，全國各地蜂涌而上，幾年間上百條生產(chǎn)線投產(chǎn)，而在應(yīng)用領(lǐng)域的開發(fā)上卻投入不多，造成了目前投資效益低，供過大于求的局面。
六、建筑節(jié)能的必要性
改革開放以來，國家每年新建和改建的幾千萬建筑要消耗幾十億噸樹、磚石和礦物材料，造成森林的過度砍伐（目前世界森林覆蓋率只有22%，而且不均勻），帶來土地的破壞，大大破壞了自然環(huán)境。住宅與公共建筑的采暖、空調(diào)、照明和家用電器等設(shè)施消耗占全球三分之一能源，主要是化石能源。而化石能源燃料是地球經(jīng)歷了億萬年才形成的，它將在幾代人中 間消耗殆盡。所以建筑節(jié)能即是在建筑中合理使用和有效利用能源，不斷提高能源利用能源。在某種意義上稱作“提高建筑中能源利用率”。也就是說，并不是消極意義上的節(jié)能，而是從積極意義上提高利用效率。綠色建筑、節(jié)能建筑、生態(tài)建筑、可持續(xù)建筑、建筑能耗、建筑能源5t;MbC
冬寒夏熱是中國氣候的主要特點(diǎn)。
冬季，西伯利亞和蒙古高原的寒流頻繁南侵；夏季，大陸腹地受到強(qiáng)烈的太陽輻射。與世界上同緯度地區(qū)的平均溫度相比，大體上東北地區(qū)氣溫偏低14～
1.1.2我國建筑用能數(shù)量巨大，浪費(fèi)嚴(yán)重。
我國城鄉(xiāng)建筑發(fā)展迅速。近幾年每年建成的住宅建筑面積，城鎮(zhèn)已至4～6億㎡，農(nóng)村則達(dá)7～9億㎡，全國每年建成的房屋建筑面積已達(dá)到16～19億㎡。而在全國城鄉(xiāng)既有建筑面積已超過360億㎡，其中按采暖建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)建造的只有1.4億㎡，且限于少數(shù)城市的居住建筑。與氣候條件接近的發(fā)達(dá)國家相比，我國居住建筑單位面積采暖為他們的3倍左右，而且室內(nèi)熱環(huán)境很差?，F(xiàn)在這些高耗能建筑冬季采暖與夏季空調(diào)的使用正日益普遍，能源浪費(fèi)更加嚴(yán)重。
從全國總體來看，總懸浮顆粒、二氧化碳和氮氧化物等大氣污染物指標(biāo)，北方城市重于南方城市，采暖期重于非采暖期，由此可見，建筑采暖是城市大氣的一個(gè)主要污染源。只有從源頭上減少建筑采暖能耗，才能使北方城市采暖大氣污染的情況得到根本改變。
1.1.4地球變暖正在使我國蒙受巨大損失。
由于中國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和用能量的增加，盡管已經(jīng)做出了多方面的減排努力，溫室氣體的排放量仍然在快速增長，現(xiàn)在已成為世界上溫室氣體排放第二大國，而且還將繼續(xù)增加。目前，建筑耗能已超過全國耗能的四分之一。隨著人民生活的繼續(xù)改善，建筑耗能及其所占比例還將不斷增加，由此排放的溫室氣體也必然會隨之增長。這種情況，難免使地球變暖火上加薪。我國氣溫正在升高，華東平原1980年～1989年氣溫偏高0.1～
2、 國家為何推廣建筑節(jié)能
2.1 建筑節(jié)能是發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)的需要，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展依賴于能源的發(fā)展，需要能源提供動(dòng)力。在我國資源條件來看，煤炭和水力資源按人口平均值低于全世界人口平均水平的一半。至于石油、天然氣我國更少。如果再不斷破壞自然礦產(chǎn)資源，勢必影響子孫后代的生存和發(fā)展。所以，當(dāng)前必須節(jié)約能源。
2.2 要改善大氣環(huán)境就必須抓緊建筑節(jié)能，能燒礦物所排放的二氧化碳每年就有1.9億噸左右，而且我國采暖建筑正逐年增長，同樣就相應(yīng)增長了燃煤量和二氧化碳的排放量，這樣大氣環(huán)境會越來越惡化，前景令人擔(dān)憂。因此，改善大氣環(huán)境必須抓緊建筑節(jié)能。
3、建筑節(jié)能包括哪些內(nèi)容？建筑節(jié)能,綠色建筑,節(jié)能建筑,生態(tài)建筑,可持續(xù)建筑,建筑能耗,建筑能源 l?`}Q
在能源和資源得到充分有效利用的同時(shí)，建筑物的使用功能更加符合人類的需要，創(chuàng)造健康、舒適、方便的生活環(huán)境是人類的共同愿望，也是建筑節(jié)能的基礎(chǔ)和目標(biāo)，建筑節(jié)能應(yīng)該是：
1) 冬暖夏涼。由于圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱和采暖空調(diào)設(shè)備性能愈益優(yōu)越，建筑環(huán)境將更加舒適。
2) 通風(fēng)良好?？諝饨?jīng)過過濾后，新風(fēng)“掃過”每個(gè)房間，換氣次數(shù)足夠，空氣清新。
在圍護(hù)方面，包括建筑物外墻外保溫、屋面保溫、改善門窗的熱性能和密閉性。必要時(shí)，還有樓地面保溫。
4、建筑節(jié)能的意義。
1) 建筑設(shè)計(jì)、改造過程中執(zhí)行建筑標(biāo)準(zhǔn)和政策。
2) 使用節(jié)能型建材，提高保溫隔熱的效果。
3) 減少能源消耗，改善居住環(huán)境。
七、幾種節(jié)能途徑
1.墻體節(jié)能
墻體是建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的主體,其所用材料的保溫性能直接影響建筑的耗熱量。我國以實(shí)心粘土磚為墻體材料,保溫性能不能滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。以外墻為例,JGJ26-1995標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,在建筑物形體系數(shù)(建筑物與室外大氣接觸的外表面積與其所包圍的體積的比值)小于0.3時(shí),北京地區(qū)傳熱系數(shù)不超過1.16Ｗ/(m2·Ｋ),而目前常用的內(nèi)抹灰磚墻,傳熱系數(shù)都大于上述節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值。因而在節(jié)能的前提下，應(yīng)進(jìn)一步推廣空心磚墻及其復(fù)合墻體技術(shù)。
2.門窗節(jié)能建筑節(jié)能,綠色建筑,節(jié)能建
外門窗是住宅能耗散失的最薄弱部位，其能耗占住宅總能耗的比例較大，其中傳熱損失為1/3，冷風(fēng)滲透為1/3，所以在保證日照、采光、通風(fēng)、觀景要求的條件下，盡量減小住宅外門窗洞口的面積，提高外門窗的氣密性，減少冷風(fēng)滲透，提高外門窗本身的保溫性能，減少外門窗本身的傳熱量。其節(jié)能措施有:ww
（1）控制住宅窗墻比。住宅窗墻比是指住宅窗戶洞口面積與住宅立面單元面積的比值，JGJ26-1995《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（采暖居住部分）》對不同朝向的住宅窗墻比做了嚴(yán)格的規(guī)定，指出“北向、東向和西向、南向的窗墻比分別不應(yīng)超過20%、30%、35%”。
