北方城市冬季建筑材料的发展及研究

　　摘要：北方城市有漫长的冬季，天气寒冷，对于建筑材料的选择既要符合采暖和抗冻的标准，又要做到节能和环保。

　　关键词：北方城市建筑材料，外墙，门窗，节能环保

　　Abstract: Due to the northern city of a long winter, the cold weather for building materials choice should both comply with heating and anti-freeze standards, and to make energy conservation and environmental protection.

　　Key Words: the northern city of building materials, outer wall, door window, energy conservation and environmental protection

　　中图分类号：TU742 文献标识码：A 文章编号：

　　随着经济的发展和人民生活水平的提高，城乡建筑迅速的增加，每年都有很多的高楼大厦拔地而起，为城市增添了很多的亮点和韵味，建筑被誉为固定的音符，一直以来我们都很重视建筑的美观性和适用性，但是建筑能耗的问题已经日益突出，资料显示:建筑行业能耗占到了全社会总能耗的40%～50%。因而建筑节能问题已越来越被政府和社会各界所重视,特别是北方城市，有比较漫长的冬季，所以在建筑材料的使用上，就应该进行合理的规划和选择。

　　“建设节约型社会”已成为当今社会广泛关注的一个重要主题,建筑业是节能与环保的重点行业。我们必须坚持长期发展和研究新型节能型的建筑材料,我国建材行业沿用了粗放型传统生产模式,对自然资源重开发、轻保护,对生态环境重利用、轻改善。据统计我国每年约有36%的能源消耗用于室内取暖或降温,特别是北方城市，要经历比较漫长的冬季，冬季室外平均气温在零下20度以下，而室内的采暖达标温度是零上18度到20度，怎样合理的做好北方城市冬季的建筑保温是至关重要的，因此节能型建筑和新型建筑材料便成为专业人员不断研究开发的重点。

　　笔者了解到，墙体保温主要包括外墙内保温、外墙自保温和外墙外保温三种技术，在实际应用中各有优势。外墙内保温系统即保温材料置于外墙内侧，一般采用聚苯板，技术相对比较成熟。外墙自保温系统是通过加气混凝土砌块等材料本身提高隔热性能，适合应用在框架结构建筑中。而外墙外保温系统即保温材料处于外墙的外侧，由于其具有保温隔热性能优良、保护主体结构、不占室内使用面积、不影响室内装修、综合经济效益高等优点，是被广泛使用的方法。目前我国的外墙保温技术整体发展很快。外墙保温技术的发展与节能材料的革新有着密不可分的联系,建筑节能以发展新型节能建材为前提。而节能材料的发展必须与外墙保温技术相结合,才能真正发挥其作用。因此,在大力推广外墙保温技术的同时,要加强新型节能材料的开发和利用。近年来,我国保温隔热材料的产品结构发生有明显的变化:泡沫塑料类保温隔热材料所占比例逐年增长,已由2001年的21%上升到2005年的37%;矿物纤维类保温隔热材料的产量增长较快,但其所占比例基本维持不变;硬质类保温隔热材料制品所占比例逐年下降。我国目前常用的外保温技术体系包括:胶粉聚苯颗粒外保温、现浇混凝土复合无网聚苯颗粒外保温、现浇混凝土复合有网聚苯颗粒外保温、岩棉聚苯颗粒外保温、外表面喷涂泡沫聚氨酯和保温涂料等。在上述几种保温体系中,保温涂料综合了涂料以及保温材料的双重特点,干燥后形成有一定强度及弹性的保温层,符合外保温材料的要求。近年来，德国越来越多地利用高科技生产节能建材、设计和推广节能房屋。根据热水瓶原理制造的真空绝热板便是最新的例子。热水瓶原理是：绝热层中的气体分子越少，扩散掉的热能就越少，真空甚至能完全隔绝热的扩散。利用该原理不仅能大大降低墙壁厚度，而且还能取得很好的保暖效果，因为真空材料的绝热性能比普通的绝热材料要好10倍。能相应地减少厚度的真空绝热板对翻修旧房子来说特别有意义，因为旧房子往往没有足够的地方安放普通规格的绝热材料。最受青睐的真空绝热材料是微孔型的硅酸。绝热板的核心部分是由粉末挤压成形的、结构异常细密的、被一层特殊的“金属化高阻膜”包裹着的硅酸。在目前开发的系统中，绝热板的空气压力已经降低到0.1到0.01mbar，也就是正常气压的万分之一到十万分之一。对绝热效果起决定性作用的，除了气压之外还有绝热材料孔隙的大小：孔隙越小，绝热性能越好。因为绝热材料中所剩气体分子可以行走的路程越短，它所能引起的热交换量也就越小。第一批使用真空绝热板、改善保暖性能的建筑(纽伦堡一所受到文物保护的老建筑)已经完工。纽伦堡市文物保护局规定，贴在墙面的绝热材料的厚度最多不能超过6cm。尽管条件苛刻，人们还是利用新式的真空绝热板进行了成功的翻修，使旧房达到了绝热性能好、能源消耗低的现代节能房标准。

　　在北方夏热冬冷冬季采暖占用了较大得能耗。在冬季采暖能耗中,通过外窗的热损失占很大比例,以北方地区住宅建筑中3单元6层楼的粘土空心砖墙体,砼楼板结构的住宅为对象,通过外窗的传热损失,空气渗透热损失之和,约占热损失的40%以上。因此,提高外窗的保温性能是降低冬季采暖能耗的主要问题。 我们要分析影响外窗冬季保温隔热原因 ：1.外窗的气密性能:一般情况是外窗的气密性等级越高,热损失则越小。一般窗缝渗透量约为4.3m3/(m.K)属于1级,如果采用3级窗,可以减少房间冷风热损失的40%;若是采用4级窗,可以减少热损失60%;若是采用5级窗,可以减少这项能耗热损失80%以上。现在造成大面积外窗高能耗的主要原因还是窗的气密性能太差,使通过窗的缝隙渗透入室内的冷空气增多,而室内热量损失也在加大。一般多层砖砌体住宅因冷风渗透消耗的热量达到建筑物耗热总量的28～30%。为此提高窗户气密性必须引起高度重视。

　　2.外窗的传热系数:外窗的传热系数是指在相对平稳环境下,窗户两侧空气温差为1K.1h内通过1m2表面积传递的热量。外窗的传热系数越大,在冬季通过外窗的热传损失也越太。从以往的实例中我们可以看出，非金属窗的保温性能明显优于金属窗;中空玻璃窗和双层窗明显优于同类框型材的单玻窗:铝合金断热窗的保温性能明显优于框未断热的铝合金窗:用钢质或铝材作窗框时,如不做断热处理,窗的传热系数较高不宜做为节能用。现在木材资源缺少受气候影响容易变形,所以采用PVC塑料窗比较合适。目前住宅建筑中许多是单框中空PVC塑料窗,热导系数低于2.5W/(m2.K),符合节能要求,冬季太阳辐射光透过率也高。如果采用Low-E低辐射中空玻璃PVC塑料窗,可使热导系数低于1.7W/(m2.K),节能效果达75%。所以我们要根据实际情况去选择最为合理的门窗材料。

　　笔者认为，在建设城市的同时，一定要以环境为源，合理的利用有限的能源，针对北方城市特有的季节和温度特点，在建筑材料的选择和使用上，一定尽可能的做到节能环保。以符合节约型社会的建筑标准。