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    人口膨脹、環(huán)境污染和能源短缺是當(dāng)今和未來世界面臨的三大問題，也是人類為了可持續(xù)發(fā)展必須尋求正常途徑予以解決的重大課題。在我國，由于歷史和近代發(fā)展中的種種不正常因素，這三大問題尤為突出，已成為影響和阻礙我國國民經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境、科學(xué)技術(shù)、社會文化等各個領(lǐng)域持續(xù)發(fā)展的重要因素。

建筑是國民經(jīng)濟(jì)中的一個支柱產(chǎn)業(yè)，特別是在我國，人口多，底子薄，僅以滿足城鄉(xiāng)居民的居住條件而論，就是世界上住房面積最多的國家。若將公共設(shè)施與生產(chǎn)等房屋包含在內(nèi)，其建筑占地面積和建筑面積更是世界上任何一個國家所不可及。建筑已成為我國國民經(jīng)濟(jì)和人民生活水平的重要標(biāo)志。

建筑是一個用能大戶。建筑能耗包括建造能耗與使用能耗兩大部分，含蓋了建筑工業(yè)與建筑使用的各個方面，范圍很廣。在發(fā)達(dá)國家，一般都把建筑使用能耗作為建筑能耗與工業(yè)、農(nóng)業(yè)和交通運輸?shù)刃袠I(yè)的能耗并列，共屬于民生能耗，作為統(tǒng)計和評價其在全國總能耗中所占比例的依據(jù)。建筑能耗在各國總能耗中所占的比例是不同的，一般為30%~40%，比重很大。為此建筑節(jié)能就為世界所有國家所關(guān)注，而且把建筑節(jié)能的范圍定義為減少建筑節(jié)能使用過程中的能耗。

    根據(jù)十五大提出的“下世紀(jì)中葉我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展達(dá)到中等國家的經(jīng)濟(jì)水平”的戰(zhàn)略目標(biāo)，我國的能耗供應(yīng)與生產(chǎn)面臨著十分嚴(yán)峻的形勢。由于現(xiàn)有的建筑能耗方式和水平十分落后，能源浪費十分嚴(yán)重，建筑單位面積能耗仍是與我國氣候相近的發(fā)達(dá)國家的3~5倍，全國城鎮(zhèn)居民每人每年使用能源的支出已增長到240元以上，超出了用于住房的支出。隨著未來人口的增加和人民生活水平的提高以及氣候變化等因素，建筑能耗必將大幅度增長，在全國總能耗中的比重也會越來越大，加之我國的能耗結(jié)構(gòu)是以煤為主，環(huán)境污染嚴(yán)重。建筑能耗將直接影響社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、大氣的污染程度、建筑熱環(huán)境的舒適質(zhì)量和整個建筑業(yè)的發(fā)展。所以國家建設(shè)部將建筑節(jié)能列為全國建筑領(lǐng)域一項艱巨而緊迫的戰(zhàn)略性任務(wù)，制定了相關(guān)的政策、法規(guī)，限制能耗水平，鼓勵相關(guān)的技術(shù)開發(fā)，加強(qiáng)管理與監(jiān)督，加強(qiáng)合作與協(xié)調(diào)，以推進(jìn)建筑節(jié)能技術(shù)的不斷深入和完善，建筑節(jié)能給建筑規(guī)劃設(shè)計帶來了新的課題，也給新型建材的發(fā)展提出了新的要求。

    未來房屋的規(guī)劃設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)是高舒適，低能耗。高舒適不僅僅是熱舒適，還包含有利于生態(tài)平衡和環(huán)境保護(hù)，有利于居住與使用者的身心健康。要達(dá)到高舒適、低能耗的標(biāo)準(zhǔn)，建筑節(jié)能的內(nèi)容就包含了規(guī)劃設(shè)計與使用的全過程。即建筑的外環(huán)境設(shè)計、內(nèi)環(huán)境設(shè)計、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造和用能設(shè)備的選擇四個方面。建筑的外環(huán)境設(shè)計主要是自然能源的充分與綜合利用，包括日光、風(fēng)、綠化（水面）環(huán)境的設(shè)計。建筑內(nèi)環(huán)境主要是盡可能減少能耗，也有自然能源的綜合利用問題，包括建筑物的體形、門窗的形式、位置與大小和平面布局與剖析形式等。圍護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造設(shè)計和用能設(shè)備的選擇，也包含自然能源的利用與有效地節(jié)省不可再生能源兩個方面。以上除建筑的外環(huán)境設(shè)計外，其余都和新型建材的發(fā)展與應(yīng)用有直接的關(guān)系，特別是與建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造設(shè)計關(guān)系最為密切。

    我國建筑節(jié)能工作已進(jìn)入節(jié)能50%的第二階段，節(jié)能目標(biāo)是在當(dāng)?shù)氐?980~1981年住宅通用設(shè)計能耗水平的基礎(chǔ)上節(jié)能50%，其中建筑物應(yīng)承擔(dān)30%，用能設(shè)備約承擔(dān)20%。

    若從夏季空調(diào)制冷下的熱舒適與節(jié)能考慮，不僅需要抵抗室外熱作用穩(wěn)定部分（既平均量）的傳熱阻，還需要抵抗室外熱作用中不穩(wěn)定的部分（即波動量）的熱穩(wěn)定性能力。外圍護(hù)結(jié)構(gòu)在夏季熱作用條件下滿足室內(nèi)熱舒適與節(jié)能要求的隔熱指標(biāo)，可以用抵抗室外平均熱作用的熱阻抗隔熱指數(shù)G₁和抵抗室外波動熱作用的熱穩(wěn)定隔熱指數(shù)G₂來評價。G₁和G₂包含了影響外圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能的諸因素，如結(jié)構(gòu)本身的熱阻R、熱惰性指數(shù)D、結(jié)構(gòu)兩側(cè)表面材料的熱物理性能和邊界層的空氣狀態(tài)。

    以成都為例，為滿足夏季空調(diào)制冷溫度為28℃，并輔以室內(nèi)氣流速度v≥0.3m/s時的熱舒適和節(jié)能要求是：

外墻的 G₁≤0.60(10^-2m²·K/W)

G₂≤0.30(10^-2m²·K/W)

屋頂?shù)?nbsp; G₁≤0.40(10^-2m²·K/W)

G₂≤0.35(10^-2m²·K/W)

    除傳統(tǒng)的雙面粉刷240厚實心磚墻能滿足以上G₂的指標(biāo)外，其余常用的外墻和屋頂都不能達(dá)到以上的指標(biāo)。要使建筑節(jié)能技術(shù)按照國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定正常地得以推廣和應(yīng)用，只有依靠新型建材的發(fā)展才有可能。我國的建筑節(jié)能起步晚、水平低，節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)明顯低于發(fā)達(dá)或中等發(fā)達(dá)的國家。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國的建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)也將隨之提高，建筑節(jié)能就更加有賴于新型建材的發(fā)展。

    建筑材料的熱物理性能指標(biāo)是建筑節(jié)能設(shè)計的依據(jù)，包括直接指標(biāo)和導(dǎo)出指標(biāo)：

    1、表征建筑材料表面熱物理性能的直接指標(biāo)有：

    （1）材料表面對太陽輻射熱的吸收系數(shù)ρ；

    （2）材料表面對長波輻射熱的反射與輻射率ε，亦稱黑度。

    2、表征材料在一定體積和厚度條件下的熱物理性能直接指標(biāo)有：

    （1）材料的容重γ(kg/m³)，一般指干容重；

    （2）材料的導(dǎo)熱系數(shù)λ(W/m·K)；

    （3）材料的比熱c(kg/kg·k)；

    （4）材料的蒸汽滲透系數(shù)μ(g/m·h·p_a)；

    3、由直接指標(biāo)導(dǎo)出的熱物理性能指標(biāo)有：

    （1）材料表面的熱輻射系數(shù)， ，C₀為絕對輻射系數(shù)C₀=5.68[W/(m²·K⁴)]，絕對黑體的輻射率 ；

    （2）材料的蓄熱系數(shù)S[W/(m²·K)]；

 [W/(m²·K)]

    （3）材料的導(dǎo)溫系數(shù)a(m²/K),a=λ/cγ；

    （4）材料表面的吸收熱系數(shù)B[W/(m²·K⁴)]，影響吸熱的界面在表層時 ；

    （5）材料層的熱惰性指數(shù)D(無界鋼)D=RS,R是材料層厚度為d(m)時的熱阻，單位為m²·K/W，R=d/λ。

    從上表明，材料表面的反射與輻射特性及材料的容重與導(dǎo)熱系數(shù)是材料的主要熱物理指標(biāo)，而容重γ是影響導(dǎo)熱系數(shù)λ的重要因素，建筑材料必須“輕”才有很好的熱物理性能。

    對于輕型的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，要能夠達(dá)到優(yōu)良的節(jié)能效益，材料表面的熱物理性能有很重要的作用。在夏季，淺色涂料能有效的反射太陽輻射熱[如公式（1）、（2）所示之ρ值]，減少通過外圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)入室內(nèi)的熱量，而且由于外表面溫度降低，也減少了材料層受溫度應(yīng)力而產(chǎn)生的變形破壞。利用象鋁箔之類表面具有高反射、低輻射的材料作外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)外表面層，不僅能有效的反射太陽的輻射熱，也能使內(nèi)表面向室內(nèi)一側(cè)的輻射熱交換有效的降低，創(chuàng)造良好的室內(nèi)熱環(huán)境。利用高反射的表面材料作窗簾，以及將其鋪貼于采暖散熱器的后面，是減少太陽輻射、減少能耗的有效措施。特別是將鋁箔之類的材料置于空氣間層的兩側(cè)（或熱的一側(cè)），可顯著地提高空氣間層的熱阻3~4倍，同時還可起到防潮的作用。

    像混凝土空心砌塊和鋼筋混凝土框架與剪力墻結(jié)構(gòu)體系的房屋外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，以復(fù)合式提高其保溫隔熱性能是最有效的途徑。復(fù)合的材料必須要輕，不增加較大的荷載，綜合指標(biāo)優(yōu)良才能達(dá)到要求。

    當(dāng)然，輕質(zhì)材料也會因其γ和λ小，而使表征圍護(hù)結(jié)構(gòu)抵抗室外波動熱作用的熱穩(wěn)定性能（即公式(2)中的D或m）減少。但外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱指標(biāo)是一個綜合性的指標(biāo)，可以配合其他熱性能指數(shù)的改善來達(dá)到要求的熱穩(wěn)定性能。更主要的是，針對有一定熱穩(wěn)定性能要求的南方地區(qū)的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)來講，房屋的采暖與空調(diào)受氣候特征與氣候適應(yīng)性的影響，基本上是間隙的采暖與制冷工作制，熱穩(wěn)定性能較差的輕質(zhì)材料在外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，反而有采暖升溫、制冷降溫的優(yōu)點。對穩(wěn)定傳熱條件下的非間隙采暖與制冷房屋而言，適當(dāng)增加輕質(zhì)材料的厚度，也可滿足熱穩(wěn)定性要求。

    大多廠家在開發(fā)某種新型監(jiān)測產(chǎn)品時，只注重材料本身的性能是否符合國家的某個標(biāo)準(zhǔn)的要求，而不重視材料應(yīng)用中的綜合技術(shù)研究，往往還要求產(chǎn)品具有多功能，即所謂“三合一”、“四合一”等等。混凝土空心砌塊是代替黏土磚的一種能耗少、對環(huán)境保護(hù)有利的墻體材料，在進(jìn)一步推廣應(yīng)用中受到阻礙的現(xiàn)狀，其原因主要在于要求過高和與之相適應(yīng)的成套技術(shù)研究不夠。對僅有190厚度的單排孔混凝土空心切塊墻體，即要滿足承重要求，又要滿足圍護(hù)與表面藝術(shù)上的要求，實在太苛刻，而且也是不可能的。空心切塊墻體是砌體結(jié)構(gòu)，砂漿是其主要的組成部分，其特性應(yīng)與混凝土砌塊的材性和砌筑要求相一致，不能用砌筑磚墻或其他砌體的砂漿來替代。空心砌塊的壁厚只有20~30mm，也給室內(nèi)裝飾在內(nèi)壁嵌固電器等物件造成困難。只有對混凝土空心砌塊墻體中的成套技術(shù)予以研究和解決，推進(jìn)混凝土空心砌塊的持續(xù)健康發(fā)展才有可能。

    外墻外保溫和倒置屋蓋技術(shù)有很多優(yōu)點，已在我國北方和南方的建筑中得到廣泛的認(rèn)可，并逐步的推廣應(yīng)用，收到很好的綜合效益。但保溫材料是處于室外一側(cè)，受大氣的影響比處在室內(nèi)一側(cè)的嚴(yán)重的多，維修、更換也不方便。僅以外保溫砂漿為例，除應(yīng)有較小的導(dǎo)熱系數(shù)外，還必須具有良好的抗裂、抗?jié)B、抗老化、抗污染和粘結(jié)性能，而且施工困難，如不從成套技術(shù)著手研究解決這些問題，外保溫砂漿很難被采用。

    回顧近20余年外墻飾面材料的發(fā)展，至今可以說沒有哪種飾面材料有較長的生命力，都是曇花一現(xiàn)的短命產(chǎn)品。孤立的發(fā)展某一種新型建材都不是目的，都必須與建筑節(jié)能相結(jié)合，系統(tǒng)、成套地研究解決應(yīng)用中出現(xiàn)的問題與要求。

高舒適、低能耗是節(jié)能建筑總的設(shè)計思想和基本理念，具有廣泛的戰(zhàn)略意義。建筑節(jié)能的前提是要為人們創(chuàng)造一個健康、衛(wèi)生的熱舒適環(huán)境。建筑節(jié)能與生態(tài)環(huán)境并不矛盾，是相互有機(jī)聯(lián)系，共依共存的。

    首先，新型建材產(chǎn)品的開發(fā)不能以破壞生態(tài)環(huán)境和大量消耗能源（主要是不可再生能源）為代價，應(yīng)該有利于生態(tài)平衡、環(huán)境保護(hù)和能耗盡可能少。我國西部地區(qū)有豐富的自然資源，也有豐富的自然能源。充分、合理、有效地開發(fā)那些原始的、可再生的建材資源，利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)聚合成新型的輕質(zhì)高效保溫建材，不僅可維系生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)，同時也可解決原始材料的再生利用。化學(xué)建材中有不少是具有保溫、防水、密封和粘結(jié)性能優(yōu)良的材料，可以與任何來源較廣的再生原材料聚合或復(fù)合成為節(jié)能型的新型建材，是發(fā)展生態(tài)環(huán)保建材——即綠色建材的一條有效途徑。利用麥桿、稻草加工制成的輕質(zhì)環(huán)保墻板，就是一個很好的例子。不僅為建筑業(yè)提供了一個新的建材產(chǎn)品，更是為禁燒的麥桿、稻草的綜合利用找到了一條可行的出路，也保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。

    其次，新型建材不能只是為了解決建筑節(jié)能的需要，還應(yīng)該符合環(huán)境衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的要求，無污染、無有害源傷害人的身心健康。化學(xué)建材是發(fā)展方向，使用范圍越來越廣，但部分化學(xué)建材的配方中，含有如甲醛、苯對人體有害元素，過量則對環(huán)境的污染和對人體的傷害非常嚴(yán)重。有的天然石材與部分墻體材料，也或多或少含有氡氣和γ射線之類的有害輻射源。隨著建筑節(jié)能的實施，以及社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，買房換房必裝修，化學(xué)建材將隨之更廣泛地應(yīng)用于建筑設(shè)計與建筑裝飾設(shè)計中，節(jié)能建筑首先應(yīng)是綠色建筑，健康建筑，節(jié)能型建材必須是有利于生態(tài)環(huán)境的建材。

建筑節(jié)能的標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)還要求節(jié)能投資不超過土建工程造價的10%，節(jié)能回收期不超過10年，節(jié)約噸標(biāo)準(zhǔn)煤的投資不超過開發(fā)噸標(biāo)準(zhǔn)煤的投資。國家還要求在推廣節(jié)能建筑中，不應(yīng)大幅度提高建筑成本，要通過采取新材料、新產(chǎn)品、新技術(shù)降低工程造價。新型建材的開發(fā)及其在節(jié)能建筑中的應(yīng)用，必須與這一目標(biāo)相適應(yīng)，必須在注重生態(tài)、環(huán)境、節(jié)能效益的同時，注重社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

    在夏熱冬冷地區(qū)的居住建筑中，為了達(dá)到節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)要求，外窗要采用傳熱系數(shù)K=3.2~2.5W/( m²·K )的塑鋼中空玻璃窗和適宜的外墻外保溫技術(shù)。塑鋼中空玻璃窗的單價要比單玻璃窗單價高200~350元/m²，比雙層玻璃窗的單價高100~200元/m²。國外引進(jìn)的外保溫技術(shù)一般都在100元/m²以上。如果采用塑鋼中空玻璃窗和引進(jìn)的外墻外保溫技術(shù)，就會造成節(jié)能投資效果不顯著，回收期太長，開發(fā)商和用戶都難接受，阻礙了建筑節(jié)能工作的實施與推進(jìn)。

     建筑節(jié)能和生態(tài)環(huán)境一起，已成為現(xiàn)代建筑規(guī)劃設(shè)計的主題。國家鼓勵建設(shè)節(jié)能建筑，并強(qiáng)調(diào)采用新型墻體材料且達(dá)到《節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)》要求的，應(yīng)按照財政部關(guān)于新型墻體材料專項基金管理的有關(guān)規(guī)定，免征新型墻體材料專項基金。建筑節(jié)能的大趨勢，迫切需要發(fā)展新型建材與之相適應(yīng)。

    回顧每一項新型建材問世的歷史，無一不是與改善建筑節(jié)能有關(guān)。新型建材的發(fā)展必須與建筑節(jié)能相結(jié)合，與提高建筑性能、功能、質(zhì)量相結(jié)合才有出路，才有生命力。建筑節(jié)能不僅僅是建材產(chǎn)品的更新?lián)Q代，而是建筑的一場革命。建筑節(jié)能需要通過不斷的研究、開發(fā)新的建材產(chǎn)品，和完善、限制與淘汰舊的建材產(chǎn)品，不斷創(chuàng)新，逐步提高，是一個發(fā)展與規(guī)劃的過程。建筑節(jié)能不可能只用幾種材料、技術(shù)，而是多品種、多種做法和結(jié)構(gòu)構(gòu)造形式并存。建筑節(jié)能的實施必將促進(jìn)各地區(qū)利用本地的技術(shù)和資源優(yōu)勢，運用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，因地制宜地發(fā)展具有輕質(zhì)高效、成套技術(shù)和有利于生態(tài)平衡與環(huán)境保護(hù)達(dá)到推進(jìn)產(chǎn)品多樣化與建筑產(chǎn)業(yè)化的新型建材。