我国建筑能耗在能源消费总量中所占的比例已从上世纪70 年代末的10%,上升到近年的27.45%,远期将上升至35%左右。目前每年建成的建筑面积约20 亿m2,按照现在的建筑能耗,到2020 年我国的建筑能耗将达到10 亿t 标煤的水平。如果能按照国家既定的建筑节能步骤进行节能,也就是说,能全面执行居住建筑节能设计标准和公共建筑节能设计标准,每年分批改造既有建筑,2010 年后逐步在各地实施节能65%、75%的标准,则到2020 年我国建筑能耗可减少3.05 亿t 标准煤(约相当于整个英国能源的总消耗);空调高峰负荷可减少约8000 万kWh(大约接近4.5 个三峡电站的满负荷出力,相应可减少电力建设投资约6000 亿元)。
建筑耗能一般包括建筑采暖、降温、电气、照明、炊事、热水供应等所使用的能源,其中以采暖和降温能耗数量最多,所以建筑节能主要还是建筑物(维护结构、门窗等)的保温隔热。只有建筑物的保温隔热做好了,其他的才不会是空谈。而且建筑维护结构、门窗的节能潜力在所有建筑节能途径中最大,达50%~80%。因此,选用合适的主墙体材料、外墙保温材料和门窗材料,加强围护结构的保温隔热,提高门窗的保温隔热和气密性是建筑节能的根本途径。
1 建筑节能主墙体材料
1.1 加气混凝土砌块
加气混凝土砌块是以水泥、石灰等钙质材料、石英砂、粉煤灰等硅质材料和铝粉、锌粉等发气剂为原料,经磨细、配料、搅拌、浇注、发气、切割、压蒸等工序生产而成的轻质混凝土材料。该类产品材料来源广泛、材质稳定、强度较高、质轻、易加工、施工方便、造价较低,而且保温、隔热、隔声、耐火性能好,是迄今为止能够同时满足墙材革新和节能50%要求的唯一单材料墙体。但是在寒冷地区还存在着隔气防潮、防止内部冷凝受潮、面层冻融损坏等问题。
1.2 EPS 砌块
EPS 砌块[5]是用阻燃型聚苯乙烯泡沫塑料模块作模板和保温隔热层,而中芯浇筑混凝土的一种新型复合墙体。该类砌块具有构造灵活,结构牢固,施工快捷方便,综合造价低,节能效果好等优点,在国外颇为流行。常用于3~4 层以下民用建筑、游泳池、高速公路隔离墙、旅馆建筑等。该模块有两种类型,即标准型和转角型,基本尺寸为1200mm×240mm×300mm。沿长度方向均匀分布5 个方圆形孔(尺寸150 mm×150 mm),底部和顶部开有半方圆孔,孔洞相互贯通,可浇注混凝土,形成隐形梁柱框架结构。
1.3 混凝土空心砌块
目前我国大都使用190 mm×190 mm×390 mm标准型混凝土空心砌块,但最大问题是其模数与建筑模数不相一致,给建筑施工带来很多不便。尽管红砖模数与建筑模数不统一,但红砖可随意截断以满足建筑模数需要,因此在中国建筑史上一直沿用。而混凝土空心砌块则不同,它的模数必须与建筑模数一致,才有生命力。随着黏土实心砖被禁用,该问题必须尽快解决。
1.4 模网混凝土
模网混凝土是由蛇皮网、加劲肋、折钩拉筋构成开敞式空间网架结构,网架内浇混凝土制成。可广泛用于工业及民用建筑、水工建筑物、市政工程以及基础工程等。常用的建筑模网主要有钢筋网、钢丝网、钢板网和纤维网等,但各种建筑模网本身材质以及规格尺寸不同而用于不同场合,比如钢筋网主要是用于工厂预制各种规格混凝土大板(墙板、楼板等),纤维板主要是低碱玻璃GRC 墙板,钢丝网主要用于非承重构件,如泰伯板等。
钢板网最大特点是将钢板拉制成连续孔径为7.5 mm×9.5 mm 类蛇皮网孔。然后在工厂制成三维空间网架,运抵现场组装浇注混凝土,构成模网混凝土。由钢板网构成的混凝土由于网本身渗滤效应、环箍效应,显著提高力学性能如抗压强度和抗震性能,而且施工实现大水灰比免振自密实。由高强钢丝焊接的三维空间钢丝网架中填充阻燃型聚苯乙烯泡沫塑料芯板制成的网架板,既有木结构的灵活性,又有混凝土结构的高强和耐久性。具有轻质、节能、保温、隔热、隔音等多种优良性能便于运输、组装方便、施工速度快,并能有效地减轻建筑物负荷。增大使用面积,是理想的轻质节能承重墙体材料。
1.5 纳土塔(RASTRA)空心墙板承重墙体
纳土塔板是由聚苯乙烯、水泥、添加剂和水制成的隔热吸声水泥聚苯乙烯空心板构件经黏合组装成墙体。整个墙体的内部构成纵横上下左右相互贯通的孔槽,孔槽浇灌混凝土或穿插钢筋后再浇注混凝土,在墙内形成刚性骨架。纳土塔板只是同体积混凝土重量的1/6~1/7,可减少对基础的荷载,节约建筑物基础的投资,在同样的地基承载能力下,可增加建筑物的层数;纳土塔板无钢筋混凝土墙体的平均抗压强度为20.8 MPa (5 层楼以下的均不需要配筋),配钢筋混凝土墙体的平均抗压强度为32~35 MPa。配钢筋混凝土墙体柱的平均抗压强度为36~40 MPa。而且纳土塔板导热系数只有0.083 W/(m·K),保温隔热性能好;耐火试验显示纳土塔板耐火极限为4 h,属非燃烧体,满足防火规范对防火墙耐火极限的要求。