发布时间:2022-11-30 12:47:01
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所谓的建筑节能则主要指的是利用科学技术与一定手段,对建筑中的照明系统、采暖系统等进行一定的改进,以达到降低能源消耗的目的;对建筑周围的自然能源充分利用,以提升能源的高效利用率,从而在很大程度上促进绿色建筑的发展。供暖系统是建筑必不可少的系统之一,也是建筑耗能最多的系统,如果能够将建筑损失的热量降低,便可以在很大程度上减少采暖系统对能源的消耗,具体来讲,想要实现建筑节能,可以从以下几方面入手:第一,充分利用太阳辐射热能与建筑的内部热能;第二,提升建筑门窗的密封性,以减少因空气渗透所造成的热量消耗;第三,在一定程度内减少建筑外表面积,以及提升建筑维护结构的保温性能也可以减少建筑因传热所造成的热量消耗。
2建材节能与建筑节能问题的关联性
2.1建材节能的相关问题
在建材节能领域中,主要存在的问题有以下两个方面:其一,建筑的生产相关环节存在不达标现象,由于当前市场上的节能建材价格相对较高,导致一部分施工人员在施工过程中对建筑材料偷工减料、以次充好,忽略建筑材料之间搭配的合理性,而相关的管理者也并没有及时系统的进行监督与审查,造成很多建筑中的建筑材料不能达到节能的标准[2]。而与其他相同用途的建筑材料相比,节能建材的性价比相对较低,碍于经济因素,当前在建筑市场中大规模推行节能建材仍然存在一定难度。另外,对节能理念的认识不足也是当前建材节能领域存在的主要问题之一,很多人还没有意识到使用节能建材的好处与重要性。其二,建筑的施工环节不到位,当前很多建筑施工工人不能对节能建材合理科学的进行设计与施工,也在一定程度上限制了节能建材优势的充分发挥。
2.2建筑节能的相关问题
在建筑节能领域,建筑耗能是最核心的问题,当前很多建筑的能源消耗量过大,且存在能源利用率较低的现象。以北方地区为例,冬季建筑都要进行采暖,而当前绝大多数建筑的采暖系统都是以消耗煤资源为主,每年都会耗费很多不可再生资源,也对大气等自然环境产生严重污染,在很大程度上制约着我国经济的进一步发展。而且,在很多城市建筑中,供热所用的空调有很多都会出现供热效率不高、相关维护装置没有足够气密性以及保温性等现象。另外,我国当前还有相当一部分建筑人员没有足够的建筑节能意识,早在上个世纪八十年代,西方许多发达国家在进行经济发展的同时,便已经在建筑节能的技术方面非常有建树了,而我国却没有在这方面考虑太多[3]。
2.3两者的关联性
从上述情况看,在当前建材节能领域与建筑节能领域中,都存在着能源上的浪费现象,建筑建造的基本便是建筑材料,如果建筑材料在能源上浪费严重,也会在很大程度上影响建筑的节能性。另外,在建材节能与建筑节能领域,还都存在着意识不足现象,这在一定程度上反映了我国当前在节能建筑观念的普及方面仍然没有做到位。
3建材节能与建筑节能施工措施的关联性
3.1建材节能的施工措施
在建筑建造过程中合理应用可再生能源,如在建筑的设计过程中,将太阳能合理利用便能够实现太阳能的光伏发电。另外,还可以对建筑材料产生的废弃物充分利用,不仅能够节省一部分建筑成本,还能够减少建筑垃圾对环境的污染,如将已经废弃的橡胶打碎成颗粒,融入到建筑部混凝土中,不仅能够提升混凝土的抗裂性,还能够节省建筑成本、减少环境污染。
3.2建筑节能的施工措施
建筑节能主要表现在使建筑供热系统的供热效率得到有效提升,以及减少建筑围栏保护结构的散热两方面[4]。在建筑过程中,可以对建筑的墙体与门窗的保温性能加以改善,还需要对建筑的题型系数加以控制,与此同时,还可以对建筑的布局进行科学合理的调整,以提升建筑的节能效果。
3.3两者的关联性
建材节能是建筑节能中非常重要的组成部分,如果没有做好建材节能,那么建筑节能也就无从谈起,如果可以将具备节能效果的建筑材料运用到建筑节能的相关设计当中,不仅仅可以使能源的消耗有所降低,还能够充分发挥祝建筑自身的保温隔热功能,使建筑更加符合节能环保的新型理念。
4结论
1.1优化建筑屋面设计
屋顶是建筑物护结构中发挥室内外温差传热的重要部分。只有提高屋面的保温隔热性能,才能提高抵抗夏季室外的外热作用的能力。建筑节能屋面主要包括:倒置式屋面、屋面绿化、蓄水屋面和色坡屋面。其中,倒置式屋面是将传统屋面构造中的保温层和防水层颠倒,保温层放在隔水层的上面。屋面绿化可以大幅度地降低建筑物的能量消耗,减少温室气体的排放,增加城市的绿地面积,改善城市的“热岛效应”。蓄水层面的主要功能是利用水蒸发吸热的特点,消耗水层中的热量,从而降低屋面的传热量和屋面温度。色坡屋面是目前最常用的一种屋面。因为现在大多数的建筑物都采用平屋顶,在太阳辐射最强的正午,太阳光线对于坡面是斜射的,但是在平屋顶上是直射的,采用非金属淡色坡面反射太阳光达到了65%,这样可以节约25%的能源消耗。
1.2优化护围结构墙体设计
高层建筑的护墙体耗能量较大,占整个建筑物的25%,建筑物的体型变化和耗能成正比,体型越大,耗能越多。因此在国外,一般圆塔形的建筑物比较多,比如美国洛杉矶的好运饭店,法国戴高乐机场的候机楼。因为在面积同样的情况下,圆的周长最短,这样就减少了建筑物外露的面积。因此,高层建筑物的体型变化应该简单。首先,外墙是高层建筑的围护结构中最重要的部分,围护结构采用的是填充材料。其次,为了减轻建筑物的压力,提高保温效能和隔热效果,采用轻质高效的保温材料。最后,围护结构的材料分别放在内侧和外侧,因此在气温比较低的地区,应该把保温层设置在外侧,可以减少墙体内产生的冷凝水。
1.3优化门窗节能设计
外门窗是住宅区散热性能最差的部位,其耗能占到总耗能的70%,在其中传热损失为30%,冷风渗透为30%。所以在保证室内通风,温暖和美观的前提下,应该减少住宅区的外门窗洞口的面积,保证外门窗的封闭性,有效防止冷风的渗透,只有这样,才能提高外门窗的保温效果。应该从以下几个方面减少外门窗的传热量:(1)把住宅的窗墙比例控制在一个合理的范围内。住宅的窗墙比是窗户洞口面积与房间立面单元面积(即建筑层高与开间定位线围成的面积)之比。(2)保证住宅区外窗的封闭性,减少冷空气的渗透。可以使用泡沫塑料密封条进行密封,也可以采用质量较好、密封性能很好的门窗材料。在门框和墙体之间的缝隙间,采用弹性的松软型材料、弹性密封的材料,比如密封膏。在门框和窗扇之间的密封,可以采用橡胶和泡沫密封条,回风槽等。采用各种弹性的压条完成扇和玻璃之间的密封。
(3)提高住宅区门窗的保温性能。在户门和阳台门的设计上,应该考虑到防火和防盗的要求,在门里填充填充聚苯乙烯板或岩棉板等绝热性能比较好的材料,最好选用钢塑复合窗和塑料窗,这样可以避免金属窗产生的冷桥,也可以采用双玻璃和三玻璃。中空玻璃、镀膜玻璃、低辐射的玻璃都可以有效提高门窗的封闭性。
1.4优化太阳能与建筑物一体化
随着城市经济建设的加快和人们生活水平的提高,城市花园住宅成了居民共同的追求,为了应对严重的能源危机和环境污染,需要大力开发和利用清洁能源,而太阳能就是最好的清洁能源,促进太阳能产品在城市花园住宅区的应用不仅可以实现住宅建筑节能设计的目标,也可以促进未来住宅全部太阳能化。随着太阳能在现代建筑中应用越来越广泛,消费者不仅要求太阳能的节能性,还要求建筑物的美观。太阳能与建筑一体化就是将太阳能设施和建筑物结合起来,利用太阳能集热器,突破传统的屋顶覆盖层的屋顶保温层,不仅可以达到屋顶建筑的简单美观,还可以减低建筑施工的成本。
2.结束语
1玻璃立面
玻璃立面起着围护、支撑及通风采光的作用,也是表达建筑效果重要的元素之一。一个设计合理的建筑立面的功能不仅仅起到承上启下、衔接建筑的屋顶和底面的作用,还要能融合于周围的环境,具有导向及装饰功能。玻璃材料在建筑立面中最主要的展现方式就是门和窗,在提供充足的自然光线的同时,也为建筑的立面增添了更多的质感和色泽。轻盈透明的玻璃立面可以起到分隔、承接、引导以及维系建筑空间的作用。色彩多样、质感丰富的玻璃材料使得建筑的界面虚实变幻,透明的玻璃隔墙使建筑的室内空间分而不隔,是一种开放性的建筑界面。玻璃幕墙是以一种纯粹的透明玻璃立面形式出现的建筑结构体系,它使建筑的外墙面效果有了本质的改变。玻璃界面成为建筑立面的主体,不仅可以用于围护、采光、通风以及装饰,还可以将建筑立面分解成为不同的光影效果图形,消除了传统实体材料给以建筑立面的厚重感和封闭感,使整个建筑呈现出一种轻盈明亮和丰富饱满的效果。新加坡南洋理工大学的艺术设计及媒体学院的教学楼宽阔的屋顶铺满了绿油油的牧草,建筑的立面则采用了大型的透明玻璃幕墙,一方面可以降低太阳的照射,另一方面可以使太阳光和周围的自然景观透入室内。透明玻璃立面充分利用了自然光,减少了人工照明所需要的能源消耗,并且大量的屋顶植被净化和冷却了建筑周边的空气。绿色的屋顶与清透的玻璃立面以特别的形态组合在一起,将周围的景致与建筑柔和成整体而融入自然中。
2玻璃底面
现在越来越多的设计师采用了透明的玻璃材料做为建筑的底界面,带来一种焕然一新的视觉感受。玻璃底面轻透而虚幻,弱化了建筑底界面本应有具有的厚重感和安全感,这种强烈的视觉反差带给观赏者一种特别的体验。玻璃底面在增加了建筑本身精致、高贵以及轻盈的效果外,还带给了室内空间更多的表现元素,并随着日光和灯光的不断变化而迷离梦幻,产生了丰富的室内空间效果。另外,玻璃楼梯、玻璃桥等在一些建筑构件中也会使用到透明的玻璃底面,给游览者带来另一种视觉冲击及心理刺激。一方面,在透明的玻璃楼梯或是玻璃桥上面行走必须克服心理的恐惧感;另一方面,由于外界光线的作用使得在透明的玻璃楼梯或是玻璃桥上不会出现行走者自己的影子。这种超越正常视觉感受的美学效果赋予了透明的玻璃材料做为建筑底层界面的另一种特别的艺术表现力。坐落在美国亚利桑那州大峡谷上的U形透明玻璃观景天桥,从大峡谷南端的飞鹰峰凌空伸出,悬空于高达1220m的大峡谷底之上。整座玻璃天桥重量近500吨,长约21m,宽约3m,桥墩牢固地伸至旁边的岩壁内。整个桥的底面及两侧均采用了透明的特种玻璃材料,其强度超过普通玻璃材料十几倍,游客走在晶莹剔透的玻璃桥上,凌空观赏大峡谷的风景,如同“天行者”般在大峡谷上空飞翔,视觉及精神层面得到了极高的体验和享受。
作者:雍鹏 单位:陕西理工学院土木工程与建筑系
1.1供配电系统在对建筑的供配电系统中,有较多类型的设备会存在电感性,并因此使无功电流进入到设备之中并引起功耗的增加。面对这种情况,我们可以通过以下方式进行节能设计。首先,可以对导线横截面积进行增加,并通过小电阻率导线的应用起到降低功耗以及节能的作用;其次,在变压器方面应当选择低耗能、高效率的设备类型进行应用,以此大幅度地降低能耗。另外,专用变压器也是一个较好的选择,能够较好地起到降低季节性能耗的作用;再次,合理选择配电变压器。根据负荷情况,综合考虑总的投资以及运行费用,把负荷进行合理的分配,选取电力负荷和容量相适应的变压器,使其工作在高效区内。变压器效率与变压器负荷和损耗有关,也与负荷的功率因数有关;选用节能型变压器,更换或改造高能耗的变压器;最后,还需要我们对建筑变电站的位置进行科学的设计,使变电所尽可能地靠近小区负荷中心,以此起到减少线路功率能耗的作用。
1.2照明系统在建筑中,照明可以说是一个用电大户。对此,我们需要从以下几个方面入手:首先,要尽可能地使用高效能源。在实际光源类型的选择中,需要根据工程实际情况帮助我们对光源进行选择,且需要对价格、光源寿命、色温、光效以及显示指数等进行充分的考虑。对于我国城市建筑以往所使用的光源来说,主要有荧光灯、白炽灯等等,而随着近年来我国科技的发展,很多新能源如LED照明灯也被应用到了建筑之中,且都具有着较好的节能性。而在工业建筑方面,则需要我们能够对工作场所所具有的条件以及需求进行考虑,并在结合实际的基础上选择高效光源起到节能的作用;其次,要对照明时间进行缩短。这就需要我们与建筑设计人员进行有效的配合,使建筑物在户型、朝向等设计上能够对自然光进行最大程度的利用,并通过照明光、自然光之间的有效结合起到节能作用;最后,要尽可能地减少供电附加损失。对此,就需要我们能够使用高电压的照明灯以及电气附件,并根据实际需求选择具有节能特征的电感镇流器。
1.3电动机电动机也是我们开展电气设计的一个重点环节,可以通过高效率电机的应用起到节能的效果。在对电动机类型选择的过程中,需要对其所具有的负荷特征进行细致的比对,并在结合建筑需求的基础上对其进行选择。同时,我们也需要通过一定的补偿方式降低应用损耗,以此帮助我们提升功率因数,并在电动机实际应用的过程中避免其经常处于空载或者轻载状态,以此进一步节约应用能耗。而当实际情况需要我们对电动机进行调速时,则需要借助变频调速器在变频的同时起到良好的节能效果,这对于建筑的整体节能来说也具有着较为重要的意义。
1.4变压器降低损耗以及提升运行效率是变压器实现节能的主要途径。对于节能降耗来说,其在变压器的负载以及空载状态下都会具有较少的损耗,且运行所需的费用也会得到很大的降低。但是,对于具有该种特征的变压器来说,其前期投入时即购买设备,成本一般来说很高,是我们需要考虑的一个部分。对此,就需要我们在开展变压器节能工作时对变压器投资以及运行损耗间所具有的平衡点进行计算与确定,以此帮助其获得较好的节能效果。另外,也要对变压器的容量和台数进行合理的选择,为降低变压器自身损耗,当容量大而需要选用多台变压器时,可在合理分配负荷的前提下,尽可能地减少变压器的台数,选用大容量的变压器。
1.5暖通空调空调是现今建筑中不可缺少的一项设备,我们主要侧重对其蒸气阀门、冷阀门以及风阀门等进行节能设计,并做好空调电动调节阀流量的控制工作。同时,我们也应当为其专门设计一套科学的启停方案,以此使其能够在科学、经济的状态中运行。
2结束语
1.1绿色建筑的概念
绿色建筑是在建筑建筑过程中充分地运用环保理念,充分利用自然资源和天然材料,在建筑的整个过程中实现资源最大限度节约,使其环保功能更为突出,从而为人们提供一个拥有舒适、健康环境的建筑。而且在现代建筑体系当中,绿色系统我们也较为常见,通常以屋顶、室外和室内等处绿化为主。
1.2发展绿色节能建筑的重要性
能源紧缺已不再是一个地区或是一个国家的事情,当前全世界各国都面临着严竣的能源紧缺问题。特别是近年来,我国加快了城乡建筑化的进程,这就使建筑行业的发展速度不断加快,这也导致建筑行业的能源消耗量越来越大,而且占全国总能源的一半左右。由于建筑的高耗能,从而使我们能源紧缺的现象更为严竣。在这种情况下,则需要加快建筑设计理念的转变,加快建筑设计方法的改良,在建筑设计过程中有效地融入节能环保的理念,采取切实可行的措施和方法有效地降低建筑的能耗,实现对能源和环境的有效保护,确保建筑、人与自然环境的协调发展。
2绿色节能建筑的设计原则
2.1环保节能
建筑行业属于高能耗行业,需要大量的资源,但对资源利用率却较低,而且在施工过程中会对人类生存的环境带来较大的破坏,所以在绿色节能建筑设计过程中,应充分的遵循环保节能的原则,从而实现建筑的绿色化和环保化。
2.2与自然生态环境以及人文环境相结合
在绿色节能建筑设计过程中,需要充分地利用当地的文化特色,因地制宜,就地取材,与当地的建筑资源及气候条件有效结合,使建筑不仅具有较好的地域特色,而且能够与自然生态环境和人文环境有效地融合在一起,实现动态性的平衡,从而实现建筑、自然环境和人的和谐统一,使其成为一个整体共同发展。
2.3健康宜居
建筑物具有较高的价值,但其价值更多的是体现在使用功能上,能够有效地满足居住、办公及其他功能性需求。
3绿色节能建筑的设计技术
3.1电气节能技术
在现代建筑的实施过程中,电气化节能技术的应用已经成为绿色节能设计的重要方法,其在节约能源方面起到重要的作用。电气化节能技术通常包含以下几个方面:(1)配置供配电系统时,尽可能简单安全,通常不要让同一个电压变配电的级数高于两级,另外变配电所应尽可能贴近负荷中心,这样线路电压能够持续稳定,减少能源的损失;应该选择节能型的变压器,降低变压器的空载损耗;选择适用的配电干线电缆,这能起到减少电压损失、保持热稳定性等作用。(2)照明。照明设计是绿色节能技术的重要组成部分,因为照明是现代建筑的必须设计环节,良好的照明设计可以营造舒适、高效、节能的建筑空间。照明设计不是随便配置照明灯具就可以了,必须遵循合理的照度标准。设计合理的照度值可以减少电气系统的能源损失,实现节约能源的目的。(3)电机。电机是一种感性负载设备,其会产生无功电流,从而引发滞后作用。如果无功电流经由高低压线路传到用电设备的末端,就会加大变压器与线路的功率消耗。
3.2隔热技术
利用隔热技术能够起到有效地降低能耗的作用。建筑能耗会受到围护结构热传导性能的影响,一旦围护结构隔热性能较差时,当定外温度较高时,则会导致热量传导到室内,给制冷系统增加负荷,而在冬季,围护结构则会将室内的热量散发到室外,从而导致室内温度降低。因此采用先进的隔热技术,对围护结构的传导性进行有效控制,可以降低能耗。(1)选用合适的外墙材料,可以对外墙传热指数进行有效控制,这样通过降低墙体的传热性能,同时在设计可以选择适宜的外墙结构,并设计保温的墙体结构。通过外墙保温的设计,可以有效避免冷热桥现象的发生,而且还能够实现对主体结构的有效保护,有利于楼房使用期限的延长,对节约资源和提高能源的利用率具有极其重要的意义。(2)在绿色节能设计过程中,需要加强对门窗的隔热改造。近年来,我国建筑在设计过程中多使用落地窗、玻璃门和外飘窗等,这样对于采光和通风起到非常好的效果,但隔热性能较差,所以在具体设计时,需要选择与当地气候特点及室内需求相适应的玻璃,有效提高门窗的密封性能,避免产生不必要的能耗。
3.3可持续资源利用技术
如今,清洁能源利用技术的应用可以缓解一部分能源压力,并且清洁能源几乎不会产生污染,十分符合“健康宜居”的要求。主要的清洁能源有:(1)自然光源。自然光免费而且适宜人类的视觉承受力,因此在建筑设计时,应该考虑如何最大程度利用自然光源,相关的技术有光线的折射、反射以及衍射原理,还可以利用导光管、棱镜以及采光窗等进行光源利用。(2)太阳能。当前在建筑设计中太阳能技术应用较多。近年来,利用太阳能来进行供电也得以应用,但由于其技术设备较为复杂,而且设备较为昂贵,所以太阳能发电技术广泛推广具有一定的难度。(3)风能。目前风能的利用率相对较高。风能的利用形式很多,可转化为电能、热能、机械能等,随着技术的不断进步,风能将更多地应用到建筑行业中去。
4结束语
建筑粘结剂在建筑工程中的应用十分广泛,应用面不断扩大,具有很大的市场潜力。以聚乙烯醇为主要原材料的建筑粘结剂如107建筑胶、801建筑胶,在建筑粘结剂市场上占有极大的份额。聚乙烯醇缩甲醛的最大优势是价格低廉和用途广泛,在过去的二十多年中产量不断提高,使用范围不断扩大,目前被大量应用到室内装修用的墙面批嵌材料、墙地砖的粘贴材料、外墙面的粉饰材料等等。由于这类粘结剂通过聚乙烯醇与甲醛进行缩合反应制成,人为引入甲醛作为原料,粘结剂内含有一定量的游离甲醛。在生产、施工和使用过程中,游离甲醛不断地释放出来,影响室内空气质量,有害人体健康、逐步限制使用甚至禁止使用的呼声日益高涨。但是这类粘结剂的价格低廉,性能较好,应用范围较广,根据我国现有的条件,这些粘结剂仍占有一定市场。本文探讨的环保型建筑粘结剂是在保持聚乙烯醇缩甲醛类粘结剂原有的优点的基础上,游离甲醛含量又极低的建筑粘结剂。
2环保型建筑粘结剂的原材料的影响
因素环保型建筑粘结剂的主要原材料仍然是聚乙烯醇,但不再添加甲醛进行缩醛反应,而是选择其他的多种助剂对聚乙烯醇的分子进行改性,提高环保型建筑粘结剂的粘结强度和粘度。
2.1增粘剂
未经缩醛化的聚乙烯醇溶液不能直接替代原有的建筑粘结剂,在粘度和粘结性等方面不能达到相应的性能指标,必须引入增粘剂,提高聚乙烯醇的粘结强度和材料的粘度。增粘剂的选择是比较多的。可以用物理方法,如将其他的高分子材料作为增粘剂添加到聚乙烯醇溶液中,以达到预定的效果,要考虑到加入的材料与聚乙烯醇溶液的相容性和互补性,材料的环保方面的指标,还要注意材料的价格对最终产品成本的影响;也可以用化学反应的方法,利用添加的材料与聚乙烯醇分子反应,特别是和分子链上的一些基团进行反应,改进产品的粘结性和提高粘度,使之达到建筑粘结剂的物理力学性能,同时也达到环保标准。化学方法的特点是通过增粘剂品种和用量的合理选择和设计,直接对聚乙烯醇改性,易于控制产品性能和成本。
2.2催化剂
用化学方法改性聚乙烯醇生产建筑粘结剂的另一个关键是选择合适的催化剂。催化剂的品种和用量影响到化学反应的温度控制和时间控制等工艺条件,也影响产品的技术性能指标。选择催化剂时还要考虑产品的环保指标。
2.3其他助剂
利用一些助剂可以控制化学反应在适当的时候终止并获得稳定的产品,如利用改变反应的条件和添加必要的稳定剂来完成。聚乙烯醇溶液极易发生霉变(特别是南方湿热地区),使用甲醛进行缩醛反应后,体系内存在大量的游离甲醛,可以起到防霉杀菌的作用。无醛的环保型建筑粘结剂没有游离甲醛,除了选择洁净的水之外,防霉剂的选用也是很重要的。许多工业防霉剂含有有害化合物,在这里是不宜选用的。
3环保型建筑粘结剂的合成工艺
生产环保型建筑粘结剂应注意加入催化剂、增粘剂和稳定剂等的时间、加入速度和物料的温度控制。选用适当的反应釜等设备,反应釜的搅拌形式和搅拌速度等条件能满足一定的要求。环保型建筑胶粘剂的工艺流程如下:
4环保型建筑粘结剂的技术性能指标
环保型粘结剂的技术性能应符合以下标准:JC43891《水溶性聚乙烯醇缩甲醛胶粘剂》GB185832001《室内装饰装修材料胶粘剂中有害物质限量》各项性能的测试方法按上述两个标准中规定的方法进行。环保型建筑胶粘剂主要技术性能见表1.
5结语
1.1成分接近木材判断农作物秸秆是否能够替代木材用于建筑,首先需要通过考察比对两者之间的成分含量。从表1中可以看出:影响板材性能的主要3大因素——纤维素、木质素和戊聚糖的含量,农作物秸秆与木材以上3项的含量基本相似,尤其是麦秸和蔗渣的纤维素含量非常接近于木材。因此,从理论上说,农作物秸秆是适宜代替木板用作建筑原料的。
1.2承载力强一般秸秆砖可以承受墙体工作面长度500kg/m2荷载(近似等于1000kg/m2),如在建造之前做好预应力处理,秸秆砖作为建筑材料在物理承力方面完全可以胜任。
1.3韧性高秸秆砖受到外界静荷载时,会出现被压扁现象,一旦砖上的荷载被移除时,就会恢复原状。正是由于秸秆砖的这种高度的韧性,作为建筑材料的它对冲击荷载、周期性疲劳破坏有很强的抵抗力,同时也具有良好的抗震性及抵御飓风性能。
1.4隔音效果较好用秸秆制作的隔墙板材自身具有一定的厚度且容重较大,声波衰减较大,隔音效果比较好,并且秸秆砖相比传统的黏土砖密度小,故在一定程度上吸收声音的能力大于传统的黏土砖。
1.5隔热性高秸秆建筑可以达到节能建筑材料的标准,即年耗能量要求不大于15kWh/m2。比如规格200mm厚的秸秆墙板,其保温系数4倍于370mm黏土砖墙。事实上,正是因为秸秆材料出色的隔热性以及低廉的成本,人们常常将农作物秸秆材料制作成诸如隔热层及填充板,被用于保温性能差的房屋的密封隔热。
1.6防潮性好干秸秆本身具有良好的吸湿性能,但为保证秸秆砖的硬度,其含水量应控制在低于15%,并设置防水层,在利用秸秆砖搭建时,为使潮气能够很好地向外扩散,可在内表面设置水蒸气隔离层,外表面处理时应保证水蒸气能够溢出,从而保证秸秆砖的干燥。
1.7防火性高秸秆本身极易燃烧,但是经过高密度压实之后,在其处于室内的面层用泥土抹灰,室外的面层用石灰抹灰之后,其防火等级可达到F90(抗燃烧90min),属于防火性能良好的建筑材料。
1.8防虫防鼠通过一系列的压实和加工后,秸秆板材的密度可达90kg/m3以上,可有效抵抗各种啮齿类动物的破坏,更何况内层外层还有抹灰层(厚度为单边3~6cm)保护,小动物要想突破防线可谓难上加难。这也是即使在年代久远的秸秆建筑中也没有发现虫害和鼠害,同时也没有寄生虫和白蚁存在的重要原因,充分证明了秸秆建筑的强度和结构可靠度是值得信赖的。
2秸秆作为建筑材料的优点
一般而言,作为一种建筑材料的最基本要求有以下几个方面:①技术性能要求。包括材料本身的隔热、隔音、耐潮、防腐以及安全、强度等诸多特性;②工艺性要求。主要指作为材料工艺结构能否符合要求,例如是否便于加工制作,后续维修保养是否方便等等;③经济性要求。主要指材料的价格,包括原材料的成本控制、是否可以批量生产等。除了这3个基本要求之外,还可以从材料是否环保低碳,是否可持续等方面加以考量。
2.1原料丰富每年我国出产秸秆就达到约7亿t,特别是在我国黄海、淮海和长江中下游水稻、小麦秸秆高产地区,是一种可以每年再生的常见资源,原料资源非常丰富,且不受地域限制,从而有效降低了其生产成本。
2.2安全从上述对秸秆物理特性的分析得知,秸秆作为建筑材料,韧性强、承载力大、隔音、防潮、防虫防鼠,内外表面涂抹石灰和泥土的秸秆砖,可以抗燃烧90min。所以,秸秆作为建筑材料的强度和安全性是值得信赖的。
2.3轻质秸秆砖及秸秆板材属于轻质材料,相等面积的秸秆板墙的重量不到黏土砖墙的1/10。据有关方面的统计数据,目前每平方米房屋建筑面积的建筑材料质量约为1200kg左右,如采用秸秆砖和复合墙体材料替代,其质量仅为80kg左右,大大减轻了房屋的整体质量,提高了建筑结构的抗震能力,增加了建筑物的安全系数。而且,建筑材料自重的减少,可以节约运输成本等基础费用,从而降低建筑造价。
2.4标准定型模块我们通常都按照标准的尺寸制造秸秆砖或者秸秆板墙。只有这样,构件加工制作才可工业化,从而降低生产成本。而且,通过这些标准模块,房屋体系的平面及空间可以自由搭建,间隔墙拆装灵活,可按需改变房间数量、大小及功能。此外,还有一个很重要的好处:标准化定型模块后,可以大大缩短工期。据推测,标准件施工比传统施工工期缩短近1/3。
2.5节能秸秆建筑材料的隔热保温性能优良,与传统砖混结构建筑材料相比,其保温系数几倍于黏土砖墙。由于秸秆材料的高隔热性能,使用秸秆材料的建筑每年可大大降低使用过程中的建筑能耗。研究表明:“在环境影响方面,与传统砖混结构房屋相比,使用秸秆材料的建筑总固有能耗改善了1/3,灰色能耗(指基于灰色系统理论,对能源消耗的变化特征、影响程度等因素的数量分析)改善了3/4,二氧化碳足迹改善了2/3,供热需求降低了1/2,制冷需求减少了1/4。”
2.6环保秸秆是一种每年再生的建筑材料,其取之于自然、用之于自然、消化于自然,对环境的破坏、地球的负担相当小。一旦秸秆建筑发生解体,秸秆可以轻易地从其他建筑材料中剥离出来,自行消化,可以说秸秆材料对环境没有负面影响。而且在能耗、温室气体排放等方面,秸秆材料的环保性也远优于砖混结构。
2.7趣味运用秸秆材料自行动手建造房子可谓是最理想的一种方式。它不仅可以节约建造成本,秸秆材料的使用在一定程度上保证了材料的乡土性和原始性,向人们展示了你所建造的“家”的“独一性”,这会给户主一家强烈的“自豪感”——这是我们自己亲手建的房子!对所有参与者来说,这也是一次令人兴奋的互动过程,是一项愉悦的社会体验。
2.8回归自然的心里诉求在很长一段时间里,“大机器制造之美”一直成为人们的审美标准。随着时代的变迁,现在人们开始追求不规则、天然之美,崇尚手工制造以及加工天然建筑材料的技巧。机器生产出来的人工的、平整的表面不再符合这个时代的审美要求。天然建筑材料渐渐重新走进了人类的生活,并且更加展现其独特的魅力。秸秆材料是天然农作物的代表产品,因为其不会对环境造成任何污染,也不会产生有毒有害危害(只要使用得当),完全能够满足人们对自然回归的生理和心理需求,以及低碳环保可持续发展的理念。
3急需解决的问题
3.1原料的收集、运输和贮存问题秸秆是一年生植物,季节性比较强,因而原料的收集、运输和贮存问题比较突出。为了保证一条秸秆板生产线的顺利生产,需要大量的秸秆原料支撑。这就需要原料收集的持续性,为了维持持续的供给,原料收集地域范围的半径不宜过广,否则会大大增加运输时间及运输成本。此外,由于秸秆原料质轻、占地,给运输效率和贮存质量都带来不利影响。国外普遍采用打包形式贮存,将秸秆打成一定尺寸、重量约为1t的方包,便于运输和存放。另一方面,由于秸秆原料易燃、含水率等特性,还要考虑场地及其周围的环境,包括防火和排水等措施,给原料的贮存带来了一定的难度。
3.2社会对新型建材的认知度由于秸杆材料是新出现的产品,故当人们意识到自己的生活环境由秸秆原料建造时,不由自主会产生一种下意识的担忧:“这种材料可靠哇?安不安全啊……”这些疑问都是对新兴事物所产生的正常反应。其实,实践证明:秸秆建筑材料的强度和结构可靠度是值得信赖的,我们大可不必忧虑。可能,这种新型的环保材料得到社会的接受和认可还需要一段过程,这就更加要求社会包括媒体大力、正确的引导,并作好广告宣传工作,慢慢减少广大使用者的疑虑,进而认知并且认同这种新型材料。
3.3控制原料成本,降低产品价格现在市场上无论秸秆砖和秸秆板墙的售价都比传统的土砖、人造板贵50%~300%,因此若想与这些传统的建材相竞争,价格也是最需要解决的问题之一。所以,我们除了通过合理的方式来控制原料成本之外,通过提高工艺技术来降低用料的量也是一个不错的选择。比如制造秸杆板采用异氰酸酯胶黏剂施胶的工艺,由于这种胶价格昂贵,为了控制成本,寻求如何控制和降低施胶量的同时牢度没有弱化的新工艺技术,成为了这一产业持续发展的新课题。
3.4国家及地方政府政策的支持和扶持由于秸秆建材的认知度低,且售价高,与传统的建材相比竞争力弱。但是秸秆是一种由太阳能、土壤中的水和矿物共同作用组成的绿色建筑原料,它零排放、无污染,对环境没有任何的负面影响。因此,国家及地方政府应在政策与资金上给予大力支持和扶持。就如同国家为了大力推进“电动汽车”的发展,科技部拟定了《电动汽车科技发展“十二五”专项规划》条例,促进了这一朝阳产业的发展。所以,秸秆建材的发展,也需要国家政府相关政策的支持和扶持。
3.5积极引进国外先进工艺秸秆建材在我国刚刚起步,特别是配套的工艺水准及生产设备都跟不上形式发展的需要。生产工艺的成熟度缺乏,稳定性弱,国产设备生产能力滞后。因此,应在加强我国自身联合研制开发的同时,多借鉴国外现成的经验,实行“拿来主义”。有能力的企业可以考虑“请进来”的方法,与外商合资建厂,引进先进工艺及设备,充分发挥我国巨大的秸秆资源优势,使秸秆建材生产逐渐形成规模,从而走上一条不断发展创新的良性轨道。
4秸秆在国内外建筑材料中的应用
随着全球低碳理念的崛起,人们的消费、审美理念也在悄然变化,农作物秸秆凭借低碳环保、亲近自然的特性,从石材、塑料等众多主流建筑材料中脱颖而出,成为现代设计材料应用研究中新的尝试点。2010年上海世博会万科馆,极具创意的麦垛建筑造型和麦秸板材外墙材料的创新应用,使得秸秆建筑第一次作为设计的主角为广大国人所熟知并津津乐道(图1)。2010年上海世博会万科馆的昵称是“麦垛”,它选用秸秆板作为结构材料,并以“材料-结构-空间”的推演为基础生成建筑形体。最终实现的设计通过自然材料(秸秆板)、自然采光、自然通风降温这几个方面表达了对自然的尊重,唤起人们接受、欣赏、尊重自然的观念与信心。地震灾害后人们发现:使用混凝土建造的房屋大多出现了坍塌情况,而木质桁架结构的房屋则更富有弹性,其在地震中的安全系数更高。在地震频发的巴基斯坦,人们开始建造“秸秆房屋”,这种建造方法是采用植物秸秆为原材料,把秸秆草砖放在黏土水泥围住的沙砾地基之上,主要作用是隔热而不是作为结构和承重组件;墙壁是用竹子制成的,利用特殊技术复合加工成材,取代钢筋水泥用作建筑物的梁、柱、墙等;房顶是木材制成的,用额外的一层秸秆隔热,上面覆盖着金属(图2)。建成后房子的整体组成更加坚固耐用,轻质节能,冬暖夏凉,更重要的是防震系数高,因为它1m2重量只有3kg左右。
5结语
近年来在我国城市建设过程中,高层建筑已成为城市建筑的主要形式,也是未来城市建筑发展的主要趋势。所以做好高层建筑节能施工具有极为重要的意义。高层建筑节能通常情况下可以从外墙、屋面和门窗等几个方面入手,通过提高高层建筑围护结构的热阻值及密闭性来实现建筑物使用能耗的节约。在高层建筑施工过程中,需要针对高层建筑节能设计施工图,并针对其自身的特殊性来制定切实可行的施工方案,对施工质量进行有效控制,确保施工过程中严格按照相关的操作程序进行,同时还要确保施工周期。做好施工人员技术交底工作。施工过程中不仅需要选择质优价低的节能建筑,同时还要做好质保资料查验和试配工作,质检人员需要在施工过程中把好质量关,特别是需要做好隐蔽工程的验收工作,确保整体工程的质量能够得到有保证,节能目标能够实现。
2高层建筑节能施工技术要点
2.1墙体节能施工
2.1.1空心砖墙体
高层建筑在砌筑时都会采用空心砖作为墙体的主要材料,在承重墙砌筑时通常情况下都会利用整砖进行平砌,由于在砌筑过程中空心砖不宜进行砍凿,所以在砌筑过程中当整砖不够是地则需要采用实心砖来进行外砌,对于墙中洞口预埋件或是管道处,则需要用实心砖进行砌筑,同时在砌筑过程中就需要提前留下或是预埋,不能在砌筑完成后再随意进行凿孔或是利用水泥砂浆进行填孔,同时还要对于外墙可能会出现的通缝、不密实及冷热桥等再进采取有效的措施进行避免。
2.1.2空心砌块墙体
在利用空心砌块进行墙体砌筑时,需要根据施工图及具体工程要求、施工条件来对砌块排列图进行绘制,同时还要在施工过程中采取必要的技术措施来有效的避免出现墙体热阻值低、砌体和粉刷易开裂、灰缝及裂缝处易渗漏等各种情况,确保空心砌块墙体的质量。在墙体砌筑过程中,需要确保砌块和砂浆的质量,使灰缝饱满度达到施工质量的要求,砌块要确保其具有较好的整体性和均匀性,通过技术措施来协调好粉刷层、砌块粘结性和变形之间的关系。在施工过程中需要对砌块与梁柱交接处、门窗洞口部位及屋面檐口、女儿墙及荷载集中应用变化大及墙面曲折等一些重点部门要给予特别的关注。
2.1.3墙体保温施工
一是抹灰工艺措施。利用各种轻骨料、水泥、石类、石膏及化学聚合物等胶结料,同时还可以在里面加入少量助剂,按照一定的配比来制作成保温砂浆,用其来进行抹灰。利用保温砂浆进行抹灰施工时,需要在基层质检验收合格后,层面防水层已施工完成,而且在隔墙、门窗框及管线施工过程中不会对保温层带来破坏的情况下才能进行施工,在施工过程中需要确保环境温度不能低于5℃,当在夏季进行施工时,则需要做好保温养护措施。二是喷涂工艺措施。在喷涂施工过程中会利用到聚胺酯泡沫塑料和各种保温涂料,在喷涂过程中需要根据产品要求的不同来对施工环境温度进行控制,在喷涂前需要确保基层具有较好的清洁度,干燥性和平整性能够满足喷涂施工的要求。在喷涂过程中需要确保好喷涂的距离、角度、速度和流量,确保保温涂层的均匀性,而且满足施工质量的具体厚度要求。三是干挂工艺措施。这种工艺措施通常会在外保温中进行应用,其保温效果较好,而且隔热和防水性能非常好。但由于干挂工艺建筑成本较高,所以通常很少在住宅建筑中进行应用,多用于公共高层建筑。在具体施工过程中需要对风力、温度、雨水、大气腐蚀及耐久性等一些不利因素要进行充分的考虑,同时还要在施工重点关注与墙体锚固的可靠性,确保连接节点的质量,做好金属的防腐和防水措施,从而有效的确保整个体系具有较好的稳定性和强度。四是粘贴复合工艺措施。这种工艺主要以夹心保温、外置式保温和内置式保温三种形式为主。利用夹心层保温寺僧其墙体较厚,而内置式保温施工中会占用室内面积,所以目前应用较多的是外置式保温措施。其是利用黏结剂或是锚固件来将保温板与面层固定在基层墙体上,同时面层内设置加强网。
2.2门窗节能施工
2.2.1增强门窗的气密性和保温性
在门窗节能施工中,需要有效的确保门窗的气密性和保温性。在当前高层建筑施工过程中,通常会使用内衬钢材窗框,配合中空玻璃或是低辐射的中空玻璃,这样可能有效的提高热舒适性。
2.2.2使用低辐射新型玻璃
低辐射新型玻璃具较非常低的反射率,其将半导体氧化物薄膜镀在原有玻璃的表面,对于红外光和其他可见光和较高的透光率,有效的降低了光的反射作用。利用这种新型玻璃能够获取大量的太阳光辐射能力,有利于建筑物保温性能的提高,与单层玻璃相比具有非常好的保温效果。
2.3保温屋面施工
2.3.1建筑节能材料的选择
一般情况下,在屋面板和防水层之间设置导热系数小、容重低、吸水系数低的保温材料,如散料加水泥现场浇筑的珍珠岩、浮石、炉渣;板块状有聚苯乙烯、水泥或沥青珍珠岩板、加气混凝土块、水泥蛭石板;现场发泡浇筑的有粉煤灰、水泥和硬质聚氨脂泡沫塑料为主料的泡沫混凝土。
2.3.2屋面保温施工的准备工作
屋面保温施工时的隔热材料,可以采用60mm厚挤塑板聚苯乙烯板。进场前,应检查保温材料是否具有技术性能检测报告、质量合格证等相关资料,导热系数、抗拉强度、软化系数等指标是否符合设计要求。在完成基层施工后,要清扫干净基层表面,使之干燥、平整后,才可以进行保温材料的铺设。
2.3.3屋面保温层的施工
施工现场存放保温材料时,应注意防潮,防止污染和损伤。屋面保温层不能在雨天施工,同时,在雨季应采取遮盖措施。施工过程中,聚苯板块要铺平垫稳,用同类材料的碎屑嵌填实相邻两块板之间缝隙,表面要和相邻两板的高度相同。
2.3.4屋面保温层的质量验收
对于基层、隔气层和屋面热桥等部位,应进行隐蔽工程验收,并有详细的图片的资料和文字说明。用于屋面的保温隔热材料,其压缩强度、阻燃性、干密度或密度等应符合相关标准的规定。屋面保温隔热层的厚度、敷设方式、屋面热桥部位、缝隙填充质量的保温隔热做法,应符合相关要求。板状保温材料的保温层厚度不能大于4mm,误差不能超过±5%。
3结束语