节能材料在建筑设计中的应用探析

南天柱

（山西省建筑设计研究院有限公司， 山西 太原 030000）

当代人们物质生活水平不断提升， 对于建筑物的功能和舒适性提出了新的要求。 建筑行业作为支持国民经济稳定发展的支柱型产业之一， 应积极迎合时代发展趋势， 践行节能减排理念到实处， 推动节能材料和节能工艺创新发展。 这就需要在各级政府支持下， 加强节能材料和节能工艺研发， 依据实际情况合理化运用到实处， 在提升建筑工程施工质量同时， 尽可能减少建筑物总体能耗， 以此来助力建筑行业高水平发展。 但部分建筑企业管理人员节能意识不强， 对于成本普遍较高的节能材料存在抵触情绪， 更加倾向于成本低的劣质材料， 因此不仅为工程埋下了质量隐患， 也会造成严重的环境污染。如何有效改善此类问题， 还应该进一步推动建筑设计优化， 合理化运用节能材料施工全过程， 进而建造资源节约型、 环境友好型建筑工程项目。

1 建筑设计中节能材料应用重要性

1） 减少建筑物总体能耗。 建筑行业和国民经济发展联系密切， 在行业发展中， 需要大量资源和能源支持， 但由于我国的建筑行业规模持续扩大， 所消耗的资源总量十分惊人。 据不完全统计， 我国建筑能耗逐步提升， 已经达到全社会能源总量30%左右， 每年房屋建筑材料生产能耗13%左右， 建筑总能耗在全国总能耗占比达到43%左右。 因此， 在可持续发展背景下首当其冲， 如何节能降耗成为主要目标[1]。 鉴于此， 建筑行业应该大力推广应用节能材料， 优化建筑设计各环节， 在提升设计方案合理性同时， 最大程度降低建筑物总体能耗， 助力经济高水平发展。

2） 改善建筑环境。 当代社会发展背景下， 人们对居住环境提出了诸多要求， 尤其是要保证建筑物的舒适性和安全性。 对于北方地区的建筑物， 保温性要求较高， 每年采暖空调消耗的资源总量较大，背离可持续发展战略。 对此， 在建筑设计中合理化运用节能材料， 可以减少建筑物不必要的能耗和污染， 优化改善建筑居住环境， 在提升居民生活质量有着积极作用[2]。

3） 助力经济发展。 时代进步和发展下， 全球变暖问题日趋严峻， 对于环境保护重视程度大大提升。而目前城市化进程逐步加快， 能源消耗、 环境污染问题持续恶化， 进一步加剧了能源短缺和经济发展之间的矛盾冲突， 严重影响了我国经济发展水平。因此， 建筑设计中合理化运用节能材料， 不仅可以推动建筑行业转型， 还可以赋予经济良性发展动力与活力[3]。

2 影响建筑节能设计的因素

2.1 环境影响

在影响建筑节能设计的诸多因素中， 当属环境影响因素最为典型， 表现在降雨、 日照和空气流通几个方面。 日照因素对于建筑物内部居住舒适度影响较大， 如果建筑物长时间暴晒， 或是照射量匮乏，可能导致房屋温度忽高忽低， 影响到居住舒适度。我国的大陆季风气候影响较大， 夏季高温干燥， 冬季低温寒冷， 受日照因素影响会导致室内温度不适宜， 因此需要选择合理的气温调节方式， 如， 空调，大大增加用电能耗[4]。 降雨的能耗表现， 主要是水资源利用率高低。 作为人们生产生活重要资源， 加强雨水资源回收利用， 可以有效提升水资源利用率，避免无度损耗浪费资源。

2.2 节能工艺

节能材料可以细化为蓄能材料、 隔热材料。 其中蓄能材料是消减日照对室内温度的影响， 避免室内温差过大， 减少温差损耗， 提升能源利用率。 隔热材料是固体导热系数低和表面热转移系数低的材料， 在建筑工程中应用可以有效阻隔室内外热量传递， 增强建筑物的保温隔热性能， 创设舒适的居住环境[5]。

3 建筑节能设计现状分析

从绿色建筑发展现状来看， 节能材料在建筑设中应用规模逐步扩大， 但由于种种因素影响， 出现了很多的欠缺和不足， 不同程度上影响着节能材料积极效应充分发挥， 不利于绿色建筑高质量建设和发展。

3.1 节能材料推广力度有所不足

建筑设计是一项专业性较强的内容， 其中集合了诸多学科内容， 如果设计人员对节能材料性能和作用认知不足， 则会阻碍节能材料在建筑设计中有效应用。 实际上， 很多节能材料未展现出积极效应，是由于推广力度不足， 推广范围狭窄， 市场应用技术水平滞后， 产品生产环节和应用环节脱节， 部分产品未能纳入到工程建设标准范畴， 不利于建筑行业节能材料有效应用[6]。 此种情况下， 新型节能材料的应用范围将受到限制， 尤其是很多滞后的节能技术发展并不成熟， 应用中伴随一系列问题， 导致开发商对其产生抵触情绪， 拒绝节能材料进入到建筑领域。

3.2 产品质量不稳定

建筑行业的保温材料研究进程缓慢， 创新度不足， 受限于成本因素影响， 不同程度上影响到保温材料质量和性能， 一定程度上遏制了保温材料良性发展。 此类问题， 还需要进一步整合资源， 加大科研投入力度， 为保温材料性能和质量提供保障， 进而在建筑领域大范围推广和应用[7]。

3.3 配套法规政策不完善

绿色建筑发展， 离不开节能材料支持， 因此需要加强建筑节能研究， 颁布和实施配套的法律法规。在完善的法规下， 有助于强制性要求建筑企业采用节能材料， 减少建筑物总体能耗和污染， 建造更符合社会发展趋势的绿色建筑。 但实际上， 现行法规政策并不完善， 法规的强制性不足， 致使具体执法力度有所不足， 不同程度上制约着现代建筑行业高水平发展。

3.4 建筑结构设计忽视节能环保要求

为了提升建筑设计节能环保效果， 应该保证建筑内部具有良好通风效果。 但是。 建筑设计中需要综合考量建筑结构安全、 使用面积和美观性等因素，但很少考虑到建筑品质、 性能和环保等因素。 通过仔细审查分析， 发现很多工程项目的设计方案并不合理， 无法完全满足现代建筑工程需要， 但很多建筑物的设计方案已经确定， 只能简单调整设计图， 或是潦草调整[8]。 此种情况下， 不仅影响到设计效果， 还会浪费资源， 制约节能型建筑工程建设和发展。

4 建筑设计中节能材料的应用

目前市场上节能材料类型多样， 不同材料性能和用途不同， 因此要结合实际灵活运用到实处， 以此来减少建筑能耗和污染， 提升建筑物节能效果，以此来建造高质量的建筑工程。

4.1 墙体节能材料

墙体是建筑节能施工的重点环节， 为了减少墙体能耗， 可以选择节能墙体材料代替高能耗墙体材料， 进而实现节能降耗的目的。 节能墙体材料有别于常规材料， 可以显著提升建筑墙面性能， 创设更加适宜的居住环境。 如， 选择保温性能良好的墙体材料， 在冬天可以减少室内温度流失速度， 减少人工取暖的能耗； 夏天可以减少阳光辐射影响， 减少高温环境对室内环境的影响， 进而减少空调能耗。基于节能墙面材料， 有助于创设舒适的居住环境，实现冬暖夏凉的目标。 目前我国市场上的节能墙体材料类型多样， 如， 黏土空心砖、 黏土砖等。 未来通过与国外技术水平较高的企业建立合作关系， 可以显著增强墙体节能性能， 助力节能墙体材料高水平发展[9]。

结合可持续发展要求， 可以尝试着回收利用建筑固体废弃物， 实现资源循环利用， 加快建筑渣土、粉煤灰、 尾矿砂等固体废物， 将其作为新型墙体材料。 伴随着建筑节能设计标准提升， 不断有新型墙体保温材料涌现应用， 重点开发节能墙体材料， 以煤矸石、 粉煤灰、 工业尾矿和工业炉渣等原料为主，研发空心砖和烧结空心砖[10]。 当前墙体保温结构包括外保温、 内保温和夹心层保温， 设计应用中可能会出现热桥和冷桥现象， 而外保温层可以起到避免此类现象出现的作用， 还可以保护主体结构， 延长建筑物使用寿命。 在具体建筑设计中应用节能墙体材料， 要契合不同墙体灵活选择不同的节能墙体材料， 仔细检查材料构成元素， 禁止选择对环境污染较大的建筑材料， 否则会给居住者身体健康带来危害， 污染自然环境。 所以， 要重点考虑材料环保性能， 促使墙体作用和环保材料深度融合， 达成质量和环保目标。

目前建筑节能墙体材料实际应用中， 表现在以下几个方面： 1） 外墙保温和饰面系统。 建筑墙体节能材料应用中， 由于我外墙保温材料占据重要地位，直接影响到墙体节能效果。 通常情况下， 外墙保温材料是无机材料和有机材料构成， 多数建筑物的外墙保温材料采用无机材料， 使用中不可避免出现一系列问题， 自然无法满足时代发展需求， 对此需要积极推动外墙保温材料优化改良。 外墙保护与饰面系统中， 维护结构系统应用相较于广泛， 优势鲜明，不仅可以增强主体结构稳定性， 还可以实现外墙美化； 2） 隔热水泥模板外墙。 采用隔热水泥模板外墙， 实际应用中绝缘性能优良， 现场浇筑中可以成为外墙主要构成， 具有较强的加固、 保温隔热作用，性能优良； 3） 轻质免蒸加气混凝土砖。 此种新型墙体材料包括河砂、 水泥、 发泡剂、 粉煤灰和水等，基于一定配合比合理配置利用， 具有容重低、 强度高和保温的优势特点。 相较于传统工艺， 不需要消耗燃煤、 排污， 在降低生产成本同时， 起到理想的节能环保效果， 凭借其优势在高层框架结构工程中广泛应用。 另外， 由于此种材料的多孔性赋予墙体较低的弹性模量， 增加冲击载荷， 具有吸收和分散载荷作用。

4.2 门窗节能材料

在建筑围护结构中， 门窗耗能较大， 积极选用节能门窗材料至关重要， 可以有效提升建筑物整体节能效果。 目前外场透光材料不断推陈出新， 此类材料优化改进下可以显著增强外窗保温隔热性能。选择新型节能玻璃材料， 玻璃表面有一层涂层薄膜，可以降低阳光辐射， 促使玻璃吸收更多太阳能。 而且塑料中空玻璃窗户同样具有较强的保温隔热性能，是由于惰性气体可以减少中空玻璃传热系数， 增强外窗气密性。 另外， 过滤常温下对人体不利的紫外线， 使用泡沫塑料作为密封条， 增强建筑物内部保温性能， 减少不必要的能源损耗。

4.3 节能玻璃材料

节能玻璃材料保温隔热性能优良， 已经成为绿色建筑的主要材料， 在建筑幕墙结构中占据重要地位。 伴随着经济社会快速发展， 单银Low-E中空玻璃以及双银Low-E镀膜中空玻璃具有突出的节能环保性能， 逐渐成为现代建筑物的主要材料。 另外， 随着技术创新发展， 太阳能光伏玻璃、 真空玻璃等材料也在逐步推广应用。 建筑玻璃贴膜属于近些年来涌现的一种节能方式， 在实践中受到了社会的认可和重视。

4.4 屋面节能材料

屋面节能材料选择， 应重点选择导热系数和吸水率不高、 且具有强度的节能材料。 施工中， 将屋面保温材料设置在屋面板和防水层中间， 在提升建筑物内部空气湿度的同时， 起到保温隔热作用。 也可以选择其他措施来增强屋面保温隔热性能， 如，屋面绿化方式可以减少温室气体排放量， 减少对生态环境的污染影响。

4.5 内部设备节能设计

除了建筑结构设计中应用节能材料， 在建筑设备设计中同样可以采用节能材料。 如， 采暖空调节能设计中， 围绕采暖系统积极设计， 改良供暖系统，降低能耗。 空调节能系统中要避免太阳光辐射影响，并结合建筑物内部构造合理设计外窗朝向、 大小，以此来取得理想的节能效果。 其他电气设备， 如，卫生器具节能设计中， 结合光源情况来有机整合利用自然界光源， 选择节能荧光灯， 减少不必要电能损耗。

此外， 为了推动绿色、 节能建筑发展， 也要进一步加强节能材料研发， 结合不同自然条件和地质条件， 积极研发和应用节能材料。 扩大宣传， 增强消费者对节能材料认知和重视， 引导用户购买节能产品， 规范建筑节能市场， 最大程度上减少节能建筑施工成本。

5 结语

综上所述， 建筑设计中节能材料的有效应用，在满足工程建设质量需求基础上， 还可以减少整体能耗和环境污染。 故此， 要充分契合可持续发展战略要求， 增强人们节能环保意识， 加强节能材料研究力度， 规范市场， 以便于促进节能材料大范围应用， 在改善资源匮乏问题同时， 打造符合社会要求的节能环保型建筑工程。