新型节能建筑材料应用 朱绍峰

提纲 1、建筑节能材料在建筑节能中的地位 2、新型建筑节能材料的分类 3、各类新型建筑节能材料介绍 4、结语

1、建筑节能材料在建筑节能中的地位 节能降耗是中国全社会面临的一项重要任务。 建筑行业能耗占到了全社会总能耗的40％～50％ “十一五”期间，中国城镇将新建40～50亿平方米建筑。新建建筑将严格执行节能强制性标准，四个直辖市执行65％的节能标准，到“十二五”全国范围内执行65％的节能标准。同时，发展节能省地环保型建筑和绿色建筑；建立符合中国特点的节约型住宅建设和消费模式。

节能建筑材料是建筑节能的根本途径 节能建筑材料作为节能建筑的重要物质基础，是建筑节能的根本途径。在建筑中使用各种节能建材，一方面可提高建筑物的隔热保温效果，降低采暖空调能源损耗；另一方面又可以极大地改善建筑使用者的生活、工作环境。

走环保节能建材之路，大力开发和利用各种高品质的节能建材，是节约能源，降低能耗，保护生态环境的迫切要求，同时又对实现我国21世纪经济和社会的可持续性发展有着现实和深远的意义。

发展新型节能型建筑材料，就成为未来建筑材料的主要发展方向和趋势，对于落实科学发展观和构建资源节约型社会具有重要的现实意义。

2 新型建筑节能材料 新型建筑材料指在制造过程中使用新的工艺技术，产品具有节能、节土、利废和保护环境的特点，能改善建筑功能的一类建筑材料。建筑节能材料则突出在产品制造和使用过程中具有节约能源的特点。

新型建筑节能材料分类 在传统建筑材料基础上大力发展新型建筑材料也是节能建材研究领域一个重要的方面，主要包括新型墙体材料、保温隔热材料、防水密封材料、陶瓷材料、新型化学建材、装饰装修材料以及各种工业废渣的综合利用等。

3 各类新型建筑节能材料介绍 3.1新型墙体材料 墙体材料在房屋建材中约占70％，是建筑材料的重要组成部分，建筑物能量的损耗约50%来自墙体。 新型墙体材料的发展应有利于生态平衡、环境保护和节约能源，既要符合国家产业政策要求，又要能改善建筑物的使用功能，同时坚持“综合利废、因地制宜、市场引导”的原则

就其品种而言，新型墙体材料主要包括砖、块、板等，如粘土空心砖、掺废料的粘土砖、非粘土砖、建筑砌块、加气混凝土、轻质板材、复合板材等。

3.1.1空心黏土砖 在我国开展墙改工作初期，墙体材料主要为实心黏土砖，为了打破这一局面，所以用空心黏土砖逐步替代实心黏土砖的使用，以有效控制实心黏土砖的生产与使用。

3.1.2混凝土制品 主要有混凝土砖及混凝土砌块。该类产品充分各地现有资源，通过加入较高含量的粉煤灰等工业废渣，或以陶粒做骨料生产非承重墙体制品。

普通混凝土砖 以水泥为胶结料，石粉、碎石末、砂、废渣或轻集料、粉煤灰等为粗、细集料，经搅拌压制成型，自然养护而成。产品规格为240×115×53mm，密度等级为500－1200七个等级。承重混凝土砖抗压强度为Mu10－30，吸水率为6－10％；非承重混凝土砖抗压强度为Mu3.5、Mu5.0、Mu7.0，吸水率为10－18％。容重与黏土砖相近、施工方便，与砌筑和粉刷砂浆粘结强度高。

普通混凝土小型空心砌块 属于空心薄壁材料，单排孔容重在1200 kg/m3左右，双排孔容重在1400 kg/m3左右，传热系数2.97W/(m2·K)。一般用于承重结构内、外墙体。强度为Mu5－25，相对含水率应控制在40％左右，干缩率应控制在0.045％。

砼多孔砖 以水泥为胶结材料，以砂、石等为主要集料（也可利用工业废渣），以水搅拌成型，经养护而制成的多排小孔砼砖。主要规格240×115×90mm，空洞率大于30%。

砼空心砖 水泥为胶结料，砂、石或轻集料为主要集料，粉煤灰为掺合料，加水搅拌成型，自然养护而制成的用于非承重墙体，空洞率不低于40％的砼空心砖。有二、三、四排孔，容重等级800－1400 kg/m3；相对吸水率不大于40％；干燥收缩率小于0.060％。对于利用废渣集料的砼空心砖，要求碳化系数不低于0.8，软化系数不低于0.75。

轻集料砼小型空心砌块 以人造轻集料（烧结粉煤灰、粘土、页岩陶粒和非烧结粉煤灰轻骨料）或天然轻集料（浮石、火山岩、沸石）或利废材料（炉渣、页岩渣、煤矸石）为轻粗骨料，以砂或轻细材料（陶砂、膨胀珍珠岩、炉渣）为细集料，水泥为胶结料，经加水混合、搅拌、成型、养护而成。其容重小于1400 kg/m3，作为承重构造体系时，相对含水率应控制在40％左右，干缩率应控制在0.045％；非承重时干缩率可到0.060％。

3.1.3煤矸石烧结制品 以煤矸石为主要原料，经破碎、均化、搅拌成型，煅烧而成。该产品与普通粘土砖规格相同，性能接近，可按普通粘土砖设计、施工、验收。 煤矸石多孔砖 煤矸石烧结空心砖

3.1.4粉煤灰制品 粉煤灰是燃煤发电场的废弃物，由于其具有轻质多孔的特点和潜在的水硬性，可以作为多种建材的生产原料。开发粉煤灰建材不仅可以解决能源和资源问题，同时解决了这种工业废弃物造成的污染问题。今后在粉煤灰综合利用方面，需要重点开发研究的有：大掺量粉煤灰制品；各种免烧结、免蒸养自然养护工艺的粉煤灰砖制品和粉煤灰陶粒等。

以粉煤灰、水泥、各种轻重集料、水为主要组分拌合制成混凝土砌块或砖。粉煤灰利用率不低于原材料总量的20％，水泥掺入量不低于原材料总量的10％。主要用作填充墙体材料，产品干缩率控制在0.060％，碳化系数不低于0.7。

粉煤灰盲孔砖 粉煤灰空心砌块 粉煤灰多孔砖 粉煤灰多孔砖

3.1.5自保温砌块 自保温墙体材料可选择导热系数低、热阻值大、容重低、强度合适的材料，如轻质砼砌块、加气混凝土。也可利用墙体产品自身空洞，通过对产品保温的二次加工或墙体施工过程的保温处理，达到提高墙体热工性能的目标，如在空洞内置EPS块、玻化微珠、蛭石颗粒、膨胀珍珠岩等。

自保温节能空心砌块 自保温砌块

3.1.6 轻质内墙隔条板 GRC轻质多孔隔墙条板以膨胀珍珠岩为主材，低碱或快硬硫酸铝酸盐为胶结材料和低碱玻纤涂塑网格布，经挤压成型、自然养护而成。

石膏条板以石膏为主材，加入普通水泥、膨胀珍珠岩和中碱涂塑网格布挤压成型经自然养护而成。

轻质混凝土条板采用普通硅酸盐水泥为胶结料，工业废渣或陶粒，可掺入粉煤灰，根据需要可加筋增强（低碳冷拔钢丝），经挤压成型养护而成。

植物维条板（FCC板）采用轻烧镁粉、秸秆（细度60－80目）、玻纤为中碱熟丝或无碱拌合，挤压成型养护而成。

粉煤灰泡沫水泥条板（ASA板）采用粉煤灰、轻烧镁粉、低碱或快硬硫酸铝酸盐为胶结材料，耐碱玻纤涂塑网格布等，经均化、发泡、成型、养护而成。

硅镁加气水泥隔墙板（GM板）采用铝酸盐水泥、轻烧镁粉、粉煤灰、维尼纶纤维等材料，均化、发泡、高温、高压养护而成。

3.1.7复合墙板 复合墙板具有轻质、高强、保温隔热性能优良，集围护、装饰、保温隔热为一体的多功能新型板状墙体材料。一般有三种形式：保温层在两层中间、保温层设置在复合板两侧、保温层设置在复合板一侧。根据保温隔热层所用的材料，分为有机和无机两大类；按面层所用的材料可分为金属和非金属两大类。

聚苯乙烯夹芯复合板 聚苯乙烯夹芯复合板（金属面EPS板），具有轻质、高强，集承重、隔热、防水、装饰于一体，耐腐蚀，便于施工。导热系数0.034 －0.037W/(m·K)。类似的板材有：铝塑聚苯乙烯夹芯复合板、塑钢聚苯乙烯夹芯复合板。

聚氨酯夹芯复合板 聚氨酯夹芯复合板，一般以彩色镀锌钢板为面材，经辊压成为压型板，然后与液体聚氨酯复合发泡而成。导热系数0.017 －0.023W/(m·K)。适用于工业与民用建筑保温外墙和屋面保温。

混凝土岩棉复合外墙板 混凝土岩棉复合外墙板是以混凝土饰面层、岩棉保温层和钢筋混凝土结构层三层连成的具有保温、隔热、隔声、防水等多功能的复合外墙板。有承重和非承重之分。

由150mm厚钢筋混凝土结构层、50mm岩棉保温层和50mm混凝土饰面层组成的承重混凝土岩棉复合外墙板，自重为500－512Kg/m2,平均热阻值为0.99，传热系数1.01。

3.1.8蒸压轻质加气混凝土制品 轻质加气混凝土（Autoclaved Lightweight Concrete）,简称ALC。是以硅砂、水泥、石灰为主要原料，采用防锈处理的钢筋增强，经过高温、高压、蒸汽养护而成的多空混凝土制品。该技术于1934年诞生于瑞典，六十年代初传入日本。ALC制品内部由互不连通的微小气孔组成，导热系数为0.13W/(m·K)，保温隔热性能优于普通混凝土10倍。该产品为不燃硅酸盐物料，体积热稳定性好，热迁移慢，具有很好的耐火性。立方体抗压强度可达4MPa。无放射性，无有害物质。

3.1.9泡沫混凝土制品 泡沫混凝土通常是用机械方法将泡沫剂水溶液制备成泡沫，再将泡沫加入到含硅质材料、钙质材料、水及各种外加剂等组成的料浆中，经混合搅拌、浇注型、养护而成的一种多孔混凝土材料。泡沫混凝土中含有大量封闭的孔隙，所以具有良好的物理力学性能。

泡沫混凝土的基本原料为水泥、石灰、水、泡沫，在此基础上掺加一些填料、骨料及外加剂。常用的填料及骨料为：砂、粉煤灰、陶粒、碎石屑、膨胀聚苯乙烯、膨胀珍珠岩、苯脱克细骨料，常用的外加剂与普通混凝土一样，为减水剂、防水剂、缓凝剂、促凝剂等。

泡沫混凝土的密度小，密度等级一般为300-1800kg/m3，常用泡沫混凝土的密度等级为300-1200 kg/m3，近年来，密度为160 kg/m3的超轻泡沫混凝土也在建筑工程中获得了应用。

由于泡沫混凝土中含有大量封闭的细小孔隙，因此具有良好的热工性能，即良好的保温隔热性能，这是普通混凝土所不具备的。通常密度等级在300-1200 kg/m3范围的泡沫混凝土，导热系数在0.08-0.3w/(m·K)之间。采用泡沫混凝土作为建筑物墙体及屋面材料，具有良好的节能效果。

泡沫混凝土属多孔材料，因此它也是一种良好的隔音材料，在建筑物的楼层和高速公路的隔音板、地下建筑物的顶层等可采用该材料作为隔音层。泡沫混凝土是无机材料，不会燃烧，从而具有良好的耐火性，在建筑物上使用，可提高建筑物的防火性能。 泡沫混凝土还具有施工过程中可泵性好，防水能力强，冲击能量吸收性能好，可大量利用工业废渣，价格低廉等优点。

3.1.10陶粒增强加气砌块 该产品以河道淤泥、粉煤灰、混凝土管桩厂的离心余浆为主要原料经过轻质陶粒和引气浆体制备、混合、浇模、静养、自动切割、蒸汽养护等工艺制备而成。砌块干体积密度450-750 kg/m3，导热系数0.11-0.18W/(m·K)之间，是黏土砖的五分之一，混凝土的八分之一。强度可达3.5－7.5MPa，可直接用于建筑外围护结构。使用的原材料为不燃无机物，不产生有害气体。且有极强的抗渗性。 陶粒切割面含有大量开口孔，与砂浆的粘结强度大于0.9MPa。

陶粒增强加气砌块切面 陶粒增强加气砌块

3.1.11免烧砖 灰砂砖：以砂、生石灰、少量水泥为主要原料，经成型、蒸汽养护制成。强度高于Mu10，干密度1700－1900Kg/m3,传热系数1.1W/(m2·K)。主要用于多层承重构造墙体。按制作工艺不同可分为彩色灰砂砖、灰砂空心砖、碳化灰砂砖、免烧灰砂砖。 灰砂砖 蒸养灰砂砖

蒸压粉煤灰砖：以粉煤灰为主要原料、水泥（或掺入适量石灰、石膏、外加剂）为胶凝材料，加入部分破碎煤矸石（或石粉、砂）作骨料，经混合、碾压、搅拌、成型，通过高压或常压蒸汽养护而制成。强度等级Mu10－30，碳化系数不小于0.8。 蒸压粉煤灰砖

煤矸石自养砖：以煤矸石（或掺炉渣）为主要原料，水泥（或掺入适量石灰、石膏）为胶凝材料，经拌合、搅拌、压制成型，自然养护而制成。一般强度在Mu10左右，抗折强度在2.5MPa左右。

3.2保温隔热材料 建筑节能以发展新型节能建材为前提，必须足够的保温隔热材料作基础 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。

保温材料和隔热材料统称绝热材料 1）保温材料：指的是控制室内热量外流的建筑材料；绝热材料通常导热系数（λ）值应不大于0.23W／(m·K)，热阻（Ｒ）值应不小于4.35（m2·K）/W。此外，绝热材料尚应满足：表观密度不大于600kg／m3，抗压强度大于0.3MPa，构造简单，施工容易，造价低等。 2）隔热材料：指的是控制室外热量进入室内的建筑材料；隔热材料应能阻抗室外热量的传入，以及减小室外空气温度波动对内表面温度影响。材料隔热性能的优劣，不仅与材料的导热系数有关，而且与导温系数、蓄热系数有关。 保温隔热材料的应用： （1）主要应用于建筑物墙体和屋顶的保温绝热； （2）热工设备、热力管道的保温； （3）冷藏室及冷藏设备上也大量使用。

传热原理 传热是指热量从高温区(介质)向低温区(介质)的自发流动，是一种由于温差而引起的能量转移。 传热的方式有三种：传导、对流和辐射。 　　传热的方式有三种：传导、对流和辐射。 　　“传导”是依靠物体内各部分直接接触的物质近质点（分子，原子，自由电子等）作热运动而引起的热能传递过程；

　“对流”是指较热的液体或气体，因遇热膨胀而密度减小从而上升，冷的液体或气体就会补充过来，形成分子的循环流动，这样热量就从高温的地方通过分子的相对位移，转向低温的地方； 　　“热辐射”是依靠物体表面对外发射电磁波而传递热量的现象，高温物体辐射给低温物体的能量大于低温物体的能量，其结果为热从高温物体传递给低温物体。

　在实际的传热过程中，往往同时存在着两种或三种传热方式。 　　要实现绝热必须使建筑材料满足表观密度小、对流弱、热辐射低的要求。 　　衡量材料导热能力的主要指标是热导率λ。

3.2.1 保温隔热材料的基本性能 1 导热系数： 导热性：当材料的两表面出现温度差时，热量自动从高温的一面向低温的一面传导，材料的这种传递热量的性质，叫做导热性； 导热性一般用导热系数来表示； λ的物理意义是在稳定传热条件下，当材料层厚度内的温差为1℃时，在1h内通过1m2表面积的热量。

2. 影响材料导热系数的因素 影响材料保温性能的主要因素是导热系数的大小，导热系数愈小，保温性能愈好。材料的导热系数受以下因素影响： （１）材料的性质 不同的材料其导热系数是不同的，一般说来，导热系数值以金属最大，非金属次之，液体较小，而气体更小。对于同一种材料，内部结构不同，导热系数也差别很大。一般结晶结构的为最大，微晶体结构的次之，玻璃体结构的最小。但对于多孔的绝热材料来说，由于孔隙率高，气体（空气）对导热系数的影响起着主要作用，而固体部分的结构无论是晶态或玻璃态对其影响都不大。

（２）表观密度与孔隙特征 由于材料中固体物质的导热能力比空气要大得多，故表观密度小的材料，因其孔隙率大，导热系数就小。 在孔隙率相同的条件下，孔隙尺寸愈大，导热系数就愈大；互相连通孔隙比封闭孔隙导热性要高。 对于表观密度很小的材料，特别是纤维状材料（如超细玻璃纤维），当其表观密度低于某一极限值时，导热系数反而会增大，这是由于孔隙增大且互相连通的孔隙大大增多，而使对流作用加强的结果。因此这类材料存在一最佳表观密度，即在这个表观密度时导热系数最小。

（３）湿度 材料吸湿受潮后，其导热系数就会增大，这在多孔材料中最为明显。这是由于当材料的孔隙中有了水分（包括水蒸气）后，则孔隙中蒸汽的扩散和水分子的热传导将起主要传热作用，而水的λ为0.58Ｗ／（ｍ·Ｋ），比空气的λ=0.029Ｗ／（ｍ·Ｋ）大20倍左右。如果孔隙中的水结成了冰，则冰的λ=2.33 Ｗ／（ｍ·Ｋ），其结果使材料的导热系数更加增大。故绝热材料在应用时必须注意防水避潮。

（４）温度 材料的导热系数随温度的升高而增大，因为温度升高时，材料固体分子的热运动增强，同时材料孔隙中空气的导热和孔壁间的辐射作用也有所增加。但这种影响，当温度在０～50℃范围内时并不显著，只有对处于高温或负温下的材料，才要考虑温度的影响。

（５）热流方向 对于各向异性的材料，如木材等纤维质的材料，当热流平行于纤维方向时，热流受到阻力小，而热流垂直于纤维方向时，受到的阻力就大。

3 热阻R（m·K/W） 　　热阻说明保温隔热材料抵抗热流通过的能力，即热流通过时所遇阻力。

4导温系数α（m2/s） 导温系数说明材料在不稳定的热作用下，内部温度变化的速度与材料的热导率成正比，与热容量成反比。

5蓄热系数S（W/（m2·K）） 蓄热系数是衡量保温隔热材料储热能力的重要指标。蓄热系数大的材料蓄热性能好，热稳定性相应也较好。

3.2.2 常用保温隔热材料分类

常用的保温隔热材料 绝热材料按其化学组成可分为无机、有机、复合三大类型。 　　绝热材料按其化学组成可分为无机、有机、复合三大类型。 　　无机绝热材料是用无机矿物质原材料制成的材料，常呈纤维状、松散粒状或多孔状，可制成板、片、卷材或有套管型制品。 　　有机绝热材料是用有机原材料（各种树脂、软木、木丝、刨花等）制成。　　

3.2.3矿物棉、岩棉、玻璃棉 是以岩石、矿渣为主要原料，经高温熔融，用离心等方法制成的棉及以热固型树脂为粘结剂生产的绝热制品。具有保温隔热性能好(λ=0.047 W/(m·K)，S24=0.56 W /(m2·K))，耐一定的温度，防火性能好，吸声、隔音等优点；且干法施工，施工效率高。缺点是：吸湿性强，应注意防潮；松散材料在墙面铺设、固定并保持平整度较困难。

3.2.4泡沫塑料及多孔聚合物 主要有聚苯乙烯泡沫塑料(包括挤塑型和发泡型)和聚氨脂泡沫塑料，具有保温性能好(聚苯乙烯：λ=0.042 W/(m·K)，S24=0.35W/(m2·K)；聚氨脂：λ=0.033 W/(m·K)，S24= 0.36W/(m2·K))，吸声、隔音，且吸水率低，干法作业等优点。缺点是：对罩面砂浆防裂要求较高，整体造价偏高，防火性能有待改善。

3.2.5膨胀珍珠岩及其制品 保温隔热性能较好(水玻璃珍珠岩板：λ=0.062W/(m·K)，S24=1.76W/(m2·K))，蓄热能力较强，防火、耐腐蚀，吸声、隔音，无毒、无味，价格低廉，干法施工；缺点是材料吸水率较高，质脆，应注意防潮、防裂。

3.2.6 硅酸钙绝热制品 保温隔热性能较好，热稳定性好(硅钙板：ρ≤ 250 kg/m3时，λ=0.048W/(m·K)，S24=1.76W/(m2·K))，耐热防火(耐热温度可达1 000℃，强度较高；耐水、耐腐蚀；吸声、隔音；且可加工性好，干法施工。缺点是生产工艺相对较复杂，产品价格偏高。

3.2.7各种复合保温隔热材料 复合硅酸盐保温隔热涂料、胶粉料聚苯乙烯颗粒保温隔热材料等。保温隔热性能较好，热稳定性好(胶粉料聚苯乙烯颗粒保温隔热材料：ρ≤220 kg/m3时，λ=0.059W/(m·K)，S24=1.30 W/(m2·K))，防火性能较好(难燃级，B 级)，吸声、隔音性能较好，湿法涂抹施工，整体性好。缺点是施工受气候影响较大，施工周期相对较长。

3.2.8膨胀玻化微珠 是一种无机玻璃质矿物材料松子岩，经过特殊工艺技术加工而成，呈现不规则球状颗粒，内部多孔，表面玻化封闭，光泽平滑，理化性能稳定。具有轻质、绝热、耐火、抗老化、吸水率小等特点。导热系数0.032－0.045W/(m·K)，粒度0.5－1mm，堆积密度80－100Kg/m3。

3.2.9板材保温隔热材料 广义的讲，板材保温隔热材料，使用的地区和范围比较广，可以在外墙外保温工程中使用，也可以在外墙内保温工程中使用。板材保温隔热材料的保温主体可以是发泡型聚苯乙烯板，挤出型聚苯乙烯板，岩棉板，玻璃棉板等不同材料。板材保温隔热材料又可分为单一保温隔热材料和系统保温隔热材料。

单一保温隔热材料，是保温工程应用的主体，在使用过程中需要其它材料的配合。如：发泡型聚苯乙烯板，挤出型聚苯乙烯板，岩棉板，玻璃棉板等

系统保温材料 系统保温材料是指将单一保温材料与其它辅助材料复合而成为一个系统，称为系统保温材料。现有的系统保温材料有如下几种： （1）外墙外保温系统：发泡型聚苯乙烯板（或挤出型聚苯乙烯板）+耐碱玻纤网布+含有胶粘剂的聚合物砂浆，如专威特外墙外保温系统，北京中建院外墙外保温系统，Preswitt保温系统等； 外保温系统需测试的项目：传热系数、防水性、耐冻融、耐候性、耐冲击、抗风压等。 （2）内保温系统：有发炮型聚苯乙烯板（或挤出型聚苯乙烯板）+纸面石膏板；GRC保温板（发炮型聚苯乙烯板与水泥砂浆复合）；岩棉夹心保温板；增强水泥聚苯保温板等。

3.2.10浆体保温材料 浆体保温材料目前主要用于外墙内保温，也可用于隔墙和分户墙的保温隔热，如性能允许还可用于外墙外保温。浆体材料有二种类型，一种是以胶凝材料为主的固化型，一种是以水分蒸发为主的干燥型。 其主要成分是由海泡石（聚苯粒）、矿物纤维、硅酸盐为主的的多种材料，经过一定的生产工艺复合而成的轻质保温材料。它的产品有粉状和膏状（浆体状）两种类型，但使用时均以浆体抹在基层上。

表2浆体保温材料性能指标

虽然浆体保温材料存在诸如湿作业干燥周期长，施工受季节和气候影响大之类的问题，但却以施工方便，适应性强，保温效果好，缩短整体工期而深受使用单位的青睐 .

3.2.11保温涂料 保温(隔热、绝热)涂料综合了涂料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。与传统保温材料(制品)相比，其优点在于： (1)导热系数低，保温效果显著； (2)可与基层全面黏结，整体性强，特别适用于其它保温材料难以解决的异型设备保温； (3)质轻、层薄，建筑内保温用相对提高了住宅的使用面积； (4)阻燃性好，环保性强； (5)施工相对简单，可采用人工涂抹的方式进行；(6)材料生产工艺简单，能耗低。

热传递是通过对流、辐射及热传导三种途径来实现的。对于保温涂料而言，(固体)热传导主要由保温涂料中的固体部分来完成；热对流则主要由保温涂料中的空气来完成；热辐射的传递不需要任何介质。因此要获得良好的隔热保温效果，一是要在保持足够机械强度的同时，材料的体积密度要极端的小；二是要将空气的对流减弱到极限；三是要通过近于无穷多的界面和通过材料的改性使热辐射经反射、散射和吸收而降到最低。

主要品种 阻隔性隔热涂料 反射隔热涂料 辐射隔热涂料 薄层隔热反射涂料 真空绝热保温涂料 纳米孔超级绝热保温涂料

阻隔性隔热涂料 这类涂料是20世纪80年代末发展起来的一类新型隔热材料。我国有上百家研究单位和企业在进行保温涂料的研究工作，有“复合硅酸镁铝隔热涂料”、“稀土保温涂料”、“涂覆型复合硅酸盐隔热涂料”等，涂料配方、施工方法各异，性能，如快干速硬、防水憎水等也各不相同，但均属硅酸盐系涂料。

阻隔性隔热涂料 无机隔热骨料：海泡石、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、漂珠、粉煤灰、硅藻土、石棉、玻璃棉、矿棉、硅酸铝纤维等； 黏结剂也由单一的水玻璃发展为石膏(常温)、水泥(常温)、高铝水泥(中温)、硅溶胶(高温)等复合使用。 外加剂改善涂料性能：如流动性、硬化性、憎水性、耐高温性、反射性等 。 经过机械打浆、发泡、搅拌等工艺制成膏状保温涂料。硅酸盐复合绝热涂料国家标准(GB/T 17371-1998)

反射隔热涂料 反射隔热涂料（水性）是在铝基反光隔热涂料的基础上发展而来，通过选择合适的树脂、金属、或金属氧化物颜、填料及生产工艺，制得高反射率涂层，反射太阳光来达到隔热目的。 反射隔热涂料采用固体丙烯酸树脂作为基料，利用特种材料，如空心微珠等组合形成高太阳热反射漆膜，不仅具有工业、建筑涂料的防腐装饰功能，同时起到了极佳的降温隔热作用。空心微珠填料对近红外光的反射比远远高于普通填料。玻璃微珠与陶瓷微珠的反射比相近，但陶瓷微珠的贮存稳定性差，空心玻璃微珠保温涂料较稳定。

反射隔热涂料 太阳的高热辐射会给人类赖以生存的空间带来许多危害。夏季阳光照在建筑物屋顶上，顶楼房间的室内温度要比楼下房间高出3－5℃。许多发达国家中，喷淋装置、空调、冷气机和电风扇等降温制冷设备所耗用的能量，占全年总能耗的20％以上。在我国，这些设备消耗的能量则更多。采用太阳热反射涂料则可克服或缓解这些问题 。 据美国一家公司测算，使用太阳热反射涂料可以节约15％－20％的空调费。它的性能特点决定了其目标市场在石油化工领域、粮储仓库部门、建筑业及车辆、船舶的制造业等方面，市场范围相当广泛。

辐射隔热涂料 辐射隔热涂料是通过辐射的形式把建筑物吸收的日照光线和热量以一定的波长发射到空气中，从而达到良好隔热降温效果的涂料。 辐射隔热涂料不同于玻璃棉、泡沫塑料等多孔性低阻隔性隔热材料，因这些材料只能减慢但不能阻挡热能的传递。白天太阳能经过屋顶和墙壁不断传人室内空间及结构，一旦热能传入，就算室外温度减退，热能还是困陷其中。而辐射隔热涂料却能够以热发射的形式将吸收的热量辐射掉，从而促使室内与室外以同样的速率降温。

辐射隔热涂料 关键技术是制备具有高热发射率的涂料组分。研究表明，多种金属氧化物，如Fe2O3、Mn02、C0203、CuO等具有反型尖晶石结构的掺杂型物质具有热发射率高的特点，因而广泛用作隔热节能涂料的填料。人们详细研究了红外辐射的原理，并通过在硅酸盐结晶相中加入Al2O3，Ti02等金属氧化物细粉作为填料而研制出的红外辐射涂料在5－15μm波段内辐射红外线的能力在85％以上。

薄层隔热反射涂料——防火 选择耐候性好、韧性好、耐温较高、成膜性好的基料，加入轻质、孔隙率高、热绝缘系数大的绝缘填料及反射率高、表面光洁的反射填料，并辅以合适的分散剂、阻燃剂、成膜助剂等，研制成的薄层隔热反射涂料的热反射率可达85％以上，可用于成品油罐及低温容器的隔热保温。

真空绝热保温涂料——超级薄 真空状态能使分子振动热传导和对流传导两种方式完全消失，为此采用真空的填料以制备性能优良的保温涂料成为当前研究的热点之一。美国推出利用太空科技的ASTEC陶瓷绝热涂料在建筑物内使用，施以薄层即可有效地增强隔热保温效果，秋天可使室温提高2.8－4.4℃，夏天可使室内降低同样的温度，该涂料也具有较长的使用寿命。如一种由极微小的真空陶瓷微珠和与其相适应的环保乳液组成的水性涂料，它与墙体、金属、木制品等基体有较强的附着力，直接在基体表面涂抹0.3mm左右即可达到隔热保温目的。

纳米孔超级绝热保温涂料 纳米孔超级绝热材料是建立在低密度和超级细孔（小于50nm）结构基础上，理论上其导热系数可趋近于零。采用纳米孔原料获得比静止空气导热系数（0．023W／m·K）更小的涂膜是完全可能的。降低生产成本，开发使用温度高于1050℃的纳米孔绝热材料是今后研发的主要方向。作为最具市场应用潜力的新兴纳米科学技术，其发展为隔热涂料的研究提供了前所未有的机遇和可能性。

3.3防水密封材料 防水材料是建筑业及其他相关行业所需要的重要功能材料，是建材工业的一个重要组成部分。随着我国国民经济的快速发展，工业建筑与民用建筑对防水材料提出了多品种高质量的要求

3.4节能门窗和节能玻璃 建筑门窗和建筑幕墙是建筑围护结构的组成部分，是建筑物热交换、热传导最活跃、最敏感的部位，是墙体失热损失的5—6倍。门窗和幕墙的节能约占建筑节能的40％左右，具有权其重要的地位。

3.4.1门窗框扇材料 从目前节能门窗的发展来看，门窗的制造材料从单一的木、钢、铝合金等发展到了复合材料，如铝合金一木材复合、铝合金一塑料复合、玻璃钢等。目前我国市场主要的节能门窗有：PVC门窗、铝木复合门窗、铝塑复合门窗、玻璃钢门窗等。

(1)钢、铝窗 框扇材料的导热面积虽不大，但其导热系数很大，其传导热损失仍占整个窗户热损失的主要部分。其中，单层玻璃铝合金窗的传热系数K为6.2 W/m2·K，而单层玻璃塑料窗的传热系数K为4.6 W/m2·K，传热量减少了25.8％。

(2)断热铝合金框 采用非金属材料(如高强度增强尼龙隔热条)，对铝合金型材进行有效隔热。普通中空玻璃铝合金窗的传热系数K为3.9 W/m2·K，采用断热铝合金窗后其传热系数降为3.4 W/m2·K。若断热铝合金框与Low—E中空玻璃配合使用，可使铝合金外窗的传热系数降低到2.5 W/m2·K以下，也由于其结构严密，装饰性好，是非常理想的外窗形式。

(3)PVC塑料框 PVC塑料型材或断热铝合金型材，由于窗框(扇)的断面形式不同，做成的外窗传热系数差别很大，一般PVC塑料框材的传热系数K为1.9 W/m2·K，在选择节能窗框(扇)材料时也应加以重视。若采用中空玻璃塑料窗，其传热系数K可达2.5～2.8 W/m2·K，甚至更小，这是塑料窗作为节能外窗的有利条件之一。

(4) 铝木门窗 铝木门窗最大的特点是保温、节能、抗风沙。它是在实木之外又包了一层铝合金，使门窗的密封性更强，可以有效地阻隔风沙的侵袭。当酷暑难耐之时，又可以阻挡室外燥热，减少室内冷气的散失；在寒冷的冬季也不会结冰、结露，还能将噪音拒之窗外。

3.4.2玻璃 除结构外，对门窗节能性能影响最大的是玻璃的性能。玻璃是重要的建筑材料，随着对建筑物装饰性要求的不断提高，玻璃在建筑行业中的使用量也不断增大。然而，当今人们在选择建筑物的玻璃门窗时，除了考虑其美学和外观特征外，更注重其热量控制、制冷成本和内部阳光投射舒适平衡等问题。

3.4.2.1普通透明玻璃 透明玻璃（钠钙硅玻璃）的透射范围正好与太阳辐射光谱区域重合（见图3），因此，在透过可见光的同时，阳光中的红外线热能也大量地透过了玻璃，而3～5μm中红外波段的热能又被大量地吸收，这导致它不能有效地阻挡太阳辐射能。 对暖气发出的波长5μm以上的热辐射，普通玻璃不能直接透过而是近乎完全吸收，并通过传导、辐射及与空气对流的方式将热能传递到室外。   图36 6mm普通玻璃的透射率曲线

3.4.2.2中空玻璃 中空玻璃是以同尺寸两片或多片平板玻璃、镀膜玻璃、彩色玻璃、压花玻璃、钢化玻璃等，四周用高强、高气密性粘结剂将其与铝合金框或橡皮条、玻璃条胶结密封而成，是一种很有发展前途的新型节能建筑装饰材料。 具有优良的保温、隔热和降噪性能。

3.4.2.3真空玻璃 真空玻璃应用的是保温瓶原理。将两片玻璃（其中一片为白玻，另一片为LOW-E玻璃）四周围密封起来，两片玻璃之间用极小的支撑物分隔开，以防排真空时两片玻璃吸合到一起，形成0.1~0.2mm的真空层，排气后将排气口封死。      真空玻璃从热传导的三个途径进行了控制：由于真空层的存在，里面没有热的直接传到介质，也不能形成对流，在生产真空玻璃时，其中一片为LOW-E玻璃减少了辐射传热。      故真空玻璃具有三大功能特点：      一、保温隔热、降低能耗，保持室内舒适度。      二、隔声抗噪，保持室内宁静空间。      三、防结露，令您的视野清晰开阔。

北京天恒大厦地上22层，总建筑面积5万7千多平方米，真空玻璃幕墙7000多平方米，真空玻璃窗2500平方米，所用真空玻璃传热系数小于1 北京天恒大厦地上22层，总建筑面积5万7千多平方米，真空玻璃幕墙7000多平方米，真空玻璃窗2500平方米，所用真空玻璃传热系数小于1.2Wm-2k-1，计权隔声量高于36dB。它是世界首座全真空玻璃大厦，也是世界首座采用大面积真空玻璃幕墙的大厦。 北京天恒大厦

3.4.2.4热反射镀膜玻璃 是在玻璃表面镀金属或金属化合物膜，使玻璃呈显丰富色彩并具有新的光、热性能。其主要作用就是降低玻璃的遮阳系数Sc，限制太阳辐射的直接透过。热反射膜层对远红外线没有明显的反射作用，故对改善U值没有大的贡献。

在夏季光照强的地区，热反射玻璃的隔热作用十分明显，可有效衰减进入室内的太阳热辐射。但在无阳光的环境中，如夜晚或阴雨天气，其隔热作用与白玻璃无异。从节能的角度来看它不适用于寒冷地区，因为这些地区需要阳光进入室内采暖。

3.4.2.5镀膜低辐射玻璃 又称low-E玻璃，是近年来发展起来的新型节能玻璃，采用真空磁控溅射法或高温热解沉积法在玻璃表面镀上多层金属或其他化合物组成的膜。

高温热解沉积法是在浮法玻璃冷却工艺过程中完成的。液体金属或金属粉沫直接喷射到热玻璃表面上，随着玻璃的冷却，金属膜层成为玻璃的一部分 。固此，该膜层坚硬耐用。这种方法生产的"Low-E"玻璃具有许多优点：它可以热弯，钢化，不必在中空状态下使用，可以长期储存。它的缺点是热学性能比较差。

溅射法工艺生产"Low－E"玻璃，需一层纯银薄膜作为功能膜。纯银膜在二层金属氧化物膜之间。金属氧化物膜对纯银膜提供保护，且作为膜层之间的中间层增加颜色的纯度及光透射度。由于有多种金属靶材选择，及多种金属靶材组合，因此，溅射法生产"Low-E"玻璃可有多种配置。在颜色及纯度方面，溅射镀也优于热喷镀，而且，由于是离线法，在新产品开发方面也较灵活 。最主要的优点还在于溅射生产的"Low-E"中空玻璃其"u"值优于热解法产品的"u"值，但是它的缺点是氧化银膜层非常脆弱，所以它不可能象普通玻璃一样使用。

磁控溅射镀膜生产线

太阳辐射能量的97％集中在波长为0. 3-2. 5um范围内，这部分能量来自室外；100℃以下物体的辐射能量集中在2 太阳辐射能量的97％集中在波长为0.3-2.5um范围内，这部分能量来自室外；100℃以下物体的辐射能量集中在2.5um以上的长波段，这部分能量主要来自室内。若以室窗为界的话， 冬季或在高纬度地区我们希望室外的辐射能量进来，而室内的辐射能量不要外泄。若以辐射的波长为界的话，室内、室外辐射能的分界点就在2.5um这个波长处。

Low-E玻璃对0.38－0.780um的可见光具有较高的透射率，同时对红外光（特别是中远红外光）具有较高的反射率，既可以保证室内的能见度，又能减少冬季室内热量的向外发散，还能控制夏季户外热量过多地进入室内，提供舒适的居住生活环境，将是未来节能玻璃主要应用品种。

表3 几种中空玻璃的主要光热参数 玻璃名称 玻璃种类、结构 透光率 （%） 遮阳系数Sc 传热系数（w/m2℃） U冬 U夏 透明中空玻璃   玻璃种类、结构 透光率 （%） 遮阳系数Sc 传热系数（w/m2℃） U冬 U夏 透明中空玻璃 6C+12A+6C 81 0.87 2.75 3.09 热反射镀膜中空玻璃 6 CTS140+12A+6C 37 0.44 2.58 3.04 高透型LOW-E中空玻璃 6CES11+12A+6C 73 0.61 1.79 1.89 遮阳型LOW-E中空玻璃 6 CEB12+12A+6C 39 0.31 1.66 1.70

3.5太阳能综合利用 太阳能是人类可以利用的最丰富、最洁净、最理想的能源，随着太阳能光电转换技术的不断突破，在建筑中利用太阳能成为了可能 我国太阳能的利用近年来取得了可喜的成果：天津市奇信太阳能科技有限公司已成功研制建材化太阳能集热器，成为国内建材太阳能技术发展的先行者；而号称为中国太阳能第一楼建筑的北京北苑太阳能示范工程，其能源全部采用太阳能，已良好运转。

未来世界能源结构变化与预测

生 产 量 MW 世界太阳能电池产量

安装量/KW 我国光伏系统累计安装量

天津奇信太阳能公司办公楼 常州天合光能公司办公楼

北京天普太阳能公司南厂区办公楼 欧洲案例

4 结语 4.1注重资源节约 发展资源节约型节能建筑材料首先要通过建材企业对现有产品实行节省资源的措施，如降低单位产品原材料消耗，提高产品成品率和产品质量等。其次要充分利用回收资源，目前我国正处于大建设时期，要充分利用建筑垃圾，我国工业废渣和生活垃圾年产量约320亿吨，回收利用，替代原材料生产新型建材，不仅可减少环境污染和资源浪费，更重要的是可实现经济、环境的可持续性发展。

4.2注重能源节约 发展能源节约型建材就是要发展节能型新型材料，产品在生产和使用过程中都应考虑节能问题。如太阳能发电材料、高性能保温隔热材料等。

4.3注重环境友好 发展环境友好型建材就是要求建材产品不产生建筑垃圾，不污染生活环境，不影响人体健康，在生产过程中最大限度地减少对自然环境的破坏。随着物质水平的提高、消费观念的更新，人们的环保意识在不断增强，对建筑材料的环保要求不断提高。环境污染严重，对人体健康危害大的建材产品已逐渐被市场所淘汰，绿色环保型建材产品成为市场的销售热点。

4.4注重多功能化 随着社会经济的发展，人们消费观念的转变，建筑物不仅仅是遮风避雨的场所，还要满足安全、环保、舒适、方便和私密，旧有的建材已远不能满足人们的需要，开发和应用新型多功能材料成为人们追求的新目标。同时还要重视新技术、新产品的开发与应用，如将纳米技术与建筑材料结合，可开发出具有光催化性、抗菌、除臭、消毒等功能的生态建筑材料，从而改善人们的生活环境，提高人们的生活质量。

谢谢！