节能建筑材料与技术

5.5　节能建筑材料与技术

5.5.1　节能建筑材料

节能建筑要求建筑的围护结构有良好的保温隔热、轻质高强、经济合理的特性，常规的建筑材料不但建材工业本身耗能巨大，而且不能满足工业化建筑体系和建筑的可持续性发展，节能建筑将推动新型墙体材料的发展，新材料、新技术的应用又给建筑节能提供了有力的保证。

5.5.1.1　新型墙体材料

新型墙体材料是指不以消耗耕地、破坏生态和污染环境为代价，适应建筑部品工业化、施工机械化、减少施工现场湿作业、改善建筑功能等现代建筑业发展要求所生产的墙体材料，具有保温、隔热、轻质、高强、节土、节能、利废、保护环境、改善建筑功能、提高使用面积等一系列优点，其中相当一部分品种属于绿色建材。

新型墙体材料主要由块材与板材两部分组成，块材可分为砖类(空心砖和非黏土砖)与砌块类;板材可分为轻质板材类(平板和条板)与复合板类(外墙板、内隔墙板、外墙内保温板和外墙外保温板)。

1.块材类

1)砖类

孔洞率大于25%的非黏土烧结多孔砖和空心砖。

(1)烧结多孔砖(KP1型)。以黏土为主要原料，经坯料制备、挤出成型、焙烧而成的具有一定孔洞率的承重砌体材料。除具有较高的抗压强度、耐腐蚀性及耐久性外，还有容重轻、保温性能好等特点。可用于工业与民用建筑的承重墙体。

(2)烧结空心砖和空心砌块。以黏土为主要原料，经坯料制备、挤出成型、焙烧而成的水平孔非承重砌体材料。具有孔洞率大、重量轻、隔音、隔热、保温性能好等特点，砌筑与粉刷方便。主要应用于非承重分隔墙、框架结构的填充墙等。

(3)蒸压灰砂砖。以石英、细沙为主要原料(也可加入着色剂或掺加料)，经坯料制备、压制成型、蒸压养护而成的实心砌体材料。具有几何尺寸准确，外形美观，强度高，砌体表面光滑平整的特性。150号以上的砖可用于基础及其他建筑部位;100号砖可用于防潮层以上的建筑部位。

(4)粉煤灰烧结砖。粉煤灰烧结砖是在黏土原料中掺入30%以上的粉煤灰，经搅拌成型、干燥和焙烧而成的承重砌体材料。它具有容重轻(比黏土实心砖轻10%～15%)、强度与耐久性与黏土实心砖基本相同的优点，可用于一般工业与民用建筑的承重及非承重墙体。

(5)粉煤灰砖。以粉煤灰、石灰或水泥为主要原料，掺加适量石膏和骨料经压制成型、蒸压养护而成的砌体材料。它具有容重轻、保温性能好、几何尺寸准确等特点，适用于一般工业与民用建筑的承重墙体。

(6)粉煤灰黏土烧结空心砖(多孔砖)。粉煤灰黏土烧结空心砖以粉煤灰、黏土为主要原料，经搅拌、真空挤压成型、干燥、焙烧而成的具有一定孔洞率的砌体材料。它具有容重轻、保温隔热性能好的特点，适用于一般工业与民用建筑的承重及非承重墙体。

2)建筑砌块类

(1)普通混凝土小型空心砌块。以水泥为胶凝材料，砂石为骨料，加水搅拌，振动加压成型，经养护而成的具有一定空心率的砌体材料。它具有节能、强度高、自重轻、砌筑方便、墙面平整度好、施工效率高等优点。砌块主规格尺寸为406毫米×203毫米×203毫米，适用于一般工业与民用建筑，尤其是多层建筑的承重墙体及框架结构填充墙。

(2)轻集料混凝土小型空心砌块。以水泥为胶凝材料，炉渣等工业废渣为轻骨料加水搅拌，振动成型，经养护而成的具有较大空心率的砌体材料。具有强度高、自重轻、耐久性好、施工方便、砌筑效率高等优点。轻集料混凝土小型空心砌块的主规格尺寸为390毫米×190毫米×190毫米，适用于框架结构的填充墙，各类建筑非承重墙及一般低层建筑墙体。

(3)蒸压加气混凝土砌块。以水泥、石灰、砂、粉煤灰、矿渣、发气剂、气泡稳定剂等为主要原料，经磨细、计量配料、搅拌、浇注、发气膨胀、静停、切割、蒸压养护、成品加工和包装等工序制成的多孔混凝土制品。它具有质轻、高强、保温、隔热、吸声、防火、可锯、可刨加工等特点，主要用于框架结构、现浇混凝土结构建筑的外墙填充、内墙隔断，也可用于抗震圈梁构造多层建筑的外墙或保温隔热复合墙体，有时也用于建筑物屋面的保温和隔热。

(4)粉煤灰小型空心砌块。以粉煤灰、水泥、各种轻重集料、水为主要组分(有时也掺加外加剂等)，经计量配料、搅拌、成型、养护而制成的具有一定空隙率的新型墙体材料。其中粉煤灰用量不应低于原材料质量的20%，水泥用量不应低于原材料质量的10%。它具有质轻、高强、热工性能好、利废等特点，主规格尺寸为390毫米×190毫米×190毫米，被广泛应用于建筑结构的内外墙体。

(5)装饰混凝土砌块。以水泥、粗细集料、色泽集料、颜料和水为主要原材料，必要时加入化学外加剂和矿物外加剂，按一定的比例(质量比)计量、配料、搅拌、成型、养护而成的混凝土块材，经过前期预加工或后期处理使砌块外表面具有类似天然石材的装饰效果。主要品种有劈离砌块、凿毛砌块、条纹砌块、磨光砌块、坍陷砌块、雕塑砌块和露集料砌块等。装饰混凝土砌块砌筑后不需要进行外装修，主要用作建筑物的外墙体材料。

(6)石膏砌块。以建筑石膏为主要原料，经料浆拌和、浇注成型、自然干燥或烘干制成的石膏制品。在生产中还可加入各种轻集料、填充料、纤维增强材料、发泡剂等辅助原料。也有用高强石膏粉或部分水泥代替建筑石膏，并掺加粉煤灰生产石膏砌块。

目前国内生产的石膏砌块以空心为主，国外以实心为主。常用尺寸为666毫米×500毫米×(60、70、80、100、120、160)毫米，四周设有企口，三块砌块相拼正好为1平方米的墙面。石膏砌块墙体为轻质结构，能有效减轻建筑物自重，降低基础造价，提高抗震能力，并增加房屋的有效使用面积。

石膏砌块的生产过程只产生少量的废品砌块渣，其本身也是生产石膏粉的原料，可循环利用，对环境几乎没有污染。作为内隔墙的石膏砌块对人体无害，在长期使用过程中不会有任何有害气体释放，无放射性和重金属危害，安全防火，调节湿度，保温隔热，节约能源，是典型的绿色建材产品。

(7)泡沫混凝土砌块。用物理机械方法将泡沫剂水溶液制备成泡沫，再将泡沫加入到由胶凝材料(如水泥、石灰)、集料(石子、砂、炉渣、膨胀珍珠岩等)、掺和料(粉煤灰、矿渣、硅灰)、各种外加剂和水等制成的料浆中，经均匀混合、浇注成型、养护而成的新型墙体和保温隔热材料。由于其含有大量的封闭孔隙，具有轻质、保温、隔热、隔湿、吸声等功能。

按设计需要，泡沫混凝土砌块可制成实心结构或空心结构。按热工性能要求，泡沫混凝土砌块可分为保温型和隔热型。主规格尺寸为390毫米×190毫米×190毫米，密度通常在300～1 200千克/米³范围内，密度在300～700千克/米³范围内的泡沫混凝土砌块主要用于框架结构墙体填充保温材料和屋面保温，密度在800～1 200千克/米³的泡沫混凝土砌块主要用于框架结构的墙体填充隔热用途和屋面隔热层。按照材料体系，泡沫混凝土砌块可分为水泥泡沫混凝土砌块和硅酸盐泡沫混凝土砌块，目前市场上生产的泡沫混凝土砌块主要是水泥泡沫混凝土砌块。

2.板材类

1)轻质板材类

轻质板材是以无机胶凝材料为主要基体材料组分，采用各种工艺预制而成的长度与宽度远大于厚度、板材体积密度或面密度与普通混凝土制品相比相对较低的建筑制品。轻质板材包括轻质平板与轻质条板。

轻质平板的长度一般为2 400～3 000毫米，宽度一般为1 220毫米，厚度一般在4～25厘米之间，均为实心板材;轻质条板的长度一般为2 500～3 000毫米，宽度一般为600毫米，厚度一般大于50毫米，常用厚度有60毫米、90毫米、120毫米，轻质条板的截面形式有实心、多孔和夹心。轻质平板作装饰板、吊顶板或隔墙板时，需要依附于其他支撑物，如结构墙面、龙骨等，轻质条板可独立使用作为隔墙。

(1)轻质平板。常见的有纤维水泥板、纤维增强硅酸钙板、玻镁平板、水泥木屑板、石膏纤维板、石膏刨花板，纸面草板、玻璃纤维增强水泥平板等。

(2)轻质条板。常见的有玻璃纤维增强水泥轻质多孔隔墙条板，石膏空心条板、工业灰渣混凝土空心隔墙条板、硅镁加气混凝土空心隔墙条板、木纤维增强水泥多孔墙板、无轻骨料普通混凝土轻型条板等。

2)复合板材类

包括外墙板、内隔墙板、外墙内保温板、外墙外保温板。

(1)外墙板。其中有玻璃纤维增强水泥(GRC)复合外墙板、钢筋混凝土复合外墙板、钢丝网架水泥复合外墙板、金属面夹心复合外墙板等。

(2)内隔墙板。其中有石膏板复合内墙板、纤维水泥板复合内墙板、硅酸钙板复合内墙板、后充填式钢丝网混凝土复合内墙板等。

(3)外墙内保温板。其中有GRC外墙内保温板、玻纤增强石膏外墙内保温板、水泥聚苯板外墙内保温板、纸面石膏聚苯外墙内保温板、纸面石膏玻璃棉外墙内保温板等。

5.5.1.2　复合墙板

复合墙板是用两种或两种以上具有完全不同性能的材料，经过一定的工艺过程制造而成的建筑预制品。复合墙板可分为复合外墙板和复合内墙板。

常用的复合外墙板有玻璃纤维增强水泥(GRC)复合外墙板、钢筋混凝土复合外墙板、钢丝(筋)网架水泥复合外墙板、后充填式增强混凝土复合外墙板和金属面夹心复合外墙板。

常用的复合内墙板有石膏板复合内墙板、纤维水泥板复合内墙板、硅酸钙板复合内墙板、后充填式增强混凝土复合内墙板。

1.GRC外挂保温复合墙板

把岩棉板或聚苯板固定在砖或混凝土等墙面上，然后用三维调节固定件将GRC外壳安装在墙体绝热层外侧，板缝用止水带和丙烯酸密封膏处理，所形成的复合外墙称为GRC外挂保温复合墙板。

这一构造实现了墙体全面保温，消除了热桥，有利于保温层的通风散湿，避免了保温层与外饰面交界面处可能出现的凝结，从而使之具有优良的保温、隔热性能。由于这一构造采用柔性连接，从而具有良好的保温隔热性能;采用三维可调节柔性连接，使得整体构造具有良好的抗风、抗震、抗裂和防水性能。此外，将GRC外壳制作成装饰性造型图案，有利于建筑立面丰富，便于施工安装，不仅适用于新建节能建筑，而且适用于旧房节能改造。

2.钢筋混凝土复合外墙

外面层与内面层均为钢筋混凝土或钢筋轻骨料混凝土，中部心层填充绝热材料岩棉或阻燃型聚苯乙烯泡沫塑料板，工厂化预制而成的用作建筑外围护结构的复合墙板称为钢筋混凝土复合外墙板。

根据钢筋混凝土复合外墙板的承载性能可分为承重钢筋混凝土复合外墙板和非承重薄壁钢筋混凝土复合外墙板，承重复合外墙板主要用于大模和大板高层建筑，薄壁混凝土复合外墙板用于框架轻板体系和高层大模体系。

根据所用绝热材料的种类分为钢筋混凝土岩棉复合外墙板和钢筋混凝土聚苯复合外墙板。

3.钢丝网架水泥夹心板复合外墙板

钢丝网架水泥夹心板由三维空间焊接钢丝网骨架和聚苯乙烯泡沫塑料板或半硬质岩棉板构成网架心板，喷抹水泥砂浆面层后形成的复合外墙板。它具有重量轻、隔热、保温、隔声、防火、可任意切割、施工速度快等优点，宜用于高层、框架结构的填充墙，多层及低层建筑的非承重墙内隔墙，建筑加层的墙体、屋面等。

钢丝网架水泥夹心板按照保温心材的不同可分为钢丝网架水泥聚苯乙烯夹心板和钢丝网架水泥岩棉夹心板。

(1)钢丝网架水泥夹心板按照厚度和构造不同可分为隔墙板、外墙板、楼面板、屋面板。

(2)钢丝网架水泥夹心板按照钢丝直径不同可分为承重板材、非承重板材。

4.金属面夹心复合外墙板

这是一种超轻型外墙和屋面板材，以厚度为0.5～0.8毫米的金属为面材，以硬质聚氨脂泡沫塑料或聚苯乙烯泡沫塑料或岩棉等绝热材料为心材，经过黏结复合而成的夹心式板材。

这种板材具有重量轻(单位面积重量一般为0.147～0.245千牛/米²)、保温性能优良［传热系数为0.34～0.65瓦/(米²·开)］、隔声性能良好(平均隔声量为2.5～5.0分贝)、密闭性能好、抗震能力强、施工快捷方便、屋面不必另做防水层而且防水可靠、建筑物经久耐用、外观色彩丰富、美观大方等优点，适用于各类工业与民用建筑，特别是加层建筑、大跨度建筑和活动房屋的外墙和屋面。

5.EPS建筑模块墙体

EPS(膨胀聚苯乙烯泡沫塑料)建筑墙体是由阻燃型聚苯乙烯泡沫塑料作为模板和保温隔热层，中心浇注混凝土，面层抹灰或敷设板材而形成的一种复合墙体，集承重、抗震、保温、隔热、隔声等多种功能为一体，具有构造灵活、结构牢固、施工快捷方便、综合造价较低、符合节能和舒适要求等优点，适用于建造三层以下民用建筑。

EPS建筑模块有标准型和转角型两种基本类型，模块的基本尺寸为长度1 200毫米×宽度240毫米×高度300毫米，沿长度方向均匀分布5个断面尺寸为150毫米×150毫米的方圆形孔，模块的顶部和底部开有半方圆孔，这些孔洞互相连通以便浇注混凝土梁和柱，形成隐形框架。

5.5.1.3　新型节能玻璃材料

建筑采暖和空调所消耗的能源总量越来越大，目前已占人类总能耗的5%～20%，呈纬度越高能耗越大的趋势。建筑物的门窗洞口是节能的薄弱环节，建筑物在使用过程中所消耗的能源有近一半是通过门窗流失的，玻璃作为门窗结构的最主要材料，其节能性能已经引起重视。

在现代建筑工程中，玻璃已由过去单纯作为采光和装饰材料，向控制光线、调节热量、节约能源、控制噪声以及降低建筑物结构自重、保温隔热、改善建筑物内部环境等多功能方面发展，为建筑工程设计和施工提供了更大的选择性和可能性。为满足对建筑玻璃节能的要求，玻璃业界研究开发了多种建筑节能玻璃。

1.吸热玻璃

吸热玻璃是节能玻璃的一个品种，从20世纪80年代起开始逐步推广使用，其节能原理是通过吸收阳光中的红外线，使透过玻璃的热能衰减。

吸热玻璃是指能吸收大量红外线辐射而又保持良好可见光透过率的一类平板玻璃。这种玻璃适当加入了某些成分从而提高了对太阳辐射的吸收率，对红外线的透射率很低，减少阳光进入室内的热量，在夏季有利于降低室内温度，降低能耗。

1)吸热玻璃分类

吸热玻璃按颜色分类一般有灰色、茶色、蓝色、绿色、古铜色、青铜色、棕色等种类。

按组成分分类有硅酸盐吸热玻璃、磷酸盐吸热玻璃，光致变色玻璃与镀膜玻璃等种类。

按厚度分有2毫米、3毫米、4毫米、5毫米、6毫米、8毫米、10毫米、12毫米等规格。

2)特点与用途

吸热玻璃具有以下特点。

(1)热作用较强。颜色和厚度不同，吸热玻璃对太阳辐射热的吸收程度也不同。故可根据不同地区日照条件选择使用不同颜色的吸热玻璃。如6毫米厚蓝色吸热玻璃能挡住50%左右的太阳辐射热。

(2)吸热玻璃对可见光的吸收能力比普通玻璃要大得多。如6毫米厚的普通玻璃能透过太阳可见光的78%，同样厚度的古铜色镀膜玻璃仅能透过太阳可见光的26%，使刺目的阳光变得柔和，减弱入射太阳光线的强度，起到反眩作用。

(3)吸热玻璃除能吸收红外线外，还可显著降低紫外线的透射，从而有效防止紫外线导致的室内家具、物品、档案资料等的褪色、变质。

(4)吸热玻璃的透明度较普通平板玻璃略低，能清晰地观察室外景物。

吸热玻璃广泛应用于建筑工程中，采用各种不同颜色的吸热玻璃，不但能合理利用太阳光，调节室内温度，节约能源费用，而且能创造舒适优美的环境。

在节能建筑中使用吸热玻璃时，宜安装百叶窗，以消除吸热玻璃的较强热辐射作用而使人体感觉“闷热”的现象。为避免“热炸”现象，在安装吸热玻璃时，应留有一定间隙，使窗帘、百叶窗等远离玻璃表面以利于通风、散热。避免暖风或冷风直接吹在玻璃上，避免强光直接照射在玻璃上，避免外墙过大的凹凸变化而在玻璃上出现形状复杂的阴影，避免在玻璃上粘贴纸等易吸收阳光的物品。

近年来美国PPG公司对吸热玻璃做了进一步研发，提高了吸热玻璃的红外吸收率，同时降低了它的可见光吸收率，使这种“超吸热玻璃”具有更高的可见光透过率和红外吸收率，在提高节能效果的同时降低了色污染的负面影响，目前对太阳能吸收率可以达到80%左右、可见光透过率在70%左右，比普通吸热玻璃提高近一半。

2.热反射玻璃

热反射玻璃是节能涂层型玻璃最早开发的品种，是在平板玻璃表面镀单层或多层金属或金属氧化物薄膜，该薄膜对阳光有较强的反射作用，尤其是对阳光中红外光的反射具有节能意义(如图5.36所示)。热反射玻璃是对太阳光具有较高的反射比和较低的总透射比，可较好地隔绝太阳辐射能，并对可见光具有较高透射比的一种节能玻璃，也称为镀膜玻璃。在设计应用中要注意处理好节能与装饰两种效果的和谐，避免或减轻光污染和热污染的负面作用。

1)热反射玻璃分类

(1)按颜色分，热反射玻璃有灰色、青铜色、茶色、金色、浅蓝色、棕色等种类。

(2)按性能分，热反射玻璃有热反射、减反射、表面导电、防无线电、中空、热反射及夹层热反射玻璃等多种。

(3)按厚度分，热反射玻璃有3毫米、4毫米、5毫米、6毫米、8毫米、10毫米、12毫米等规格。

图5.36　阻挡红外光进入室内

2)特点与用途

与其他玻璃相比，热反射玻璃具有以下特点。

(1)太阳光反射比较高、遮蔽系数小、隔热性较高，具有良好的隔绝太阳辐射能的性能，可以使炎热的夏季室内温度保持稳定，并可大大降低制冷空调费用。

(2)热反射玻璃具有良好的镜面效应和单向透视性，较低的可见光透射避免了强烈的日光，使光线柔和，起到防止眩目的作用。

(3)化学稳定性较高，膜层的性能不会发生明显的变化。

(4)热反射玻璃具有较高的耐洗刷性，可用软纤维或动物毛刷任意洗刷。

由于热反射玻璃具有良好的隔热性能，在建筑工程中获得广泛应用。多用来制成中空玻璃或夹层玻璃。如用热反射玻璃与透明玻璃组成带空气层的隔热玻璃幕墙，这种玻璃幕墙的热导率约为1.74瓦/(米·开)，比一砖厚两面抹灰的砖墙保暖性能还好。

3)应用技术要点

热反射玻璃用作玻璃幕墙的复合面是热反射玻璃的重要方向，但在设计中应注意以下方面。

(1)温度影响。由于玻璃幕墙是外围护构件，室内外温差对型材产生的温度应力比较大。因此，在设计时应留有一定的余量，允许型材在垂直和水平方向自由胀缩，或是采用措施使其温差控制在较小范围。还应注意地震的影响，将幕墙设计成为在四个水平方向均能移动，不致造成永久变形或玻璃破裂的情况。

(2)节能影响。保温、隔热、防止噪声是设计玻璃幕墙建筑时应该特别注意的问题。选用优质保温隔热材料，采用吸热玻璃或热反射玻璃等，可使K值降至与混凝土墙板相近，使热工性能得以保证。

(3)防水、防气。设计时要注意采用压力均衡原理以防风雨，外墙有时承受风力和风力驱动的雨冲击，如有压力差，无论缝隙多么小，雨水都可能渗过。消除这种现象的措施是在玻璃幕墙外表面之后设一空气室，空气室中的空气压力必须在各个点上一直保持与墙外的压力一样。这种压力均衡可以通过不密封外表面接缝，有意留下某种缝口的方法来达到。

(4)防止“热桥”。金属和玻璃均是低热阻材料，设计时应在玻璃内侧放热绝缘材料垫层以防止热桥出现。在金属型材中也要放置热绝缘材料以阻止金属和金属的接触，避免热流通过玻璃幕墙系统，以减少热量的损失。

3.中空玻璃

中空玻璃又称密封隔热玻璃，它是由两片或多片性质与厚度相同或不相同的平板玻璃，切割成预定尺寸，中间夹层充填干燥剂的金属隔离框，用胶粘接压合后，四周边再用胶接、焊接或熔接的办法密封所制成的玻璃构件。它由玻璃、密封剂、干燥剂、隔条组成，如图5.37所示。

图5.37　中空玻璃构造示意

1)中空玻璃的分类

(1)按层数分类，中空玻璃可分为2层、3层和多层。

(2)按使用的玻璃种类分，中空玻璃有普通中空玻璃、吸热中空玻璃、热反射中空玻璃、钢化中空玻璃、夹层中空玻璃、夹丝中空玻璃、压花中空玻璃等多种。

(3)按颜色分类，中空玻璃有无色、茶色、蓝色、灰色、紫色、金色、银色及复合式多种。

(4)按隔离框厚度分，中空玻璃可分为6毫米、9毫米、12毫米、16毫米、18毫米等多种。

(5)按使用玻璃原片的厚度分可，中空玻璃可分为3～18毫米数种。

中空玻璃一般为正方形或长方形，也可做成异形(如圆形或半圆形)等。

2)特点与用途

与单层玻璃相比，中空玻璃不仅具有与单层玻璃相同的采光，而且还具有节能、隔声、防结露、安全、美观等优点。如在玻璃之间充以各种漫射光材料或电介质等，则可获得更好的声控、光控、隔热等效果，有效地降低结露温度，可节约能源费用20%～40%。

中空玻璃主要用于需要采暖、空调、防止噪声、结露及需要无直射阳光和特殊光的建筑物上，如住宅、饭店、办公楼、学校等。

3)影响中空玻璃保温性能的因素

(1)气体的厚度与传热阻有着直接关系，在其他构造措施相同的情况下，气体间层的厚度越大，其热阻也就越大，但当厚度大于15毫米后，其热阻的增加已经变得很平缓，如果需要进一步提高玻璃的保温性能，可以通过增加玻璃空气间层的层数。

(2)中空玻璃的空气间层热阻不仅受夹层空气间层厚度的影响，还与夹层内空气的类型有关，与气体的导热系数成反比，因此选用低导热系数的气体可以进一步增加空气间层的导热热阻。

(3)在玻璃表面镀低辐射膜，也可以提高其保温性能。

(4)建筑外墙的玻璃一般为垂直安装，但当用于温室或斜坡屋顶时，由于放置角度发生变化，内部气流的对流状态也会发生变化，影响气体对热量的传递效果，导致中空玻璃的传热系数发生变化。

4.低辐射玻璃

低辐射玻璃又称Low-E玻璃，是镀膜玻璃家庭中的一员，是在玻璃表面镀上多层金属或其他化合物组成的膜系产品。该产品对可见光有较高的透射率，对红外线(尤其是中远红外线)有很高的反射率，可以减低室内外温差而引起的热传递，具有良好的隔热性能。它是一种既能像浮法玻璃一样让室外太阳能、可见光透过，又像红外线反射镜一样，将物体二次辐射热反射回去的新一代镀膜玻璃。在任何气候环境下使用，均能达到控制阳光、节约能源、控制调节热量及改善环境的效果。

低辐射玻璃在建筑上的广泛应用是20世纪90年代在欧美发达国家开始的，它具有反射远红外线的性能，可以阻挡高温场向低温场的热流辐射(如图5.38所示)，既可以防止夏季热能入室，也可以防止冬季热能泄漏。由于低辐射玻璃具有的双向节能效果，无论在寒带、热带或是温带都可以用作节能窗玻璃或幕墙玻璃。采用低辐射玻璃制成中空玻璃后，传热系数可以达到1.5～2.0瓦/(米²·开)，较高水平的低辐射中空玻璃的辐射率可以接近1瓦/(米²·开)。

图5.38　低辐射玻璃节能原理

建筑玻璃品种的多功能化、节能化是未来的主要发展方向。在诸多的建筑玻璃功能中，最主要的待发展功能有:进一步提高节能指标，与建筑节能相匹配，从目前的2.5～4.0瓦/(米²·开)提高到小于2.0瓦/(米²·开)的水平;更充分地利用太阳能提高可见光的透过率，发展太阳能集热和太阳能电池技术;提高隔声效果，防止噪声侵扰，阻隔电磁污染，在保证使用功能的前提下，发挥更好的装饰效果，进行多功能组合，一个玻璃组件具备多项功能等。

5.5.1.4　节能门窗

建筑门窗是保温性能最薄弱的部位，门窗作为建筑物外围护结构的一部分将直接影响到建筑节能，提高门窗的保温性能是降低能耗的重要途径之一。

门窗由于是各种不同材性的材料拼装而成的，它的保温性能与框型材、断面设计、玻璃层数、两玻璃之间空气层的厚度等因素有关。为满足不同地区和不同档次的要求，我国相继开发了聚氯乙烯塑料门窗、铝合金门窗、复合门窗、彩色钢板门窗、断桥铝合金门窗、玻璃钢窗等。

从表5.5中可以看出:①非金属窗的保温性能明显优于金属窗;②双玻窗、中空窗、双层窗的保温性能明显优于同类框型材的单玻窗;③断热铝合金窗保温性能优于不断热的铝合金窗，断热铝合金Low-E中空玻璃窗的保温性能比断热铝合金中空玻璃窗更好;④复合双玻(或中空玻璃)窗的保温性能明显优于金属双玻窗。

表5.5　各类窗户的节能效果

1.PVC塑料门窗

PVC塑料门窗是我国重点发展的建筑材料之一，其保温性能受以下因素影响。

(1)型材的厚度。型材厚度越大，其保温性能越好，根据我国近年来的门窗发展状况看，型材的断面厚度呈递增趋势，发展顺序为:50毫米—60毫米—65毫米—70毫米。

(2)增加型材腔体。型材的腔体越多，阻止热流传递的能力越强，保温性能越好。多腔室结构一般腔室均朝热流方向分布，型材内的多道壁腔对通过的热流起到多重阻隔作用，腔内传热相应被削弱，特别是辐射和导热随着腔体的增加而成倍地减少，在型材厚度相同的情况下，腔体越多，型材的保温性能越好。

2.断热铝合金窗

断热铝合金窗是在铝合金窗基础上为提高门窗保温性能而改进的，由于铝合金型材导热性能很强，其保温性能较差，通过铝合金腔壁传导的热量远远大于腔内空气的导热、对流和壁面辐射传热量之和。为减少铝合金框的传热，用非金属(如聚酰胺尼龙隔条)作断热桥，对铝合金型材进行断热处理，形成断热铝合金门窗。

断热桥必须有一定的长度(指金属断开的距离)，才能保证断热桥有足够大的热阻，所以断热桥宽度一般不宜小于15毫米。隔条的材质和质量也直接影响到隔热断桥铝合金窗的保温性能和耐久性。

断热铝合金门窗突出的优点是重量轻、稳定性强、可塑性好、机械强度高、保温隔热性好、采光面积大、耐大气腐蚀性好、使用寿命长(50～100年)、可回炉重炼等，是当今国际上流行的绿色产品。

3.环氧树脂玻璃钢窗

环氧树脂玻璃钢窗是新一代节能、高强、耐腐、绿色环保、永不变形的玻璃钢门窗。是继木、钢、铝合金、塑料之后的第五代门窗。环氧树脂玻璃钢是由环氧树脂、固化剂、玻璃纤维及其他辅助材料组成的增强材料。它具有机械强度好、粘接性能强、比重小、绝缘性能好、收缩率低、耐腐蚀性好等优点。

环氧树脂玻璃钢窗的特点如下。

(1)保温性能好。玻璃钢窗框的传热系数是1.4～1.8瓦/(米²·开)，断热铝合金门窗的传热系数是2.4～3.2瓦/(米²·开)，在采用相同中空玻璃的条件下，玻璃钢窗的保温性能要比断热铝合金窗高10%。

(2)密封性能好。由于玻璃钢窗框的膨胀系数与墙体及玻璃一致，它们之间不会由于热胀冷缩而产生缝隙，而且玻璃钢窗框一般采用多点阶梯密封结构设计，填充高分子保温材料，所以其密封、保温性能好，可以提高室内温度3～5℃，隔声量可达26～31分贝。

(3)型材表面颜色丰富。玻璃钢型材饰面颜色多达64 000种可供选择。

(4)防雷和防静电。玻璃钢是电绝缘体，不会因雷击产生电流和出现静电现象，使用安全。

5.5.2　节能建筑技术

近年来，国内外建筑节能技术迅速发展，出现各种先进的节能技术，如新型节能墙体材料、外墙绝热及饰面型节能墙体、外墙内保温体系、外墙外保温体系得到广泛重视和迅速发展。红外热反射技术，高效节能玻璃，太阳能、地热等再生能源利用，热回收装置开发，生态节能建筑的发展及研究等也得到普遍发展。

5.5.2.1　专威特外墙外保温体系

专威特外墙外保温体系是美国专威特(Dryvit)公司的墙体保温技术，属外墙绝热及饰面结合型节能墙体。主要特点为:保温材料置于外墙外侧，不占用室内空间;保温效果较好，基本满足节能50%的要求;装饰与保温结合运用，可应用于新建建筑和既有建筑的节能中。

1.墙体系统的组成

专威特墙体由内向外包括基层墙体、黏结层、绝热层、保护层和饰面层。基层墙体可以是钢筋混凝土墙、混凝土空心砌块墙、多孔黏土砖墙等材料。黏结层采用黏结胶浆;绝热层采用聚苯乙烯泡沫塑料板，由黏结胶浆固定在基层墙体上;绝热层外层采用抹面胶浆和玻璃纤维网格布作为保护层，外侧为面层涂料，如图5.39所示。

2.专威特外墙外保温体系的优点

(1)保温节能效果明显。专威特外墙外保温体系重量轻，能降低建筑物建筑材料的需求，缩短施工工期，具有防晒、防风、防潮、隔热等特点。

(2)防水防潮效果优异。很好地解决了墙面开裂的问题，有效的防水体系可确保长期的保温效果。

(3)弥补了建筑体的缺陷。建筑由于多种原因会出现裂缝，这里面既有板状结构接缝处的裂缝，又有水泥砂浆龟裂后产生的缝隙，建筑结构本身的位移也常常使墙体产生裂缝。柔软的EPS板吸收了裂缝产生的位移，而裂缝包裹在防水层里面也不会再有漏水之虑。

图5.39　专威特墙体构造示意

1—黏结胶;2—墙体基材;3—绝热板4—玻璃纤维网;5—砂浆;6—饰面

3.墙体设计要求

该体系适用于冬季采暖和夏季绝热地区。由于绝热层材料采用EPS聚苯板，其抗拉强度低，不宜采用面砖等较重的饰面材料，仅适于外墙装饰采用涂料的建筑。在南方地区使用时，应注意水蒸气渗透问题。

(1)基层墙体的挠度不应超过L/240，其中，L为建筑层高。墙体2.4米以下应在需要加强的部位增设加强网格布，在门窗洞口、管道或其他设备需穿墙的洞口处，勒脚、阳台、雨棚、变形缝等部位，女儿墙顶部等终端部位，应进行翻包。

(2)当基层墙体设有伸缩缝、沉降缝、防震缝等构造措施时，应在保温系统相应部位内设置相应变形。除此之外，在预制墙板相交处;基层墙体材料改变处;外保温系统与不同材料相交处;墙面的连续高、宽度每超过23米，且未设置其他变形缝处;结构可能产生较大位移而又未设置结构变形缝处等应增设变形缝。

(3)炎热地区外立面涂料不宜选择过深的颜色，以保证本体系的透气性能，有利于水蒸气在墙体内扩散。

(4)为防止整体系统因水蒸气未能排除造成的不利影响，在设计中还应注意室内不使用蒸汽渗透阻太大的墙纸;外墙围护体系选用易于水蒸气渗透的材料。

5.5.2.2　欧文斯科宁保温隔热技术

欧文斯科宁保温隔热技术包括屋面保温隔热体系和外墙外保温体系。其中外墙外保温体系属外墙绝热及饰面结合型节能墙体。欧文斯科宁体系的特点是保温材料性能较好，固定方式可靠。

1.墙体系统的组成

欧文斯科宁外墙外保温体系用挤塑聚苯板为保温材料，通过黏合和机械固定的方式将挤塑聚苯板固定在墙体外表面，以聚合物砂浆为保护层、耐碱玻璃纤维为增强材料、涂料或面砖为面层体系。构造示意如图5.40所示。

图5.40　欧文斯科宁墙体体系构造

1—墙体;2—水泥砂浆找平层;3—聚合物黏结砂浆; 4—挤塑聚苯板;5—固定件;6—聚合物砂浆底层; 7—耐碱玻纤网格布;8—聚合物砂浆面层;9—弹性涂料或面砖

2.墙体材料及性能

墙体保温层采用的挤塑聚苯板具有材质轻、抗压性能高、保温隔热性能好和吸水率低的特点，采用以机械锚固为主、粘贴为辅的固定方式，对基层表面处理要求低。体系采用的聚合物砂浆为单组分干混砂浆，质量稳定，具有较高的抗冲击韧性。

5.5.2.3　GKP型外墙外保温技术

GKP外墙外保温技术属于外墙绝热及饰面结合节能技术，与其他外保温体系一样，GKP保温外墙由基层、保温层、纤维增强保护层、饰面层组成。

GKP外墙的主要特点是在防止保护层开裂和提高保温层耐久性方面采取了综合措施，主要如下。

(1)砂浆中水泥选用收缩小的铝酸盐水泥。

(2)将墙面分割为单块面积不小于12米²的尺寸。

(3)选择弹性持久的分割缝嵌缝。

(4)为减少基层墙面对保护层的约束，保护层砂浆与墙体基面脱离接触。

(5)通过加入聚合物，降低砂浆弹性模量，减少应力。

(6)网格布加强。

为了提高建筑首层的抗冲击力以提高保温层耐久性，保温层外侧贴面砖，并用角钢托架支托，以防止因保温层外墙自重过大而脱落。

5.5.2.4　低温地板辐射采暖技术

随着居住条件的不断改善，人们对室内采暖也提出了新的要求。许多工程使用了低温地板辐射采暖系统来代替常见的散热器采暖，克服了诸如耗能大、舒适性差、难于分户计算、占用房间使用面积等问题。

低温地板辐射采暖技术是一种新兴的采暖节能技术，20世纪30年代运用于发达国家，大量应用于民用住宅和医院、商场、写字楼、健身房和游泳馆等各类公共建筑，由于它具有经济、节能、舒适等一系列优越性，在北美、北欧已十分普及。

国内的地板采暖是在20世纪90年代初开始采用，经过十几年的发展，地暖已经得到了很大的发展，特别是在一些发达地区。

1.低温地板组成

低温热水地板辐射采暖是一种利用建筑物内部地面进行采暖的系统。该系统是将塑料管敷设在楼面现浇砼层内，热水温度不超过55℃，工作压力不大于0.4兆帕的地板辐射供暖系统。该系统以整个地面作为散热面，地板在通过对流换热加热周围空气的同时，还与人体、家具及四周的维护结构进行辐射换热，从而使其表面温度提高，其辐射换热量约占总换热量的50%以上，是一种理想的采暖系统，可以有效地解决散热器采暖存在的问题。

低温地板由热源、分水器、采暖管道和集水器四部分构成。如图5.41所示，其工作原理是使加热的低温热水流经铺设在地板层中的管道，并通过管壁的热传导对其周围的混凝土地板加热，达到舒适的采暖效果。

2.低温地板的构造

低温地板辐射采暖技术是通过在地板结构层内铺设管道，往管道内注入60℃以下的低温热水加热地板混凝土层，地面温度一般在26℃左右，室内温度可达20℃。如图5.42所示，基层为钢筋混凝土楼板，上铺高效保温材料隔热层，隔热层上敷设塑铝复合管，塑铝复合管上铺钢筋加强网，其上为混凝土地面和装修层。塑铝复合管上的混凝土层越薄，传热效率越好，但会导致混凝土层的损坏。一般情况下，混凝土强度等级为C15或C20，混凝土覆盖层的厚度大于30毫米，即能满足要求。影响采暖效果的主要因素如下。

图5.41　辐射地板采暖系统

图5.42　辐射地板构造示意

(1)塑铝复合管的单位平方米敷设长度、布管形式及管径的大小。

(2)覆盖在塑铝复合管上的混凝土层的厚度及其上的介质材料性能。

(3)塑铝复合管下的隔热介质材料性质。

3.低温地板辐射采暖技术的优点及存在问题

低温地板辐射采暖技术的优点如下。

(1)舒适性强。辐射散热是最舒适的采暖方式，室内地表温度均匀，室温由下而上逐渐递减、给人以脚暖头凉的良好感觉，空气对流缓慢、室内十分清净、温度梯度小。

(2)不占用使用面积与低温隔声效果好。室内取消了暖气片及其支管、增加使用面积、便于装修和家具的布置，由盘管与楼板间设有绝热层，不仅增强了保温效果，也起到了隔声作用。因此，提高了隔绝空气和降低撞击声的效果，可大大减少上层对下层的噪声干扰。

(3)高效节能。该系统可利用低温热水，辐射供暖方式较对流供暖方式热效率高。所以室内设计温度可以比其他采暖形式降低2℃，热量集中在人体受益的高度内，热媒低温传送，热损失小，节能作用相当于普通暖气方式的1/3。

(4)热稳定性好。由于地面层及混凝土层蓄热量大、热稳定性好，如间歇供暖，温度波动小，该系统还可以充分利用余热水。

(5)使用寿命长。传统暖气使用寿命一般在15～20年，而地板采暖至少可以达到50年以上。采用PB等管材埋入地板的混凝土中，不腐蚀，不结垢，节约维修费用。

(6)可达到分室控温的功能。通过安装在分水器上的阀门，可以根据个人需要控制各个房间的温度，达到分室控温的目的。

低温地板辐射采暖在住宅中应用时存在的问题如下。

(1)地板采暖中需占最小60毫米左右的高度，所以建筑物每层需增加层高60～100毫米。

(2)地板采暖属于隐蔽工程，可维修性较差，—旦出现渗漏，维修难度较大，需要专业人员用专用设备查漏和修复。

(3)地面二次装修时，易损害地下管线。

(4)设定温度不能太高，否则会大大降低输送管道的使用寿命。

(5)由于防水需要，卫生间不便铺设，还要借助于电暖气。

楼地面装饰层构造做法，对其传热也会有一定的影响，水磨石和彩色水泥楼地面，传热效果好，但装饰效果一般，墙边踢脚处易开裂。磁砖和大理石楼地面，装饰效果好，墙边不易开裂，传热效果也比较好;带龙骨木地板和密实木地板地面，该类装饰效果好，不易开裂，但传热效果差。

5.5.2.5　电热采暖节能技术

电热采暖克服了传统供暖污染环境、浪费资源、占地面积大、维护费用高、使用寿命短的不足，不仅具有洁净、节能、安全的显著特点，而且还具有投资少、运行费用合理、无烟尘、无污染、室内温度自行调节、使用寿命长等特点，有燃煤、燃油采暖所不可比拟的优越性。除此之外，我国电能夏季紧张，冬季过剩，利用电热采暖不但缓解电网运行，还可调整电负荷峰谷平衡，保护电网的输电安全。由于投资费用、运行费用和环保性、安全性等方面的综合优势，分户电热直接采暖方式在许多新建的住宅小区中得到了迅速发展。

1.电热膜顶棚辐射采暖技术

电热膜采暖是低温辐射式采暖的一种，是世界上先进的采暖系统之一。它是一种以电力为能源，通过红外线辐射进行传热的新型供暖方式。电热膜供暖系统的主体电热膜是一种通电后能发热的半透明的聚酯膜。电热膜采暖系统是以电热膜为发热体，通过红外辐射使周围密实物体墙壁、地面、家具等首先吸收能量，温度升高，然后由这些物体散发辐射热来自然均匀地升高室内温度。

电热膜装在居室顶面或墙面，通过电加热半透明聚铝膜，以红外线低温辐射采暖，由于电热膜辐射采暖具有辐射强度和温度的双重作用，减少了房间四周表面对人体的冷辐射，人体直接接受热辐射;室内无浮尘，空气清洁，具有不占室内使用面积、自行调节室温、无污染、免维修和舒适温暖等特点。

电热膜顶棚辐射采暖的主要优点还有:前期投资少，耗电少，升温快;辐射传热可蓄热，可躲高峰电和低谷电;取消水循环系统，无渗漏之忧和与建筑同寿命等。因此，电热膜顶棚辐射采暖在住宅中得到了较为广泛的应用。电热膜顶棚辐射采暖的主要不足在于电热膜采暖属于隐蔽工程，为防止系统过热和人为损坏，装修时会受到一定限制;万一受到破坏极其难以修复，并且不能提供生活用水。

2.电热缆地面辐射采暖技术

电热缆地面辐射采暖是一种把电能转化为热能的新型采暖方式，以电力为热源，通过敷设于地板表层下的加热柔性电缆以及传感线，由房间温控器控制，向房间加热，来达到采暖目的。

电热缆地面辐射采暖的主要优点:不占室内使用面积;自上而下均衡散热，温度柔和，节能、舒适，安全清洁，无噪声，无污染;不怕水浸，装修材料不受限制，不会产生局部过热;加热8小时，热量可用16小时;配套温控器可自动识别自然温度;免除传统采暖带来的渗漏问题，使用寿命长达50年等。电热缆地面辐射采暖的主要不足:前期投入费用较大，电缆下要做保温层;安装使用时不可人为损坏;第一次开启后，达到所需温度时间较长且不能提供生活用水等。

3.电锅炉供暖技术

电锅炉为立式圆柱形，占地少，体形小，直径仅为400毫米，安装方便，操作简单，运行稳定，而且可同时提供供暖和生活用水，具有多种时段温控预设功能，可大大提高住宅舒适度，而且达到经济运行的效果。

电锅炉供暖的主要优点:升温快，热效高;可实现全自动温控;配有超温超压安全阀和断电保护器;无需水处理，不结垢;防腐不生锈，无噪声，无污染和使用寿命长等。电锅炉供暖的主要不足:前期投入较大;与其他电热供暖形式相比，除需要暖气片外，还需要至少直径为500毫米的占地面积;抢高峰电，不能利用低谷电蓄热等。

4.电暖器采暖技术

电暖器既有壁挂式的，也有放在墙角里或装在踢脚线上的，带有手控或自动调温器，既漂亮又实用。主要形式有电热微晶玻璃辐射取暖器、电热石英管取暖器、电热油汀等普通电暖器和具有蓄热功能的相变蓄热电暖器等。由于省去传统采暖系统中的热力管道和散热器，一般电暖器的投资明显较低。而且电转换为热后可直接用于采暖，转换效率为100%，避免了电锅炉采暖中因中间介质(热水)而造成的热损失。

电暖器采暖的主要优点是外观精致，价格低廉，质量可靠。这种采暖装置调节灵活，使用方便，用户可根据需要对采暖装置的启停随时控制，因而可减少采暖季装置运行时间，进而可减少采暖运行费。因此，电暖器的经济性要好于电锅炉采暖系统。同时，家用电暖器不需要像集中供热那样要有专门人员对采暖系统进行管理、运行和维护，也没有集中供热中所存在的计量收费难题。电是清洁的能源，目前费用略高，但如果选择恰当，而且合理利用，就可取得既节能又环保的效果，对住户和国家都十分有利。电暖器采暖的主要不足在于厨房、厕所及保温性不好的房间内不宜使用和抢高峰电等。

节能建筑设计是现代建筑发展的动因之一，可持续性与生态思想日益成为现代建筑思潮的组成部分，而其中的节能与资源的有序利用是必不可少的研究对象。节能建筑是生态建筑的技术手段与方法论。当今节能建筑的趋势是:利用被动建筑的手段减小能源负荷，如遮阳、调节建筑体形等;加大利用可更新能源，如风、太阳能等;提高设备效率，运用智能化管理平衡负荷。同时除了建筑运营能耗以外，像建筑材料这样整个建筑生命周期里的其他能耗也不可忽略。所以兼顾建筑各个环节之生命周期意义上的节能才是完整概念的节能。