节能材料在建筑设计中的应用

梁永国

(南宁市建筑规划设计集团有限公司，广西 南宁 530000)

社会经济的发展以及人们的生产生活活动需要消耗大量的能源，而能源并不是无尽的，是随着使用不断减少的，能源紧缺的加剧，会影响人类社会的发展，基于此，在社会经济发展的同时，应重视节能。施工材料是建筑的主要组成，消耗量巨大，节能材料的应用，可以很好的解决建筑能耗问题，降低建筑建设及使用过程中的能耗，进而促进社会经济的持续性发展。

1 概述

节能材料是指建筑全生命周期范围内降低天然资源的使用，避免影响生态环境，具有可循环、安全、节能等特点。现阶段，随着建筑节能理念的不断深入人心，节能材料技术的不断发展，产生了很多节能材料，为建筑工程建设提供了更多的选择。在具体应用时，应重点掌控节能、回收、重复利用等要点，对节能材料进行合理的选择，确保建筑节能的水平，充分展现节能材料的使用价值[1]。

2 节能材料的重要性

2.1 提升经济发展水平

社会经济的发展离不开能源产业，任何行业的发展都需要能源产业的支持，基于此，为了促进社会经济的持续性发展，应在行业发展时重视对能源的管理，坚持可持续发展的方针指引，避免消耗不必要的能源。建筑业是社会经济的支柱产业，是提升国民生活品质的重要行业，然而随着建筑规模的扩大，工序的复杂程度不断加深，能源的投入量巨大，使得传统建筑模式下的能源消耗存在不合理情况，因此，应重视节能材料的应用，促进社会经济的进一步发展。

2.2 改善居住环境

社会经济发展水平的提升，促进了生活品质的提升，使得人们对居住环境的要求不断提高，不再满足于基本的建筑使用功能，在居住环境的健康度以及舒适度都更高的要求。在建筑中，节能材料可以使室内环境得到改善，降低照明、空调等设备的能耗，既可以缓解能源紧缺局面，还可以构造良好的室内居住环境。站在室外环境角度，降低能耗可以减少燃烧煤炭资源取暖过程中产生的污染，减少对室外环境的影响。

2.3 改善物质文化水平

经济水平的提升，使得人们的生活更加舒适。智能生活的发展对建筑利用能源方面提出了较高的要求，基于此，应重视节能材料的应用，减少能源资源的不必要损耗，为人们提供优质生活环境，提升人们的物质文化生活水平[2]。

3 节能材料的选用原则

3.1 与自然生态融合

在选择节能材料时，应重视与自然生态的融合，在此基础上开展施工，能够提升建筑材料的使用成效，在建筑结构中融入绿色环保及生态节能理念，促进建筑的节能化、生态化及绿色化转变。

3.2 与实际情况相符

在选择节能材料时，应考虑拟建项目所在地的具体情况，全面考量当地的自然生态条件、人文环境等，因地制宜的选择节能材料，进而使节能材料与当地的实际情况相符，从而提升建筑的观赏及艺术价值。

3.3 获得更多的效益

节能材料在建筑设计中的应用就，可以充分减少建筑建设与使用过程中的能源与资源消耗总量，最大程度的提升节能材料的利用率，降低建筑对自然生态体系产生的不良影响，进而发挥建筑产生的生态节能效益、使建筑的社会、经济效益与生态节能效益共存，掌控建筑的整体质量[3]。

4 常见的节能材料

4.1 墙体材料

建筑的外墙材料种类很多，总结起来主要为板、块、砖三类，如复合材料、加气混凝土构筑物、粘土砖、非粘土砖、粘土空心砖等。其中砖类材料的应用较为常见，施工应用方法也较为简单，在现阶段相对更为成熟，可以形成牢固可靠的结构体系。比如烧结砖类有：烧结页岩多孔砖等；混凝土砖类有：普通混凝土小型空心砌块等；蒸压砖类：蒸压加气混凝土砌块等，均可以在建筑外墙中进行灵活选用，施工效果较为突出，后续形成的节能保温作用也较为理想。此外，墙板类材料的应用同样也比较常见，比如蒸压加气混凝土板、混凝土轻质墙板等，均可以在外墙施工中应用，同样也能够提升外墙结构的节能保温效果。

4.2 隔热保温材料

随着生活品质的提升，人们对建筑材料的要求越来越高，尤其是隔热保温材料方面，促进了新型材料的发展，新型保温隔热材料主要为硅酸钙防水保温玻璃、耐火纤维、聚苯丙烯发泡、玻璃棉、矿棉、无机保温砂浆、无机保温腻子、YSL隔热反射涂料添加剂等，均可以在隔热方面发挥理想作用。无机聚合砂浆是由玻璃纤维、水溶性无机盐矿石、高分子材料、活性硅、硅酸盐水泥等材料配置而成，具有粘接性好、硬度大、不裂不空鼓、耐火防水、抗老化、隔音保温、热工稳定性高、密度低、导热率低、结构稳定等特点，此种材料可以充分兼顾地动、风压、火、水、热应力等因素需求，是通过逐层渐变柔性释放应力及无腔体结构工艺制作而成，可以解决地面空鼓以及裂缝等问题，是很好的保温隔热材料，具有很好的应用优势。

4.3 相变材料

相变材料(PhaseChangeMaterial)分为有机PCM、无机PCM、以及复合PCM三种，其中，有机类PCM由包括醋酸、石蜡、以及其他有机物；无机PCM包括金属类、熔融盐类、合金类结晶水合盐类。相变材料能够在温度不变的条件下改变物质状态，通过对物质形态的改变释放或吸收大量潜热，可用作能量储存器，其在电采暖行业的应用，为电采暖带来了革命性的转变，基于相变材料研发的相变热电暖器，相较于传统电暖器，其能够降低60%～70%的电能消耗。此外，相变材料主要被用来制作建筑结构轻质材料，无机相变材料的防火性和耐久性要优于有机相变材料[4]。

5 节能材料在建筑设计中的应用

5.1 屋面节能设计

为了更好地在建筑设计中普及节能材料，设计师需要不断更新知识储备，努力接受新事物，勇于创新，结合建筑市场发展行情，对现有的条例政策进行学习，为节能技术的应用奠定良好基础。而屋顶作为建筑结构的重要组成部分，其在日常的使用中，受沙粒、雨雪、阳光直射等外界因素的影响不可避免的会出现一些损坏，导致屋顶发生漏水、裂缝等病害，影响建筑物的正常使用，为人们的日常生活带来不便。设计师想要在屋顶设计中应用节能材料，除考虑外界因素对屋顶的影响外，还需考虑屋顶本身的功能性，选择能够增强屋顶耐腐蚀性与保温性能的节能材料，以达到调节室内温度的目的。基于此，在设计时，设计师首先要对屋顶的保温层结构进行合理设计，结合建筑所在地的真实气候情况，合理选择保温材料，宜选用吸水率低、导热系数小，并具有一定的强度的保温材料，常用的屋面保温材料有：绝热挤塑聚苯乙烯泡沫板，具体的厚度应该根据工程所在地区现行节能标准选用或计算确定。其次，为了使建筑屋面设计达到预期的节能需求，设计师应有针对性地对屋面节能需求进行深入研究，特别是在屋面混凝土屏蔽层与保温层的节能设计方面，对保温层而言，其设计重点在于保温层的真实密度与吸水系数，只有保障这两部分数据的科学合理性，才能保障屋面结构设计的一体化。对屏蔽层而言，需要重点关注热绝缘材料的使用过程，选择新型环保材料及节能材料，根据施工规范，将高热绝性能材料用于屏蔽层施工，而后在屏蔽层上进行绿化种植等，并借助水汽蒸发吸热原理，对屋顶表面温度进行有效控制，进而达到节能减排的目的。

5.2 墙体的节能设计

外墙作为建筑结构的重要组成部分，一直以来都是建筑设计的重中之重，由于建筑外墙起着保温隔热的作用，因此，在墙体设计中应用节能技术，应突出墙体的隔热与保温效果。根据保温层位置的不同，墙体的保温形式可以分为外墙外保温、外墙保温和中空复合墙体保温等3种形式。常见的外保温形式有YSL隔热反射涂料添加剂和无机保温腻子的结合。YSL隔热反射涂料添加剂与普通白色、浅色外墙涂料混合构成SL隔热反射涂料。这就需要外墙的颜色为浅色时更能发挥其作用；常见的内保温材料为无机保温砂浆或挤塑聚苯乙烯泡沫板(XPS)结合抗裂砂浆的运用。抗裂面层中应该设置玻纤网，并需要应严格控制抗裂面层的厚度。具体的材料或厚度应该根据工程所在地区现行节能标准选用或计算确定。在建筑墙体设计中，设计人员应该注重密切结合不同外墙结构材料，选择适宜合理的设计方案，促使其可以形成良好的外墙结构，在保障建筑外墙结构稳定性的同时，综合提升其整体节能保温效益。比如对于上文提到的各类墙体保温隔热材料，墙体砖以及墙板类材料，均可以进行优化设计，以便促使其形成良好的全面综合布置效果，避免出现材料选择不当，或者是在外墙结构中布置不合理的问题。

5.3 楼板的节能设计

建筑架空楼板、底层地面所使用的材料，在耐火极限及燃烧性能方面应符合国家及地方现行的防火标准。在对建筑楼板材料选择时，室内地表材料应选择带微孔的面板材料，楼板保温层设计厚度需符合国家现行的节能标准，并做好保温隔热处理，北方地区部分建筑会在楼板中安装循环管道，冬季依靠热水循环暖地面，增加室内温度，夏季则需要冷却降温。此外，北方地区部分地区的建筑内公共区域地板无需进行采暖的地板，也应设置保温层，确保公共区域楼板的传热系数符合节能标准要求，避免不必要的能源消耗。

5.4 门窗的节能设计

设计师应依据规范标准要求，对门窗朝向、位置、尺寸等参数开展深入分析与讨论。在建筑设计中，门窗是业主连通室内外空间的桥梁，和墙体一样应具有一定程度的高温隔热效果，以达到调节室内温度的目的。基于此，设计师在开展门窗节能设计时，应通过对地热、太阳能等资源的合理利用，有效控制室内温度及电能消耗，从而达到节能减排的目的。细数我国建筑设计发展史，可以发现门窗材料已经从原木质材料变成了铝合金材料，钢制复合门窗已经成为当前的建筑门窗材料的首选，材料的转变大大提高了门窗的安全性，也提高了门窗的美观性，加强了门窗的隔热、保温、防裂的效果。此外，在门窗设计中应用节能技术，设计师首先应对门窗材料进行合理选择，常见的门窗类型有普通铝合金窗、断热铝合金窗、PVC窗、铝木复合门窗；常用的玻璃有Low-E中空玻璃、无色透明中空玻璃、热反射镀膜玻璃、透明玻璃等，条件允许的情况下，可以使用合成玻璃作为门窗材料，增加门窗结构的节能性与安全性，常见的玻璃门窗材料有镀膜低辐射玻璃、真空玻璃、中空玻璃等，其中，镀膜低辐射玻璃的表面涂有特殊涂层，能够反射红外线，阻高温效果明显；真空玻璃是由两层或多层玻璃组成的，玻璃与玻璃间充入干燥气体形成隔热层，具有较佳的保温隔热效果，能够降低制冷设备或采暖设备的能源消耗；中空玻璃的原理与真空玻璃类似，但是中空玻璃比真空玻璃厚、成本低。

5.5 遮阳设计

遮阳设计是实现建筑节能的主要方式之一，设计师应意识到遮阳设计对建筑工程的重要性，综合考虑多方因素选择最佳的节能设计方式。基于此，在遮阳设计，设计师需要充分考虑周边的建筑群体分布及光照情况，分析建筑采光对建筑外形的影响，并结合室内空间分布，分析不同采光条件下的遮阳需求。国外一些建筑会利用轻金属面板，增加门窗的观赏性，采取合适的遮阳体系对窗户进行立体设计，而我国的窗户则多为平面设计，两者区别在于对建筑空间的不同表现，需要设计师根据建筑整体风格进行合理选择。建筑类型不同，采光标准也各不相同。如在陈列馆与图书馆的设计时，由于阳光直射会导致文物或艺术品褪色，因此，陈列馆与图书馆不能直接进行室内采光；在教室和阅览室的设计时，出于使用需求，教室与阅览室需要确保一定的采光效果，采光不足会影响人们的视力，同时，为了防止夏季强光带来的眩光，需要对建筑内部的温度指数进行合理控制。在建筑平面布局设计上，当前的大部分建筑朝向南北，垂直轴线偏向东西，这种朝向的建筑，在露台或阳台的设计时，往往会借助阳台或露台本身的结构特征；在窗户设计时，通过设计窗户的窗套、窗户的造型线条获得预期的遮阳效果，为达到此要求，设计师应根据建筑所在地的光照条件，对建筑平面布局进行合理设计，优化平面结构，充分发挥建筑结构优势，这种设计方式有很广阔的发展空间，值得人们去进一步研究[5]。

6 结语

综上所述，设计是建筑工程开发建造的主要环节之一，在建筑设计中应用节能技术，不仅可以增加建筑的环保性，改善建筑结构，还可以提高建筑的实际应用价值及经济利益，提高建筑设计的整体水平，提升建筑的品质，促进建筑业的持续发展。