加氣混凝土建筑節(jié)能

加氣

混

凝

土

建

筑

的

節(jié)

能

加氣混凝土作為一種新型墻體材料，經(jīng)過近40年的發(fā)展已逐步為人們所認(rèn)識(shí)，為社會(huì)所接受，并在各類建筑中得到一定的應(yīng)用，成為新型墻體材料的重要品種之一。但是加氣混凝土在建筑中應(yīng)用的程度和功能的發(fā)揮至今遠(yuǎn)未達(dá)到應(yīng)有的水平，特別是在過去的應(yīng)用中，加氣混凝土制品僅僅簡(jiǎn)單地作為代替燒結(jié)實(shí)心粘土磚的一般墻體材料對(duì)待，而對(duì)于加氣混凝土制品的另一個(gè)更為重要和突出的保溫功能沒有為人們充分認(rèn)識(shí)，為人們所注意、所重視或者說被忽視了。也就是說加氣混凝土在建筑中的作用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有得到充分的發(fā)揮，這一現(xiàn)象應(yīng)加以糾正，并得到改善。

一、建筑的巨大能耗及其節(jié)約潛力

建筑能耗包括建筑物的建造能耗、日常使用能耗。建造能耗又包括建造各類建筑物所用各種建筑材料，設(shè)備的生產(chǎn)能耗；材料、設(shè)備從產(chǎn)地運(yùn)到建筑工地以及施工中搬運(yùn)所消耗的能耗。使用能耗主要包括冬季室內(nèi)采暖，夏季室內(nèi)空調(diào)降溫及照明能耗。前者是一次性的，后者是長(zhǎng)期的、經(jīng)常發(fā)生的。

“十五”期間，我國(guó)社會(huì)房屋建筑年竣工面積將達(dá)15～20億m2，其中住宅約12億m2。消耗大量的鋼材、鋁材、鋼材、水泥、砂、石、磚、瓦、石材、玻璃、陶瓷、工程塑料、涂料、防水、保溫材料、吸音、隔音材料等。僅材料生產(chǎn)，如鋼材、水泥、玻璃、陶瓷、磚瓦、砂石幾類材料生產(chǎn)，年能耗在1.6億噸準(zhǔn)煤。占全國(guó)能源產(chǎn)量的13%左右，而在使用能耗方面，目前采暖地域按國(guó)家政策規(guī)定只限于黃河以北的城鎮(zhèn)、農(nóng)村。采暖人口僅占全國(guó)人口的14%，每年采暖耗煤1.3億噸以上，占全國(guó)能源質(zhì)量10-11%。而黃河以南地區(qū)居住著我國(guó)40%的人口，冬季寒冷，夏日酷熱，人們生活質(zhì)量不高，急需改善。盡管國(guó)家政策規(guī)定不予采暖，但隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人們生活不斷提高，人們自行采用各種方式進(jìn)行采暖，采暖能耗還會(huì)進(jìn)一步增加。另外，全球氣候的轉(zhuǎn)暖以及人們要求改善夏天室內(nèi)的環(huán)境，空調(diào)制冷已在全國(guó)城鎮(zhèn)普及，并將由城鎮(zhèn)逐步走向農(nóng)村。相同時(shí)間的空調(diào)能耗是采暖的3倍，而在炎熱地區(qū)一年中空調(diào)時(shí)間往往超過北方采暖時(shí)間，有些專家根據(jù)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢(shì)和建筑業(yè)發(fā)展趨勢(shì)分析，到2005年，我國(guó)每年建筑能耗將達(dá)到全國(guó)能源生產(chǎn)總量的25～30%，如果不采取節(jié)能措施，實(shí)施越來越嚴(yán)格的建筑節(jié)能，建筑業(yè)的發(fā)展遲早要受到能源、環(huán)境的制約。

歐洲國(guó)家的住宅年采暖能耗已經(jīng)降到每平方米6升油以下，最先進(jìn)指標(biāo)已達(dá)到3升油以下，而我國(guó)住宅平均采暖能耗每平方米在16～20升油之間，按歐洲方法折算，北京市住宅平均采暖能耗每平方米為16升左右。按照節(jié)能50%的標(biāo)準(zhǔn)僅住宅采暖能耗就要下降8.75升油或者更多，如果再將很多應(yīng)該采暖而沒有采暖的地區(qū)、不斷擴(kuò)大的空調(diào)制冷、沒有實(shí)施節(jié)能的公共建筑、工業(yè)建筑以及需要進(jìn)行節(jié)能改造的老建筑按照節(jié)能要求新建或改造，其節(jié)能數(shù)量將更巨大。節(jié)能前景極為可觀。

二、建筑節(jié)能對(duì)建筑墻體熱工性能的要求

為了實(shí)施和逐步推動(dòng)建筑節(jié)能，1986年頒布實(shí)施了《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)程》JGJ24-83，《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（采暖居住建筑部分）》JGJ26-86，1987年頒布實(shí)施《采暖通用與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB19-87，1993年頒布實(shí)施了《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50176-93。在熱工規(guī)范中對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱的最低要求作出了規(guī)定，使我國(guó)采暖地區(qū)建筑節(jié)能率在各地80-81年住宅通用設(shè)計(jì)能耗水平基礎(chǔ)上節(jié)省30%。由于種種原因，在我國(guó)三北地區(qū)并未全面實(shí)施，到1995年底，只有北京、天津、哈爾濱、西安、貫州、沈陽等少數(shù)幾個(gè)城市總共不足5000萬m2的建筑實(shí)施了這一措施。為了進(jìn)一步推動(dòng)建筑節(jié)能，提高節(jié)能水平，國(guó)務(wù)院以［1992］國(guó)發(fā)66號(hào)文提出“從1995年起我國(guó)嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)城鎮(zhèn)新建住宅全部按采暖能耗降低50%設(shè)計(jì)建造”。并按統(tǒng)一要求于1996年7月1日實(shí)施《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（采暖居住建筑部分）》JGJ26-95，即各地在80-81年住宅通用設(shè)計(jì)能耗水平基礎(chǔ)上節(jié)能50%。近來，北京市為加快現(xiàn)代化步伐，提出率先實(shí)施節(jié)能65%的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。在50%的總節(jié)能率中，要求建筑物本身承擔(dān)約30%，供熱系統(tǒng)約承擔(dān)20%。2001年又頒布實(shí)施了《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》JGJ134-2001，《既有采暖居住建筑節(jié)能改造技術(shù)規(guī)程》JGJ129-2000，夏熱冬暖地區(qū)的居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及公共建筑的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)都在制訂中。

在這些設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)建筑物的墻、屋面、門窗達(dá)到50%甚至65%時(shí)的傳熱系數(shù)、熱阻、氣密性等熱工性能指標(biāo)做了具體規(guī)定。對(duì)我國(guó)不同地區(qū)建筑外墻墻體的傳熱系數(shù)規(guī)定的指標(biāo)見表1。

不同地區(qū)采暖居住建筑各部分圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱采數(shù)限值［w/（m2·K）］表1

采暖期室外平均溫度（C）代表性城市外墻不采暖樓梯間采暖期室外平均溫度（C）代表性城市外墻不采暖樓梯間體形系數(shù)≤0.3體形系數(shù)＞0.3隔墻體形系數(shù)≤0.3體形系數(shù)＞0.3隔墻2.0～1.0鄭州、洛陽、寶雞、徐州1.101.400.801.101.83-6.1～-7.0呼和浩特、撫順、大柴旦0.650.50/0.9～0.0西安、拉薩、濟(jì)南、青鳥、安陽1.001.280.701.001.83-7.1～-8.0延吉、通遼、通化、四平0.650.50/-0.1～-1.0石家莊、德州、晉城、天水0.921.200.600.851.83-8.1～-9.0長(zhǎng)春、烏魯木齊0.560.45/-1.1～-2.0北京、天津、大連、陽泉、平?jīng)?.901.160.550.821.83-9.1～-10.0哈爾濱、牡丹江、克拉瑪依0.520.40/-2.1～-3.0蘭州、太原、唐山、阿壩、喀什0.851.100.620.780.94-10.1～-11.0佳木斯、安達(dá)、齊齊哈爾、富錦0.520.40/-3.1～-4.0西寧、銀川、丹東0.680.650.94-11.1～-12.0海倫、博克圖0.520.40/-4.1～-5.0張家口、鞍山、酒泉、伊寧、吐魯番0.750.600.94-12.1～-14.5伊春、呼瑪、海拉爾、滿洲里0.520.40/-5.1～-6.0沈陽、大同、本溪、阜新、哈密0.680.560.9400000

三、加氣混凝土建筑的節(jié)能

加氣混凝土是一種性能非常優(yōu)越的輕質(zhì)、保溫、用途廣泛的內(nèi)外墻體、屋面、樓層材料。它不僅可以用于民用、居住建筑的外墻圍護(hù)、內(nèi)墻隔斷、平坡屋面而且可以用于工業(yè)廠房屋面和外墻，也可以做四層以下混合結(jié)構(gòu)建筑的承重墻體，更是各類鋼結(jié)構(gòu)建筑的內(nèi)、外墻最佳材料，是目前所有外墻材料中唯一能夠滿足JGJ26-95標(biāo)準(zhǔn)節(jié)能50%要求的單一材料外墻，不需麻煩復(fù)雜的復(fù)合。

建筑能耗包括：材料的制造能耗、原材料及產(chǎn)品的運(yùn)輸能耗以及建筑使用能耗。

（一）加氣混凝土及燒結(jié)粘土磚的制造能耗

根據(jù)意大利E.N.E.L(電力部)、E.N.I(石油產(chǎn)品部)和E.N.E.A(代用能源研究開發(fā)部)官方于1985年研究結(jié)果,意大利工業(yè)能耗如下:

1、加氣混凝土制造能耗

生產(chǎn)工藝過程相關(guān)能耗1020kj/kg

與原材料特性相關(guān)能耗----

基本電力消耗370kj/kg

合計(jì)總能耗1390kj/kg

2、燒結(jié)粘土磚平均值kj/kg最大值kj/kg

生產(chǎn)工藝過程相關(guān)能耗2615-29303650-3770

與原料特性相關(guān)能耗96-180340-500

基本電力消耗171-189216-234

合計(jì)總消耗2984-31974134-4486

注：(1)、上述平均值的算術(shù)平均值為3090kj/kg；

(2)、平均值是意大利技術(shù)先進(jìn)并大規(guī)模生產(chǎn)企業(yè)的能耗數(shù)值，這些企業(yè)占同類企業(yè)總數(shù)的13%，生產(chǎn)能力在12萬噸/年以上;

(3)、意大利67%的磚廠生產(chǎn)能耗都在上述最大值范圍內(nèi)。

3、加氣混凝土比燒結(jié)磚節(jié)省制造能耗：

相當(dāng)于每公斤加氣混凝土比燒結(jié)粘土磚節(jié)省能源3090kj/kg-1390kj/kg=1700kj/kg，折合0.0406kg油。

4、砌筑相同面積外墻墻體時(shí)年產(chǎn)240000立方米加氣混凝土燒結(jié)粘土產(chǎn)品的節(jié)能制造能耗。

A、容重為600kg/m3的加氣混凝土240000立方米的重量為144000噸，制造能耗折合4780.8噸油。

B、外墻使用密度600kg/m3加氣混凝土比密度900kg/m3燒結(jié)空心磚節(jié)約能源。

砌筑與144000噸加氣混凝土相同面積的外墻面需218370.3噸密度為900kg/m3的燒結(jié)空心磚。生產(chǎn)218370.3噸燒結(jié)空心磚的能耗為16137.5噸油，故采用加氣混凝土比燒結(jié)空心磚節(jié)省制造能耗折合16137.5噸油-4780.8噸油=11356.7噸油。

C、砌筑與144000砘加氣混凝土相同面積外墻需562328噸密度為1600kg/m3燒結(jié)實(shí)心粘土磚。生產(chǎn)582328噸燒結(jié)實(shí)心磚能耗折合為43033.9砘油。

（二）加氣混凝土原料及成品運(yùn)輸節(jié)能

1.加氣混凝土原料開采運(yùn)輸節(jié)能

與相關(guān)材料相比，加氣混凝土密度小，見圖1。單位產(chǎn)品原材料用量少，因而挖土方和地下開采量減少。與密度為900kg/m3燒結(jié)磚相比，生產(chǎn)240000m3加氣混凝土可節(jié)省原材料72000噸以上的原材料，與密度為1600kg/m3燒結(jié)實(shí)心粘土磚及密度為25000kg/m3普通混凝土相比，分別節(jié)省原材料240000噸和456000噸，并節(jié)約相應(yīng)的開采及運(yùn)輸燃油。

普通混凝土

燒結(jié)磚

蒸壓灰砂磚

空心砌塊

加氣混凝土

2.加氣混凝土產(chǎn)品運(yùn)輸能耗

加氣混凝土制成品容重小，通常在400-700kg/m3之間，一定載重量的汽車可以運(yùn)輸更大體積或者可砌筑更多墻面的產(chǎn)品。

A、砌筑相同面積的加氣混凝土外墻比用密度900kg/m3燒結(jié)空心磚可減少運(yùn)輸次數(shù)2510次?？晒?jié)約能源折合燃油3003噸。

B、砌筑相同面積加氣混凝土外墻比用密度1600kg/m3土燒結(jié)實(shí)心粘土磚減少運(yùn)輸總次數(shù)6693次，節(jié)約能源折合燃油8008噸。

由于減少了運(yùn)輸次數(shù)而減少交通堵塞。

（三）加氣混凝土建筑使用節(jié)能

1.不同材料及構(gòu)造組合的復(fù)合外墻熱工特性見表2

不同材料及構(gòu)造組成的復(fù)合墻體的熱工特性表2材料組合厚度（cm）熱阻（m2c/w）隔熱（w/m2·c）A石灰20.0221.431磚120.133空氣層60.158磚60.140石灰20.022復(fù)合墻體280.475+0.224B石灰20.0220.612磚120.133玻璃棉40.930空氣層20.162磚60.140石灰20.022復(fù)合墻體281.409+0.224C石灰20.0220.876磚120.133膨脹粘土60.600磚60.140石灰20.022復(fù)合墻體280.917+0.224D石灰20.0220.605磚120.133聚苯乙烯板60.112磚60.140石灰20.022復(fù)合墻體281.429+0.224E面層10.0110.492加氣混凝土251.786面層10.011復(fù)合墻體271.808+0.224F面層10.0110.582加氣混凝土201.471面層10.011復(fù)合墻體221.493+0.224G石灰20.0220.870聚苯乙烯板40.741混凝土200.105混合砂漿20.057復(fù)合墻體280.925+0.224H面層20.0221.97燒結(jié)實(shí)心粘土磚240.24面層20.022復(fù)合墻體280.284+0.224I面層20.0221.50燒結(jié)實(shí)心粘土磚370.399面層20.022復(fù)合墻體410.443+0.224

2.不同材料及構(gòu)造組合復(fù)合外墻采暖節(jié)能計(jì)算：

----E組比D組即兩層燒結(jié)空心磚中間夾聚苯乙烯板復(fù)合外墻采暖節(jié)能

0.605-0.492=0.113W/M2.K（27cm厚對(duì)28cm厚）

在室內(nèi)外溫差20℃時(shí)節(jié)能為

960000M2×20℃×0.113W/M2.K=2169600W

相當(dāng)于336噸油

當(dāng)室內(nèi)外溫差在25℃時(shí)（北京地區(qū)）節(jié)能為

960000M2×25℃×0.113W/M2.K=2712000W

相當(dāng)于420噸油

----E組比H組即比厚24厘米燒結(jié)實(shí)心粘土磚外墻采暖節(jié)能

1.97W/M2.K-0.492W/M2.K=1.478W/M2.K(28CM厚對(duì)28CM厚)

在室內(nèi)外溫差為20℃時(shí)

960000M2×20℃×1.478W/M2.K=28377600W

相當(dāng)于4394.8噸油

當(dāng)室內(nèi)外溫差在25℃時(shí)

960000M2×25℃×1.478W/M2.K=35472000W

相當(dāng)于5493.5噸油

3.加氣混凝土外墻墻體空調(diào)節(jié)能

加氣混凝土外墻空調(diào)節(jié)能與采暖相同

（四）加氣混凝土建筑的綜合節(jié)能

加氣混凝土外墻的節(jié)能是加氣混凝土制造節(jié)約的能耗、材料運(yùn)輸節(jié)約的能耗與建筑使用的節(jié)約能耗的總和。

用240000M3加氣混凝土建造建筑外墻時(shí)的綜合節(jié)能：

密度600kg/m3、240000m3加氣混凝土與砌筑相同面積的密度為600kg/m3燒結(jié)粘土磚相比在室內(nèi)外溫差為20℃時(shí)，綜合節(jié)能

A、僅