围护结构节能材料

第四节　围护结构节能材料

建筑围护结构节能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;另一方面可以极大地改善建筑使用者的生活、工作环境。我们通常把建筑节能材料分为墙体节能材料、保温隔热材料及节能玻璃3大类。

一、墙体节能材料

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。因此墙体材料的选择对建筑节能有很大的影响。墙体材料要有利于节土、节能、利废、低价、轻质、力学性能好、传热系数小，满足保温隔热要求。就品种而言，节能墙体的材料主要包括建筑砖类、建筑砌块类、建筑板材类。

1.建筑砖类

砖的种类很多，按所用原材料分为黏土砖、页岩砖、煤矸石砖、粉煤灰砖、灰砂砖和炉渣砖等;按生产工艺可分为烧结砖和非烧结砖，其中非烧结砖又可分为压制砖、蒸养砖和蒸压砖等;按有无孔洞可分为普通砖、多孔砖、空心砖。烧结砖:凡以黏土、页岩、煤矸石或粉煤灰为原料，经成型和高温焙烧而制得的用于砌筑承重和非承重墙体的砖统称为烧结砖，根据原料不同分为烧结黏土砖、烧结粉煤灰砖、烧结页岩砖等。目前常用的建筑砖类如下。

(1)非黏土烧结多孔砖和空心砖。以页岩、煤矸石或粉煤灰为主要原料，经焙烧而成。主要有烧结页岩多孔砖和空心砖、烧结煤矸石多孔砖和空心砖、烧结粉煤灰多孔砖和空心砖，烧结江河湖海淤泥多孔砖和空心砖。一般多孔砖孔洞率不小于25%，空心砖空洞率不小35%;国家标准《烧结多孔砖和多孔砌块》(GB13544—2011)规定，根据抗压强度，烧结多孔砖分为MU30、MU25、MU15、MU20、MU10五个强度等级。多孔砖使用时孔洞方向平行于受力方向;空心砖的孔洞则垂直于受力方向。根据其尺寸规格分为190mm×190mm×90mm(M型)和240mm×115mm×90m(P型)。多孔砖的技术性能应满足国家规范《烧结多孔砖和多孔砌块》(GB13544—2011)的要求。可用于各类承重和非承重墙体，建筑外墙和内隔墙。空心砖强度较低，通常用于非承重墙体和内隔墙。由于非黏土烧结多孔砖和空心砖的孔(空)隙率大，作为建筑物围护结构材料时具有良好的保温隔热性能。图3－14至图3－17为部分非黏土烧结多孔砖和空心砖。

图3－14　粉煤灰盲孔砖

图3－15　粉煤灰空心砌砖

图3－16　粉煤灰多孔砖

图3－17　粉煤灰多孔砖

(2)非烧结多孔砖和空心砖。主要有蒸压灰砂空心砖、混凝土多孔砖等。

蒸压灰砂砖是以砂和石灰为主要原料，允许掺入颜料和外加剂，经坯料制备、压制成型、经高压蒸气养护而成的普通灰砂砖。孔洞率大于15%，强度等级为MU25、MU20、MU15和MU10。性能应符合现行国家标准《蒸压灰砂砖》(GB11945—1999)的规定。蒸压灰砂砖是一种技术成熟、性能优良又节能的新型建筑材料，适用于各类民用建筑、公用建筑和工业厂房的内、外墙，以及房屋的基础。是替代烧结黏土砖的产品。砖的规格尺寸与普通实心黏土砖完全一致，为240mm×115mm×53mm，所以用蒸压砖可以直接代替实心黏土砖。是国家大力发展、应用的新型墙体材料。应注意它一般用于防潮层以上的建筑部位，不得用于受热200℃以上、受急冷急热和有酸性介质侵蚀的建筑部位，如图3－18所示。

混凝土多孔砖是以水泥为胶结材料，与砂、石(轻骨料)等经加水搅拌、成型和养护而制成的一种具有多排小孔的混凝土制品，如图3－19所示。它具有生产能耗低、节土利废、施工方便和体轻、强度高、保温效果好、耐久、收缩变形小、外观规整等特点，是一种替代烧结黏土砖的理想材料。该产品的应用，将有助于减少和杜绝烧结黏土砖的生产使用，对于改善环境，保护土地资源和推进墙体材料革新与建筑节能，以及“禁实”工作的深入开展具有十分重要的社会和经济意义。

图3－18　蒸压灰砂空心砖

图3－19　混凝土多孔砖

2.建筑砌块

建筑砌块系以砂、卵台(或碎石)和水泥加水搅拌后在模具内振动加压成型;或用煤渣、粉煤灰、煤矸石等工业废料加石灰，石膏经搅拌、轮碾、振动成型后再经蒸养或蒸压而成。是一种体积比砖大、比大板小的新型墙体材料，其外形多为直角六面体，也有各种异形的。砌块在节地、节能、环境保护方面取得了巨大的社会效益。砌块的分类方法及名称见表3－25，按原料不同分类的各个砌块如图3－20至图3－23。

表3-25　砌块的分类方法及名称

图3－20　硅酸盐混凝土砌块

图3－21　普通混凝土砌块

图3－22　轻骨料混凝土砌块

图3－23　石膏砌块

3.建筑节能板材

建筑节能板材主要有玻璃纤维增强水泥轻质多孔隔墙条板、纤维增强低碱度水泥建筑平板、蒸压加气混凝土板、钢丝网架水泥聚苯乙烯夹芯板、石膏墙板、金属面夹心板、建筑隔墙用轻质条板等。

(1)玻璃纤维增强水泥轻质多孔隔墙条板(简称GRC板、GRC板轻质多孔条板，图3－24)，又名“GRC空心条板”，是以耐碱玻璃纤维为增强材料，以硫铝酸盐水泥轻质砂浆为基材制成的具有若干个圆孔的条形板，如图3－24所示。GRC复合材料制品具有重量轻、热导率低0.20［W/(m·K)］、强度高、薄壁、高耐伸缩性、抗冲击性能好，碱度低，自由膨胀率小防裂性能可靠，质量稳定，防潮、保温、不燃、隔声、可锯、可钻、可钉、可刨、可凿、墙面平整施工简便、避免了湿作业，改善施工环境，节省土地资源，重量轻，是黏土砖的1/6～1/8重，用在建筑中可以减轻荷载，减少基础及梁、拄钢筋混凝土，降低工程总造价，扩大使用面积。是建筑物非承重部位替代黏土砖的最佳材料，近年来已广泛应用，是国家住建部重点推荐的新型轻质墙体材料。因CRC轻质隔墙板安装在建筑物非承重部位，所需安装部位都是大跨度沉降变形最大，抗荷载能力最弱的地方，由于轻质隔墙板企口槽是拼装连接和表面光滑的特殊性，很容易造成板与板联结处、板与门窗联结处出现裂缝，集中荷载时会引起轻质墙板震动变形，发生裂缝和空鼓，这就对GRC条板的拼装方法和管路预埋、开孔、劈槽、器具安装、表面抹灰质量问题等提出了新课题。

(2)纤维增强低碱度水泥建筑平板如图3－25所示，是以纤维等为增强材料，以低碱度硫铝酸盐水泥为胶结材料，轻质隔墙板经混合搅拌成型、养护而成的建筑平板，具有重量轻、保温隔热、不燃，耐水、不变形、可钉、可锯、可涂刷、可干作业施工的特点，适用于框架结构的复合外墙、内隔墙和吊顶。

(3)蒸压加气混凝土板是以水泥、石灰、硅砂等为主要原料再根据结构要求配置添加不同数量经防腐处理的钢筋网片的一种轻质多孔新型的绿色环保建筑材料。经高温高压、蒸汽养护、反应生产具有多孔状结晶的蒸压加气混凝土板，是一种含有大量微小的、非连通的气孔，孔隙率为70%～80%，其密度较一般水泥质材料小，且具有良好的耐火、防火、隔音、隔热、保温等无与伦比的性能。此种条板还具有一定的承载能力，适用于各类钢结构、钢筋混凝土结构工业与民用建筑的外墙、内隔墙、屋面板与楼板。部分蒸压加气混凝土板还可用作低层或加层建筑楼板、钢梁钢柱的防火保护、外墙保温等，如图3－26所示。

(4)钢丝网架水泥聚苯乙烯夹芯板(简称GJ板)是由三维空间焊接钢丝网架和内填阻燃型聚苯乙烯泡沫塑料板条(或整板)构成的网架芯板。具有重量轻、强度高、承载能力大、防火性能佳、保温节能、隔热隔声、抗震抗冻、防水防潮、运输方便易搬运、生产规格灵活等特点，能满足用户要求，装饰方便，占地面积小，使用面积大，减少单位成本。主要用于房屋建筑的内隔板、围护外墙、保温复合外墙、楼面、屋面及建筑加层等，如图3－27所示。

图3－24　 GRC板轻质多孔条板

图3－25　纤维水泥建筑平板

图3－26　蒸压加气混凝土板

图3－27　钢丝网架水泥聚苯乙烯夹芯板

(5)石膏墙板是以石膏为主要材料，加入纤维、胶黏剂、改性剂，经混炼压制、干燥而成。具有轻质、隔热、隔声、防火、高强、收缩率小等特点，且稳定性好防虫蛀、不老化，可用钉、锯、刨、粘等方法施工，广泛用于吊顶、隔墙、内墙、贴面板。

(6)金属面夹芯板是指上下两层为金属薄板，以岩棉、硬质聚氨酯泡沫塑料和聚苯乙烯泡沫塑料为芯材，在专用的自动化生产线上复合而成的具有承载力的结构板材，也称为“三明治”板。按面层材料分有:镀锌钢板夹芯板、热镀锌彩钢夹芯板、电镀锌彩钢夹芯板、镀铝锌彩钢夹芯板和各种合金铝夹芯板等。按芯材材质分有:金属泡沫塑料夹芯板和金属无机纤维夹芯板，其中金属泡沫塑料夹芯板包括金属聚氨酯夹芯板(PUR)、金属聚苯夹芯板(EPS);金属无机纤维夹芯板包括金属岩棉夹芯板、金属矿棉夹芯板、金属玻璃棉夹芯板等，可用于建筑物的屋面板、墙板、隔墙板、吊顶板等。

二、保温隔热材料

在建筑上，将主要作为保温、隔热使用的材料通称为绝热材料。绝热材料是建筑功能材料的重要品种，它们对建筑物的能源消耗有较大影响。目前我国大部分建筑的建筑墙体保温隔热性能差，与气候条件相近的发达国家相比较，我国采暖耗能量，外墙体为他们的4～5倍，屋顶为2.5～5.5倍，必须节能。

建筑墙体常用绝热材料，应具有以下主要技术性能。

(1)绝热材料通常平均工作温度350℃下，导热系数(λ)值应不大于0.12W/(m·K)，热阻(R)值应不小于4.35(m²·K)/W。

(2)表观密度不应大于400kg/m³。

(3)抗压强度大于0.3MPa，构造简单，施工容易，造价低等。

绝热材料按其化学组成可分为无机、有机、复合3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。常用保温隔热材料为石棉及其制品矿棉及其制品、玻璃棉及其制品、膨胀珍珠岩及其制品、泡沫塑料等。

1.岩棉及其制品

岩棉又称岩石棉，是矿物棉的一种，以天然岩石如玄武岩、辉长岩、白云石、铁矿石、铝矾土及矿物等为原料为主要材料，在冲天炉或其他池窑内熔化(温度2 000℃以下)，用50个大气压的气体强吹、骤冷成纤维状;岩棉纤维直径为3～9μm。在岩棉中加入一定量的胶黏剂、防尘剂、憎水剂，经固化、切割、贴面等工序制成条、带、绳、毡、毯、席、垫、管、板状的岩棉板、缝毡、保温带、管壳等制品，可以在表面粘贴或缝上玻璃纤维薄毡、玻璃纤维网格布、玻璃布、牛皮纸、涂塑牛皮纸、铝箔、铁丝网等贴面材料，称为岩棉制品。岩棉及其制品具有良好的绝缘性能(保温、隔热、隔声、吸声)、耐热、不燃等性能和良好的化学稳定性，且其单位热绝缘系数的价格也比较低。岩棉及其制品广泛适用于房屋建筑、管道、储罐、船舶等有关部位的保温、隔热和吸声，见图3－28岩棉板和图3－29岩棉管。

图3－28　岩棉板

图3－29　岩棉管

2.矿渣棉(简称矿棉)及其制品

矿渣棉矿物棉的一种，矿渣棉是利用工业废料矿渣(高炉矿渣或铜矿渣、铝矿渣等)为主要原料，经熔化、采用高速离心法或喷吹法等工艺制成的棉丝状无机纤维。纤维直径为4～7μm。常用的原料有铁、磷、镍、铅、铬、铜、锰、锌、钛等矿渣。在矿渣棉中加入一定量的胶黏剂、憎水剂、防尘剂等，经固化、切割、烘干等工序制成的岩棉板、缝毡、保温带、管壳等制品，称为矿渣制品。矿渣制品的主要品种有粒状棉、矿棉板、矿棉缝毡、矿棉保温带、矿棉管壳等。在以上制品表面粘贴或缝上玻璃纤维薄毡、玻璃纤维网格布、玻璃布、牛皮纸、涂塑牛皮纸、铝箔、铁丝网等贴面材料，制成用途各异的矿棉制品。矿渣棉制品具有质轻、导热系数小、良好的保温、隔热、吸声、不燃、防蛀等性能以及较好的化学稳定性。适用于有保温、隔热要求的建筑物外墙、隔墙和屋面，以及制氧机和冷库等各种管道、罐塔的保温、隔热和保冷;换热器的保温、隔热，也可用于隔热、防火的喷涂层。

3.玻璃棉及其制品

玻璃棉属于玻璃纤维中的一个类别，是一种人造无机纤维。玻璃棉是以硅砂、石灰石、氟石等矿物为主要原料，经熔化，用火焰法、离心法或高压载能气体喷吹法等工艺，将熔融玻璃液制成的无机纤维形成棉状的材料，化学成分属玻璃类，纤维直径为4～13μm。在玻璃纤维中加入一定量的胶黏剂和其他添加剂，经固化、切割、贴面等工序制成的玻璃棉毡、玻璃棉板、玻璃棉管壳等制品，称为玻璃棉制品，如图3－30所示。玻璃棉制品具有成型好、体积密度小、热导率低、保温绝热、不燃、吸音性能好、耐腐蚀、隔震、化学性能稳定等性能，广泛适用于房屋建筑、管道、储罐、锅炉、船舶等有关部位的保温、隔热和吸声。

图3－30　玻璃棉制品

4.膨胀珍珠岩及其制品

膨胀珍珠岩是以珍珠岩、松脂岩、黑曜岩矿石，经粉碎、筛分、预热和在1 260℃左右高温中悬浮瞬间急剧加热膨胀而成的多孔颗粒状材料。膨胀珍珠岩是一种天然酸性玻璃质火山熔岩非金属矿产，包括珍珠岩、松脂岩和黑曜岩，三者只是结晶水含量不同。由于在1 000～1 300℃高温条件下其体积迅速膨胀4～30倍，故统称为膨胀珍珠岩。一般要求膨胀倍数大于7～10倍(黑曜岩大于3倍，可用)，二氧化硅70%左右。外观呈白色，微孔、散粒状结构。膨胀珍珠岩制品是以膨胀珍珠岩作为原料，用水泥、石膏、石灰、水玻璃、沥青、合成高分子树脂等作为胶黏剂，必要时加入增强剂、憎制品水剂等加工制作而成。广泛用于建筑、冶金、石油、机械、轻工、水电、铸造、医药、食品、农林园艺等部门。用于建筑物围护结构保温、隔热的膨胀珍珠岩制品主要有水泥膨胀珍珠岩制品、水玻璃膨胀珍珠岩制品、沥青膨胀珍珠岩制品、乳化沥青膨胀珍珠岩制品、憎水珍珠岩制品、磷酸盐膨胀珍珠岩制品、高温耐火膨胀珍珠岩制品、石膏膨胀珍珠岩制品、膨胀珍珠岩吸声制。如图3－31膨胀珍珠岩制品。

图3－31　膨胀珍珠岩制品

5.泡沫塑料

泡沫塑料是以合成树脂为原料，加入发泡剂，通过热分解放出大量气体，形成内部具有无数小气孔的塑料制品，是由大量气体微孔分散于固体塑料中而形成的一种多孔状的轻质高分子材料，具有质轻、隔热、吸音、减震等特性，适用于建筑工地的吸声、保温和绝热等。泡沫塑料种类繁多，有不同的分类方法，通常以所用树脂取名，如聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料、聚氯乙烯泡沫塑料等。目前我国生产的有聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯及脲醛树脂等泡沫塑料聚苯乙烯板。

图3－32　聚氨酯泡沫塑料

(1)聚氨酯泡沫塑料(如图3－32)。由聚氨酯制得的泡沫塑料，是把含有羟基的聚醚或聚酯树脂与异氰酸酯反应构成聚氨酯主体，并由异氰酸酯与水反应生成的二氧化碳或用低沸点的氟氢化烷作为发泡剂，内部具有无数小气孔的一种塑料制品。有聚醚型和聚酯型或软质和硬质聚氨酯泡沫塑料之分。其中软质为主要品种。一般来说，它具有极佳的弹性、柔软性、伸长率和压缩强度;化学稳定性好，耐许多溶剂和油类;耐磨性优良，较天然海绵大20倍;还有优良的加工性、绝热性、黏合性等性能，是一种性能优良的缓冲材料，一般可用于高档精密仪器、贵重器械、高档工艺品等的缓冲包装或衬垫缓冲材料，也可制成精致的、保护性极好的包装容器;还可采用现场发泡对物品进行缓冲包装。硬质聚氨酯泡沫塑料是在建筑工程中的一种保温、吸声、防震材料。

(2)聚苯乙烯泡沫塑料是以聚苯乙烯树脂为主体，加入发泡剂等添加剂，经加热发泡而成的轻质材料。按是否掺入阻燃剂，分阻燃型(ZR)和普通型(PT)两种。按采用的成型工艺不同，分为模塑型和挤塑型两种。它具有闭孔结构，吸水性小，有优良的抗水性;密度小，一般为0.015～0.03;机械强度好，缓冲性能优异;加工性好，易于模塑成型;着色性好，温度适应性强，抗放射性优异等优点，而且尺寸精度高，结构均匀。广泛用于各种精密仪器、仪表、家用电器等的缓冲包装，也可用其直接制成杯、盘、盒等包装容器来包装物品。同时聚苯乙烯泡沫塑料是建筑工程中使用最为广泛的泡沫塑料，它适用于建筑物的屋面、外墙和地面等建筑外围护结构以及房屋分户楼板、隔墙及地下室围护结构的保温隔热。挤塑型为封孔结构，材料强度较高，蒸汽渗透阻较大，长期在潮湿环境中使用不易受潮，适用于倒铺屋面、冷库围护结构、地面，特别是荷载地面的保温隔热层。挤塑型聚苯乙烯泡沫塑料价格较高，为模塑型的2.5～3.0倍，故一般建筑物的外墙和屋顶的保温隔热层仍采用模塑型。但燃烧时会放出污染环境的苯乙烯气体。

6.几种常用的墙体保温系统

(1)外墙内保温板。外墙内保温板用于复合在住宅建筑结构外墙内侧的预制保温条板(以下简称“内保温条板”)。一般民用建筑用内保温板可以参照相关标准执行。外墙内保温条板是指密度小于50kg/m³、面层厚度10～15mm、板重不大于100kg、长宽比不小于2.5的复合于结构外墙内侧的预制保温条板。主要有增强水泥聚苯保温板、增强石膏聚苯保温板、聚合物水泥聚苯保温板、发泡水泥聚苯保温板、水泥聚苯颗粒保温板。

(2)无机保温砂浆系统。无机保温砂浆系统是一种用于建筑物内外墙粉刷的新型保温节能砂浆材料系统，以无机类的轻质保温颗粒膨胀玻化微珠作为轻骨料，加由胶凝材料、抗裂添加剂及其他填充料等组成的干粉砂浆，现场直接加水调和使用，具有节能利废、保温隔热、防火防冻、耐老化的优异性能以及低廉的价格等特点，有着广泛的市场需求。目前常用的有玻化微珠无机保温系统。

(3)EPG胶粉聚苯颗粒保温系统。胶粉聚苯颗粒保温系统是以预混合型干拌砂浆为主要胶凝材料，加入适当的抗裂纤维及多种添加剂，以聚苯乙烯泡沫颗粒为轻骨料，按比例配置，在现场加以搅拌均匀即可。聚苯颗粒保温系统分为保温层和抗裂防护层，保温层材料采用混合干拌轻骨料，由保温粉料和聚苯颗粒轻骨料组成。在工地上只需要将粉料加水搅拌成胶浆，再掺加聚苯颗粒混合成膏状体，将其涂抹于墙体上，干燥后即形成性能良好的保温层。抗裂防护层材料由抗裂水泥砂浆、耐碱玻纤网格布、柔性耐水腻子和配套的饰面涂料组成。可采用现场成型抹灰工艺，易操作，施工效率高，材料成型后整体性能好。避免了块材保温、接缝易开裂的弊病，且在各种转角处无需裁板做处理，施工工艺简单。

胶粉聚苯颗粒保温系统总体造价较低，能满足相关节能规范要求，而且特别适合建筑造型复杂的各种外墙保温工程，是目前普及率较高的一种建筑保温节能做法。

(4)EPS膨胀聚苯板薄抹灰保温系统。EPS膨胀聚苯板保温体系是由特种聚合胶泥、EPS板(膨胀聚苯板)，必要时使用的锚栓、抹面胶浆耐碱玻璃纤维网格布和饰面材料组成。胶黏剂是由高弹性乳液与各种功能性助剂及填料组成，该种乳液与水泥的亲和力非常好，固化后的胶黏涂层仍能保持良好的弹性，防止了胶黏涂层开裂。玻纤网成型后在外层涂有一层保护膜，避免玻璃纤维受损，这层玻纤网的外保护膜还起到玻纤网与胶黏涂层之间的连接作用。EPS板要求必须使用阻燃型发泡聚苯烯板。外保温饰面所用的基料是高弹性乳液，具有良好的防水性能，同时具有一定蒸气透过能力，让墙体的毛细孔作用及室内通过墙体向外散逸的水蒸气排出，保证保温效果。因此，该保温系统具有优越的保温、隔热性能，良好的抗水性能及抗压、抗冲击性能，能有效解决墙体的龟裂和渗漏水问题。集保温、防水、防火，装饰功能为一体的新型建筑构造体系。该技术将保温材料置于建筑物外墙外侧，不占用室内空间，保温效果明显，便于设计建筑外形。本系统技术成熟、施工方便，性价比高，在欧美发达国家、沿海发达地区均得到了广泛的应用。随着建筑节能事业的深入发展，本系统将成为市场的主流产品。

(5)GRC玻璃纤维增强水泥装饰挂板保温系统。GRC玻璃纤维增强水泥制品装饰挂板保温系统集装饰挂板集围护、保温和装饰于一体，外围护层是6mm厚的喷GRC，保温层选用50mm厚聚苯板，与墙体连接的钢件预埋在板的肋处，通过墙向预留件或后栽埋件与挂板相连。由于板成型是在钢模板上完成，通过对钢模向处理可使保温挂板外侧形成多种装饰图案，表面再作涂料处理。适用于工业与民用新、老建筑的外墙保温工程。

(6)XPS挤塑聚苯板薄抹灰外墙保温系统。XPS挤塑聚苯板薄抹灰外墙保温系统是采用XPS聚苯乙烯挤塑板(以下简称挤塑板)作为建筑物的外墙保温材料，当建筑主体与外墙砌筑工程完成后，在底层砂浆上涂刷XPS专用界面剂。将拉毛XPS挤塑聚苯板用黏结砂浆按要求粘贴上墙，并使用塑料膨胀螺钉加以锚固。然后在挤塑板表面抹聚合物水泥砂浆，其中压入耐碱涂塑玻纤网格布加强抗裂砂浆保护层，最后为腻子和涂料的装饰面层(如装饰面层为瓷砖，则应改用镀锌钢丝网和专用瓷砖黏结剂和勾缝剂)。

XPS挤塑聚苯板薄抹灰外墙保温系统比较EPS系统而言，具有强度更高、保温隔热性能更好，不透气性更强等特点。本系统是一种较为高档的保温隔热体系，在寒冷地区、高档楼盘、冷库工程等保温隔热要求较高的建筑工程中得到了广泛的应用。

三、节能玻璃

在现代建筑工程中，玻璃已由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。玻璃的选择应从玻璃对太阳辐射的阻隔特性和玻璃的导热性两方面综合考虑。为了提高门窗的隔热效果，常用具有隔热性能的吸热玻璃、热反射玻璃的等节能玻璃。而为了提高玻璃的保温效果，一是玻璃的透光性尽可能高，让更多的太阳辐射进入室内，二是玻璃的导热系数要小，使热量不致大量散失到大气中去，常用双层玻璃、中空玻璃等。

(一)玻璃基本性质

玻璃是一种具有无规则结构的非晶态固体。它没有固定的熔点，在物理和力学性能上表现为均质的各向同性。

大多数玻璃都是由矿物原料和化工原料经高温熔融，然后急剧冷却而形成的。在形成的过程中，如加入某些辅助原料，如助熔剂、着色剂等可以改善玻璃的某些性能。

建筑玻璃是以石英砂(SiO₂)、纯碱(Na₂ CO₃)、石灰石(CaCO₃)、长石等为主要原料，经1 550～1 600℃高温熔融、成型、退火而制成的固体材料。其主要成分是SiO₂(含量72%左右)、Na₂ O(含量15%左右)和CaO(含量9%左右)，另外还有少量的Al₂O₃、MgO等。

根据玻璃性能不同，可分为:平板玻璃、吸热玻璃(彩色玻璃)、热反射玻璃(镀膜玻璃)、低辐射玻璃(Low－E)、中空玻璃等。

(二)主要节能玻璃

1.平板玻璃

(1)平板玻璃的概念。平板玻璃(Flat glass)是指未经其他加工的平板状玻璃制品，也称为白片玻璃或净片玻璃。按生产方法不同，可分为普通平板玻璃和浮法玻璃。

(2)平板玻璃的特点。它具有透光、透明、保温、隔声、耐磨、耐气候变化等性能。平板玻璃主要物理性能指标:折射率约1.52;透光度85%以上(厚2mm的玻璃，有色和带涂层者除外);软化温度650～700℃;热导率0.81～0.93W/(m²·K);膨胀系数9×10^－6～10×10^－6/K;比重约2.5;抗弯强度16～60MPa。

(3)平板玻璃的用途。主要用于门窗，起采光(可见光透射比85%～90%)、围护、保温、隔声等作用，也是进一步加工成其他技术玻璃的原片。为了提高保温效果，一般平板玻璃不单独使用，常采用普通玻璃组成双层玻璃、中空玻璃及与其他节能玻璃联合组成复合中空玻璃。

2.吸热玻璃(彩色玻璃)

(1)吸热玻璃的概念。吸热玻璃(Heat absorbing glazing)是一种能控制阳光中热能透过的玻璃，它可以显著地吸收阳光中热作用较强的红外线、近红外线，而又能保持良好的透明度。

吸热玻璃的制造方法有两种:一种方法是在普通玻璃中加入一定量的着色剂;另一种方法是在玻璃的表面喷涂具有吸热和着色能力的氧化物薄膜。这些着色剂使玻璃呈现一定程度的颜色，常见的有灰色和青铜色两种。常用吸热玻璃常用着色剂为氧化亚铁。

(2)吸热玻璃的性能特点。①吸收太阳的紫外线。②吸收太阳的可见光。③吸收太阳的辐射热。④具有一定的透明度，能清晰地观察室外景物。⑤色泽经久不变，能增加建筑物的外形美观。

(3)吸热玻璃的用途。凡是既有采光要求又有隔热要求的场所均可使用。采用不同颜色的吸热玻璃能合理利用太阳光，调节室内温度，节省空调费用，而且对建筑物的外表有很好的装饰效果。一般多用作高档建筑物的门窗或玻璃幕墙。此外，它还可以按不同的用途进行加工，制成磨光、夹层、中空玻璃等。

吸热玻璃的特性效率全靠外侧空气的速度，否则其性能将显著降低。因此，安装时应注意将离子留在玻璃的外侧，离子在玻璃最外表层吸收太阳热，使其最外层热起来，并使其贴近的空气运动激烈加快，以对流方式将吸收热移走，使玻璃冷却。吸热玻璃不利的一面是自身可能变得很热，而且在夜间延留着一个长波辐射源，如将吸热玻璃作为双层玻璃的外侧，这种影响会有所减小。

吸热玻璃与同厚度的浮法玻璃吸收太阳辐射热性能比较见图3－33。

图3－33　吸热玻璃与同厚度的浮法玻璃吸收太阳辐射热性能比较

3.热反射玻璃(镀膜玻璃)

(1)热反射玻璃的概念。热反射玻璃(Heat reflecting glazing)是由无色透明的平板玻璃镀覆金属膜或金属氧化物膜而制得，又称镀膜玻璃或阳光控制膜玻璃。

热反射玻璃的制造方法有两种:一种方法是真空镀膜法，一层很薄的金属(常用的是铝)镀到玻璃上，另一种方法是将做好的一侧有反射层的薄片在现场贴到玻璃上。热反射玻璃也常带有颜色，常见的有灰色、青铜色、茶色、金色、浅蓝色和古铜色等

(2)热反射玻璃的特点。①单向透视性。②镜面效应。③对光线的反射和遮蔽作用，亦称为阳光控制能力，见图3－34。

图3－34　热反射玻璃的热工性能

(3)热反射玻璃的应用。热反射玻璃可用作建筑门窗玻璃、幕墙玻璃，还可以用于制作高性能中空玻璃、夹层玻璃等复合玻璃制品。然而，热反射玻璃尽管可以反射大量辐射热，但同时可见光的透过率也相对较低，室内光线暗，它是以牺牲透光率为代价的。反射玻璃能反射掉一些热量，但达不到吸热玻璃的程度，它最大的问题就是对临近建筑的光污染和热辐射，如果热反射玻璃幕墙使用不恰当或使用面积过大会造成光污染和建筑物周围温度升高，影响环境的和谐。

4.低辐射玻璃

低辐射玻璃(Low－emissivity glazing，也称Low－E玻璃)，是采用真空磁控溅射方法在玻璃表面上镀上含有一层或两层银层的膜系，来降低能量吸收或控制室内外能量交换，保障生活、工作的舒适性，并以此达到环保节能的目的。

低辐射玻璃是镀膜玻璃的一种，它有较高的透过率，可以使70%以上的太阳可见光和近红外光透过，有利于自然采光，节省照明费用。

Low－E玻璃具有传热系数低和反射红外线的特点。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。它的主要功能是降低室内外远红外线的辐射能量传递，而允许太阳能辐射尽可能多地进入室内，从而维持室内的温度，节省暖气、空调费用开支。

这种产品的可见光透过较高，其反射光的颜色较淡，几乎难以看出。因此，可被广泛地用于高、中、低纬度地区，兼具夏天阻挡外部热量进入室内功能。低辐射膜玻璃一般不单独使用，往往与普通平板玻璃、浮法玻璃、钢化玻璃等配合，制成高性能的中空玻璃。

5.中空玻璃

(1)中空玻璃的结构。中空玻璃(Insulating glass)是由两片或多片平板玻璃用边框隔开，中间充以干燥的空气或惰性气体，四周边缘部分用胶结或焊接方法密封而成的，其中以胶结方法应用最为普遍，如图3－35所示。

中空玻璃按玻璃层数，有双层和多层之分，一般是双层结构。制作中空玻璃的原片可以是普通玻璃、浮法玻璃、钢化玻璃、夹丝玻璃、着色玻璃和热反射玻璃、低辐射膜玻璃等。高性能中空玻璃的外侧玻璃原片应为低辐射玻璃。中空玻璃的厚度通常是3mm、4mm、5mm和6mm，中间空气层厚度为6～12mm。颜色有无色、绿色、茶色、蓝色、灰色、金色、棕色等。密封效果的好坏是其质量的关键，所以整体构件都是在工厂内制成的。

图3－35　中空玻璃的结构

(2)中空玻璃的性能特点。①光学性能。中空玻璃的可见光透视范围10%～80%，光反射率25%～80%，总透过率25%～50%。②热工性能。一些主要玻璃品种的导热系数(W/m·K)值为:普通平板玻璃5.99～6.84，蓝色吸热玻璃6.16;热反射玻璃6.35～6.69，普通中空玻璃3.49，蓝色吸热双层中空玻璃3.49，单面膜热反射中空玻璃3.37，可见，吸热玻璃和热反射玻璃的导热系数与普通玻璃的导热系数基本相同，而中空玻璃导热系数较低。中空玻璃具有较好的保温效果。用吸热玻璃或热反射玻璃制成的中空玻璃与普通玻璃相比，导热系数基本相同，但通过改变和配置各种玻璃透过率，可获得既保温又隔热的效果。因此，中空玻璃比单层玻璃具有更好的隔热性能。由双层热反射玻璃或低辐射玻璃制成的高性能中空玻璃，隔热保温性能更好。③隔声性能。中空玻璃具有较好的隔声性能，一般可使噪声下降30～40dB(A)，即能将街道汽车噪声降低到学校教室的安静程度。④装饰性能。中空玻璃的装饰性主要取决于所采用的原片，不同的原片玻璃制得的中空玻璃具有不同的装饰效果。⑤防结露功能。

(3)中空玻璃的应用。这种玻璃不仅具有减少室外噪音传入室内，防止玻璃结霜，而且具有很好的保温作用。它可以使寒冷地区冬季的采暖能耗降低25%～30%。应该指出的是中空玻璃的保温功能是双向的，它既可以保证使寒冷地区室内的热量减缓向室外传递;也可以保证使炎热地区室外的热量减缓向室内传递，特别是当采用中空吸热玻璃或中空热反射玻璃时，节省炎热地区夏季空调费用效果更为明显。

中空玻璃主要用于需要采暖、空调、防止噪音或结露以及需要无直射阳光和特殊光的建筑物上。广泛应用于住宅、饭店、宾馆、办公楼、学校、医院、商店等需要室内空调的场合，也可用于火车、汽车、轮船、冷冻柜的门窗等处。

总之，随着玻璃加工技术的不断发展，可供选择的范围越来越大，但不管选择哪种玻璃，都应把玻璃是否能有效控制太阳能和能隔热保温(即节省能源)放在重要位置来考虑，要使玻璃在使用中尽量减少能量损失。玻璃应根据建筑所处气候条件及所在位置选用，在寒冷地区或背阳面，应控制热传导为主，不宜使用吸热玻璃和热反射玻璃，尽量选择中空玻璃或真空玻璃。在夏热冬冷地区及日照时间长且处于向阳面，应尽量控制太阳能进入室内，宜选用以吸热玻璃、热反射玻璃及由热反射玻璃组成的中空玻璃。此外通过中悬窗等方式，使热反射玻璃在不同季节换面使用，可收到一定效果。