加气混凝土建筑节能.doc

加 气 混 凝 土 建 筑 的 节 能

   加气混凝土作为一种新型墙体材料，经过近 40年的发展已逐步为人们所认识，为社会所接受，并在各类建筑中得到一定的应用，成为新型墙体材料的重要品种之一。但是加气混凝土在建筑中应用的程度和功能的发挥至今远未达到应有的水平，特别是在过去的应用中，加气混凝土制品仅仅简单地作为代替烧结实心粘土砖的一般墙体材料对待，而对于加气混凝土制品的另一个更为重要和突出的保温功能没有为人们充分认识，为人们所注意、所重视或者说被忽视了。也就是说加气混凝土在建筑中的作用还远远没有得到充分的发挥，这一现象应加以纠正，并得到改善。
   一、建筑的巨大能耗及其节约潜力
   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类建筑物所用各种建筑材料，设备的生产能耗；材料、设备从产地运到建筑工地以及施工中搬运所消耗的能耗。使用能耗主要包括冬季室内采暖，夏季室内空调降温及照明能耗。前者是一次性的，后者是长期的、经常发生的。
   “十五”期间，我国社会房屋建筑年竣工面积将达 15～20亿m 2 ，其中住宅约12亿m 2 。消耗大量的钢材、铝材、钢材、水泥、砂、石、砖、瓦、石材、玻璃、陶瓷、工程塑料、涂料、防水、保温材料、吸音、隔音材料等。仅材料生产，如钢材、水泥、玻璃、陶瓷、砖瓦、砂石几类材料生产，年能耗在1.6亿吨准煤。占全国能源产量的13%左右，而在使用能耗方面，目前采暖地域按国家政策规定只限于黄河以北的城镇、农村。采暖人口仅占全国人口的14%，每年采暖耗煤1.3亿吨以上，占全国能源质量10-11%。而黄河以南地区居住着我国40%的人口，冬季寒冷，夏日酷热，人们生活质量不高，急需改善。尽管国家政策规定不予采暖，但随着经济发展，人们生活不断提高，人们自行采用各种方式进行采暖，采暖能耗还会进一步增加。另外，全球气候的转暖以及人们要求改善夏天室内的环境，空调制冷已在全国城镇普及，并将由城镇逐步走向农村。相同时间的空调能耗是采暖的3倍，而在炎热地区一年中空调时间往往超过北方采暖时间，有些专家根据我国经济发展形势和建筑业发展趋势分析，到2005年，我国每年建筑能耗将达到全国能源生产总量的25～30%，如果不采取节能措施，实施越来越严格的建筑节能，建筑业的发展迟早要受到能源、环境的制约。
   欧洲国家的住宅年采暖能耗已经降到每平方米 6升油以下，最先进指标已达到3升油以下，而我国住宅平均采暖能耗每平方米在16～20升油之间，按欧洲方法折算，北京市住宅平均采暖能耗每平方米为16升左右。按照节能50%的标准仅住宅采暖能耗就要下降8.75升油或者更多，如果再将很多应该采暖而没有采暖的地区、不断扩大的空调制冷、没有实施节能的公共建筑、工业建筑以及需要进行节能改造的老建筑按照节能要求新建或改造，其节能数量将更巨大。节能前景极为可观。
   二、建筑节能对建筑墙体热工性能的要求
   为了实施和逐步推动建筑节能， 1986年颁布实施了《民用建筑热工设计规程》JGJ24-83，《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》JGJ26-86，1987年颁布实施《采暖通用与空气调节设计规范》GB19-87，1993年颁布实施了《民用建筑热工设计规范》GB50176-93。在热工规范中对围护结构保温隔热的最低要求作出了规定，使我国采暖地区建筑节能率在各地80-81年住宅通用设计能耗水平基础上节省30%。由于种种原因，在我国三北地区并未全面实施，到1995年底，只有北京、天津、哈尔滨、西安、贯州、沈阳等少数几个城市总共不足5000万m 2 的建筑实施了这一措施。为了进一步推动建筑节能，提高节能水平，国务院以［1992］国发66号文提出“从1995年起我国严寒和寒冷地区城镇新建住宅全部按采暖能耗降低50%设计建造”。并按统一要求于1996年7月1日实施《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》JGJ26-95，即各地在80-81年住宅通用设计能耗水平基础上节能50%。近来，北京市为加快现代化步伐，提出率先实施节能65%的设计标准。在50%的总节能率中，要求建筑物本身承担约30%，供热系统约承担20%。2001年又颁布实施了《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ134-2001，《既有采暖居住建筑节能改造技术规程》JGJ129-2000，夏热冬暖地区的居住建筑节能设计标准及公共建筑的建筑节能设计标准都在制订中。
   在这些设计标准中对建筑物的墙、屋面、门窗达到 50%甚至65%时的传热系数、热阻、气密性等热工性能指标做了具体规定。对我国不同地区建筑外墙墙体的传热系数规定的指标见表1。
不同地区采暖居住建筑各部分围护结构传热采数限值［ w/（m 2 · K）］ 表1

采暖期室外平均温度（ C）
代表性
城市
外墙
不采暖楼梯间
采暖期室外平均温度（ C）
代表性
城市
外墙
不采暖楼梯间
体形系数≤ 0.3
体形系数＞ 0.3
隔墙
体形系数≤ 0.3
体形系数＞ 0.3
隔墙

2.0～1.0
郑州、洛阳、 宝鸡、徐州
1.10
1.40
0.80
1.10
1.83
-6.1～-7.0
呼和浩特、抚顺、大柴旦
0.65
0.50
/
0.9～0.0
西安、拉萨、济南、青鸟、安阳
1.00
1.28
0.70
1.00
1.83
-7.1～-8.0
延吉、通辽、通化、四平
0.65
0.50
/
-0.1～-1.0
石家庄、德州、晋城、天水
0.92
1.20
0.60
0.85
1.83
-8.1～-9.0
长春、乌鲁木齐
0.56
0.45
/
-1.1～-2.0
北京、天津、大连、阳泉、平凉
0.90
1.16
0.55
0.82
1.83
-9.1～-10.0
哈尔滨、牡丹江、克拉玛依
0.52
0.40
/
-2.1～-3.0
兰州、太原、唐山、阿坝、喀什
0.85
1.10
0.62
0.78
0.94
-10.1～-11.0
佳木斯、安达、齐齐哈尔、富锦
0.52
0.40
/
-3.1～-4.0
西宁、银川、丹东
0.68
0.65
0.94
-11.1～-12.0
海伦、博克图
0.52
0.40
/
-4.1～-5.0
张家口、鞍山、酒泉、伊宁、吐鲁番
0.75
0.60
0.94
-12.1～-14.5
伊春、呼玛、海拉尔、满洲里
0.52
0.40
/
-5.1～-6.0
沈阳、大同、本溪、阜新、哈密
0.68
0.56
0.94
0
0
0
0
0

   三、 加气混凝土建筑的节能
   加气混凝土是一种性能非常优越的轻质、保温、用途广泛的内外墙体、屋面、楼层材料。它不仅可以用于民用、居住建筑的外墙围护、内墙隔断、平坡屋面而且可以用于工业厂房屋面和外墙，也可以做四层以下混合结构建筑的承重墙体，更是各类钢结构建筑的内、外墙最佳材料，是目前所有外墙材料中唯一能够满足 JGJ26-95标准节能50%要求的单一材料外墙，不需麻烦复杂的复合。
   建筑能耗包括：材料的制造能耗、原材料及产品的运输能耗以及建筑使用能耗。
   （一）加气混凝土及烧结粘土砖的制造能耗
   根据意大利 E.N.E.L( 电力部 ) 、 E.N.I( 石油产品部 ) 和 E.N.E.A( 代用能源研究开发部 ) 官方于 1985 年研究结果 , 意大利工业能耗如下 :
   1 、加气混凝土制造能耗
   生产工艺过程相关能耗 1020kj/kg
   与原材料特性相关能耗 ----
   基本电力消耗 370 kj/kg
   合计总能耗 1390 kj/kg
   2 、 烧结粘土砖 平均值 kj/kg 最大值 kj/kg
   生产工艺过程相关能耗 2615-2930 3650-3770

   与原料特性相关能耗 96-180 340-500
   基本电力消耗 171-189 216-234
   合计总消耗 2984-3197 4134-4486
   注： (1) 、上述平均值的算术平均值为 3090 kj/kg ；
   (2) 、平均值是意大利技术先进并大规模生产企业的能耗数值，这些企业占同类企业总数的 13% ，生产能力在 12 万吨 / 年以上 ;
   (3) 、意大利 67% 的砖厂生产能耗都在上述最大值范围内。
   3 、加气混凝土比烧结砖节省制造能耗：
   相当于每公斤加气混凝土比烧结粘土砖节省能源 3090 kj/kg -1390 kj/kg = 1700kj/kg ，折合 0.0406kg 油 。
   4 、砌筑相同面积外墙墙体时年产 240000 立方米加气混凝土烧结粘土产品的节能制造能耗。
   A 、容重为 600kg/m 3 的加气混凝土 240000 立方米的重量为 144000 吨，制造能耗折合 4780.8 吨油。
   B 、外墙使用密度 600 kg/m 3 加气混凝土比密度 900 kg/m 3 烧结空心砖节约能源。
   砌筑与 144000 吨加气混凝土相同面积的外墙面需 218370.3 吨密度为 900kg/m 3 的烧结空心砖。生产 218370.3 吨烧结空心砖的能耗为 16137.5 吨油，故采用加气混凝土比烧结空心砖节省制造能耗折合 16137.5 吨油 -4780.8 吨油 =11356.7 吨油。
   C 、砌筑与 144000 砘加气混凝土相同面积外墙需 562328 吨密度为 1600 kg/m 3 烧结实心粘土砖。生产 582328 吨烧结实心砖能耗折合为 43033.9 砘油。
   （二）加气混凝土原料及成品运输节能
   1. 加气混凝土原料开采运输节能
   与相关材料相比，加气混凝土密度小，见图 1 。单位产品原材料用量少，因而挖土方和地下开采量减少。与密度为 900 kg/m 3 烧结砖相比，生产 240000m 3 加气混凝土可节省原材料 72000 吨以上的原材料，与密度为 1600 kg/m 3 烧结实心粘土砖及密度为 25000 kg/m 3 普通混凝土相比，分别节省原材料 240000 吨和 456000 吨，并节约相应的开采及运输燃油。

                普通混凝土       烧结砖         蒸压灰砂砖      空心砌块       加气混凝土
   2. 加气混凝土产品运输能耗
   加气混凝土制成品容重小，通常在 400-700kg/m 3 之间，一定载重量的汽车可以运输更大体积或者可砌筑更多墙面的产品。
   A 、砌筑相同面积的加气混凝土外墙比用密度 900 kg/m 3 烧结空心砖可减少运输次数 2510 次。可节约能源折合燃油 3003 吨。
   B 、砌筑相同面积加气混凝土外墙比用密度 1600 kg/m 3 土烧结实心粘土砖减少运输总次数 6693 次，节约能源折合燃油 8008 吨。
   由于减少了运输次数而减少交通堵塞。
   （三）加气混凝土建筑使用节能
   1. 不同材料及构造组合的复合外墙热工特性见表 2
               不同材料及构造组成的复合墙体的热工特性 表2

材料组合
厚度
（ cm）
热 阻
（ m 2 c/w）
隔 热
（ w/m 2 ·c）
A
石灰
2
0.022
1.431
砖
12
0.133

空气层
6
0.158

砖
6
0.140

石灰
2
0.022

复合墙体
28
0.475+0.224

B
石灰
2
0.022
0.612
砖
12
0.133

玻璃棉
4
0.930

空气层
2
0.162

砖
6
0.140

石灰
2
0.022

复合墙体
28
1.409+0.224

C
石灰
2
0.022
0.876
砖
12
0.133

膨胀粘土
6
0.600

砖
6
0.140

石灰
2
0.022

复合墙体
28
0.917+0.224

D
石灰
2
0.022
0.605
砖
12
0.133

聚苯乙烯板
6
0.112

砖
6
0.140

石灰
2
0.022

复合墙体
28
1.429+0.224

E
面层
1
0.011
0.492
加气混凝土
25
1.786

面层
1
0.011

复合墙体
27
1.808+0.224

F
面层
1
0.011
0.582
加气混凝土
20
1.471

面层
1
0.011

复合墙体
22
1.493+0.224

G
石灰
2
0.022
0.870
聚苯乙烯板
4
0.741

混凝土
20
0.105

混合砂浆
2
0.057

复合墙体
28
0.925+0.224

H
面层
2
0.022
1.97
烧结实心粘土砖
24
0.24

面层
2
0.022

复合墙体
28
0.284+0.224

I
面层
2
0.022
1.50
烧结实心粘土砖
37
0.399

面层
2
0.022

复合墙体
41
0.443+0.224

   2.不同材料及构造组合复合外墙采暖节能计算：
      ----E组比D组即两层烧结空心砖中间夹 聚苯乙烯板复合外墙采暖节能
                  0.605-0.492=0.113W/M 2 .K（27cm厚对28cm厚）
      在室内外温差 20℃时节能为
                  960000M 2 ×20℃×0.113W/M 2 .K=2169600W
                           相当于 336吨油
      当室内外温差在 25℃时（北京地区）节能为
                  960000M 2 ×25℃×0.113W/M 2 .K=2712000W
                           相当于 420吨油
         ----E组比H组即比厚24厘米烧结实心粘土砖外墙采暖节能
      1.97 W/M 2 .K-0.492 W/M 2 .K=1.478 W/M 2 .K(28CM厚对28CM厚)
       在室内外温差为 20℃时
                  960000 M 2 ×20℃×1.478 W/M 2 .K=28377600W
                           相当于 4394.8吨油
      当室内外温差在 25℃时
                  960000 M 2 ×25℃×1.478 W/M 2 .K=35472000W
                           相当于 5493.5吨油
      3.加气混凝土外墙墙体空调节能
      加气混凝土外墙空调节能与采暖相同
   （四）加气混凝土建筑的综合节能
   加气混凝土外墙的节能是加气混凝土制造节约的能耗、材料运输节约的能耗与建筑使用的节约能耗的总和。
   用 240000M 3 加气混凝土建造建筑外墙时的综合节能：
   密度 600 kg/m 3 、 240000 m 3 加气混凝土与砌筑相同面积的密度为 600 kg/m 3 烧结粘土砖相比在室内外温差为 20℃时，综合节能
   A、仅采暖时
       38253吨油+8008吨油+4394.8吨油=50655.8吨油
   B、既采暖又空调时
      38253吨油+8008吨油+4394.8×2吨油=55050.6吨油
    四、加气混凝土的环保效果
     1.240000M 3 加气混凝土减少二氧化碳排放

—— 由减少制造能耗而减少二氧化碳排放

505383吨

—— 由减少运输量而减少的二氧化碳排放

9763吨

—— 由良好的热工性能减少采暖、空调而减少二氧化碳排放

2321吨

合计：

517467吨
     2.可利用工业固体废弃物的数量
     加气混凝土可利用粉煤灰做原料生产。配料中可达到重量比的 70%，一立方密度为600kg/m 3 的加气混凝土可利用粉煤灰420公斤，240000m 3 加气混凝土可利用10.2万吨粉煤灰，加气混凝土是利用工业体废弃物的很好途径之一。

     从上述分析看出 ,加气混凝土具有突出的节约能源,节约资源,能有效利用工业固体废弃物,保护环境的效果,是一种性能优越的轻质新型墙体材料.它不仅可以代替烧结实心砖用于砌筑墙体,而且可以作为保温材料用于节能建筑,是实现建筑节能最经济、最简便有效的措施，是解决能源供需矛盾和制约我国经济保持高速增长瓶颈和威胁国家能源安全的重要途径之一。因此，在全国大力发展加气混凝土生产，加强和扩大加气混凝土在建筑各部位中应用，特别是在外墙中的应用，充分发挥加气混凝土在建筑节能中的作用，促进墙体材料革新和建筑节能工程的实施具有重大意义。应引起各地各级政府建设主管部门、设计施工单位、房地产开发商的关注和重视。