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生态建筑材料引领时代潮流

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     20世纪是全球经济高速发展的时期,社会生产力水平得到了极大提高,人类社会创造了前所未有的物资财富,但却也面临着前所未有的三大严重问题,即人口急剧增长、资源过度消耗、环境日益恶化。这三大问题严重威胁着社会经济的可持续发展和人类自身的生存。进入21世纪,随着物质生活水平的日益提高和科学技术的飞速发展,环保成为时尚,可持续发展成为全球共识。

     目前,我国正处于经济快速发展阶段,环境与发展所面临的问题更加严重、更加复杂。在此形势下,生态建材成为时代潮流,越来越为国内各界关注。

     一、解析生态建材

     生态建筑材料的科学和权威的定义目前仍在研究确定阶段。下面是一些有代表性的表述:“生态建材是指可以大幅度降低资源和能源消耗,具有高性能的建筑材料;是具有多功能、有利健康、使生活更舒适、与环境更协调的建筑材料;是可以为人类争取更大的生存空间、扩大可利用资源和改善生态环境的建筑材料。生态建材从材料设计、制备、应用直至废弃物的处理,即材料的全过程都都以可持续发展为目的”。

     “生态建材是以循环再生、协调共生与持续自生为原则,尽量减少自然资源和能源的消耗,尽可能对废弃物进行回收再生和净化处理,保护生态环境,使人类的活动与环境协调一致新型建筑材料”。

     “生态建材是具有优异使用性能(尤其是功能性与智能性能),同时具有环境协调性能的建材”。它不是一种具体建材,而是一种范畴。

     “生态建材是指对资源利用率高、能源消耗低、功能性强,并从设计、制备、使用到再生的寿命周期全程中符合生态平衡和可持续发展要求的一类建筑材料或制品”。

      中国建筑材料科学研究院徐永模教授曾在《关于生态建材的概念及战略研究》一文中总结指出,生态建筑材料的概念来自于生态环境材料,是指在材料的生产、使用、废弃和再生循环过程中以与生态环境相协调,满足最少资源和能源消耗,最小或无环境污染,最佳使用性能,最高循环再利用率要求设计生产的建筑材料。

     二、生态建材的特点    

       1、具有优异的使用性能;

       2、生产时少用或不用天然资源,大量使用废弃物作为再生资源

       3、采用清洁的生产技术,废气、废渣和废水的排放量相对较少

       4、使用过程中有益于人体健康,有利于改善生态环境,与环境相和谐

       5、废弃后可作为再生资源或能源加以利用或能作净化处理。

      三、几种生态建材的研究态势和发展

      材料是国民经济和社会发展的基础和先导,但材料生产和使用也是资源和能源的主要消耗者和环境污染的主要责任者。因此,研究开发生态建材尤为必要。下面主要介绍几种建材研究态势和发展情况:

       1.TIM透明绝热材料简称为TIM的透明绝热材料(TransparentInsulationMate鄄rial)是一种透明的隔热塑料,在建筑上,通常将其与外墙复合成为透明隔热墙(TIW),从而减少因对流造成的热量损失。1996年,建筑师迪特李希・施瓦茨曾经在瑞士建造了两座完全由TIM透明绝热材料作为外立面的“零能耗”房屋。在冬季,由聚碳酸酯(polycarbonate)做成的透明绝热材料不仅能最大程度吸收太阳热量,还能阻止室内热量的散失。而在夏季,透明隔热墙中2厘米厚的空洞又可促进空气流通,配合TIM的反射性能,使房间中温度适宜,真正做到冬暖夏凉。据统计,使用TIM透明绝热材料,每平方米的建筑每年可节约能耗200千瓦小时。目前,TIM透明绝热材料在德国的售价约为每平方米500至700欧元。

       2.复合保温玻璃玻璃保温技术经历了几个发展阶段。第一代的热反射中空玻璃由能够吸收或反射太阳热量的热反射玻璃(也即镀膜玻璃)与普通玻璃复合而成;第二代的低辐射中空玻璃则应用了低辐射玻璃(Low-EmissivityGlass)对太阳光的高透过率和对长波辐射的高反射率来实现在寒冷地区的保暖作用;第三代低辐射-热反射中空玻璃是前两代产品复合物,同时具有双重保温性能的理想组合。目前在欧洲的生态建筑中被广为使用。气凝胶玻璃是刚刚从实验室中走出不久的未来派保温玻璃材料,它的保温性能是同等厚度泡沫塑料的4倍,如果能够投入实际应用,将是生态建筑学上的一大飞跃。

       3.太阳能光电材料所谓太阳能光电材料是将太阳能电池与建筑材料复合而成的新型建材。太阳能光电屋顶、太阳能电力墙和太阳能光电玻璃是目前已在日本、德国和瑞士等国得到应用的主要太阳能光电材料。它们不仅能吸收太阳热能,还能将其转换为电能,支持住宅内部用电,有些甚至还能将多余电力输入电网。坐落于瑞士斯特科波斯的一座42米高的钟塔两侧墙面便是由太阳能电力墙构成,它发出的电力足以支持巨大时针昼夜不停运转。用以取代玻璃的透明太阳能光电池,也即太阳能光电玻璃,有望在十年之内成为生态建筑中的主流玻璃材料。随着太阳能技术不断取得突破,太阳能发电效率进一步提高,太阳能光电材料的前景将一片光明。