新型墻體材料與建筑節(jié)能

　　墻體材料改革是我國(guó)建設(shè)領(lǐng)域的一項(xiàng)基本國(guó)策，是實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重大舉措。改革的目標(biāo)是用新型墻體材料取代傳統(tǒng)的實(shí)心黏土磚。因?yàn)槊可a(chǎn)l億塊黏土磚，需耗用黏土資源21.7萬(wàn)m3，相當(dāng)于毀田約108畝(按挖土深3m計(jì)算)。我國(guó)《建材工業(yè)節(jié)能中長(zhǎng)期規(guī)劃》“十一五”期間新建建筑必須嚴(yán)格實(shí)施節(jié)能50％的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，其中北京和天津等少數(shù)大城市率先實(shí)施節(jié)能65％的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于建筑物而言，熱量損耗主要包括外墻體、外門(mén)窗、屋面及地面等圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱量損耗，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有住宅面積約400億m2，僅幾年每年新建房屋達(dá)16億～19億m2，其中達(dá)到建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的不足2億m2，約占0.5％，新建住宅也只有15％達(dá)到節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。本文就建筑節(jié)能與新型材料墻體的保溫性能與合理的結(jié)構(gòu)形式加以探討，以期提高建筑物本身的保溫、隔熱能力，減少能量的損失，達(dá)到節(jié)省能源的目的。

　　1    建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)

　　現(xiàn)代社會(huì)人類不斷追求舒適的居住環(huán)境、豪華的公共設(shè)施和高效率的工作條件，人類用于建筑方面的能耗已經(jīng)占相當(dāng)大的比例。建筑能耗包括用于建造建筑物所用材料及設(shè)備的生產(chǎn)和運(yùn)輸能耗、施工能耗、建筑物在使用過(guò)程中的能耗以及拆除時(shí)的能耗。其中使用能耗占建筑總能耗的80％左右，而使用能耗主要用于室內(nèi)的溫?zé)峥刂?，即用于冬季取暖和夏季制冷。因此，各?guó)非常重視開(kāi)發(fā)具有高效保溫、隔熱性能好的建筑材料，以減少建筑能耗，這種思想被稱為“被動(dòng)的空調(diào)系統(tǒng)”，即利用房屋的圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料的熱容量保持室內(nèi)溫度，世界能源危機(jī)促進(jìn)建筑節(jié)能材料和結(jié)構(gòu)形式的開(kāi)發(fā)研究，其中最主要的是研究保溫隔熱材料、密閉性好、熱量損失小的新型圍護(hù)結(jié)構(gòu)。

　　房屋建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)由墻體、門(mén)窗和屋頂?shù)炔课粯?gòu)成。由于我國(guó)傳統(tǒng)的墻體材料主要是粘土磚，采用砌筑結(jié)構(gòu)；門(mén)窗主要采用木材和透明的平板玻璃：屋頂材料主要是鋼筋混凝能源利用率很低，僅僅是發(fā)達(dá)國(guó)家的30％～40％?？梢?jiàn)我國(guó)在節(jié)能方面還需要做大量的工作。北京一般住宅外圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)平均值為1.84W/(m2·K)，可見(jiàn)，在建筑保溫狀況上，與氣候相近的發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)多層住宅單位面積能耗外墻為他們的4.5倍，屋頂為2.5～5.5倍，外窗為1.5～2.2倍，門(mén)窗空氣滲透為3～6倍。

　　通常用導(dǎo)熱系數(shù)、傳熱系數(shù)、熱阻等物理量來(lái)衡量材料或圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫絕熱性能，在一定時(shí)間內(nèi)通過(guò)材料的熱量Q可以用式(1)計(jì)算。
　　Q=—(T1-T2)·F·Z                                                  (1)
　　式中λ-導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m·k)；
　　Q-傳導(dǎo)熱量，J；
　　a-材料厚度，m：
　　(T1-T2)-材料兩側(cè)溫度差，K；
　　F-材料的傳熱面積，m2；
　　Z-傳熱時(shí)間，h。
　　如果用表示g單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積的熱流量，則按式(2)計(jì)算。
　　q=—(T1-T2)
　　由公式(1)(2)可見(jiàn)，溫度差是決定熱流量的外因，材料的導(dǎo)熱系數(shù)與材料層厚度的比值—是決定熱流量的內(nèi)因，—稱為傳熱系數(shù)，其倒數(shù)稱為熱阻。在衡量建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性能時(shí)，通常用傳熱系數(shù)或熱阻來(lái)表示。

　　2    建筑墻體新材料

　　2．1    材料節(jié)能墻體

　　采用砌筑結(jié)構(gòu)，砌體材料采用導(dǎo)熱系數(shù)小、保溫隔熱性能好的材料，來(lái)達(dá)到墻體傳熱量小的目的。這類材料主要有空心粘土磚、加氣混凝土砌塊、普通混凝土以及粉煤灰、煤矸石、浮石等混凝土空心小砌體材科。采用保溫砂漿作為砌體膠凝材料。如390mm厚的水泥混凝土空心砌塊墻體、250mm厚的加氣混凝土砌塊培體其傳熱系數(shù)可以降低到0.64～0.83W/(m2·K)，具有較好的保溫性能。

　　2．2    復(fù)合節(jié)能墻體

　　建筑外墻主要由基層墻體(如鋼筋混凝土墻、混凝土空心砌磚墻、黏土多空磚墻等)、外保溫材料（粘結(jié)層、保溫層、保護(hù)層)、飾面層3部分構(gòu)成，墻體是房屋建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的主要組成部分，我國(guó)過(guò)去普遍采用的普通黏土磚外墻，其傳熱系數(shù)為1.5～1.8W/(m2·K)，而氣侯條件相近的發(fā)達(dá)國(guó)家，例如英國(guó)外墻的傳熱系數(shù)只有0.6W/(m2·K)，丹麥為0.3～0.35W/(m2·K)，瑞典為0.17W/(m2·K)，這種良好的保溫效果來(lái)自墻體材料的高效保溫性和合理的墻體結(jié)構(gòu)形式。

　　由保溫絕熱材料與傳統(tǒng)的墻體材料(例如實(shí)心粘土磚、混凝土等)或新型墻體材料（例如空心磚、空心砌塊等）復(fù)合而成的墻體。所謂絕熱保溫材料是以減少熱損失為目的，導(dǎo)熱系數(shù)小于0.14W/(m2·K)的材料,按照材料的化學(xué)成分可分為無(wú)機(jī)保溫材料和有機(jī)保溫材料兩大類，目前廣泛使用的有礦棉、巖棉、玻璃棉、聚氨酯泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫塑料、膨脹珍珠巖、微孔硅酸鈣等主要主品及其制品。

　　采用廢舊聚苯乙烯泡沫塑料、水泥、增粘劑等為主要原料，采用“三明治”結(jié)構(gòu)工藝來(lái)生產(chǎn)混凝土保溫砌塊，自重輕，保溫性能好、強(qiáng)度高，水泥42.5級(jí)，用量300kg/m3，增粘劑摻量為水泥質(zhì)量的10%，砂子和水適量，試塊150mm×150mm×150mm，表觀密度為610 kg/m3，抗壓強(qiáng)度平均值為3.26MPa，標(biāo)準(zhǔn)差為0.26 MPa，單塊最小值為2.95 MPa。

　　鋼絲網(wǎng)巖棉夾芯復(fù)合板（簡(jiǎn)稱GY板）采用兩層鋼絲網(wǎng)片，中間填充半硬質(zhì)巖棉板，用短的聯(lián)系鋼絲將兩層網(wǎng)片焊接連接，組成穩(wěn)定的半空間網(wǎng)架體系，墻板總厚度在90~120 mm，熱阻值在0.682~0.723m2·k/W。這種板材可用于低層建筑物的外墻和屋面，保溫效果好，同時(shí)具有防火、抗震、抗凍融循環(huán)等優(yōu)良性能。

　　鋼板巖棉夾芯復(fù)合板采用彩色鋼板或鍍鋅鋼板做面層，中間夾以結(jié)構(gòu)巖棉做絕熱芯材構(gòu)成的夾層式建筑板材，板材總厚度為100 mm，傳熱系數(shù)僅為0.38W/(m2·K)。

　　2．3    建筑外墻外保溫

　　國(guó)內(nèi)從20世紀(jì)80年代開(kāi)始外墻外保溫技術(shù)的試點(diǎn)，并將該技術(shù)廣泛應(yīng)用于建筑領(lǐng)域。外墻外保溫的保溫層采用輕質(zhì)、高效、吸水率低、耐侯性好、耐火等級(jí)高、收縮率小的保溫材料，具有優(yōu)異的保溫性，改善居住環(huán)境、減輕墻體質(zhì)量、增加使用面積、降低工程造價(jià)、保護(hù)主體結(jié)構(gòu)、延長(zhǎng)建筑物使用壽命、施工靈活、便于舊房節(jié)能改造、應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)，是目前推廣的一種建筑保溫節(jié)能技術(shù)。保溫層一般選用聚氨酯泡沫塑料、膨脹聚苯乙烯泡沫塑料（XPS）、巖（礦）棉、玻璃棉氈等。粘結(jié)層中膠合劑為高分子材料復(fù)配而成，一般為苯丙樹(shù)脂，具有高粘結(jié)性、防水、防裂、耐久性，應(yīng)符合專門(mén)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。保護(hù)層可選用鋁箔、薄鋁板、鋁塑板、不繡鋼薄板、纖維增強(qiáng)水泥板、人工合成石材薄板、PU裝飾板、PP裝飾板、PE裝飾板、PVC裝飾板、彩色金屬板等多種材料。飾面板可使用溶劑性或水性涂料進(jìn)行彈涂、噴仿真石漆等各種效果涂裝，也可以貼瓷磚等。

　　2．4    透明隔熱材料

　　為了采光、通風(fēng)等目的，在建筑物的圍護(hù)墻體上必須設(shè)置窗，而窗的保溫隔熱、隔音、防水等性能較普通的墻體差，是房屋建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的薄弱環(huán)節(jié)。法國(guó)國(guó)家實(shí)用技術(shù)研究所最近發(fā)明了一種建筑外墻玻璃兼作太陽(yáng)能熱水器的產(chǎn)品，是一種雙層中空玻璃，其中40％面積是透明的，余下的部分被盤(pán)旋狀的可以通水的銅管及銀反射管所覆蓋，覆蓋物位于玻璃內(nèi)層。這種中空玻璃可以吸收太陽(yáng)能，并利用它加熱。對(duì)于一個(gè)大樓來(lái)說(shuō)，僅僅利用建筑外墻外墻玻璃，就能把熱水問(wèn)題解決。每年可以節(jié)省大量的電力和煤氣，因此具有很強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。瑞士科學(xué)家發(fā)明了可利用太陽(yáng)能發(fā)電的住宅用窗玻璃，其發(fā)電原理類似植物葉片的光合作用。玻璃是夾心式樹(shù)葉結(jié)構(gòu)，含有捕捉光能的涂料及半導(dǎo)體物質(zhì)。當(dāng)光線激發(fā)涂料層中的電子，經(jīng)過(guò)定向傳遞，便產(chǎn)生電流，其光電轉(zhuǎn)化率為10％以上，可發(fā)電150W/m2左右，與普通太陽(yáng)能電池差不多，其成本只有太陽(yáng)能電池的1／5。我國(guó)山東皇明太陽(yáng)能集團(tuán)的“龍光1號(hào)”建筑一體化光伏組件，是一種全新的中空、透明、節(jié)能建筑材料，可應(yīng)用于玻璃幕墻、建筑物屋頂(相當(dāng)于瓦)、門(mén)窗玻璃，制成融采光、發(fā)電于一體的光伏天窗、屋頂、門(mén)窗等。目前，外墻保溫材料技術(shù)在施工和應(yīng)用方面較多采用的是聚苯板與墻體一次性成型和聚苯顆粒保溫料漿建筑外墻外保溫，質(zhì)量難以保證。外墻外保溫發(fā)展的方向是外墻保溫材料和飾面層涂料實(shí)現(xiàn)有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工廠化、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)化、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化、組合多樣化、施工裝配化和裝飾保溫一體化。

　　3    節(jié)能效益估算

　　節(jié)能建筑必然會(huì)增加部分造價(jià)，如用于加強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱，增加一些節(jié)能技術(shù)措施的工程造價(jià)。結(jié)合我國(guó)國(guó)情，在節(jié)能建筑立項(xiàng)、投資、建設(shè)和評(píng)估中常對(duì)一些主要指標(biāo)加以控制，以指導(dǎo)節(jié)能建筑的建設(shè)。

　　3．1    投資增加率

　　為達(dá)到節(jié)能目的而增加的工程造價(jià)，稱為節(jié)能投資，可按下式計(jì)算：△l=l1-l2
　　投資增加率：t=△l/I
　　式中：l1-非節(jié)能建筑工程造價(jià)(元/m2)：
　　l2-非節(jié)能建筑工程造價(jià)(元/m2)。
　　一般控制在70％～10％，超過(guò)此范圍，所增投資過(guò)大，將給節(jié)能建筑帶來(lái)不利。

　　3.  2    投資回收期

　　節(jié)能建筑投資回收期是一項(xiàng)評(píng)價(jià)建筑節(jié)能技術(shù)措施合理性、經(jīng)濟(jì)性的重要指標(biāo)，成為節(jié)能建筑建設(shè)的決策依據(jù)。節(jié)能建筑投資回收期可以通過(guò)以下兩個(gè)方法計(jì)算：
　　靜態(tài)法：n=l/A
　　這種增大的開(kāi)支部分只能用風(fēng)險(xiǎn)費(fèi)和利潤(rùn)來(lái)彌補(bǔ)。因此，可以通過(guò)多次測(cè)算，得知工期拖延多久，利潤(rùn)將全部喪失。

　　3．3    物價(jià)和工資上漲的影響通過(guò)調(diào)整報(bào)價(jià)計(jì)算中材料設(shè)備和工資上漲系數(shù)，測(cè)算其對(duì)利潤(rùn)的影響。同時(shí)切實(shí)調(diào)查工程物資和工資的升降趨勢(shì)和幅度，以便作出恰當(dāng)判斷。通過(guò)這一分析，可以得知報(bào)價(jià)中的利潤(rùn)對(duì)物價(jià)和工資上漲因素的承受能力。

　　3．4    其他可變因素的影響

　　影響報(bào)價(jià)的可變因素很多，而有些是投標(biāo)人無(wú)法控制的，如貸款利率的變化、政策法規(guī)的變化等。通過(guò)分析這些可變因素的變化，可以了解投標(biāo)項(xiàng)目利潤(rùn)的受影響程度。

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　　4    報(bào)價(jià)的盈虧分析

　　初步計(jì)算的報(bào)價(jià)經(jīng)過(guò)上述幾方面進(jìn)一步的分析后，可能需要對(duì)某些分項(xiàng)的單價(jià)作出必要的調(diào)整，然后形成基礎(chǔ)標(biāo)價(jià)，再經(jīng)盈虧分析，提出可能的低標(biāo)價(jià)和高標(biāo)價(jià)，供投標(biāo)報(bào)價(jià)決策時(shí)選擇。盈虧分析包括盈余分析和虧損分析兩個(gè)方面。

　　4．1  報(bào)價(jià)的盈余分析

　　盈余分析是從報(bào)價(jià)組成的各個(gè)方面挖掘潛力、節(jié)約開(kāi)支，計(jì)算出基礎(chǔ)標(biāo)價(jià)可能降低的數(shù)額，即所謂“挖潛盈余”，進(jìn)而算出低標(biāo)價(jià)。盈余分析可從下列幾個(gè)方面進(jìn)行。
　　(1)定額和效率。即工料、機(jī)械臺(tái)班消耗定額以及人工、機(jī)械效率分析。
　　(2)價(jià)格分析。即對(duì)勞務(wù)價(jià)格、材料設(shè)備價(jià)格、施工機(jī)械臺(tái)班(時(shí))價(jià)格三方面進(jìn)行分析。
　　(3)費(fèi)用分析。即對(duì)管理費(fèi)、臨時(shí)設(shè)施費(fèi)、開(kāi)辦費(fèi)等方面逐項(xiàng)分析，重新核實(shí)，找出有無(wú)潛力可以挖掘。
　　(4)其他方面。如保證金、保險(xiǎn)費(fèi)、貸款利息、維修費(fèi)等方面均可逐項(xiàng)復(fù)核，找出有潛力可挖之處。
經(jīng)過(guò)上述分析，最后得出總的估計(jì)盈余總額，但應(yīng)考慮到挖潛不可能百分之百實(shí)現(xiàn)，故尚需乘以一定的修正系數(shù)(一般取0.5～0.7)，據(jù)此求出可能的低標(biāo)價(jià)，即：低標(biāo)價(jià)=基礎(chǔ)標(biāo)價(jià)－(挖潛盈余×修正系數(shù))。

　　4．2    報(bào)價(jià)的虧損分析虧損分析是針對(duì)報(bào)價(jià)編制過(guò)程中，因?qū)ξ磥?lái)施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的不利因素估計(jì)不足而引起的費(fèi)用增加的分析，以及對(duì)未來(lái)施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題和施工延期等因素而帶來(lái)的損失的預(yù)測(cè)。主要可從以下幾個(gè)方面分析。①工資；②材料、設(shè)備價(jià)格；③質(zhì)量問(wèn)題；④作價(jià)失誤；⑤不熟悉當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī)、手續(xù)所發(fā)生的罰款等；⑥自然條件；⑦管理不善造成質(zhì)量、工作效率等問(wèn)題；⑨建設(shè)單位、監(jiān)理工程師方面問(wèn)題；⑨管理費(fèi)失控。

　　以上分析估計(jì)出的虧損額，同樣乘以修正系數(shù)(0.5～0.7)，并據(jù)此求出可能的高標(biāo)價(jià)，即：高標(biāo)價(jià)=基礎(chǔ)標(biāo)價(jià)+(估計(jì)虧損×修正系數(shù))。

　　必須注意，在虧損分析中，有若干因素有時(shí)可能不易與不可預(yù)見(jiàn)費(fèi)中的某些因素劃分清楚，考慮時(shí)切勿重復(fù)或漏項(xiàng)，以免影響報(bào)價(jià)的高低。

　　5   報(bào)價(jià)的風(fēng)險(xiǎn)分析

　　從投標(biāo)到竣工直至維修期滿的整個(gè)過(guò)程中，由于政治、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、市場(chǎng)的變化及工程實(shí)施中的不可預(yù)見(jiàn)事件，會(huì)直接或間接地影響工程項(xiàng)目的正常實(shí)施，給承包商帶來(lái)利潤(rùn)的減少甚至虧損的風(fēng)險(xiǎn)。報(bào)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)分析就是要對(duì)影響報(bào)價(jià)的風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的危害程度和發(fā)生的概率作出合理的估計(jì)，并采取有效對(duì)策與措施來(lái)避免或減少風(fēng)險(xiǎn)。

　　總之，報(bào)價(jià)的分析對(duì)調(diào)整投標(biāo)價(jià)格起到了很重要的作用，調(diào)整投標(biāo)價(jià)格應(yīng)當(dāng)建立在對(duì)工程盈虧分析的基礎(chǔ)上，盈虧預(yù)測(cè)應(yīng)用多種方法從多角度進(jìn)行，找出計(jì)算中的問(wèn)題以及分析可以通過(guò)采取哪些措施降低成本，增加盈利，確定最后的投標(biāo)報(bào)價(jià)。