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1、新型节能材料,湖北生态工程职业技术学院 园林与建工学院,技术背景,1,未来趋势,2,3,发展历程,4,研究现状,提 纲,技术背景,1,1.技术背景我国建筑能耗的现状,我国建筑物耗能约占总能耗的27 与同气候条件的发达国家相比，我国单位建筑面积 采暖能耗高出2倍 住宅面积迅速增长，年增长10亿m2，2020年将达500 亿m2，能耗需求剧增,建筑节能是国民经济发展的重大需求,1.技术背景-建筑节能的重要性和必要性,建筑节能问题，不仅是经济问题，而且是重要的战略问题,节能,减排,高性能,我国有一半以上石油依靠进口,极端热浪天气将成为中国的普遍现象,节能,建筑能耗持续增长,由于废弃物排放所造成的环境
2、问题使我国不堪重负,节能,减排,高性能,减排,固体废弃物总量已达到近70亿吨,CO2排放持续上升,可用耕地面积大幅缩小,1.技术背景-建筑节能的重要性和必要性,安全性、耐久性、功能性不足是我国建筑的主要问题,节能,减排,高性能,高性能,安全性,耐久性,功能性,1.技术背景-我国建筑节能存在的主要问题,技术背景,1,未来趋势,2,3,发展历程,4,研究现状,提 纲,2.发展历程-建筑节能与保温隔热技术,对于一般公共建筑而言，空调、采暖等能耗占其能源消耗量的3040，因此采用合理的保温隔热技术，可大大降低建筑能耗。,典型建筑的能耗与保温隔热技术的关系,3040,节能材料在整个节能技术中具有重要意义
3、,建筑节能达到50%建筑围护结构各部分能耗量分布,在夏热冬冷地区，按照目前节能标准要求，外墙/屋面等传热占总体传热的60以上。,2.发展历程-外墙保温技术是建筑节能的重要构成,保温隔热技术向集成化发展；在节能的四个重要途径中，直接涉及材料的有2个；保温隔热材料是实现低能耗的重要措施；,2.发展历程-节能途径与保温隔热材料,2.发展历程-几种典型保温隔热材料性能对比,外墙内保温,外墙外保温,外墙夹芯保温,外墙自保温,2.发展历程-几种典型保温隔热系统,研究过程 经历了从节能3050 65的过程 相关标准 民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)JGJ26-95 夏热冬冷地区建筑节能设计标准等 具
4、体技术 外墙内保温/外墙自保温/外墙夹心保温/外墙外保温,外墙外保温技术是目前墙体节能的主要措施,2.发展历程-节能标准与技术的演变,技术背景,1,未来趋势,2,3,发展历程,4,研究现状,提 纲,清华大学超低能耗楼,双层玻璃窗,可调水平外遮阳,可调垂直外遮阳,储热地板,植被屋面,地下室光导采光,生态舱,3.研究现状-建筑节能国内外研究现状,浦江智谷,双面Low-E中空玻璃 LED节能泛光照明系统 太阳能光热利用系统 屋顶绿化雨水收集综合利用系统地源热泵系统 楼板埋管系统 全新风置换全热回收系统 外遮阳卷帘系统 外墙外保温系统,与传统建筑相比，可节省能耗75%左右，而成本只比传统建筑增加15%
5、-20%，运行费用的节省可以使投入在5年内收回,德国政府在海外颁发的第一个符合德国节能建筑标准认证的证书,浦江智谷,双面Low-E中空玻璃 LED节能泛光照明系统 太阳能光热利用系统 屋顶绿化雨水收集综合利用系统地源热泵系统 楼板埋管系统 全新风置换全热回收系统 外遮阳卷帘系统 外墙外保温系统,与传统建筑相比，可节省能耗75%左右，而成本只比传统建筑增加15%-20%，运行费用的节省可以使投入在5年内收回。,德国政府在海外颁发的第一个符合德国节能建筑标准认证的证书,同济大学文远楼（节能改造）,窗墙保温改造,无土种植草皮+喷淋系统,太阳能光电转换,两级除湿,节能灯具,屋面：XPS保温,墙面：多功
6、能板材,窗户：智能节能窗,地面：泡沫混凝土,武汉理工大学留学生楼（节能改造）,利用固体废弃物制备高效节能烧结 墙体材料技术 高利废蒸压粉煤灰砖制品制造技术 高等级阻燃节能板与新型A级不燃 节能板技术 加气混凝土与墙体自保温技术,3.研究现状-几种新型高效节能技术介绍,烧制粘土砖，以每年8000亿块计，大约耗煤1亿t，生产实心粘土砖的煤耗与砖混结构采暖煤耗约占全国能耗总量的20%，成为大气中的主要污染源之一耗用土12亿m3，相当于60万亩土地,利用固体废弃物制备高效节能烧结墙体材料技术,技术背景,国内开展了大量的利用粉煤灰、煤矸石等废弃物制备烧结砖的研究和应用工作国内有烧结空心砖、多孔砖生产，但
7、孔数量较少，节能效果与国外先进水平存在差距,利用固体废弃物制备高效节能烧结墙体材料技术,国内研究现状,英国生产的烧结粉煤灰砖原料配比为粉煤灰80%，粘土20%德国开发的Poroton绝热砖，这种新产品被誉为“世界上最保温的砖石”。通过运用这种新材料，即使是单墙建造的被动式太阳能住宅的外墙保温问题也可以解决。,利用固体废弃物制备高效节能烧结墙体材料技术,国外研究现状,The external wall with additional thermal insulation,The cavity wall with facing bricks,The monolithic external wall
8、,The cavity wall with a plaster facade,利用固体废弃物制备高效节能烧结墙体材料技术,国外研究现状,国内外研究水平对比，以节能烧结墙材为例,迫切需要开发适应中国国情（设备落后、厂数量多达10万家）的，以废弃物为主要原料的、制备高效节能的烧结墙体材料的工艺技术。,德国pordon，“世界最保温的砖石”,国内主要产品,利用固体废弃物制备高效节能烧结墙体材料技术,两类材料,主要技术创新点,2 个方面,高效利废,高效节能,节能材料,烧结材料,市政材料,1.基体：高比例利用废弃物制备烧结制品基体,粉煤灰基体性能,煤矸石基体性能,钢渣基体性能,页岩-煤矸石体系,页岩-钢
9、渣体系,针对我国由于大量利用废弃物，导致烧结墙体材料塑性差，材料多孔化过程中力学强度低、不能满足承重要求的技术瓶颈，研究了高比例利用废弃物制备高孔洞率烧结墙体材料基体的关键技术，开发了新型促烧剂，使高比例利用固体废弃物制备高效节能墙体材料成为可能。,创新成果,新型促烧剂,烧结温度降100,单位产品热耗降低10%,烧结时间降10%,产量增加10%，热耗降低4%,原理,效果,1）研究了四种废弃物制备节能烧结墙体材料基体的基本方法；2）开发了新型促烧剂。,创新成果,2.微孔造孔：选用工业、农业废弃物开发了9种微造孔剂，并使废弃物利用率比例达到100%，微孔直径平均尺寸0.6mm。,创新成果,3.孔型
10、优化：设计了孔洞率高、空气对流少的新型烧结多孔砖结构，一方面可显著降低外墙的传热系数，另一方面节约物料，减轻建筑自重，增加其使用安全性。,创新成果,3.对芯具结构进行了改进,4.模具耐磨性：应用丰田扩散表面增强法（TD）与镶嵌法相结合的技术路线，具体针对模具在成型过程中不同部位受损状态不同的特点，进行合理优化设计与表面增强，使成型模具使用寿命延长到最初的4倍。,创新成果,利用固体废弃物制备高效节能烧结 墙体材料技术 高利废蒸压粉煤灰砖制品制造技术 高等级阻燃节能板与新型A级不燃 节能板技术 加气混凝土与墙体自保温技术,3.研究现状-几种新型高效节能技术介绍,总体思路：根据不同的固体废弃物的特性
11、进行科学分类；采用不同的物理化学激发路线，采用不同的固体废弃物研发废弃物利用率大于90%的蒸压砖生产技术；充分提高固体废弃物利用量，取代天然材料；开发先进的蒸压砖装备，并提出与之相匹配的生产工艺.,高利废蒸压粉煤灰砖制品制造技术,技术方案：以钙质材料衍生物取代石灰的技术路线；低活性固体废弃物的活化与实现技术路线；残留活性矿物与水化产物再活化与实现的技术路线；采用炉渣、废石屑、建筑垃圾等粒状固体废弃物取代天然骨料的技术路线.,高利废蒸压粉煤灰砖制品制造技术,原材料选择,钙质材料,硅质材料,骨料,激发剂,生石灰,电石渣,石灰渣,高钙灰,石英砂,尾矿砂,天然砂石,炉渣,再生骨料,再生细粉料,废石屑,
12、天然石膏,化学石膏,工艺参数优化,关键设备开发,工业应用,配比优化,低成本、高利废原则,物理化学联合激发,钢渣,粉煤灰,赤泥,脱硫石膏,高利废蒸压粉煤灰砖制品制造技术-技术路线,可生产MU30蒸压砖，碳化系数满足标准要求，但收缩较大；利废率低，仅40%-60%,现有体系“石灰-粉煤灰-石膏”体系,2003年在武汉世源热电有限公司建成第一条年产5000万块蒸压粉煤灰砖生产线，砖的平均强度达20MPa，最高可达33Mpa，成品率高达99%。,成果工业化应用-1,青岛海晶化工集团建立年产1亿块标砖“电石渣粉煤灰废石屑”体系的生产线，取消高耗能的石灰原料，利废率达100%,青岛海晶化工集团公司,青岛海
13、晶化工集团公司,成果工业化应用-2,国内目前已投产的规模最大的蒸压粉煤灰砖工程（年产3亿块标砖）,洛阳龙羽宜电有限公司,成果工业化应用-3,已建年产5000万块标砖生产线，计划扩建。,成果工业化应用-4,无锡鸿基新型墙材有限公司,利用固体废弃物制备高效节能烧结 墙体材料技术 高利废蒸压粉煤灰砖制品制造技术 高等级阻燃节能板与新型A级不燃 节能板技术 加气混凝土与墙体自保温技术,3.研究现状-几种新型高效节能技术介绍,高等级阻燃节能板与新型A级不燃节能板技术,国内三种防火构造措施：防火隔离带:采用A级保温材料或与A级保温材料防火性能等效的复合材料制成。高度300mm，宜设置在窗口上方200mm-
14、400mm处，并应沿水平方向通长、交圈设置。防火隔离带与基层墙体之间不得有空腔。防火分仓：用15mm保温浆料粘贴开横向槽并双面涂刷界面砂浆的聚苯板，板间留10mm板缝用砌筑碰头灰挤出刮平，表面再抹10mm厚胶粉具备颗粒浆料找平。厚保护层：覆盖在保温层表面的系统构造层。,高等级阻燃节能板与新型A级不燃节能板技术,高等级阻燃节能板技术,开发以阻燃保温层、不燃表面复合涂层为基本结构的保温、防火与装饰一体化的高性能阻燃型节能板材（IIP），具有高效节能、总体防火等级达到A1级、抗渗、高耐久性的特点，旨在解决外保温系统防火的问题，同时保证墙体节能效果和使用寿命。,IIP板（Insulation inco
15、mbustible Panel）高等级阻燃型外墙节能板材,传统聚合物保温板材的安全隐患,生产,储存,施工,运输,应用,据统计显示，建筑材料的火灾90%发生在材料的生产到施工的整个过程中，特别是在材料的储存和施工环节。如最近新闻报道的新疆某EPS板材厂仓库，因工人丢弃烟头而引发工厂大火；又如央视配送大楼和上海胶州路特大火灾，均因施工过程中的电焊渣、明火、不规范施工操作等原因引起。,2010年11月15日14时许，上海市中心胶州路一栋28层住宅楼失火，已造成上百余人伤亡。该楼约500余户居民，多为退休教师。据称火灾是由工人焊接时火花所引起。,2009年2月9日电 北京市京广桥附近的中央电视台新大楼
16、北配楼9日晚21时许发生火灾，系居民燃放烟花引起。,2011年7月12日，武汉经济技术开发区仓库火灾共造成14人死亡,高等级阻燃节能板的结构设计,岩棉、玻璃棉、矿棉板具有：不燃、无毒、绝热、隔音、密度低、导热系数小、化学稳定性能好等优点，为A级不燃材料。,缺点：易吸水，导致体积膨胀、导热系数升高、强度降低,岩棉板,矿棉板,玻璃棉板,传统A级不燃节能板及其性能特点,发泡石棉板具有：不燃、隔音、密度低、导热系数小等优点。,缺点：致癌、易吸水，导致材料导热系数升高、强度降低,传统A级不燃节能板及其性能特点,玻化微珠保温砂浆具有：不燃、绝热、导热系数小、强度高等特点，为A级不燃材料。,缺点：易吸水，导
17、热系数升高、强度降低,传统A级不燃节能板及其性能特点,关键技术特点通过对关键材料种类、尺寸、发泡工艺及参数的控制，可以实现孔径可控、孔隙率可调，制备质轻、高强的具有微纳米孔的高效保温材料,100,新型A级不燃节能板及技术特点,利用固体废弃物制备高效节能烧结 墙体材料技术 高利废蒸压粉煤灰砖制品制造技术 高等级阻燃节能板与新型A级不燃 节能板技术 加气混凝土与墙体自保温技术,3.研究现状-几种新型高效节能技术介绍,目前加气混凝土是我国主要的外墙材料中导热系数最低，密度最轻。,耐火性能优越,保温性能优越,加气混凝土与墙体自保温技术,1.5,足够厚度的加气混凝土传热系数与热惰性指标均满足相应的标准要求,加气混凝土与墙体自保温技术,3.0,加气混凝土自保温系统实施,膨胀聚苯板,框架、梁等,热 桥,消除热桥,专用抗裂技术,专用砌筑砂浆,专用抹灰砂浆,加气混凝土,加气混凝土与墙体自保温技术,技术背景,1,未来趋势,2,3,发展历程,4,研究现状,提 纲,未来发展趋势,墙体自保温高效节能墙体材料利用废弃物制备墙体材料,The end,谢 谢！,
