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1、生態節能材料及智能建筑材料摘要：生態節能建筑是建筑發展的必然方向。材料作為建筑的物質基礎,發揮著前所未有的重要作用。通過將材料與生態節能建筑結合的三個層面:功能結合、生態循環、多角度呈現入手。本文以材料及案例為例，通過生態節能技術和智能材料利用技術在建筑中的具體應用，從而體現現階段我國的建筑材料在智能化建筑中的功能，從而達到建筑節能降耗要求。 關鍵字： 生態節能材料 智能建筑材料智能建筑 能源優化 水熱光氣聲環境優化Abstract: the ecological energy-saving building is building the necessity of the developme2、nt direction. As the material basis of building materials, is playing a more important role. Through the will of energy-saving building materials and ecology of the combination of the three dimensions: function combination, ecological cycle and perspectives, starting with present. Based on the mater3、ials and case as an example, through the ecological energy-saving technology and intelligent material use of technology in the building in the specific application, so as to express the at present in China building materials in the function of intelligent building, so as to achieve the building savi4、ng energy and reducing consumption requirements.Key word: ecological energy-saving material intelligent building materials intelligent building energy optimization water hot phosgene sound environment optimization中圖分類號：TE08文獻標識碼：A 文章編號：要實現真正意義上的智能型建筑,不僅體現在建筑內部弱電系統的應用,必須把節能、環保、綠色、生態等發展可持續建筑的戰略思想宗旨融入建5、筑的智能化建設中去,實現資源的有效持續利用,節能節水節地,減少廢棄物,減低或消除污染,減小地球負荷,體現社會、經濟、環境效益的高度統一。所以,智能建筑的建設不應僅局限于建筑內部子系統,還應包括能源優化系統、生態綠化系統、廢棄物管理與處置系統、水熱光氣聲環境優化系統等,充分體現建筑與周圍環境的協調關系以及自身的穩定性可持續性,充分體現綠色建筑節能建筑和生態建筑的思想內容。要實現上述目標是一個復雜的系統工程,這其中,基于智能建筑材料的開發應用是非常重要的一方面。 1、智能建筑材料 智能材料是指模仿生命系統,能感知環境變化,并及時改變自身的性能參數,作出所期望的、能與變化后的環境相適應的復合材料或材6、料的復合。仿生命感覺和自我調節是智能材料的重要特征。智能材料在建筑中的應用廣泛,結構型智能建筑材料可對建筑結構的性能進行預先的檢測和預報,不僅大大減少結構維護費用,更重要的是可避免由于結構破壞而造成的嚴重危害。而本文討論的功能型智能建筑材料,則主要體現出在節能環保、綠色生態等智能化建筑元素中的作用。以建筑中的功能元素之一濕度調節為例,若使用當前的智能建筑技術,需要通過HVAC(Heating,Ventilating,andAirConditioning)系統實現,能耗很大。而一些建筑材料本身具有調節濕度的功能,可以充分加以利用。傳統材料如木材的平衡含水率、石膏的“呼吸”作用,二者都可隨空氣濕度7、的變化吸收或放出水分。新開發的某些智能材料其調濕作用更加明顯,如下文討論的調濕混凝土、相轉變材料等。 2、混凝土種類 除水泥、水、砂、石及化學外加劑外的添加第六組分,不僅可以改善混凝土的使用性能,一些特殊的功能型智能型添加物以及一些特種混凝土,可提供特殊的綠色節能生態功能。1)電磁屏蔽混凝土通過摻入金屬粉末導電纖維等低電阻導體材料,在提高混凝土結構性能的同時,能夠屏蔽和吸收電磁波,降低電磁輻射污染,提高室內電視影像和通訊質量。2)生物相容型混凝土利用混凝土良好的透水透氣性,提供植物生長所需營養。陸地上可種植小草,形成植被混凝土,用于河川護堤的綠化美化;淡水海水中可棲息浮游動物和植物,形成淡水生8、物、海洋生物相容型混凝土,調節生態平衡。3)抗菌混凝土在傳統混凝土中加入納米抗菌防霉組分,使混凝土具有抑制霉菌生長和滅菌效果,。4)凈化空氣混凝土在砂漿和混凝土中添加納米二氧化鈦等光催化劑,制成光催化混凝土,分解去除空氣中的二氧化硫、氮氧化物等對人體有害的污染氣體。另外還有物理吸附、化學吸附、離子交換和稀土激活等空氣凈化形式,可起到有效凈化甲醛、苯等室內有毒揮發物,減少二氧化碳濃度等作用。5)再生混凝土將廢棄混凝土經過處理,部分或全部代替天然骨料而配制的新混凝土,減少城市垃圾,節約資源。6)溫度自監控混凝土通過摻入適量的短切碳纖維到水泥基材料中,使混凝土產生熱電效應,實現對建筑物內部和周圍環境9、溫度變化的實時測量。此外尚存在通過水泥基復合材料的熱電效應利用太陽能和室內外溫差為建筑物提供電能的可能性。 3、涂料 自然界中的微生物環境給人類健康帶來的隱患和威脅不容忽視,據WHO的統計數字顯示僅1995年因細菌傳染造成死亡的人數就達1700萬,前幾年出現的SARS病毒使人們更加重視保健抗菌材料。納米材料因近似大分子水平的粒徑,具有大比表面積高表面活性,故化學催化和光催化能力強。以混凝土、涂料、玻璃、陶瓷、磚、板材或其它應用形式出現的納米建材,可具備同時憎水憎油特性,將抗菌成份銀、銅等離子及其化合物結合與其中,使其依靠自身能量激活水氧產生活性,使材料表面具有自清潔防污、防霉、防毒、防霧防露、10、抗菌、凈化環境等功能。納米技術的發展為人們設計功能復合建筑材料提供了廣闊的空間,以下介紹幾種典型的應用形式。1)室外凈化空氣涂料外墻涂料在陽光下爆曬后激活其中的光催化劑捕捉空氣污染物,由于表面不易產生靜電作用,抗污性好,易清潔,雨水也能夠將被吸收的污染物沖刷。這類涂料在國外已進入實用階段,如意大利Ecopaint產品,據稱在5年使用周期內可大量吸收汽車尾氣和有毒煙霧等有害氣體。此類涂料的凈化原理之一是涂料中的二氧化鈦和碳酸鈣球形粒子與多孔硅酮材料混合,通過紫外線把大氣中的氮氧化物和硫氧化物等轉變成硝酸和硫酸,從而被沖刷或中和。 2)室內環境凈化涂料添加稀土激活無機抗菌凈化材料,能夠較好地凈化V11、OC、NOx、NH3等室內環境污染氣體,其凈化原理與室外涂料類似;同時,在光催化反應過程中生成的自由基和超氧化物,能夠有效分解有機物,從而起到殺菌作用;此外,利用表面二氧化鈦的超親水效應,使表面去污方便快捷。為充分發揮上述自清潔效果,也可把納米成份用于瓷磚表面,使用在室內廚房、衛生間或內墻等部位;或用于玻璃表面,使用在汽車、建筑的采光玻璃上,使清洗變得容易。3)智能乳膠漆在組分中加入“可逆變光劑”、“復合高分子穩定劑”等符合材料,使產品可自動調節光亮度自動適應環境。4)負離子功能涂料增加室內空氣中負離子濃度,產生具有森林功能的效果,吸收二氧化碳及有害氣體,抑菌除臭。5)阻熱防水涂料其關鍵組分是12、有無數閉合腔體的微泡玻璃球,當用于金屬表面時,可堵漏隔熱防銹。當用于瀝青表面時,可反射幾乎全部的太陽能量,且增強瀝青的抗老化性能。用于剛性防水屋面也能發揮極佳的防水隔熱效果。此類產品當前有美國專利索士蘭防水涂料、臺灣快意斷熱膠等。 4、玻璃 玻璃作為建筑采光材料具有不可替代性,玻璃及其深加工制品作為裝飾裝修材料的應用面正在逐年擴大,利用玻璃材料獨具的光電特性制造的多功能材料將會在節能綠色建筑中扮演重要角色。除了傳統的節能玻璃制作工藝如中空玻璃、吸熱玻璃和熱反射玻璃以外,近年來出現了很多的新技術新產品。低輻射(LowE)玻璃:附加一層金屬氧化膜,可通過太陽輻射中的可見光,阻隔占太陽輻射能量49%13、的紅外頻譜部分,與普通透明玻璃相比,它可以反射40%70%的熱輻射,但只遮擋20%的可見光,與普通玻璃配合使用,組成雙層中空窗,有很好的保溫隔熱節能效果。同時由于對可見光的反射率低,用于玻璃幕墻減低反射光引起的光污染。 5、其它 1)環保磚一種使用形式是利用自身多孔結構和表面涂覆材料,有效吸收汽車尾氣和一氧化碳等有害氣體;另有一種“燒結型透水保濕路面磚”,用工業廢料制成,具有良好的透水透氣性,實現環保加生態的雙重效果。 2)碳纖維電熱板材在吊頂板、墻板、地板或其它裝飾板制作中加入碳纖維,通電輻射供暖,熱效率高近100%,安全節能無污染,方便操作,散熱均勻,溫度可自由調節,是一種典型的智能化多功能板材。 3)智能毯用柔性聚酯膜材料做基層,上面噴涂照明、供暖、能量存儲、信息顯示等微元素粒子 6、結論-發展趨勢 隨著時代的發展,建筑物的智能化建設會愈加深入,智能建筑的內容與涵義隨著科技的發展不斷延伸,其功能也在不斷擴展,以滿足人們日益增長的各種需要。具有關預測表明,在本世紀中葉,建筑業將步入高科技建材時期,以聚合混凝土和強化塑料為代表的新型建材成為主流。當前,智能建筑材料已由設計階段進入試驗、實驗、實用階段,將各類智能材料有機組合在建筑物結構中,構建起一個個具有生命特征的建筑物,會成為未來智能建筑的重要內容。