新型墙体材料与建筑节能

　　墙体材料改革是我国建设领域的一项基本国策，是实施可持续发展战略的重大举措。改革的目标是用新型墙体材料取代传统的实心黏土砖。因为每生产l亿块黏土砖，需耗用黏土资源21.7万m3，相当于毁田约108亩(按挖土深3m计算)。我国《建材工业节能中长期规划》“十一五”期间新建建筑必须严格实施节能50％的设计标准，其中北京和天津等少数大城市率先实施节能65％的标准。对于建筑物而言，热量损耗主要包括外墙体、外门窗、屋面及地面等围护结构的热量损耗，国内现有住宅面积约400亿m2，仅几年每年新建房屋达16亿～19亿m2，其中达到建筑节能设计标准的不足2亿m2，约占0.5％，新建住宅也只有15％达到节能标准。本文就建筑节能与新型材料墙体的保温性能与合理的结构形式加以探讨，以期提高建筑物本身的保温、隔热能力，减少能量的损失，达到节省能源的目的。

　　1    建筑围护结构

　　现代社会人类不断追求舒适的居住环境、豪华的公共设施和高效率的工作条件，人类用于建筑方面的能耗已经占相当大的比例。建筑能耗包括用于建造建筑物所用材料及设备的生产和运输能耗、施工能耗、建筑物在使用过程中的能耗以及拆除时的能耗。其中使用能耗占建筑总能耗的80％左右，而使用能耗主要用于室内的温热控制，即用于冬季取暖和夏季制冷。因此，各国非常重视开发具有高效保温、隔热性能好的建筑材料，以减少建筑能耗，这种思想被称为“被动的空调系统”，即利用房屋的围护结构材料的热容量保持室内温度，世界能源危机促进建筑节能材料和结构形式的开发研究，其中最主要的是研究保温隔热材料、密闭性好、热量损失小的新型围护结构。

　　房屋建筑的围护结构由墙体、门窗和屋顶等部位构成。由于我国传统的墙体材料主要是粘土砖，采用砌筑结构；门窗主要采用木材和透明的平板玻璃：屋顶材料主要是钢筋混凝能源利用率很低，仅仅是发达国家的30％～40％。可见我国在节能方面还需要做大量的工作。北京一般住宅外围护结构传热系数平均值为1.84W/(m2·K)，可见，在建筑保温状况上，与气候相近的发达国家相比，我国多层住宅单位面积能耗外墙为他们的4.5倍，屋顶为2.5～5.5倍，外窗为1.5～2.2倍，门窗空气渗透为3～6倍。

　　通常用导热系数、传热系数、热阻等物理量来衡量材料或围护结构的保温绝热性能，在一定时间内通过材料的热量Q可以用式(1)计算。
　　Q=—(T1-T2)·F·Z                                                  (1)
　　式中λ-导热系数，W/(m·k)；
　　Q-传导热量，J；
　　a-材料厚度，m：
　　(T1-T2)-材料两侧温度差，K；
　　F-材料的传热面积，m2；
　　Z-传热时间，h。
　　如果用表示g单位时间内通过单位面积的热流量，则按式(2)计算。
　　q=—(T1-T2)
　　由公式(1)(2)可见，温度差是决定热流量的外因，材料的导热系数与材料层厚度的比值—是决定热流量的内因，—称为传热系数，其倒数称为热阻。在衡量建筑物围护结构的保温性能时，通常用传热系数或热阻来表示。

　　2    建筑墙体新材料

　　2．1    材料节能墙体

　　采用砌筑结构，砌体材料采用导热系数小、保温隔热性能好的材料，来达到墙体传热量小的目的。这类材料主要有空心粘土砖、加气混凝土砌块、普通混凝土以及粉煤灰、煤矸石、浮石等混凝土空心小砌体材科。采用保温砂浆作为砌体胶凝材料。如390mm厚的水泥混凝土空心砌块墙体、250mm厚的加气混凝土砌块培体其传热系数可以降低到0.64～0.83W/(m2·K)，具有较好的保温性能。

　　2．2    复合节能墙体

　　建筑外墙主要由基层墙体(如钢筋混凝土墙、混凝土空心砌砖墙、黏土多空砖墙等)、外保温材料（粘结层、保温层、保护层)、饰面层3部分构成，墙体是房屋建筑围护结构中的主要组成部分，我国过去普遍采用的普通黏土砖外墙，其传热系数为1.5～1.8W/(m2·K)，而气侯条件相近的发达国家，例如英国外墙的传热系数只有0.6W/(m2·K)，丹麦为0.3～0.35W/(m2·K)，瑞典为0.17W/(m2·K)，这种良好的保温效果来自墙体材料的高效保温性和合理的墙体结构形式。

　　由保温绝热材料与传统的墙体材料(例如实心粘土砖、混凝土等)或新型墙体材料（例如空心砖、空心砌块等）复合而成的墙体。所谓绝热保温材料是以减少热损失为目的，导热系数小于0.14W/(m2·K)的材料,按照材料的化学成分可分为无机保温材料和有机保温材料两大类，目前广泛使用的有矿棉、岩棉、玻璃棉、聚氨酯泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫塑料、膨胀珍珠岩、微孔硅酸钙等主要主品及其制品。

　　采用废旧聚苯乙烯泡沫塑料、水泥、增粘剂等为主要原料，采用“三明治”结构工艺来生产混凝土保温砌块，自重轻，保温性能好、强度高，水泥42.5级，用量300kg/m3，增粘剂掺量为水泥质量的10%，砂子和水适量，试块150mm×150mm×150mm，表观密度为610 kg/m3，抗压强度平均值为3.26MPa，标准差为0.26 MPa，单块最小值为2.95 MPa。

　　钢丝网岩棉夹芯复合板（简称GY板）采用两层钢丝网片，中间填充半硬质岩棉板，用短的联系钢丝将两层网片焊接连接，组成稳定的半空间网架体系，墙板总厚度在90~120 mm，热阻值在0.682~0.723m2·k/W。这种板材可用于低层建筑物的外墙和屋面，保温效果好，同时具有防火、抗震、抗冻融循环等优良性能。

　　钢板岩棉夹芯复合板采用彩色钢板或镀锌钢板做面层，中间夹以结构岩棉做绝热芯材构成的夹层式建筑板材，板材总厚度为100 mm，传热系数仅为0.38W/(m2·K)。

　　2．3    建筑外墙外保温

　　国内从20世纪80年代开始外墙外保温技术的试点，并将该技术广泛应用于建筑领域。外墙外保温的保温层采用轻质、高效、吸水率低、耐侯性好、耐火等级高、收缩率小的保温材料，具有优异的保温性，改善居住环境、减轻墙体质量、增加使用面积、降低工程造价、保护主体结构、延长建筑物使用寿命、施工灵活、便于旧房节能改造、应用范围广等特点，是目前推广的一种建筑保温节能技术。保温层一般选用聚氨酯泡沫塑料、膨胀聚苯乙烯泡沫塑料（XPS）、岩（矿）棉、玻璃棉毡等。粘结层中胶合剂为高分子材料复配而成，一般为苯丙树脂，具有高粘结性、防水、防裂、耐久性，应符合专门标准的规定。保护层可选用铝箔、薄铝板、铝塑板、不绣钢薄板、纤维增强水泥板、人工合成石材薄板、PU装饰板、PP装饰板、PE装饰板、PVC装饰板、彩色金属板等多种材料。饰面板可使用溶剂性或水性涂料进行弹涂、喷仿真石漆等各种效果涂装，也可以贴瓷砖等。

　　2．4    透明隔热材料

　　为了采光、通风等目的，在建筑物的围护墙体上必须设置窗，而窗的保温隔热、隔音、防水等性能较普通的墙体差，是房屋建筑围护结构中的薄弱环节。法国国家实用技术研究所最近发明了一种建筑外墙玻璃兼作太阳能热水器的产品，是一种双层中空玻璃，其中40％面积是透明的，余下的部分被盘旋状的可以通水的铜管及银反射管所覆盖，覆盖物位于玻璃内层。这种中空玻璃可以吸收太阳能，并利用它加热。对于一个大楼来说，仅仅利用建筑外墙外墙玻璃，就能把热水问题解决。每年可以节省大量的电力和煤气，因此具有很强的市场竞争力。瑞士科学家发明了可利用太阳能发电的住宅用窗玻璃，其发电原理类似植物叶片的光合作用。玻璃是夹心式树叶结构，含有捕捉光能的涂料及半导体物质。当光线激发涂料层中的电子，经过定向传递，便产生电流，其光电转化率为10％以上，可发电150W/m2左右，与普通太阳能电池差不多，其成本只有太阳能电池的1／5。我国山东皇明太阳能集团的“龙光1号”建筑一体化光伏组件，是一种全新的中空、透明、节能建筑材料，可应用于玻璃幕墙、建筑物屋顶(相当于瓦)、门窗玻璃，制成融采光、发电于一体的光伏天窗、屋顶、门窗等。目前，外墙保温材料技术在施工和应用方面较多采用的是聚苯板与墙体一次性成型和聚苯颗粒保温料浆建筑外墙外保温，质量难以保证。外墙外保温发展的方向是外墙保温材料和饰面层涂料实现有机结合，实现生产工厂化、产品结构化、质量标准化、组合多样化、施工装配化和装饰保温一体化。

　　3    节能效益估算

　　节能建筑必然会增加部分造价，如用于加强围护结构保温隔热，增加一些节能技术措施的工程造价。结合我国国情，在节能建筑立项、投资、建设和评估中常对一些主要指标加以控制，以指导节能建筑的建设。

　　3．1    投资增加率

　　为达到节能目的而增加的工程造价，称为节能投资，可按下式计算：△l=l1-l2
　　投资增加率：t=△l/I
　　式中：l1-非节能建筑工程造价(元/m2)：
　　l2-非节能建筑工程造价(元/m2)。
　　一般控制在70％～10％，超过此范围，所增投资过大，将给节能建筑带来不利。

　　3.  2    投资回收期

　　节能建筑投资回收期是一项评价建筑节能技术措施合理性、经济性的重要指标，成为节能建筑建设的决策依据。节能建筑投资回收期可以通过以下两个方法计算：
　　静态法：n=l/A
　　这种增大的开支部分只能用风险费和利润来弥补。因此，可以通过多次测算，得知工期拖延多久，利润将全部丧失。

　　3．3    物价和工资上涨的影响通过调整报价计算中材料设备和工资上涨系数，测算其对利润的影响。同时切实调查工程物资和工资的升降趋势和幅度，以便作出恰当判断。通过这一分析，可以得知报价中的利润对物价和工资上涨因素的承受能力。

　　3．4    其他可变因素的影响

　　影响报价的可变因素很多，而有些是投标人无法控制的，如贷款利率的变化、政策法规的变化等。通过分析这些可变因素的变化，可以了解投标项目利润的受影响程度。

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　　4    报价的盈亏分析

　　初步计算的报价经过上述几方面进一步的分析后，可能需要对某些分项的单价作出必要的调整，然后形成基础标价，再经盈亏分析，提出可能的低标价和高标价，供投标报价决策时选择。盈亏分析包括盈余分析和亏损分析两个方面。

　　4．1  报价的盈余分析

　　盈余分析是从报价组成的各个方面挖掘潜力、节约开支，计算出基础标价可能降低的数额，即所谓“挖潜盈余”，进而算出低标价。盈余分析可从下列几个方面进行。
　　(1)定额和效率。即工料、机械台班消耗定额以及人工、机械效率分析。
　　(2)价格分析。即对劳务价格、材料设备价格、施工机械台班(时)价格三方面进行分析。
　　(3)费用分析。即对管理费、临时设施费、开办费等方面逐项分析，重新核实，找出有无潜力可以挖掘。
　　(4)其他方面。如保证金、保险费、贷款利息、维修费等方面均可逐项复核，找出有潜力可挖之处。
经过上述分析，最后得出总的估计盈余总额，但应考虑到挖潜不可能百分之百实现，故尚需乘以一定的修正系数(一般取0.5～0.7)，据此求出可能的低标价，即：低标价=基础标价－(挖潜盈余×修正系数)。

　　4．2    报价的亏损分析亏损分析是针对报价编制过程中，因对未来施工过程中可能出现的不利因素估计不足而引起的费用增加的分析，以及对未来施工过程中可能出现的质量问题和施工延期等因素而带来的损失的预测。主要可从以下几个方面分析。①工资；②材料、设备价格；③质量问题；④作价失误；⑤不熟悉当地法规、手续所发生的罚款等；⑥自然条件；⑦管理不善造成质量、工作效率等问题；⑨建设单位、监理工程师方面问题；⑨管理费失控。

　　以上分析估计出的亏损额，同样乘以修正系数(0.5～0.7)，并据此求出可能的高标价，即：高标价=基础标价+(估计亏损×修正系数)。

　　必须注意，在亏损分析中，有若干因素有时可能不易与不可预见费中的某些因素划分清楚，考虑时切勿重复或漏项，以免影响报价的高低。

　　5   报价的风险分析

　　从投标到竣工直至维修期满的整个过程中，由于政治、经济、社会、市场的变化及工程实施中的不可预见事件，会直接或间接地影响工程项目的正常实施，给承包商带来利润的减少甚至亏损的风险。报价风险分析就是要对影响报价的风险因素进行评价，对风险的危害程度和发生的概率作出合理的估计，并采取有效对策与措施来避免或减少风险。

　　总之，报价的分析对调整投标价格起到了很重要的作用，调整投标价格应当建立在对工程盈亏分析的基础上，盈亏预测应用多种方法从多角度进行，找出计算中的问题以及分析可以通过采取哪些措施降低成本，增加盈利，确定最后的投标报价。