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浅析火灾后建筑节能系统的发展方向 

 

摘要   多起重特大火灾事故,导致大量财产损失和人员伤亡,引起政府和民众的警醒,我们如何去应对已经上墙的易燃XPEXPSXPU塑料泡沫保温材料,还有在建、拟建的要求达到节能65%目标等问题。作为业内人土,笔者一抒已见。

关键词    建筑防火  建筑节能  防火材料   保温材料 

前言   

我国对建筑要求节能、节材、节地,而大规模发展高层建筑,在寒冷的北方,高层建筑的能耗比小高层建筑的能耗更高,产生更多的能源需求,造成城市能源供需矛盾,为降低建筑能耗,首先在北方的一些较大城市推行建筑节能政策,并逐步向全国强制推广。从建筑节能工作开始至现在,对材料、系统、标准规范、政策等,争论和呼声很多,比如:要求全国所有建筑必须达到节能65%目标;淘汰聚苯颗粒、无机保温浆料;若干年后,我们将面临大量的塑料类保温材料的重大污染问题;不分建筑物朝向,在建筑外墙上使用同一种材料、一样的做法、同样厚度;不考虑材料资源、环保、适用与否等等。

我国南方几个夏热冬冷的省市,冬季没有采暖设施,当太阳当空时,室外比室内暖和,可是,很多建筑也被规定和设计使用EPSXPSXPU保温系统。

 

聚苯板薄抹灰等系统中使用的EPSXPSXPU等发泡塑料材料本身的能耗、资源的问题和稳定性、防火性、安全性、环境灾害等,是谁都能想到的事情,央视、上海5.11,沈阳等几起重特大火灾和全国其它数起因使用EPSXPSXPU等发泡塑料材料引发的火灾,造成多起人伤亡和多达数十亿元的经济损失和环境灾难,还有这么多安全隐患极大、难以补救、已经使用上墙的EPSXPSXPU等发泡塑料保温材料的建筑。重新审视聚苯板薄抹灰等系统,可想,在项目立项、制定标准、专家审议、审核批准过程中,是多么草率行事,其责任何在?

值得庆幸的是,在中央高层的指令下,彻底解决保温材料的防火问题,再一次被提出来,一些地方已停止使用EPSXPSXPU材料,应该说这是件好事,但问题是,我们该改用哪些保温材料,既满足节能65%,又安全可靠,还防火、环保、经济实用,这是一件难度很大、又需要尽快妥善解决的事情!

 

一、       回顾

建筑保温材料、工艺技术及系统,从开始的粘土、火砖、秸杆、茅草、膨胀珍珠岩、聚苯颗粒、闭孔珍珠岩、到EPSXPSXPU、保温砖等,从内保温到外保温,人类经历了上千年的实践,有成功的经验,也有不少失败的教训,特别是近几十年的建筑与保温材料发展。

住建部仇保兴副部长早就指出了我国建筑节能工作中存在主要问题:北方地区城市供热计量改革进展缓慢,影响建筑节能工作的整体进度;南方地区建筑模仿北方模式重围护结构轻遮阳,节能效率不高;冬冷夏热地区建筑设计盲目套用国外寒冷地区方案;农村建筑盲目追求城市模式,造成全社会建筑能耗增长过快;建筑节能设计与施工、质量监督、竣工验收脱节;公共建筑设计追求新、奇、特,管理粗放,已经成为浪费能源的样板;高强度钢筋水泥等新型建筑材料应用滞后;住宅二次装修施工造成巨大浪费;长江领域推广不合理的能源供给模式将引发高能耗;可再生能源在建筑中的应用进展缓慢。这些问题说明我国建筑节能的研究与应用环节还很薄弱。

 

浙江省建设科技科技推广中心束小前主任,对建筑节能工作提出了新观念:因地制宜,科学发展。

2010年,笔者应邀参加在上海举办的一场有关建筑设计与建筑节能技术的研讨会,席间西安交大一位教授谈到资源与能耗问题,表示现代生活方式和习惯,照此下去,不改变思维和行为方式,根本不可能节能降耗。

四川一位高校老师谈到,每年四川冬季最寒冷、夏季最炎热的时候,老师和学生都放假回家了,我们学校还被要求做墙体保温。

有老教授讲,现在外墙采用塑料泡沫板保温是给外墙穿棉衣,试问,在炎热的夏天,是穿棉衣舒服,还是打伞遮阳舒服。

北京市是我国建筑节能开展最早、也是实行建筑节能65%达标最好的一个城市,但从近年政府调查统计出来的数据显示,北京的建筑能源消费并没有降下来,反而增长了约47%,全国其它大城市的情况也是不容乐观(参考文献《浅谈建筑节能技术发展方向》www.bwjc.cn中国保温建材科技网,作者:周广德)

建筑外墙外保温系统,特别是聚苯板薄抹灰系统,就不断受到行业的置凝、专业人士、和一些有胆识的政府官员们广泛的批评。别小看这事,它关系到国家环境保护、人民的生命与财产安全,可这么长的时间里,当权者没有重视,当面对一次又一次重特大火灾,产生漫天毒烟、烟尘,50多条生命没了,数十亿财产化为灰烬,造成这么多的严重后果,人们感到十分悲愤!这就是我们耗费了大量的资源、能源,花费了大量的人力、物力、金钱换来的结果。

保温材料要达到A级防火要求,就是应该使用不燃性的保温材料,这个规定是对的,也是今后保温材料、建筑材料、装饰材料的主要性能要求之一。

保温材料是否会朝着以下方向发展:

1.通过对EPSXPSXPU性能进行改进,使其完全达到A级防火材料的标准。

2.              外墙保温直接采用无机类保温材料,如膨胀珍珠岩、玻化微珠、闭孔珍珠岩、聚苯颗粒、发泡水泥、发泡混凝土、工业炉渣、粉煤灰等。

3.              墙体自保温,采用轻质复合材料,同时,增加墙体一定厚度,再结合保温砂浆,来达到节能65%要求。

4.其它材料,如相变材料、防辐射涂料、酚醛泡沫、岩棉、矿物棉等。

自然界中具有保温性能的材料很多,有天然的、有人工生产的、还可以对这些材料进行复合和优化。这些材料都是可以利用的,但从资源、节能、环保、安全、健康、经济实用多方面来权衡,在研究与应用上,我们就必须慎之又慎!

 

二、       能耗

1.建筑能耗构成因素

古代民用建筑,由于气候和环境因素,南方天气炎热潮湿地区,建筑比北方寒冷地区要高大一些,门窗、屋顶透气性好,有利空气对流,在夏季湿热时,会感到舒适些,;而北方寒冷地区,房屋低矮,墙体厚实,门窗密封性好,有利保温。

现代建筑,为了节地、节材,不论气候与环境,城市建筑基本上都是由小高层向高层建筑发层,南方与北方没什么差异,建筑二面或者四面都有窗户,而且开窗较大,据测算:建筑门窗占约61%以上,而墙体只占约39%。现代高层建筑的发展,是建筑产生高能耗的主要原因之一。

2.室内人居环境因素

由于人们对居住环境与自然生态环境及其系统缺乏经验和认识,过多地使用非环保的化学建材,如防水涂料、化学密封胶、油漆、乳胶漆涂料、建筑装饰用粘合剂、化学合成壁纸等、塑钢门窗、釉面地砖、木地板(或复合木地板)、皮革沙发、家具、大理石等、还包括一些常用的化学清洁剂,化学除味剂等,这些产品中的有害物质如VOC、放射性物质、有害菌类等,会长期污染室内空气,加之这些产品封闭性强,导致墙体不透气、不调湿,室内会产生尘埃,并导致室内空气不能微循环,室内CO2VOC、氡、氨等浓度会不断升高,即使采用硅澡泥等空气净化材料,也不能从根本上解决实际问题。面对室内污浊的空气,我们要保持室内空气清新,就必须频繁地开窗透气,这与我们建筑保温的“隔绝冷热空气、不让空气形成对流”理念是十分矛盾的,当遇到寒冷季节或炎热天气,为室内空气良好而增加开窗户的次数,这势必又会增加能源的使用量。

3.人为因素

建筑能耗产生的根本原因,不是建筑本身,而是人的行为,归根到底一句话:是人在耗能,而不是建筑在耗能!如果不从这个观点上看问题,我们就是在建筑外墙喷贴40公分聚氨脂或塑料泡沫板,也不可能把能耗降下来!

我们属于发展中国家,要充分吸取西方发达国家的经验和教训,实际上发达国家的资源与能耗的人均消耗量,比我国要高的多,经验与事实告诉我们,发达地区的能耗人均消耗量是欠发达地区的数倍。

我国面对资源、能源与能耗问题,应该全面审视,首先从节约和高效利用上下功夫,要在政策和法制上,加大对高能耗项目、高能耗行为的惩治力度,严格控制能源消耗,加强节能思想教育,提高全民意识。

三、       思想

工业化、城市化,导致环境污染日益严重,生态环境不断恶化,由于碳排放量不断增加,产生温室效应,全球气温在上升,试想:如将来气温达到4550以上、能源已经枯竭时,我们会如何?

人工恒温环境、舒适环境、生活奢侈,既不利于节能、也不利于环保、更不利于健康,只有融入自然的生活,才是节能、环保、健康。

记忆中的儿时生活环境,无论是在室外或室内,冬冷时,穿着厚实的棉衣、棉鞋、棉帽,夏热时,穿背心、甚至光膀子、手摇扇子、汗漓漓的样子,夏季夜晚闷热时、人们走出户外,三五成群一起聊天、纳凉。这些生活景象,看似穷苦,但却非常健康、环保。

究竟是人体保温好,还是建筑保温好,这是一个需要转变观念的问题。人体保温,就是根据气候变化、体质状况和人的意愿,往身上增减保暖衣物就可以了,而建筑保温,当室外环境温度处于-4040时,我们需要用能源将整个房间、甚至是整栋建筑的空气要加热或制冷到18-26的恒温,可以想象,需要消耗多少能源才能做到。有的建筑,有的家居,利用率并不高,甚至经常空置着,但暖气却照常开着。

建筑墙体的保温层无论用什么材料、保温层做多厚,导热系数无论多小、热阻值多高,对于节能效率的贡献都是十分有限的,顶多也是高几度温度、低几度温度的事;当春暖、秋凉季节(约180天时间),太阳当空时,室外温暖舒适,室内反而阴冷不适,这时候外墙上的保温层会阻隔暖气流、阻碍自然能源的有效利用。

解决能源问题的根本出路:充分利用自然能源,高效利用现有能源,控制能源消费。

四、       保温材料及系统

一年中,实际上我们处在极冷、极热气候环境需要保温隔热的时间,只有6个月左右,其余6个月左右,是不需要保温隔热、甚至还十分需要太阳辐射的热量来温暖我们的生活、居住环境,夏天室内更需要的是凉爽的自然风,而不是冰冷的空调机冷气。建筑是永久性的,不是“蔬菜大棚”保温(冬天可以盖上保温,夏天可以取下不用),所以,建筑保温隔热的材料与技术,应更加充分利用自然能源的调温作用,自然能源包括太阳辐射能、风能、光能、空气、水气等。而不能不分季节和环境气候,门窗紧闭,让墙体上“穿棉衣”,拒绝接受这些非常宝贵的绿色自然能源。

建筑保温隔热材料及系统,是一个涉及面非常广泛的问题,它涉及到资源、能耗、环保、安全、健康、效能、效益、成本、综合利用等。以全局观点,如果我们,不考虑各地气候环境的实际情况、保温材料的来源、保温材料对健康和环境的影响等,强制性在全国推行统一的标准、统一的模式与做法,往往会适得其反,这既不科学,也不现实。我们必须尊重客观现实,吸取经验教训,因地制宜,从多方向进行研究分析。

五、       建筑设计上的问题

现代城市建筑的墙体材料及建筑围护结构,很少考虑环境气候、建筑物分区、朝向、用途等综合因素,无论北方、南方,甚至是建筑的四面墙壁都用同一种材料、同样厚度,特别是高层建筑,尤其明显,这是十分不合理的。

从经济与实用角度,新建建筑的保温与隔热问题,应该从设计上首先来解决,如设计上不能满足时,才考虑辅助性的墙体保温技术,已建建筑如保温节能不达标,可以采取墙体保温措施。

建筑在设计上要更多地考虑建筑物所处的地理、气候环境、自然条件,结合资源、能源、环境状况,在建筑保温节能的选材与设计上,更多充分利用自然能源和自然环境气候条件、合理使用材料,尊重科学、注重实用。

六、       降低建筑能耗的一些途径

1.在全国大力开展全民节约资源与能源、保护环境思想教育,倡导低碳生活,可以在中小学校开设节能、环保课程,只有群策群力、人人参与,才能做好节能降耗工作。

2.严格的政策和税收制度约束高能耗、浪费能源行为。

3.对供暖设施、照明设施实行严格的能耗标准,对冬季取暖温度标准和夏季制冷标准适当调整。

4.除满足家庭普通住房要求外,对1人二套以上的房产尽快征税,以遏制因投机行为而过分占有社会资源、防止盲目发展房地产而造成过重的资源与能源负担。

5.首先在设计阶段就因地制宜考虑好建筑墙体的自保温隔热问题(根据建筑朝向、气候环境,选择墙体用材料和适当增加墙体厚度),尽量满足人们在低能耗状况下,对温度环境的舒适感。比如:可以在小区种植树冠较大的树种、开辟地下室、防空设施供人们夏季消暑、纳凉,将平屋顶,设计成坡屋顶,精巧设计建筑形貌,有利采光、通风、遮阳等等。

6.保温材料不能搞统一模式,要结合资源、能耗、环保、效率、效益等情况。

7.不提倡“人工温室”,要依赖自然环境条件,充分利用自然能源,鼓励人们尽最大的努力适应自然环境气候变化,促进人与自然和谐相处。

 

附:作者简介

周广德,男,北京环益美高分子聚合物研究所总工程师,从事科技工作二十余年,有多年的理论研究和丰富的实践经验,为上千家企业、几百个工程项目提供过上万次的专业技术咨询服务,主持或参与开发新技术、新产品百余项,个人独立技术项目有120多个,发表专业论文五十余篇,专业技术讲座200余场次,其中有八篇论文获得优秀论文奖,有两篇论文入编《中国现代化建设研究文库》,国内有100余种论文集收录其作品及研究成果。主要研究方向:高分子材料、生化技术、生态建材、建筑保温节能技术、内外墙各种腻子、干混砂浆、水基干粉涂料、建筑防水材料、防火材料、相变材料、专业技术咨询服务等。

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