罗珊 田星星 吴朝艳 田冠宇
贵州航天乌江机电设备有限责任公司 563000
【摘要】在当前，随着人们生活条件的不断提高，对居住环境也提出了更高的要求，绿色技能技术和环保技术成为发展的主流。气凝胶主要是脱去凝胶中的多数的溶剂，留下未坍塌的结构，并且在其中的网状结构中，包含着气体介质。气凝胶属于十分高效的绝热材料，在隔热保温中有着很好的效果。在本文中，以示范屋作为参考对象进研究，分析了气凝胶保温材料等等一系列节能技术的使用，从而降低建筑能耗，实现节能环保，给新型技术的使用和推广带来参考。
【关键词】气凝胶保温材料；绿色节能技术；近零能耗；应用
一、示范屋中各气凝胶材料及其他新型材料的应用
（一）金属气凝胶复合材料装配式节能调湿系统
金属气凝胶复合材料装配式节能调湿系统是以气凝胶改性石墨复合保温板为保温材料、以金属复合装饰板为面层，辅以外保温湿气管理部件组成的装配式系统。该系统是装配式安装，十分简单安全，同时容易维护和更换，使用寿命高达25年，十分符合绿色低碳要求。在系统中，使用的气凝胶改性石墨复合保温板导热系数可达到0.045W/(m·K)，保温效果优良。系统内外保温层间设置的湿气管理部件可以应对环境中的湿气对系统保温效果的影响，使保温材料保持干燥，保障其保温效果。金属复合装饰板表面涂层可根据使用场所不同可进行选择，装饰效果丰富。
（二）气凝胶毡
在本示范屋项目中使用了防火等级为A级，导热系数为0.020W/(m·K)的气凝胶毡材料作为地面保温及管道保温。气凝胶毡导热系数低于岩棉、聚氨酯材料等传统的保温材料，且具备良好的柔韧性，易裁剪，可以提高空间利用率。在相同的保温效果下，应用在地面保温可节省室内净高，应用在管道保温上可有效地减少保温占用空间，且便于管线综合排布。
（三）气凝胶涂料
气凝胶保温中涂层是将具有极佳隔热性能的气凝胶粉体作为填料加入水性涂料内，使厚质涂层具有高效保温性能，导热系数介于0.026～0.030W/(m·K)之间。材料不含挥发性有害化合物，生产工艺流程及使用过程安全环保无毒。气凝胶涂料具备良好的隔音降噪功能，还搭配水性热反射材料和水性防水材料，形成完整的保温隔热或保温隔热防水的功能。气凝胶涂料的建筑防火等级为A2级，高于传统保温材料。此外，气凝胶涂料的抗裂性与自洁性非常好，可避免热胀冷缩导致保温材料及外饰面的开裂甚至脱落。
（四）气凝胶玻璃
气凝胶玻璃使用了透明气凝胶核心材料，同时结合了真空玻璃和中空玻璃的技术，具有高隔热效果、低导电性和低密度等等特点，得到了大家的关注。气凝胶玻璃有着十分稳定的保温效果。很少受玻璃密封效果及安装方式的影响。由于气凝胶为防火等级A1级，能极大延缓火灾中第2片玻璃破坏时间，提高玻璃防火减灾能力。气凝胶属于高应变速率强化材料，在爆炸中可以减弱冲击波，减小玻璃造成的二次损伤灾害。另外，气凝胶包含了十分强的弹性变形能力，使得窗户抗风压性能大大提高，能够使得玻璃面积更大。采光气凝胶玻璃可以太阳直射光漫散射化，一方面消除眩光，另一方面改善室内光场均匀分布满足人眼正常的亮度值。
（五）电致变色玻璃
电致变色玻璃能在没有遮阳设备或百叶窗的情况下控制日照，它颜色丰富，玻璃可变透明、蓝色、绿色、灰色等。定制的光分区策略可以使用动态控制来跟踪太阳的移动，让使用者在舒适的采光和阴影之间找到平衡。配合移动应用来调整色彩区域，可以在建筑物的任何地方为特定灯光效果保存预先设定的场景设置。电致变色玻璃还可以与楼宇自动化系统无缝集成来进行着色和清理。
（六）双稳态智能调光玻璃
双稳态智能调光玻璃可以实现玻璃在雾态及透明态的双稳态保持，且无需持续通电，只需微小电流触发即可以毫秒级的速度在透明态与遮蔽态之间切换，可通过（太阳能充电）电池操作，免去安装电路布线等的需求与费用。
二、能耗计算
（一）示范屋及基准建筑的耗热量需求
按照《近零能耗建筑技术标准》要求，要实现冬季室温大于20℃的目标，使用软件PHPP进行建筑能耗模拟，得出项目的年供暖耗热量需求是56[kWh/(m2·a)]。建筑得热共计约52[kWh/(m2·a)]，建筑热损失与得热的差值即为建筑本身年供暖耗热量需求。其中，通过各围护结构散失的热量共约108[kWh/(m2·a)]，示范屋及基准建筑通过各围栏结构散失的热量如图1所示。
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（二）示范屋建筑本体节能率（不包含可再生能源发电量）计算
在示范屋内，供暖和供冷都使用空气源热泵。在冬季，其供暖能耗大约是15853kWh，热泵在供暖运作中需要耗电8927kWh。在夏季，其供冷能耗大约是5619kWh，热泵需要消耗2444kWh电量，其建筑能耗综合值参考表1。
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根据《近零能耗建筑技术标准》中计算建筑本体节能率的方法得出示范屋的建筑本体节能率为51%。
（三）示范屋建筑综合节能率（包含可再生能源发电量）
在示范屋中，光伏瓦及光伏光热一体化每年的发电量为16798kWh，则根据《近零能耗建筑技术标准》中计算方法可得示范屋包含可再生能源发电量的建筑能耗综合值为-11[kWh/(m2·a)],进一步可得示范屋的建筑综合节能率为103%,建筑能耗综合值为负值且建筑综合节能率超过100%表示范屋光伏发电量高于建筑本身用于供暖、供冷、照明、生活用水及电梯所需用电量。
（四）示范屋可再生能源利用率
按照《近零能耗建筑技术标准》中求可再生能源利用率的公式，可求得示范屋的可再生能源利用率为168%。
（五）示范屋各能效指标的达标情况
通过表2中示范建筑与《近零能耗建筑技术标准》中对近零能耗建筑的规定的对比发现，示范屋完全达到了近零能耗建筑的要求。
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三、结束语
综上所述，在本文中，将示范屋作为研究对象，分析了气凝胶保温材料的应用和能耗情况，表明该示范项目充分符合了《近零能耗建筑技术标准》中的近零能耗要求。在建筑保温材料上使用气凝胶材料，是对传统保温材料的改革和升级，同时也是构建绿色建筑、实现低能耗的要求。然而因为气凝胶类产品的生产厂家少，其应用并没有十分普遍。因此，要推动气凝胶的规模化和普遍化应用，不断提高经济性。
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