4、玻璃

    玻璃作为建筑采光材料具有不可替代性,玻璃及其深加工制品作为装饰装修材料的应用面正在逐年扩大,利用玻璃材料独具的光电特性制造的多功能材料将会在节能绿色建筑中扮演重要角色。除了传统的节能玻璃制作工艺如中空玻璃、吸热玻璃和热反射玻璃以外,近年来出现了很多的新技术新产品。

    低辐射(Low－E)玻璃:附加一层金属氧化膜,可通过太阳辐射中的可见光,阻隔占太阳辐射能量49%的红外频谱部分,与普通透明玻璃相比,它可以反射40%～70%的热辐射,但只遮挡20%的可见光,与普通玻璃配合使用,组成双层中空窗,有很好的保温隔热节能效果。同时由于对可见光的反射率低,用于玻璃幕墙减低反射光引起的光污染。

    智能玻璃:玻璃在不同太阳辐射作用下,能够根据需要改变遮阳系数,从而减少日射得热。根据变色原理,可分成以下几种。

    1)光致变色玻璃利用金属卤化物或光学变色塑料,当阳光中的紫外线越强,变色材料越暗,减少可见光通过、吸收热辐射。

    2)热变色玻璃热变色材料会随着温度变化而改变其光学特性,受热引起化学反应或材料的相变,从而改变颜色,使太阳辐射被散射或被吸收。如在双层玻璃夹层中含有一层水溶性聚合纤维,由聚合物分子受热产生定向排列使透明度改变。

    3)液晶玻璃分散液晶在电场作用下产生定向排列,改变透明度。如其中的针状液晶通电时晶体水平排列,玻璃变透明,断电时晶体竖直排列,玻璃吸收散射太阳辐射。

    4)电致变色玻璃通过低压直流电的驱动,使电变色材料(如W03)变暗,能够根据需要连续调光,同时能消除日照中99%的紫外线。

    5)电泳玻璃双层玻璃面上有透明的导电涂层,中间充满悬浮液,当通电时,悬浮液中的黑色针状悬浮颗粒产生定向排列,改变透明度,根据电压大小也可连续调光。

    上述各种智能玻璃的应用多侧重于减少太阳能对室内的热辐射,若从相反的能源利用的角度出发,可使用德弗恩霍夫太阳能研究所发明的一种透光隔热材料,将阳光转变为热能,通过窗体导入室内,同时又能保护室内热量不向外散发,可有效节约冬季取暖能耗。

    日本日前开发一种镶有发热玻璃的窗户叫“窗暖”,是在玻璃中熔入导电金属元素,通入小功率电流使玻璃发热,可防止冬季结霜,消除室内空气因受冷而向下流动,夏季阻挡红外线等。

    5、其它

    1)环保砖一种使用形式是利用自身多孔结构和表面涂覆材料,有效吸收汽车尾气和一氧化碳等有害气体;另有一种“烧结型透水保湿路面砖”,用工业废料制成,具有良好的透水透气性,实现环保加生态的双重效果。

    2)碳纤维电热板材在吊顶板、墙板、地板或其它装饰板制作中加入碳纤维,通电辐射供暖,热效率高近100%,安全节能无污染,方便操作,散热均匀,温度可自由调节,是一种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层,上面喷涂照明、供暖、能量存储、信息显示等微元素粒子,利用有机光电太阳能电池供电,制成电子墙壁,提供变换多姿的装饰效果,其中的相转变材料可在白天蓄热,晚上供热。

    4)功能型高晶板材传统的石膏板具有保温隔热装饰性好等诸多优良的功能特点,以及特殊的“呼吸”作用,即可以调节室内的空气湿度,在此基础上,在基本材料中加入富含银离子的纳米无机抗菌材料,或掺入负离子经化学反应增加空气负离子浓度,可起到杀菌抑菌除臭作用,有效用作内墙板、吊顶板、防火面板等。

    5)太阳能转换材料太阳能利用是智能建筑的重要内容,除了传统的光-热转换,用光-电转换材料将太阳能直接转换为电能的太阳能瓦,将太阳能电池与与建筑材料构件融为一体,体现太阳能与建筑的完美融合。此外,以可见光作光源,以聚合物光纤作转换材料实现光-光转换的光纤照明技术,可有效克服当前传统照明技术的耗能、辐射、易损、污染等缺点,应用前景广阔。

    6)TIM材料一种半透明绝热塑料(Transpar2entInsulatedMaterial),用保护玻璃、遮阳卷帘、TIM层、空气层、吸热面层、结构层等制成复合透明隔热外墙,拓展了传统复合墙体的保温隔热功能,兼有采光隔热吸热流通空气等作用。

    7)相转变材料(PhaseChangeMaterial,PCM)是利用相变过程中吸收或释放的热量来进行潜热储能的物质,具有储能密度大、效率高以及近似恒定温度下吸热与放热等优点,可用于储能和温度控制,在太阳能利用、废热回收、空调建筑物、调温调湿、保温材料等方面用途广泛。若作为开发智能建筑材料的功能元素,是一种很有前途的节能材料。

    PCM可与多种基本建筑材料结合,发展多种应用形式。例如可用于改善室内温度稳定性及空调系统工况的平稳性,从而提高热舒适性、节省能源;也可用于混凝土中制成具有温度自动控制和自动调节功能的智能混凝土;还可用于防止道路、桥梁、飞机跑道等在冬夜结冰。如已开发的PCM恒温智能墙体材料和恒温智能水泥砂浆,能够提高墙体蓄热能力,增强夏季隔热和冬季保温效果。清华大学研制的超低能耗示范楼中围护结构采用PCM作蓄热体,在冬季白天储存由玻璃幕墙或窗户进入室内的太阳辐射热,晚上向室内散发,使室内温度波动不超过6摄氏度。

    6、结语

    随着时代的发展,建筑物的智能化建设会愈加深入,智能建筑的内容与涵义随着科技的发展不断延伸,其功能也在不断扩展,以满足人们日益增长的各种需要。具有关预测表明,在本世纪中叶,建筑业将步入高科技建材时期,以聚合混凝土和强化塑料为代表的新型建材成为主流。当前,智能建筑材料已由设计阶段进入试验、实验、实用阶段,将各类智能材料有机组合在建筑物结构中,构建起一个个具有生命特征的建筑物,会成为未来智能建筑的重要内容。