為了應對全球氣候變暖,各國都在發展低碳經濟,節約石化能源消耗,加快清潔能源的發展,努力減少溫室氣體的排放。
全球建筑業的能耗約占終端總能耗的40%,因而建筑業的節能減排顯得尤為重要。作為建筑行業的一個分支,防水行業與發展低碳經濟也有著莫大的關系。在此,筆者將對國內外防水行業發展低碳經濟的進展作一綜述,指出存在的問題和努力的方向,供同仁參考。
近年來,防水行業在“低碳經濟”這一全球化發展趨勢的推動下,朝著“節能、節材、綠色、減排”的目標邁進,積累了一些成熟的經驗。概括起來,發展低碳型防水行業,國內外是從以下幾個方面著手推進并取得成就的。
首先,綠色防水材料得到快速發展。
傳統的氧化瀝青卷材疊層屋面,一般鋪設3層或4層,既浪費資源,又會在生產和施工過程中嚴重污染環境,缺乏可持續性,逐漸被性能更好的改性瀝青防水卷材所取代。如今SBS和APP改性瀝青防水卷材,鋪設層數降為2層,甚至可單層施工,大大節約了瀝青用量;還可采用自粘法施工,減少了化學溶劑的使用與揮發,對環境的危害大為降低。
高分子防水卷材擺脫了瀝青的束縛,以性能更好的聚合物為基材,厚度降到1.2~1.5 mm,增強型卷材利于單層施工,節能、節材,CO2排放量進一步降低,成為理想的防水材料。在各種高分子防水卷材中,縱觀長期使用情況可以看到:三元乙丙橡膠(EPDM)、聚氯乙烯(PVC)、熱塑性聚烯烴(TPO)防水卷材,具有良好的耐候和老化功能,成為三大綠色防水卷材。TPO兼有乙丙橡膠的物理性能和聚丙烯的可焊接性,不含增塑劑,耐臭氧、化學物質及某些烴油,耐微生物侵蝕,有耐火的產品,對環境友好,白色膜有反射太陽光功能,節約能源、減少城市熱島效應明顯,可全部再生利用,是一種功能為全面的防水卷材。
符合環保節能要求已成為開發新型建筑防水材料追求的目標,比如先進的冷施工增強涂膜技術受到關注,其主要優勢就是無味、不含溶劑和對環境安全。再如,傳統的瀝青基防水涂料,由于性能欠佳且污染環境,現已使用不多,讓位于反應型聚氨酯防水涂料、水性丙烯酸防水涂料。此外,聚脲防水涂料雖然價高,但功能優越,在建筑中已有應用。
其次,符合環保節能要求的施工技術得到推廣。
發展綠色防水材料,與之相配套的符合環保節能要求的施工工法、施工輔材和機具非常重要,這方面發展也很快。
防水層的鋪設方法有滿粘法、空鋪壓頂法、機械固定法和背襯滿粘法。其中空鋪壓頂法和機械固定法消耗膠粘劑大大降低,是有效的低碳施工技術。前者國外應用較多,國內基本空白;后者是國外單層屋面主流的安裝方法,隨著國內引入單層屋面技術,此類安裝方法在國內也越來越常見。
自粘卷材已得到廣泛的應用,在節能減排上明顯優于熱粘法、冷粘法和熱熔法。自粘改性瀝青防水卷材已廣泛用作雙層瀝青防水系統的底層,以 PVC和TPO為基材的自粘防水卷材也已經問世。另外,用于預鋪反粘法和濕鋪法施工的自粘卷材,由于施工方便、提高效率、解決竄水難題、減少溶劑和能源消耗,近幾年受到青睞,成了開發和應用的熱點。熱空氣焊接機用于 PVC和 TPO的接縫焊接既有效、又環保,CO2排放顯著減少。近期國外又推出了用于改性瀝青接縫的熱空氣焊接機,替代噴燈焊接,避免了噴燈污染環境和易于失火的弊端。
此外,各種節能環保的新型屋面逐漸取代傳統屋面:
1.種植屋面
種植屋面具有十分顯著的節能減排效應:1)節約能源,冬天保溫,夏天降溫,夏天可節約空調費用25%;2)延長防水層的使用年限,用于該系統內的改性瀝青卷材30年后仍能保持很好的性能;3)隔音;4)防火;5)美化環境;6)吸收和蓄積大氣降水,減雨水排放10%~15%;7)清潔空氣,可減少10%~15%浮塵顆粒;8)減輕城市熱島效應。由于具有如此眾多的功能和益處,種植屋面正在迅速推廣,防水企業紛紛開發耐根穿刺防水卷材,研究種植屋面系統,將種植屋面技術推向市場。
種植屋面主要有輕量粗放型(種草為主)和精耕細作型(屋頂花園)2種形式,此外,容器式種植屋面系統鋪裝、移動方便,也是一種可取的種植屋面形式。
種植屋面由植被、生長介質、阻根層、排水過濾層、防水層、保溫層和隔汽層組成,阻根層和防水層特別關鍵。防水層主要使用雙層改性瀝青卷材(其中一層需具備抗根穿刺功能),在國外,EPDM、PVC、TPO、疊層油氈、聚氨酯涂膜、熱鋪橡膠瀝青瑪王帝脂等也有應用。
國外種植屋面發展較早,一些知名防水和屋面企業都有自己較為完善的種植屋面系統和技術;國內這幾年由于各方面的推動,種植屋面開始得到重視,發展較快,許多防水企業開始涉足這一領域。
2.單層屋面
單層卷材屋面系統(簡稱單層屋面)主要是指采用單層PVC、TPO、EPDM卷材施工的屋面系統。單層屋面節省材料和能源,提高施工效率,壽命長,碳排放量低,是屋面防水材料和防水技術的發展方向。單層屋面在歐美國家已是一種主要的屋面系統技術,在屋面工程中占有較大的市場份額,美國約占55%,日本約占30%、歐洲已占24%。在國內,隨著近年來防水行業國際化進程的加快,單層屋面系統進入我國,受到關注并得到發展。一些企業已投資生產或擬投資生產能用于單層屋面的高分子防水卷材,并逐漸在單層屋面工程中采用。
3.金屬屋面
金屬屋面包括鋼、鋁、不銹鋼、銅等,使用多的是鋼板屋面,它具有顯著的節能減排特點:1)許多金屬具有節能效果,可節約空調費用10%~30%;2)質量輕,可直接鋪在現有屋頂上;3)使用壽命長,壽命周期費用低;4)耐火性好;5)太陽反射率可達70%以上,輻射率高達95%;6)可再生利用,許多金屬屋面都含有可再生利用的材料,數量從25%到95%不等。
因此,金屬屋面不失為一種良好的綠色屋面材料,在國外的應用正在迅速增長。金屬屋面是美國增長快的屋面之一,2006年鋪設量高達9290萬m2,預計在住宅和非住宅建筑中,到 2011年平均年增長率近4%。近年在國內,金屬屋面在文化與體育建筑、航站樓、大型廠房中應用廣泛。
4.光伏屋面
光伏屋面吸收太陽光轉變成電能,是新興的清潔能源,具有替代石油煤炭的潛能,目前正進入高速發展期。
國外現在已有一種在工廠內將柔性薄膜光伏組件和單層防水卷材復合在一起的技術,可以鋪在既有的適合屋面系統上,或作為新的屋面系統時,采用傳統的屋面施工方法和技術,安裝方便。
光伏屋面在國內正處于起步階段,國家出臺了一系列扶持政策鼓勵發展,相信很快會有防水企業進入這一新興領域。
5.冷屋面和壓頂屋面
冷屋面一般是白色或淺色高分子防水卷材或防水涂層組成的,可節約空調費用10%~40%。冷屋面在國外研究和應用較多。美國要求冷屋面的初始太陽光反射率不低于65%,使用3年后不低于50%。PVC、TPO、EPDM以及防水涂料均有白色產品,具有較高的太陽光反射率,TPO的太陽光反射率達到87%,白色丙烯酸保護涂料更是高達90%,硅酮基保護涂料也有類似的功能。
坡屋面用的冷屋面也在研發和推廣之中,已研究出反射率不低于25%的深色瀝青油氈瓦和反射率不低于 45%的黏土瓦和金屬瓦,主要途徑是設置白色底層和添加能反射太陽光的顏料。
國內對冷屋面的研究尚未真正啟動。
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