調濕型生態建材研發趨勢 - 農業知識入口網

摘要
臺灣位處熱帶氣候，5~9月是夏季，氣溫經常可達27~35℃。7月的平均氣溫可達到30℃，加上水泥建築於日照吸熱後不易散熱的特性，使得建築物外殼溫度可高達40℃，室內氣溫亦相對升高，尤其是夏季。因此，結合生態材料及吸水性材料，可開發一種創新的智慧型建材，利用吸水性材料進行多孔生態建材的孔隙表面改質，可將多孔生態建材轉化成會呼吸的智慧型建材。此智慧型建材應用於建築物外殼時，可以藉由夜間露水的吸附與保水，促使隔日日照時，藉由水的蒸發熱，大幅降低建築外殼的熱負荷，有效達成新一代智慧型的建築物節能目的。

一、前言
在地球暖化問題日趨嚴重的今日，如何將綠色建材應用於建築中，成為現在重要的課題。生態材料（Eco-materials）或稱為綠色環保材料，是目前國際間積極推動智慧綠建築採用的材料。而國內外節能建材產業尚處於萌芽階段，估計國內潛在產值至少30億年以上，國外市場則將數倍於此。建築陶瓷產品包括面磚、地磚、石英磚、外牆磚⋯等，目前建築物所使用的外牆材料都是以多孔材料SiO2為主，但現有的材料日照吸熱後不易散熱，建物內冷氣使用量增加，而造成室外溫度越來越高。此外，水泥建物產生的熱島效應，會增加能源消耗，由以上的現象可得知傳統的建築材料無法改善日益嚴重的暖化問題。針對此問題的解決，舊有保水性多孔材料（如：保水磚）施用於建築物外殼，但是因水分存於孔隙間的效果不如預期而無法實現節能效果。另外，這些保水磚保水的效能在清晨溫度提升後就會慢慢地消失，保水的效能無法持續到中午室外溫度最高溫的時候，因此在中午溫度最高的時候保水磚的效能就消失了。基於改善此缺點之構想，可考慮於多孔矽質基材（無機材料）上複合吸水性材料（有機材料）改變其親水特性，此多孔矽質基材係來自於生態材料（如：稻殼灰（圖1）、矽藻土（圖2）等），而擬採用作為改善基材表面性質者屬於植物纖維，可以用所謂的紙渣污泥。

二、保水陶瓷
日本Inax公司於2010發表保水陶瓷材料（圖3），主要原料是廢土，含有10～10m之細小孔洞，具有優良的耐久性和耐候性，保水性高於60％，這種新材料具有保水性能和蒸發性能。然而，該材料主要利用孔細大小達保水目的，當環境溫度上升時，所含水分自然蒸發，無法有效控制水分蒸發速率，造成時效性較短。

三、會呼吸的生態建材
若欲開發具保水性外牆磚之綠建築材料，可利用吸水性材料包覆在二氧化矽（SiO2）表層，以達到夜間吸水白天中午放水之功效。藉由植物纖維（圖4）具有多孔質與有機質特有的輕量性、隔熱性，以及膠結劑（如：水泥或無機聚合材料）交互纏繞的韌性補強等有利因子，可以替代現行市場使用需經過1,000℃高溫燒結的陶粒產品，充分降低能源的耗費。同時兼具有智慧型建築節能的永續資源利用，將可以開創節能減碳等環保與經濟多重效益之綠建材。圖5為以矽藻土複合吸水材料所製成之會呼吸的生態建材，以此建材進行吸水率測試，其數值可達40%以上，具保水潛力。此外，以恆溫恆濕方式進行吸 放濕量測試，測試方法為日本JIS A 1470-1，在氣溫23℃、75%相對溼度下進行12小時吸濕行為；另在23℃、50%吸對溼度下進行12小時放濕行為，其結果如圖6所示，顯示吸濕量達89.7 g/m2；放濕量達57.1 g/m2，達到日本調濕建材分類的3級（最高等級），顯然此會呼吸的生態材料應用於建材，具備調節溼度的功能，可推廣應用於高溫多濕的臺灣環境。

四、結論
臺灣的建築80％有西曬的問題，在炎熱的夏季，西曬的窗戶讓豔陽射入屋內，導致太陽的熱量儲存於建築物的壁體內，即使到了晚上，屋內仍炎熱不堪，溫度始終降不下來，必須消耗更多的冷氣能源，才能將溫度降下來。臺灣位處於低緯地區，南、北臺灣的夏天均受到陽光直射，根據臺灣電力公司的統計顯示，建築物內的用電有40％是空調用電，因此，發展具節能效果及製程減碳效果的會呼吸綠建材，可運用於智慧綠建築外殼，以預鑄式牆板、輕質隔間牆板、隔熱磚、頂樓隔熱板⋯等產品在市面上運用。

（參考文獻請逕洽作者）

文圖 楊叢印．張良榕 / 工業技術研究院南分院