綠色建材在住宅中的應(yīng)用

張積洋 陳芳

1.華南理工大學(xué)建筑設(shè)計研究院有限公司 廣東 廣州 510000；

2.廣州城建開發(fā)設(shè)計院有限公司 廣東 廣州 510000

引言

相當(dāng)一段時間內(nèi)我國建材工業(yè)都不得不面臨生產(chǎn)過剩的嚴(yán)重情況，再加上近幾年建筑行業(yè)發(fā)展速度減緩，導(dǎo)致建材需求也在減少，建材行業(yè)也面臨著發(fā)展速度減緩的趨勢。如何盡快有效的改變這一不利局面早已是當(dāng)務(wù)之急，在建材行業(yè)推廣綠色建材成為社會普遍認(rèn)同的良方之一。

1 綠色建筑材料概念

20世紀(jì)90年代初期，國際學(xué)術(shù)界就已經(jīng)對綠色建筑材料的定義做了清晰的解釋：綠色建筑材料就是指建筑材料的原材料來源以及建筑材料的生產(chǎn)過程對周邊環(huán)境以及人類身心健康無害，在建材原材料選擇上盡可能的選用可再生或者是重復(fù)利用的原料，減少對自然資源的消耗。這個定義可以歸納為“四個環(huán)節(jié)、一個目的”，其中“環(huán)節(jié)”分別是“建材原材料取得途徑”、“建筑材料生產(chǎn)”、“使用”和“廢棄循環(huán)”，這些環(huán)節(jié)基本涵蓋了材料的全生命周期?！澳康摹焙喍灾褪恰袄谏鐣?，利于人類”。

我國關(guān)于綠色建筑材料的定義要比國際學(xué)術(shù)界對綠色建材的定義晚一些，在二十世紀(jì)九十年代末，我國召開了一次關(guān)于“國內(nèi)綠色建筑材料的發(fā)展和應(yīng)用的會議”，在會議上明確了綠色建筑材料的定義，即指利用清潔生產(chǎn)技術(shù)，建筑材料所取原料盡量不用或者是極少使用自然資源和傳統(tǒng)石化能源，大量采用可循環(huán)利用再生資源或者是城市、工業(yè)產(chǎn)生的固體廢棄物，如建筑垃圾和尾礦等，通過新的生產(chǎn)工藝研制出無毒、無污染、無輻射等有利于環(huán)境和居民身心健康的綠色建筑材料。相比之前綠色材料更側(cè)重關(guān)注全生命周期過程，這個綠色建材的概念側(cè)重于建材產(chǎn)品自身的屬性。

隨著研究應(yīng)用的不斷深入，綠色建材的內(nèi)涵不斷演變、豐富。隨著我國建設(shè)工程規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)大，資源能源壓力巨大，行業(yè)內(nèi)節(jié)能減排的任務(wù)越來越重，相關(guān)各方面逐漸聚焦綠色建材的研發(fā)、生產(chǎn)與應(yīng)用。高性能混凝土、高強(qiáng)鋼筋、新型墻體材料等一系列代表性綠色建材產(chǎn)品的不斷發(fā)展，成功實(shí)現(xiàn)工程應(yīng)用、推廣。2013年初，我國政府相關(guān)部門頒布了《綠色建筑行動方案》，該方案明確指出了我國未來要大力發(fā)展和推廣綠色建筑材料在新建建筑的應(yīng)用，次年住房城鄉(xiāng)建設(shè)部聯(lián)合其他部門又相繼頒布了《綠色建材評價標(biāo)識管理辦法》，辦法中對綠色建材重新進(jìn)行了定義：在建筑材料生產(chǎn)到應(yīng)用的整個生命周期中，少用或者是不用自然資源，采用可循環(huán)利用和可再生的自然資源，降低生產(chǎn)過程中對環(huán)境造成的污染。由此，在我國“綠色建材”第一次有了明確了官方定義。同時，這也為我國開展綠色建材推廣應(yīng)用工作奠定了必要的基礎(chǔ)前提。

1.1 綠色建筑材料特征與應(yīng)用現(xiàn)狀

綠色建材并非是特指某一種具體的建筑材料，而是特指一類具有“環(huán)保、安全、健康”等特性的環(huán)保材料，綠色建材是生態(tài)材料在建筑領(lǐng)域中的延伸。綠色建材對其原料來源、加工技術(shù)、施工等環(huán)節(jié)均有嚴(yán)格的控制，以減少生產(chǎn)、施工等過程產(chǎn)生的污染，達(dá)到環(huán)保的要求。

1.1.1 綠色建筑材料的特性優(yōu)勢。綠色建材在建筑行業(yè)的推廣及應(yīng)用對環(huán)境保護(hù)以及生態(tài)維持均具有重要意義。與傳統(tǒng)建筑材料相比較，綠色建筑材料可降低能源消耗以及室內(nèi)環(huán)境的污染程度。現(xiàn)代綠色建筑旨在在整個建筑生命周期內(nèi)，最大限度降低能源消耗、減少室內(nèi)污染，為人們提供一個既舒適又健康的居住環(huán)境。

綠色建筑材料與傳統(tǒng)的建筑材料相比最為顯著的特點(diǎn)有以下幾個方面。

1.1.1.1 能耗低：綠色建材在生產(chǎn)過程中致力于采用低能耗制造工藝和無污染環(huán)境的加工技術(shù)，降低自然資源和能源的損耗。

1.1.1.2 環(huán)保：綠色建材在研制和生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)都不得采用有毒、有害或污染環(huán)境的原材料，采用可循環(huán)利用、可生物降解以及耐火性好的原材料。如在建筑材料加工過程中不得使用對環(huán)境有污染的有機(jī)污染物以及涂料中禁止加入重金屬添加劑，如鉛、鉻等對人類健康有害的重金屬。

1.1.1.3 功能多樣性：綠色建筑材料的研發(fā)和生產(chǎn)的主要目的是為了降低建材生產(chǎn)過程中對環(huán)境的破壞、增加產(chǎn)品的功能以及提高人們居住的環(huán)境舒適度。如一些具有抗菌、隔熱、阻燃、防火以及調(diào)溫多功能建筑材料。

1.1.1.4 資源回收與利用：綠色建材生產(chǎn)所選用的原料盡可能少用自然資源，大量選擇可循環(huán)利用、可再生的自然資源或者是采用工業(yè)、城市固體廢棄物為原材料，如使用尾礦、廢渣、垃圾等廢棄物

1.1.2 綠色建筑材料的應(yīng)用現(xiàn)狀。傳統(tǒng)建筑材料由于其高能耗的缺點(diǎn)在將來勢必會被能耗低、對環(huán)境無害的綠色建筑材料所代替，綠色、環(huán)保的建筑材料是建筑材料發(fā)展的最終目標(biāo)，是發(fā)展友好型社會的重要途徑之一。最近幾年，綠色建材已成為一種新興產(chǎn)業(yè)，是建材行業(yè)的重要組成部分。當(dāng)前市場上常見的幾種主要綠色建材有綠色墻體材料、保溫隔熱材料以及綠色裝飾材料等。綠色建材在新建建筑中的應(yīng)用，既能夠降低能源消耗、節(jié)約資源，又能減輕室內(nèi)環(huán)境的污染，為居民提供一個更為舒適的生活空間。近幾年建筑行業(yè)的發(fā)展速度逐漸放緩，建筑行業(yè)發(fā)展遇到瓶頸，需要探索新的發(fā)展方向，其中綠色建材有廣闊的發(fā)展前景[1]。

1.1.2.1 生態(tài)水泥。硅酸鹽水泥、混凝土以及磚塊是傳統(tǒng)建筑建設(shè)的必備材料，然而這幾種材料生產(chǎn)時需要耗費(fèi)大量的礦物資源，且對周邊的環(huán)境有巨大影響，據(jù)統(tǒng)計每生產(chǎn)一噸水泥熟料就需要1.1t的石灰石，需燒105kg煤炭，排放的二氧化碳約為0.49t。隨著人們對環(huán)境污染意識的增強(qiáng)，這些高污染企業(yè)將逐步被淘汰，生態(tài)水泥的成功研制可以克服傳統(tǒng)水泥在生產(chǎn)過程中危害周邊環(huán)境。通常人們所提及的生態(tài)水泥，主要是該類水泥在生產(chǎn)和使用過程中，對周邊環(huán)境基本是無害的或者是對環(huán)境污染程度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于傳統(tǒng)水泥。生態(tài)水泥主要采用的原材料是可循環(huán)利用或者是城市建筑垃圾等，如尾礦、工業(yè)廢棄物以及城市固體垃圾，盡量減少天然資源的使用，如粉煤灰硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥等。生態(tài)水泥與傳統(tǒng)硅酸鹽水泥相比強(qiáng)度、耐久性以及抗腐蝕性都有很大的提升，適用的范圍也更為廣泛[2]。

1.1.2.2 綠色節(jié)能玻璃。建筑師為了室內(nèi)在白天有足夠的自然光，往往會采用大量的玻璃進(jìn)行采光，傳統(tǒng)玻璃既不能保溫又無法起到隔熱功能，還不能防紫外線穿透，功能比較單一。相關(guān)數(shù)據(jù)分析表明，在整個建筑中，門窗玻璃所消耗的能耗占到建筑總能耗的35%，所以采用綠色節(jié)能玻璃是降低建筑能源消耗的重要途徑之一。玻璃工業(yè)也是一個高能耗和污染大、環(huán)境負(fù)荷高的產(chǎn)業(yè)，平板玻璃在生產(chǎn)時對環(huán)境的污染主要有粉塵、煙塵以及二氧化硫等。隨著建筑行業(yè)和交通行業(yè)的快速發(fā)展，平板玻璃不再是僅僅作為采光或者是結(jié)構(gòu)材料，而是要求其具有溫度調(diào)節(jié)、綠色環(huán)保、光線調(diào)節(jié)等的多種功能。與傳統(tǒng)平板玻璃相比，真空玻璃隔熱保溫效果好，使用年限也較長，還可通過自然光來調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，節(jié)能作用好。近年來，我國已經(jīng)研制出來一大批綠色節(jié)能玻璃（如中空玻璃），并已成功的應(yīng)用到實(shí)際工程項(xiàng)目中，節(jié)能效果十分顯著。

1.1.2.3 綠色混凝土?；炷潦墙ㄖㄔO(shè)過程中使用最多的建材，由于混凝土成本比較低、制作工藝也相對簡單，同時還兼具耐久性好、抗壓強(qiáng)度高等特征，混凝土在建筑行業(yè)的作用是無可替代。雖然混凝土有較多的好處，然而由于其消耗能源和資源高、破壞土地以及污染環(huán)境等缺陷，迫切需要新型的混凝土替代傳統(tǒng)的混凝土。

綠色混凝土是在大幅度提高傳統(tǒng)混凝土性能的基礎(chǔ)上，減少水泥的使用量，采用大量工業(yè)廢渣作為活性摻料替代大量的骨料，降低能源消耗和減少自然資源的使用。與傳統(tǒng)混凝土相比，綠色混凝土不光具有傳統(tǒng)混凝土的高強(qiáng)度和耐久性等優(yōu)點(diǎn)，它在生產(chǎn)、使用以及廢棄物處置的過程中對環(huán)境基本無害。目前也有較多的綠色混凝土在實(shí)際工程中得到了應(yīng)用。

1.1.2.4 加氣混凝土砌塊。加氣混凝土砌塊一般是由鈣質(zhì)材料（石灰和水泥）、硅質(zhì)材料（砂）為原料，再加入一定量的發(fā)泡劑和調(diào)節(jié)劑，經(jīng)過混合攪拌澆筑發(fā)泡、胚體靜停，切割、高溫高壓等工序制作而成。加氣混凝土砌塊內(nèi)部有很多細(xì)微的孔隙，因此其具有重量輕、吸音、防水、保溫性能好、抗震以及耐火性能好等多種功能，加氣混凝土砌塊被廣泛地應(yīng)用在墻體中。

2 項(xiàng)目概況與綠色建材應(yīng)用情況

2.1 項(xiàng)目概況

北方某農(nóng)村項(xiàng)目采用鋼框架結(jié)構(gòu)加三板一柱新型建筑體系，具有設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化、結(jié)構(gòu)和建筑構(gòu)件部品化、施工機(jī)械化的特點(diǎn)。房屋的墻面和屋面都沒有使用傳統(tǒng)農(nóng)村建筑使用的普通青磚，墻面、屋面采用的都是新型建材。而為了確保示范點(diǎn)新型節(jié)能建筑能夠達(dá)到冬暖夏涼的效果，房屋屋面、墻面和屋檐上使用的聚苯板、空心磚、被動式集熱板等新型節(jié)能綠色建材[3]。

2.2 綠色建材應(yīng)用

2.2.1 外墻。在夏熱冬冷地區(qū)，住宅建設(shè)時要著重考慮夏季隔熱、冬季保溫的問題。在寒冷地區(qū)冬季一般需要考慮采暖問題，為提高室內(nèi)的舒適度，需要考慮采暖，采暖方式不同，其能源消耗也不同。為實(shí)現(xiàn)維護(hù)結(jié)構(gòu)達(dá)到節(jié)能目的，住宅外墻采用240mm厚墻體，墻體材料分別是保溫砂漿、空心磚以及擠塑聚苯板保溫板（XPS板）。

2.2.2 窗戶。示范點(diǎn)工程主要采用了中空玻璃。中空玻璃是2～3片平板玻璃使用高強(qiáng)度、高氣密性的復(fù)合黏結(jié)劑把玻璃片及其內(nèi)含的干燥劑的鋁合金框架進(jìn)行黏結(jié)制成的節(jié)能玻璃，具有良好的隔聲、絕熱和保溫性能。

2.2.3 屋面節(jié)能保溫技術(shù)。在農(nóng)村低層住宅建筑中，屋面的維護(hù)結(jié)構(gòu)中熱損失最大的區(qū)域，節(jié)能空間也最大。示范點(diǎn)工程中屋面既有平屋面又有斜屋面，考慮屋面需要兼具保溫和防水的兩層功效，示范點(diǎn)工程采用了正置式屋面，即保溫層設(shè)置在防水層下方。正置式屋面對于保溫性能要求不是很高，而且可以降低造價成本，另外，正置式屋面在平屋面和斜屋面上都可以采用。

3 項(xiàng)目綜合分析

3.1 環(huán)境效益分析

即墨市農(nóng)村地區(qū)的天然建材十分豐富，如沿海地區(qū)有大量的海草、中部丘陵地區(qū)則存在大量的花崗巖和毛石，住房建設(shè)使用這些當(dāng)?shù)氐淖匀唤ú牡倪^程對當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境影響甚微，充分利用本地的建筑材料以及自然材料，可以減少建材在生產(chǎn)、建造以及運(yùn)輸過程中所消耗的能源以及造價成本。結(jié)合當(dāng)?shù)氐淖匀磺闆r，如氣候、資源等，從資源使用、能源消耗等方面運(yùn)用適宜技術(shù)來達(dá)到對資源以及能源節(jié)約的目的，降低污染程度[4]。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

評價綠色建材經(jīng)濟(jì)效益的主要有兩個指標(biāo)，其一是投資增加率t，另外一個是投資回收期n。

3.2.1 投資增加率t。

其中：I2是綠色建筑工程的造價（元/m2）；

I1非綠色建筑工程的造價（元/m2）；

投資增加率t通?？刂圃?%～10%之間，若超過這一區(qū)間，由于所增加的投資比較大，可能會對采用綠色建材的建筑建設(shè)帶去一些不利因素。

3.2.2 投資回收期n。

其中：nt為動態(tài)投資回收期，單位為年；i為貸款年利率。

式3-2中采用了動態(tài)法考慮資金的時間因素，將資金借貸的利率情況反映在投資回收期八年之間，在成本回收過后，采用綠色建材的建筑是處于利益積累時期，如果回收期太長的話，會導(dǎo)致維護(hù)的費(fèi)用增加，進(jìn)而影響綠色建材建筑的效益。

3.3 社會效益分析

如果僅從經(jīng)濟(jì)效益方面去分析農(nóng)村建筑自然資源和能源損耗是不客觀的，對前面提到的指標(biāo)是有局限性，而在一些經(jīng)濟(jì)相對比較落后的地方去分析社會效益則更顯得更為重要，社會效益的側(cè)重點(diǎn)則是人群所受的影響程度。本文從空間環(huán)境、物理環(huán)境等方面進(jìn)行分了農(nóng)村住宅綠色建材應(yīng)用的好處，綠色建材的應(yīng)用是以提高建筑內(nèi)在質(zhì)量為目的，同時又能夠節(jié)能降低維護(hù)費(fèi)用，極大地促進(jìn)了社會效益[5]。

4 結(jié)束語

本文介紹某農(nóng)村住在綠色建材實(shí)業(yè)情況，主要采用了當(dāng)前在城市廣泛應(yīng)用的一些綠色建材，如外墻保溫材料應(yīng)用的是XPS版，窗戶采用的是節(jié)能效果較好的中空玻璃等。通過這些綠色建材的使用，能夠達(dá)到綠色節(jié)能的效果。