木材在绿色建筑中的特性与发展

管君

（中船第九设计研究院工程有限公司，上海 200090）

1 绿色建筑

1.1 定义与内涵

绿色建筑是在建筑的全寿命周期内，最大限度节约资源（节能、节地、节水、节材）、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。其基本内涵是追求人、建筑与环境之间的和谐关系，即人们在为自己创造健康舒适的居住环境的同时，尽可能利用自然条件和技术手段来节约能源，降低能耗，减少对自然环境的污染和破坏。

1.2 基本要素

在建筑设计方面，绿色建筑应该满足节能、环保、适用这三个基本要素。

在节能方面，一方面是可以通过合理的设计来有效利用能源。即因地制宜，根据当地的气候条件来考虑建筑的整体布局，达到优化采光和通风的目的，使建筑可以有效利用自然光满足室内照度需求，通知利用自然通风改善室内的温湿环境，以此减少通风、采暖和空调设备的使用时间，达到节能减排的目的。另一方面，可以通过技术手段来减少能耗，即在建筑的围护结构、屋顶等部位使用高科技的新材料，提高能源利用率，减少室外环境对室内的影响。

在环保方面，绿色建筑应尽可能使用太阳能、风能、潮汐能等绿色可再生能源，减少对碳排放能源的使用和依赖。与此同时，在建筑材料上，应尽量采用当地生产的，或是天然可再生的材料，减少不可再生资源的使用，减少对自然的破坏，达到保护环境的效果。

在适用方面，绿色建筑和一般的建筑一样，都应该为使用者创造一种安全健康、舒适的生活空间。不同的是，作为绿色建筑，还应该在规划设计方面更自然、更协调，在形态、色彩和布局等方面与所处的环境相融合，使人产生亲近自然、回归自然的感觉。

2 木构建筑

绿色建筑在材料和技术上都有很多种实现方式，本文着重讨论木构建筑的发展可能。

众所周知，木材作为建筑材料具有重量轻、强度高、加工性好等特点，同时其温暖亲切的质感也深受人们的喜爱。随着现代科技的发展，木材从取材、加工到设计、安装都变得更加方便快捷。现代木构建筑在世界上许多国家都已应用得相当普遍（见图1）。在北美，木结构住宅处于市场的主导地位；在日本，新建的住宅房屋中有半数以上是木结构；在北欧的芬兰和瑞典，居住房的90%为一层或二层的木构建筑。

图1 不同形式的木构建筑

2.1 木材的特性

首先，木材具有很好的耐久性。作为一种天然健康的材料，木材经过现代技术的加工，例如阻燃、防腐等工序后，将更加坚固耐用。木材稳定耐久的特性使得正确建造和保养的木构建筑可达到100年的寿命。除此之外，木构建筑交错连接的结构形式比其他材料具有更好的抗震性，使得木构建筑在地震这类自然灾害下也不会遭到破坏。

其次，通过烘干处理的木材具有很好的防潮性。在现代科技下，处理后的木材完全可以做到不受潮且不被腐蚀，在多雨或潮湿的地区木构建筑仍然可以长期使用。与其他建筑材料相比，木材更不易因为偶尔受潮而受到永久损坏，干燥至含水率19%以下的木材，其防潮性能甚至可以达到砖混结构的10倍左右。

除此之外，采用外包石膏防火板的轻型木结构具有很好的防火性能。石膏防火板具有较高的耐火极限，用于木材外部可以阻断并防止火焰直接烧木构件，以此来满足建筑构件的耐火极限要求。重型木结构构件在燃烧时表面产生的炭化层能减缓火焰进一步向构件内部燃烧，从而降低内部材质烧焦的概率，保证了构件的强度。一般建筑起火时，温度在700～900℃之间，处理过后的木材在火灾后一般能保持原构件设计强度的85%～90%，而相比之下，钢材在温度达到750℃时，强度仅为原来的10%。

2.2 木构建筑的绿色特性

绿色建筑在设计时应系统地考虑建筑在建造、使用、维护和报废整个寿命周期内的成本、节能、环保、资源利用等一系列问题。从建筑的整个生命周期的角度而言，木构建筑具有很大的绿色特性及优势。

首先，木材作为一种生物资源，是纯天然且可再生的。就我国而言，目前水泥和钢铁是主要的建筑材料，而生产这些材料会消耗大量的不可再生资源。与此同时，木材比钢铁和水泥轻便，有利于运输，很大程度上降低建筑材料的运输成本，达到在运输过程中的节能减排。

其次，使用木材作为建筑材料可以大大减少CO2的排放。用1m3木材代替混凝土可以减少1t的CO2排放。木结构的建筑造成的温室气体排放是轻钢结构的80%，是混凝土结构的69%。木材在生产过程中也可以吸收大量的CO2，通常树木每生长1m3可吸收1t左右的CO2并释放3/4t的氧气，起到净化空气的作用，这对减少建筑物全生命周期的碳排放也是很有帮助的。

最后，木结构建筑在废弃后，木材废料可以用于造纸、制造层积板材等用途，可以实现资源的循环利用，即使采用填埋等传统的处置方式，由于木材可以100%降解，对土壤与地下水的影响很小。

2.3 木材的环保与否

尽管木构建筑有着很好的耐久性、抗震性、防潮性等特点，且能有效减少CO2的排放，但使用木材作为建筑材料的前提是要对森林进行可持续的管理。若是缺乏对森林管理，滥砍滥伐导致木材材源枯竭，非但起不到节能环保的作用，还会破坏生态平衡。众所周知，无止境的砍伐树木对环境的影响是非常恶劣的。森林面积的退化会导致动植物的灭绝，增加温室气体的排放，加速全球气候变暖。

在一座无人管理的森林里，树木在生长过程中不断进行光合作用，吸收大气中的CO2，并释放出氧气。但在树木自然死亡腐烂的时候，会释放大量CO2，这是对环境不利的。因此，只有对森林进行可持续的管理，在树木衰老之前，有计划地对森林进行砍伐，同时种植幼苗实行更新代替，才是真正持久且环保的做法。

3 案例分析

这座主要由木材建造而成的椭圆场馆位于加拿大温哥华，是2010年温哥华冬奥会速度滑冰项目的比赛场馆（见图2）。该场馆的设计遵循了可持续发展的原则，有着很好的社会效益和环境效益。灵活的设计使得该建筑在比赛结束后改变用途，作为供居民进行多项运动的健身场所。木材的使用则节省了建造和运营成本，同时在很大程度上减少对环境的影响。据统计，凭借温室气体的储存和减少排放，使用木材代替其他材料建造奥运场馆一共产生了大约2.5万吨的CO2效益，这相当于4800辆汽车一年的排放量。

图22010 年温哥华冬奥会的椭圆场馆

作为速度滑冰的比赛场馆，在比赛期间需要大量的能量来维持冰面的温度，椭圆场馆并没有浪费掉这一巨大资源，而是将部分热能捕获并用于其他房间。由于场馆内速度滑冰的场地大小等效于六个国际曲棍球溜冰场，所以回收的热能是相当可观的。

除了对热能的再利用，椭圆场馆还能对雨水进行收集和再利用。通过巧妙的设计，使得场馆的巨型屋面作为天然的雨水收集器大部分收集到的雨水流入建筑物的公用系统，用于卫生间的冲洗等用途。剩下的则储存在池塘中，用于周围树木和园林绿化的灌溉。该池塘同时具有增加氧气的作用。

场馆的屋顶是用被甲虫杀死的废弃的松木制成的。这些废弃松木的大面积使用可以很好地缓解甲虫疫情给该地区带来的经济困难，并鼓励人们将这种木材用到其他地方。同时，建造过程中是用的涂料、粘合剂、密封剂等材料都是环保的低挥发性有机化合物。在整个施工过程中，可回收的建筑垃圾也被转移到垃圾填埋场进行再利用。

4 总结

木材作为一种节能环保的可再生资源，兼具经济、适用、美观等特点，是理想的建筑材料。伴随着现代科技的发展，木构建筑具有很好的耐久性、抗震性、防潮性、防火性等特点，这就消除了地域上的限制，使得木构建筑在多种自然环境下都能使用。从整个建筑生命周期来看，木构建筑更具低碳减排的优势，能有效减少对环境的破坏。在地广人稀的地区，木材是住宅建筑的首选材料，而在土地资源相对紧缺的大城市中，木结构也能广泛应用于工业建筑、学校、娱乐设施、体育馆等公共建筑中。相信随着科技的进步，施工的标准和规范化，以及管理制度的完善，木构建筑将在节能、环保、适用上达到更高的标准，成为应用得更为广泛的绿色建筑形式。