绿色建材在住宅中的应用

2022-11-17张积洋陈芳

建筑与装饰 2022年21期

张积洋陈芳

1.华南理工大学建筑设计研究院有限公司广东广州 510000；

2.广州城建开发设计院有限公司广东广州 510000

引言

相当一段时间内我国建材工业都不得不面临生产过剩的严重情况，再加上近几年建筑行业发展速度减缓，导致建材需求也在减少，建材行业也面临着发展速度减缓的趋势。如何尽快有效的改变这一不利局面早已是当务之急，在建材行业推广绿色建材成为社会普遍认同的良方之一。

1 绿色建筑材料概念

20世纪90年代初期，国际学术界就已经对绿色建筑材料的定义做了清晰的解释：绿色建筑材料就是指建筑材料的原材料来源以及建筑材料的生产过程对周边环境以及人类身心健康无害，在建材原材料选择上尽可能的选用可再生或者是重复利用的原料，减少对自然资源的消耗。这个定义可以归纳为“四个环节、一个目的”，其中“环节”分别是“建材原材料取得途径”、“建筑材料生产”、“使用”和“废弃循环”，这些环节基本涵盖了材料的全生命周期。“目的”简而言之就是“利于社会，利于人类”。

我国关于绿色建筑材料的定义要比国际学术界对绿色建材的定义晚一些，在二十世纪九十年代末，我国召开了一次关于“国内绿色建筑材料的发展和应用的会议”，在会议上明确了绿色建筑材料的定义，即指利用清洁生产技术，建筑材料所取原料尽量不用或者是极少使用自然资源和传统石化能源，大量采用可循环利用再生资源或者是城市、工业产生的固体废弃物，如建筑垃圾和尾矿等，通过新的生产工艺研制出无毒、无污染、无辐射等有利于环境和居民身心健康的绿色建筑材料。相比之前绿色材料更侧重关注全生命周期过程，这个绿色建材的概念侧重于建材产品自身的属性。

随着研究应用的不断深入，绿色建材的内涵不断演变、丰富。随着我国建设工程规模的持续扩大，资源能源压力巨大，行业内节能减排的任务越来越重，相关各方面逐渐聚焦绿色建材的研发、生产与应用。高性能混凝土、高强钢筋、新型墙体材料等一系列代表性绿色建材产品的不断发展，成功实现工程应用、推广。2013年初，我国政府相关部门颁布了《绿色建筑行动方案》，该方案明确指出了我国未来要大力发展和推广绿色建筑材料在新建建筑的应用，次年住房城乡建设部联合其他部门又相继颁布了《绿色建材评价标识管理办法》，办法中对绿色建材重新进行了定义：在建筑材料生产到应用的整个生命周期中，少用或者是不用自然资源，采用可循环利用和可再生的自然资源，降低生产过程中对环境造成的污染。由此，在我国“绿色建材”第一次有了明确了官方定义。同时，这也为我国开展绿色建材推广应用工作奠定了必要的基础前提。

1.1 绿色建筑材料特征与应用现状

绿色建材并非是特指某一种具体的建筑材料，而是特指一类具有“环保、安全、健康”等特性的环保材料，绿色建材是生态材料在建筑领域中的延伸。绿色建材对其原料来源、加工技术、施工等环节均有严格的控制，以减少生产、施工等过程产生的污染，达到环保的要求。

1.1.1 绿色建筑材料的特性优势。绿色建材在建筑行业的推广及应用对环境保护以及生态维持均具有重要意义。与传统建筑材料相比较，绿色建筑材料可降低能源消耗以及室内环境的污染程度。现代绿色建筑旨在在整个建筑生命周期内，最大限度降低能源消耗、减少室内污染，为人们提供一个既舒适又健康的居住环境。

绿色建筑材料与传统的建筑材料相比最为显著的特点有以下几个方面。

1.1.1.1 能耗低：绿色建材在生产过程中致力于采用低能耗制造工艺和无污染环境的加工技术，降低自然资源和能源的损耗。

1.1.1.2 环保：绿色建材在研制和生产的各个环节都不得采用有毒、有害或污染环境的原材料，采用可循环利用、可生物降解以及耐火性好的原材料。如在建筑材料加工过程中不得使用对环境有污染的有机污染物以及涂料中禁止加入重金属添加剂，如铅、铬等对人类健康有害的重金属。

1.1.1.3 功能多样性：绿色建筑材料的研发和生产的主要目的是为了降低建材生产过程中对环境的破坏、增加产品的功能以及提高人们居住的环境舒适度。如一些具有抗菌、隔热、阻燃、防火以及调温多功能建筑材料。

1.1.1.4 资源回收与利用：绿色建材生产所选用的原料尽可能少用自然资源，大量选择可循环利用、可再生的自然资源或者是采用工业、城市固体废弃物为原材料，如使用尾矿、废渣、垃圾等废弃物

1.1.2 绿色建筑材料的应用现状。传统建筑材料由于其高能耗的缺点在将来势必会被能耗低、对环境无害的绿色建筑材料所代替，绿色、环保的建筑材料是建筑材料发展的最终目标，是发展友好型社会的重要途径之一。最近几年，绿色建材已成为一种新兴产业，是建材行业的重要组成部分。当前市场上常见的几种主要绿色建材有绿色墙体材料、保温隔热材料以及绿色装饰材料等。绿色建材在新建建筑中的应用，既能够降低能源消耗、节约资源，又能减轻室内环境的污染，为居民提供一个更为舒适的生活空间。近几年建筑行业的发展速度逐渐放缓，建筑行业发展遇到瓶颈，需要探索新的发展方向，其中绿色建材有广阔的发展前景[1]。

1.1.2.1 生态水泥。硅酸盐水泥、混凝土以及砖块是传统建筑建设的必备材料，然而这几种材料生产时需要耗费大量的矿物资源，且对周边的环境有巨大影响，据统计每生产一吨水泥熟料就需要1.1t的石灰石，需烧105kg煤炭，排放的二氧化碳约为0.49t。随着人们对环境污染意识的增强，这些高污染企业将逐步被淘汰，生态水泥的成功研制可以克服传统水泥在生产过程中危害周边环境。通常人们所提及的生态水泥，主要是该类水泥在生产和使用过程中，对周边环境基本是无害的或者是对环境污染程度要远远少于传统水泥。生态水泥主要采用的原材料是可循环利用或者是城市建筑垃圾等，如尾矿、工业废弃物以及城市固体垃圾，尽量减少天然资源的使用，如粉煤灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥等。生态水泥与传统硅酸盐水泥相比强度、耐久性以及抗腐蚀性都有很大的提升，适用的范围也更为广泛[2]。

1.1.2.2 绿色节能玻璃。建筑师为了室内在白天有足够的自然光，往往会采用大量的玻璃进行采光，传统玻璃既不能保温又无法起到隔热功能，还不能防紫外线穿透，功能比较单一。相关数据分析表明，在整个建筑中，门窗玻璃所消耗的能耗占到建筑总能耗的35%，所以采用绿色节能玻璃是降低建筑能源消耗的重要途径之一。玻璃工业也是一个高能耗和污染大、环境负荷高的产业，平板玻璃在生产时对环境的污染主要有粉尘、烟尘以及二氧化硫等。随着建筑行业和交通行业的快速发展，平板玻璃不再是仅仅作为采光或者是结构材料，而是要求其具有温度调节、绿色环保、光线调节等的多种功能。与传统平板玻璃相比，真空玻璃隔热保温效果好，使用年限也较长，还可通过自然光来调节室内温度，节能作用好。近年来，我国已经研制出来一大批绿色节能玻璃（如中空玻璃），并已成功的应用到实际工程项目中，节能效果十分显著。

1.1.2.3 绿色混凝土。混凝土是建筑建设过程中使用最多的建材，由于混凝土成本比较低、制作工艺也相对简单，同时还兼具耐久性好、抗压强度高等特征，混凝土在建筑行业的作用是无可替代。虽然混凝土有较多的好处，然而由于其消耗能源和资源高、破坏土地以及污染环境等缺陷，迫切需要新型的混凝土替代传统的混凝土。

绿色混凝土是在大幅度提高传统混凝土性能的基础上，减少水泥的使用量，采用大量工业废渣作为活性掺料替代大量的骨料，降低能源消耗和减少自然资源的使用。与传统混凝土相比，绿色混凝土不光具有传统混凝土的高强度和耐久性等优点，它在生产、使用以及废弃物处置的过程中对环境基本无害。目前也有较多的绿色混凝土在实际工程中得到了应用。

1.1.2.4 加气混凝土砌块。加气混凝土砌块一般是由钙质材料（石灰和水泥）、硅质材料（砂）为原料，再加入一定量的发泡剂和调节剂，经过混合搅拌浇筑发泡、胚体静停，切割、高温高压等工序制作而成。加气混凝土砌块内部有很多细微的孔隙，因此其具有重量轻、吸音、防水、保温性能好、抗震以及耐火性能好等多种功能，加气混凝土砌块被广泛地应用在墙体中。

2 项目概况与绿色建材应用情况

2.1 项目概况

北方某农村项目采用钢框架结构加三板一柱新型建筑体系，具有设计标准化、结构和建筑构件部品化、施工机械化的特点。房屋的墙面和屋面都没有使用传统农村建筑使用的普通青砖，墙面、屋面采用的都是新型建材。而为了确保示范点新型节能建筑能够达到冬暖夏凉的效果，房屋屋面、墙面和屋檐上使用的聚苯板、空心砖、被动式集热板等新型节能绿色建材[3]。

2.2 绿色建材应用

2.2.1 外墙。在夏热冬冷地区，住宅建设时要着重考虑夏季隔热、冬季保温的问题。在寒冷地区冬季一般需要考虑采暖问题，为提高室内的舒适度，需要考虑采暖，采暖方式不同，其能源消耗也不同。为实现维护结构达到节能目的，住宅外墙采用240mm厚墙体，墙体材料分别是保温砂浆、空心砖以及挤塑聚苯板保温板（XPS板）。

2.2.2 窗户。示范点工程主要采用了中空玻璃。中空玻璃是2～3片平板玻璃使用高强度、高气密性的复合黏结剂把玻璃片及其内含的干燥剂的铝合金框架进行黏结制成的节能玻璃，具有良好的隔声、绝热和保温性能。

2.2.3 屋面节能保温技术。在农村低层住宅建筑中，屋面的维护结构中热损失最大的区域，节能空间也最大。示范点工程中屋面既有平屋面又有斜屋面，考虑屋面需要兼具保温和防水的两层功效，示范点工程采用了正置式屋面，即保温层设置在防水层下方。正置式屋面对于保温性能要求不是很高，而且可以降低造价成本，另外，正置式屋面在平屋面和斜屋面上都可以采用。

3 项目综合分析

3.1 环境效益分析

即墨市农村地区的天然建材十分丰富，如沿海地区有大量的海草、中部丘陵地区则存在大量的花岗岩和毛石，住房建设使用这些当地的自然建材的过程对当地的环境影响甚微，充分利用本地的建筑材料以及自然材料，可以减少建材在生产、建造以及运输过程中所消耗的能源以及造价成本。结合当地的自然情况，如气候、资源等，从资源使用、能源消耗等方面运用适宜技术来达到对资源以及能源节约的目的，降低污染程度[4]。

3.2 经济效益分析

评价绿色建材经济效益的主要有两个指标，其一是投资增加率t，另外一个是投资回收期n。

3.2.1 投资增加率t。

其中：I2是绿色建筑工程的造价（元/m2）；

I1非绿色建筑工程的造价（元/m2）；

投资增加率t通常控制在7%～10%之间，若超过这一区间，由于所增加的投资比较大，可能会对采用绿色建材的建筑建设带去一些不利因素。

3.2.2 投资回收期n。

其中：nt为动态投资回收期，单位为年；i为贷款年利率。

式3-2中采用了动态法考虑资金的时间因素，将资金借贷的利率情况反映在投资回收期八年之间，在成本回收过后，采用绿色建材的建筑是处于利益积累时期，如果回收期太长的话，会导致维护的费用增加，进而影响绿色建材建筑的效益。

3.3 社会效益分析

如果仅从经济效益方面去分析农村建筑自然资源和能源损耗是不客观的，对前面提到的指标是有局限性，而在一些经济相对比较落后的地方去分析社会效益则更显得更为重要，社会效益的侧重点则是人群所受的影响程度。本文从空间环境、物理环境等方面进行分了农村住宅绿色建材应用的好处，绿色建材的应用是以提高建筑内在质量为目的，同时又能够节能降低维护费用，极大地促进了社会效益[5]。