裝修材料的生命周期評價研究進展

李雪嬌 韋保仁（蘇州科技學院環境科學與工程學院，江蘇 蘇州， 215011）

1 前言

生命周期評價是一種嶄新的、具有很大潛力的環境影響評價理論工具，提供了產品在整個生命周期的能耗、資源消耗和環境排放物的相關信息，并提出環境負荷改善的措施與建議，是實現可持續發展的重要工具[1-4]。

隨著科學技術的發展和人民生活水平的提高，居民對住房的需求已從生存型轉變為舒適型，健康已成為百姓家居的第一要素，裝修環保問題成為社會各界普遍關注的話題。近年來，幾乎人人都能感受到各種新型裝飾材料對人們傳統生活的沖擊和改善，但是人們的視線往往放在效果是否美觀、是否給人們的生活帶來方便，而忽略這些材料是否健康、節能、環保。所以這就需要對這些建筑裝修材料進行生命周期評價，從而來判斷這些材料是否符合環保要求。

2 生命周期評價的相關概述

生命周期評價（Life Cycle Assessment，即LCA）起源于1969年美國中西部研究所受可口可樂委托對飲料容器從原材料采掘到廢棄物最終處理的全過程進行的跟蹤與定量分析。LCA 已經納入ISO14000 環境管理系列標準而成為國際上環境管理和產品設計的一個重要支持工具。根據ISO14040：1999的定義，LCA 是指對一個產品系統的生命周期中輸入、輸出及其潛在環境影響的匯編和評價，具體包括互相聯系、不斷重復進行的四個步驟：目的與范圍的確定、清單分析、影響評價和結果解釋。生命周期評價是一種用于評估產品在其整個生命周期中，即從原材料的獲取、產品的生產直至產品使用后的處置，對環境影響的技術和方法[5]。

《建筑裝飾裝修工程標準》采用了環境性能“評分”的評價模式，對建筑裝飾裝修工程的建設與可持續發展及環境影響關系進行了深入分析，同時運用了系統論和可持續發展、生命周期評價等基本理論，建立了綠色建筑裝飾裝修工程環境性能評價指標體系和評價方法。

趙平等[6]提出了一個全新的綠色建材產品的評價方法和框架思路，根據LCA 方法的理念，融合LCA 評價和單因子評價方法分別針對新型墻體材料、建筑玻璃、建筑陶瓷、部分裝飾裝修材料等作出了初步的綠色度評價，建立綠色建材產品評價體系，對材料在原料采集過程、生產過程、使用過程和廢棄過程各階段對環境影響顯著的因素進行分析評價，從而實現對建材產品綠色度的評價。

3 LCA 在涂料方面的研究

在裝修過程中需要大量的涂料，而涂料會釋放出揮發性有機物如苯等有毒有害物質，嚴重影響我們的健康與環境，所以涂料的環保、安全是非常值得我們注意的。

Costanzo 等[7]認為LCA 可用于生態設計、維修、建筑改造以及環境的綜合評價；Harris 等[8-9]分別采用不同方法對涂料等部分建筑裝飾材料的環境影響進行了評價與分析；室內的環境污染主要是由于裝修材料而引起的，Joke 等[10-12]主要對由裝飾裝修材料所造成的空氣質量污染進行了評價；Worth 等[13]利用LCA 理論對CO2排放對環境的影響和生命周期成本進行了研究；Winistorfer 等[14]將LCA 結合能耗評價，綜合考察了建筑物整個生命周期過程中的能耗與大氣排放情況，對建筑建材的生命周期評價提供了一定的現實依據；Assefa 等[15]用生命周期理論評價建筑能耗和污染物的外部影響，并對生命周期理論作了適當的發展與補充。

宋平[16]則對部分建筑裝飾材料性能、質量的評價指標與評價模型進行了理論研究與分析；李金輝[17]對耐沾污性建筑外墻涂料進行了研究；王新軻等人[18]以生命周期理論為基礎，對我國主要典型的墻體材料建立了能源、環境與成本的多目標評價模型，并對典型墻體材料進行了多目標評價與分析，得出了生命周期評價結果，為墻體材料的應用提供了指導性的依據；徐洛屹等[19]基于生命周期評價理論，對我國墻體材料進行了質量評價和環境評價，得到了不同墻體材料的綜合評價結果，也為墻體材料評價提供了依據。

生態型涂料、綠色涂料等環保型涂料將是涂料未來發展的必然。在《中國涂料行業準則》中也著重強調了環境效應、安全生產的重要性，提出要開發環境友好型水性涂料，所以以后的涂料將向無毒無害，綠色環保方向發展。

4 LCA 在地面材料的研究與應用

地面材料是家庭室內裝修中的面積最大的裝飾裝修材料，有木質地板、塑膠地板、瓷磚、大理石等多種材料。由于地面材料是主要影響室內環境的裝飾材料，所以它們的環境影響是不容忽視的。在意大利Giuseppe M.Nicoletti 等人[20]針對陶瓷和大理石地板進行了生命周期評價的研究與比較。通過對兩種地板的生態指標影響類別的分析，大理石比陶瓷更加環保，同時看出最重要的生態指標類別是全球變暖潛在影響(GWP)，人類毒性影響（HT）和酸化潛在影響(acidification potential，AP)，這些基本上都是由于能源消耗而產生的。承擔最高負荷的生命周期階段是大理石系統中的預生產階段，陶瓷系統中的主體制備階段，熔塊的融合和釉面體的燒制階段。所以在大理石系統中可以通過提高整個生產系統的技術效率來達到更好的環境性能，從而節約能源，在陶瓷系統中可以通過降低熱能消耗來進行技術改進。

J?nsson 等人[21-22]在油氈、乙烯基地板和固體松木地板之間利用LCA 做了研究與比較。以原料的提取，生產和廢物處理為生命周期的研究部分，從而得出結果，松木地板的生產消耗了比乙烯基和油氈少49%～54%的電力和少78%～80%的化石燃料。松木地板是唯一消耗可再生能源的材料，它具有最高的熱值，具有最低的CO2、SO2和VOC 排放量，而且不會產生任何廢物。此外，在用EPS 方法環境評價方法和生態稀缺法評價中，得出的結果都是松木地板是最好的選擇。

陳慶文等[23]運用生命周期評價方法，對建筑陶瓷釉面磚的生命周期進行清單分析，并計算出了能耗及其對環境的影響，并根據研究結果反應了我國陶瓷生產的實際情況，提出了相應的改進措施；龔先政等[24]用LCA 方法對陶瓷等生產過程的資源消耗和廢物排放進行了分析計算，建立了我國建材行業的生命周期清單數據庫。

有關硬木實木地板生命周期分析報告中，對實木硬木地板與普通乙烯基合成地板磚等4 種鋪地材料在向空氣中排放的有害物、耗水量、一次性能源總耗、產品平均壽命方面進行了對比，結果是實木硬木地板是一種理想的鋪地材料，在環境保護方面有著更多的優點。

但是由于實木地板是木材經烘干、加工后形成的地面裝飾材料，盡管環保指數很高，但由于木材生長周期很長，砍伐后無法在短時間內再次生長成材，對地球環境造成嚴重后果，所以竹地板比實木地板更好。用竹地板代替實木地板，這對保護森林資源，保護地球環境具有十分積極的意義。

5 LCA 在木材的研究與應用

在建筑裝修過程中，有許多地方需要用到木材，有木質地板、木線條、木質人造板，其在裝修應用中是必不可少的。有人對木質裝修材料進行了一系列的研究，對以后的裝修領域的發展提供了理論性的指導。

Jarnehammar[25-26]利用LCA 研究了3 種不同的外墻覆層，同其他材料相比，木材產生的SO2排放更少，廢物排放也更少。木材作為建筑材料，在這些研究中價格上是有競爭力的。然而，這是許多LCA 分析（不包括成本）的薄弱點。如果就LCA 中使用的系統邊界進行分析，使用一些選擇性的假設，可以大大改善LCA的研究。

燕鵬飛等[27]為探索環境友好型建筑結構材料，運用LCA 方法，對規格材、膠合木和定向刨花板3 種不同的木結構產品進行了物化階段的環境影響評價。研究的結果是單位體積的定向刨花板的物化環境影響負荷最大，其次是膠合木，規格材最小。不可更新資源的耗竭系數也有類似的規律。由于原木在我國的稀缺，使得原木消耗量成為可更新資源耗竭系數大小的主要決定因素。

薛擁軍等[28]以中纖板為研究對象，用“生態循環（周期）評價”方法分析了我國中纖板生產和使用過程中的能耗、物耗以及廢物處理等對環境的影響，并結合了相關指標對其進行綜合分析，建立了中纖板LCA的理論框架，對以后的人造板等木質材料的發展和研究具有重要的現實意義。

6 LCA 在管材方面的應用

水管是供水的管道，分類有3 種，第一類是金屬管，如內搪塑料的熱鍍鑄鐵管、銅管、不銹鋼管等。第二類是塑復金屬管，如塑復鋼管、鋁塑復合管等。第三類是塑料管，如PB、PP-R。實際上，在選擇給水管道時不僅要考慮經濟可行性、長期使用下原材料供給的可持續性，還要考慮管材對服務對象的生命健康影響，對環境的影響以及建筑節能要求。

熊家晴等人[29]以有代表性的鍍鋅鋼管和硬聚氯乙烯管為例，利用LCA 方法分析比較了在建筑給水系統中采用這兩種管材的能耗情況。通過計算結果，建筑給水管道生命周期能耗主要來源于運行階段能耗，生命周期總能耗差別并不大；硬聚氯乙稀管生產及施工建設總能耗遠遠小于鍍鋅鋼管，約為后者的1/7，從節能角度應推廣使用硬聚氯乙烯管。

伍躍輝等人[30]運用生命周期評價方法，對我國東南某大型石化集團聚氯乙烯生產過程的資源消耗及環境影響進行量化與估算。根據ISO14041的生命周期評價技術框架，將收集的數據單位化、標準化及加權化，從而得出生命周期評價的結論。主要能耗是電能和蒸汽，在PVC 生產過程中，電能生產過程所產生的環境負荷最大，其次為蒸汽生產過程和工藝過程。其中PVC的環境排放主要引起全球變暖、酸化、富營養化、光化學臭氧合成、危險廢物等環境影響。

李華[31]對不銹鋼復合鋼管的生命周期、應用領域等方面進行了探討和分析，認為不銹鋼復合管可以作為新型的環保管并具有明顯的性價比優勢，目前的社會現狀為不銹鋼復合管的發展提供了廣闊的市場與前景。李兆堅[32]對塑料材料的生命周期能耗算法進行了分析研究，并提出了塑料材料生命周期能耗的新算法，與以往研究[33-37]計算不同的是考慮了材料的回收再生問題，對我國的PVC-U 管、PP-R 管 和PE-X 管的 材 料 生 命 周期能耗進行了計算并進行了分析，得出結論是3種塑料制品中PVC-U 塑料單位質量能耗最小，PP-R 塑料管的單位體積能耗最小，PE-X 塑料管單位質量能耗和單位體積能耗均最大。塑料管由于環保性能好，價格低，安裝優良，在以后將會占據更大的市場空間，以硬質PVC 管為主要的材質。

7 裝修材料的發展前景

總體上，綠色裝飾裝修材料將得到長遠的發展，節能、環保、健康、多功能將成為這些材料的主要特征，高科技含量的產品在建材市場上將逐漸受到青睞。防火、防腐、耐久等具有節能環保、降低能耗的優勢材料，將受到政府的政策扶持和鼓勵，是建筑裝修材料的發展方向，同時也具有廣闊的市場前景；無機非金屬新材料中的玻璃纖維及制品、復合材料及非金屬礦深加工產品中的超細材料的需求也將會有較快增長，依賴于石油的某些樹脂材料將會轉向植物，裝飾材料也將會突破以乳膠涂料、壁紙等為主體的現狀，發展多功能環境協調建材。

因此，我們要建立環保理念，提倡健康、科學、適度的裝修。避免盲目追求豪華裝飾裝修，忽略室內環境污染的問題。同時，有關部門應該加強對室內環境污染問題的整治和管理，加快立法，加強管理；對于企業要加強內部管理，加強裝修材料的環保質量控制，提高生產環節的科技水平，改進生產工藝，降低污染物含量，努力生產出生態、綠色、環境友好型的裝修材料，為可持續發展提供有利保障。

[1] Nalanie Mithraratne,Brenda Vale.Life cycle analysis model for New Zealand houses[J ].Building and Environment,2004,39 (4)∶ 483-492.

[2] ISO.International Organization of Standardization 14040 —environmental management—life cycle assessment—principles and framework [S].Geneva∶ International Organization for Standardization,1999.

[3] ISO.International Organization of Standardization 14041 —environmental management —life cycle assessment —goal and scope definition and life cycle inventory analysis[S].Geneva∶ International Organization for Standardization,1999.

[4] ISO.International Organization of Standardization 14042 —environmental management —life cycle assessment—life cycle impact assessment [S].Geneva∶ International Organization for Standardization,2000.

[5] ISO/DIS 14040.Environmental Management-Life Cycle Assessment-Part∶ Principles and Framework [S].1997.

[6] 趙平，同繼鋒，馬眷榮.我國綠色建材產品的評價指標體系和評價方法.建筑科學，2007，23(4).

[7] COSTANZO E,NERIP.Certification of building eco-compatibility and durability∶ Application to new and existing buildings [J].Advances in Architecture Series,2004,18∶ 203-210.

[8] HARRIS D J.A quantitative approach to the assessment of the environmental impact of building materials[J].Building and Environment,1999,34(6)∶ 751-758.

[9] 顧道金，朱穎心，谷立靜.中國建筑環境影響的生命周期評價[J].清華大學學報：自然科學版，2006，46(12)：1953-1956.

[10] JOKE M V.Evaluation of indoor quality using the decibel concept based on carbon dioxide and TVOC[J].Building and Environment,2000,35(8)∶ 677-697.

[11] 李念平，朱赤暉，文偉.室內空氣品質的灰色評價[ J].湖南大學學報：自然科學版，2002，29(4)：85-91.

[12] YEGANEH B.Evaluation of building materials individually and in combination using odour threshold [J].In door and Built Environment,2006,15(6)∶ 583-593.

[13] WORTH Z,BOYLE C,McDOWALL R S.Combined life cycle cost assessment of roof construction [J].Engineering Sustainability,2007,160(4)∶ 189-198.

[14] WINISTORFER P,CHEN Zhang-jing,LIPPKE B,et al.Energy consumption and greenhouse gas emissions related to the use,maintenance,and disposal of a residential structure [J].Wood and Fiber Science,2005,37∶ 128-139.

[15]ASSEFA G，GLAUMANN M，MALM QVIS T T，et al.Environmental assessment of building properties-Where natural and social sciences meet：The case of Eco-Effect [J].Building and Environment，2007，42(3)：1458-1464.

[16] 宋平.建筑材料質量評價模型與指數研究[D].上海：上海交通大學，2007.

[17] 李金輝.耐沾污性建筑外墻涂料的研究.上海涂料，2009，47(8)：22-25.

[18] 王新軻等.基于基于生命周期理論的墻體材料多目標評價.建筑材料學報，2009，12(6)：742-751.

[19] 徐洛屹，楊再銀.我國墻體材料評價體系研究[J].建筑材料學報，2006，9(1)：77-85.

[20] Giuseppe M.Nicoletti,Bruno Notarnicola,Giuseppe Tassielli.Comparative Life Cycle Assessment of flooring materials∶ ceramic versus marble tiles.Journal of Cleaner Production,2002,(10),283-296.

[21] J?nsson,A.,Svensson,T.,Tillman,A.-M.,1995.Life-cycle Assessment of Flooring Materials∶ a Comparison of Linoleum,Vinyl Flooring and Solid-Pine Flooring.Swedish Council for Building Research (Byggforskningsra°det),Stockholm,Sweden.

[22] A.JONSSON et al.Life Cycle Assessment of Flooring Materials∶ Case Study.Building and Environment,1997,32(3),245-255.

[23] 陳慶文.建筑陶瓷的生命周期評價.中國陶瓷，2008，44（7）：36-39.

[24] 龔先政等.建材類生命周期清單網絡數據庫的研究與開發.2009，35（7）：997-1001.

[25] Jarnehammar,A.,1998.Comparative LCA-floor and External Walls (Jamf?rande livscykelanalys-bj?lklag och ytterv?ggar).Tr?tek,Stockholm,Sweden.In Swedish.

[26] Ann Kristin Petersen,Birger Solberg.Environmental and economic impacts of substitution between wood products and alternative materials∶ a review of micro-level analyses from Norway and Sweden.Forest Policy and Economics,2005,(7)∶249-259.

[27]燕鵬飛，楊軍.木結構產品物化環境影響的定量評價.清華大學學報(自然科學版)，2008，48 (9)：15-18.

[28]薛擁軍，向仕龍，劉文金.中密度纖維板產品的生命周期評價.林業科技，2006，31(6)：47-49.

[29]熊家晴，楊飛，王曉昌.建筑給水管生命周期能耗分析方法及應用.建筑科學，2008，24(4)：82-85.

[30]伍躍輝等.聚氯乙烯生產過程生命周期評價.環境科學與技術，2010，33(5)：201-205.

[31]李華.不銹鋼復合鋼管的應用價值探討和市場前景分析.建筑技術，2010，(16)：134-135.

[32]李兆堅.常用塑料材料生命周期能耗計算分析.應用基礎與工程科學學報，2006，14(1)：40-48.

[33]陳紅，郝維昌，石鳳等.幾種典型高分子材料的生命周期評價[J].環境科學學報，2004，24 (3)：545-549.

[34] Nalanie Mithraratne,Brenda Vale.Life cycle analysis model for New Zealand houses[J].Building and Environment,2004,39 (4)∶ 483-492.

[35] Venkatarama Reddy B V,Jagadish K S.Embodied energy of common and alternative building materials and technologies [J].Energy and Buildings,2003,35∶ 129-137.

[36]Chris Scheuer,Keoleian G A,Peter Reppe.Life cycle energy and environmental performance of a new univerwsity building∶ modeling challenges and design implications[J].Energy and Buildings,2003,35 (10)∶ 1049-1064.

[37]Chen T Y,Burnett J,Chau C K.Analysis of embodied energy use in the residential building of Hong Kong[J].Energy,2001,26 (4)∶ 323-340.