基于綠色建筑的綠色建材設計選用及技術經濟性研究

郭 帆 董恒瑞，2

（1. 中煤科工集團重慶設計研究院有限公司綠色建筑技術中心，重慶 400042；2. 重慶市綠色建材評價機構，重慶 400042）

綠色建材在全生命周期內減少對資源消耗和減輕對生態環境影響，保障人體健康，滿足質量性能要求，具有節能、減排、安全、便利和可循環的特征。自2013 年，住房城鄉建設部和工業信息化部《關于印發〈綠色建材評價標識管理辦法〉的通知》以來，我國綠色建材正式著手構建綠色建材選用機制，疏通建筑工程綠色建材選用通道。新版的綠色建筑評價標準將原標準中的“節材與材料資源利用”章節調整為“節材與綠色建材”章節[1]，進一步強調綠色建材的基礎性作用。筆者從全國綠色建材采信應用數據庫中了解到，截止目前我國已經對51 種建材產品開展綠色建材評價認證工作，其范圍涉及到基礎材料、結構材料、保溫材料、裝飾裝修、設備設施等。隨著種類的逐漸增多，大部分設計人員對綠色建材品種、性能、選用、甄別等尚不清晰，容易與“昂貴”“產品證書”等混為一談。作為綠色建筑最主要的呈現載體，不能深度理解和選用綠色建材，將在一定程度上影響了設計質量和技術創新，不利于綠色建筑設計的高質量發展。

1 設計選用原則

綠色建材是綠色建筑的基礎，與其他新型建材的主要不同在于綠色建材是一個系統工程，不只是生產或使用過程中的某一環節[2]，若將綠色建筑比作一個人，則綠色建材就像是人的組織、皮肉和骨頭。綠色建材的選用，在很大程度上決定了綠色建筑真正的綠色程度，在設計選用過程中應注重綠色建材的“四節一環保”特征，在滿足建筑基本功能和建筑追求的基礎上，實現環境友善、經濟可行。

1.1 熱工性能

建筑節能是綠色建筑最基礎的考慮因素和判定指標。建筑圍護結構熱工性能涉及到外墻、屋面、隔墻、結構熱橋、外挑樓板、架空樓板、功能轉換樓板、地面、地下室外墻、門窗（幕墻）、凸窗等。在設計選用綠色建材時，首先應選取導熱系數、傳熱系數、蓄熱系數等熱物理性能指標滿足設計、標準及管理文件要求的建材產品。

1.2 耐久性能

安全耐久是綠色建材的特征之一。合理選用高耐久的建筑材料可有效降低資源與能源的消耗，是實現建筑綠色化的有效途徑。以混凝土為例， 《綠色建筑評價標準》 GB/T50378-2019 中規定應提高建筑結構材料的耐久性，應選用高耐久混凝土。高耐久混凝土性能不低于《混凝土耐久性試驗判定標準》JGJ/T193 中抗硫酸鹽侵蝕等級KS90，抗氯離子滲透性能、抗碳化性能及早期抗裂III 級的混凝土。以鋼結構為例，應優先采用符合國家標準《耐候結構鋼》GB/T 4171要求的鋼材。以裝飾裝修材料為例，如外飾面材料、內墻涂料、防水材料及密封材料等，應優先選用安全環保、耐磨、耐蝕、耐沾污，符合綠色特征的建材產品。

1.3 隔聲性能

室內聲環境是綠色建筑“健康”指標之一。由于受到經濟發展水平的限制，室內聲環境是長期被忽視的環境問題[3-4]。我國在2010 年～2017 年噪聲投訴事件構成比例中，社會生活噪聲投訴數量占比平均在30%～40%，我國居住建筑室內聲環境亟待提升。以重慶市為例，政府主管部門明文規定：凡申報綠色建筑一星級的項目，住宅建筑隔聲性能須達到《民用建筑隔聲設計規范》GB 50118-2010 的低限標準限值，申報綠色建筑二星級的項目，室外與臥室之間、分戶墻（樓板） 兩側臥室之間的空氣聲隔聲性能以及臥室樓板的撞擊聲隔聲性能達到低限標準限值和高要求標準限值的平均值；申報綠色建筑三星級的項目，室外與臥室之間、分戶墻（樓板） 兩側臥室之間的空氣聲隔聲性能以及臥室樓板的撞擊聲隔聲性能達到高要求標準限值。因此，在綠色建材選用時，特別是針對建筑本體應注意材料的隔聲及密實性能。

1.4 防火性能

建筑防火性能是最重要的綠色建筑“安全”指標之一。綠色建材的選用須注意材料的耐火性能，綠色建材不帶入或少帶入防火隱患，與安全舒適有良好的協調性。2018 版的建筑設計防火規范中對建筑變形縫填充材料、保溫材料、飾面材料的燃燒性能等級有明確規定[5]。

1.5 經濟性能

“適用、經濟、綠色、美觀”是新時代建筑方針，在設計選用綠色建材過程中，綠色建材造價應能夠滿足經濟性要求，從建筑全壽命期考慮，其成本增量控制在合理范圍內。此外，綠色建材的選用更貼合當前高品質高質量發展要求，對于提升企業形象和提高建筑物自身的價值都是有利的。

2 綠色建材比例核算

建立綠色建材應用比例核算及應用評估制度，是推進綠色建材規模化、標準化發展的必要手段[6]。當前，我國在綠色建材比例核算方面尚處于初期階段，綠色建材評估制度尚未建立。

主要執行方式及依據是由設計人員或咨詢人員按照單類建材中通過綠色建材認證的建材使用量占該類材料使用總量的比例計算，或按照《綠色建筑評價標準》GB/T50378 中權衡計算，提供統計分析報告。

3 技術經濟性分析

不同的綠色建筑類型，對綠色建材的需求不同，并最終影響建筑經濟性。筆者以某高層居住建筑為例，通過計算分析綠色建材的技術經濟性。

3.1 典型項目

筆者以量大面廣的典型高層綠色住宅及較高品質的典型別墅為例，圖1 所示，分析兩種不同建筑的綠色建材的用量占比及造價占比。

1） 某高層住宅項目，位于重慶市大渡口區，建筑結構類型為典型剪力墻結構，總建筑面積21272.83m2，層高31層，建筑高度93.00m。

2） 某聯排別墅項目，位于重慶市渝北區，建筑工程規模為41611.52m2。

為研究綠色建材造價占比和用量占比，采用專業軟件進行模擬計算。

3.2 技術經濟性

1） 高層綠色住宅，對高層綠色住宅所有材料進行統計計算。表1 所示，表中某些設備設施難以通過重量進行統計、衡量，在用量占比統計時未參與計算，同時考慮到當前綠色建材的計算主要是針對基礎材料、保溫材料和結構材 料，在分析過程中未將設備設施納入。

表1 各建筑材料造價及用量占比

從表1 中看出：從造價上分析，針對綠色建筑高層住宅，常用綠色建材造價占比的先后順序為：鋼筋、混凝土、地面磚、砌塊、玻璃（幕墻）、管線、門、乳膠漆類、全輕混凝土、管材、外窗型材、保溫板（本項目為巖棉板、擠塑聚苯板XPS）。從用量占比上分析，針對綠色建筑（綠色生態住宅小區） 高層住宅，常用綠色建材使用量占比的先后順序為：混凝土、砌塊、鋼筋、砂漿、地面磚、玻璃（幕墻）、遮陽制品、乳膠漆。

2） 別墅項目，高層綠色住宅所有材料進行統計計算。表2 所示：

表2 各建筑材料造價

從表2 中看出針對別墅項目，常用綠色建材造價占比的先后順序為：混凝土、鋼材、防水卷材及防水涂料、砌塊、砂漿、保溫板材、乳膠漆類。

3.3 分析

通過對典型建筑的計算分析，綠色建材中混凝土、鋼筋、建筑砌塊（磚）、保溫材料、飾面涂料、門窗玻璃是建筑中造價占比和用量占比較為靠前的幾種材料，與新版的綠色建筑評價標準中給出的綠色建材應用比例計算表[1]中的范圍基本吻合。

因此，在綠色建筑設計選用綠色建材過程中，應重點關注上述幾種材料，抓住主要矛盾，把控好上述材料的造價及用量占比，對優化綠色建筑技術經濟性至關重要。

4 結語

1） 綠色建材是綠色建筑由“淺綠”向“深綠化”發展的必由之路，綠色建材、綠色建筑是環環相扣的戰略新興產業，是綠色發展的組合拳，也是建筑轉型發展的新亮點、新引擎。

2） 在綠色建筑設計咨詢過程中，應以綠色建筑對綠色建材的要求為出發點，基于綠色建筑設計選用對綠色建材的需求，合理選擇綠色建材，同時基于綠色建材的性能及施工應用特點，強化綠色建材工程項目落地。3） 綠色建筑設計應重點關注混凝土、鋼筋、建筑砌塊（磚）、保溫材料、飾面涂料、門窗玻璃等幾種主要綠色建材，對優化綠色建筑色建筑安全、耐久、健康、經濟性、及全生命周期環境影響，對提高綠色建筑設計水平和促進綠色建筑的發展至關重要。