“雙碳”背景下復合材料在綠色醫院建筑中的應用及其造價思考

顧 晨

（南京醫科大學第一附屬醫院，江蘇南京 210029）

目前，全球氣候變暖、環境污染以及能源過度消耗的問題日趨嚴峻，人類社會亟需踐行低碳減排理念，以實現可持續發展。2020年9月，我國率先提出“雙碳”倡議，即2030年“碳達峰”與2060年“碳中和”，并積極提倡低碳環保的生活方式，引導綠色工藝、綠色材料在社會各領域的落實應用，在保證經濟發展的同時，兼顧綠色低碳化轉型發展[1]。眾所周知，建筑工程在全社會各行業的碳排放中占據相當大的比例，尤其是醫院建筑，由于醫療服務與環境條件需要，往往涵蓋較多的功能設備與技術系統，屬于能耗最大的建筑物之一。因此，發展綠色建筑，特別是綠色醫院建筑是實現節能減排的重要途徑。

綠色醫院建筑的核心是通過節能、節地、節水、節材等系列舉措，實現環境友好與污染降低，在提供安全高效的服務空間的基礎上，滿足醫療功能與建筑功能的辯證統一要求。其中，建筑材料作為建設工程的物質基礎，是實現綠色醫院建筑的關鍵環節。而在現代化建設工程中，區別于傳統的鋼筋、混凝土等建材，復合材料憑借輕質高強、綠色環保、耐疲勞以及防腐抗斷裂等優勢，得到了越來越多的應用。基于此，本文就綠色醫院建筑中的復合材料應用情況進行總結闡述，并對其造價展開了分析。

1 “雙碳”背景下的綠色醫院建筑選材要求

醫院作為一種特殊用途的建筑物，具有一定的社會服務與公共責任屬性。為使醫務工作人員和就醫患者能得到良好的工作與康復環境，綠色醫院建筑在建造與運行過程中不僅需要注重資源節約，還應保證所用材料的衛生與安全，避免污染或二次污染。同時，綠色醫院建筑應當具備高效的醫療流程、便捷的就診程序以及協調自然的環境條件，避免頻繁維修甚至改建，影響運營效率與服務體驗[2]。因此，在當前的“雙碳”背景下，將綠色建筑的環保理念以及醫療建筑的特定功能相融合是綠色醫院建筑的選材關鍵，需要多方面、多角度地開展綜合考慮，其核心指標是“綠色+低碳”，具體要求如下。

（1）低消耗：降低對傳統礦產原材與建材成品的依賴，節約材料資源消耗。

（2）無污染：所用材料在實際應用中對人體無害，生產環節清潔、無污染。

（3）低能耗：材料在生產期間能通過改良工藝節約能源消耗，或在使用環節可以減少建筑能耗。

（4）多功能：選用具備一定功能屬性的建筑材料，以更好地滿足醫院建筑的抗菌、隔聲或防滑等使用需要。

（5）低排放：注重建筑材料對環境的負荷影響，減少其在運輸與使用期間的碳排放，考慮因地制宜地選用當地本土材料。

（6）可循環利用：以全生命周期為考量，擴大可再循環與可再利用材料的使用占比，并注重以廢棄物為原材的建材投入。

2 綠色醫院建筑中復合材料的應用

2.1 木塑復合材料的應用

木塑復合材料是一種新型環保復合材料，其主要原料為秸稈、稻殼渣、木屑等粉料以及廢舊塑料，在制備時將一定含量的特殊助劑摻入至原材混合物中，再通過高溫擠壓成型工藝而獲得。木塑復合材料由木材和塑料復合而成，但擁有單純木材和塑料無法比擬的性能，憑借環保綠色、性能優異等特點而得到廣泛應用，具有加工便捷、可塑性好、耐水耐腐蝕、高強耐用以及原料易得等應用優勢，非常契合綠色醫院建筑的使用條件要求。同時，木塑復合材料基于廢舊木屑與塑料而制得，不僅能消化處理對環境有害的廢棄塑料，而且能減少木材使用量，有效保護森林資源。

醫院存在大量的病患人員流動，抑菌材料的應用能降低交叉感染的概率。唐克軒等[3]基于秸稈、青蒿提取物等原材，提出了一種具有抗菌功能的木塑復合材料，驗證其具備高強高韌、耐疲勞以及抗菌防霉等性能，并在醫院建筑有抑菌需求的場所中具有很好的適用性。而在抗擊新冠肺炎疫情期間，PVC木塑復合材料就憑借防水、防霉、抗菌以及利于裝配式施工等特性，在火神山、雷神山等醫院建筑的建設中得到了大量應用。楊守祿等[4-5]總結闡述了木塑復合材料在地板、墻板等綠色建筑領域的應用情況，并研究了木塑復合材料的功能化改性途徑，以實現阻燃抑煙與耐老化等性能，達到拓寬應用范圍、提高使用壽命的目的。劉磊[6]基于試驗研究，分析了新型木塑保溫墻板的保溫性能與造價經濟性，為綠色醫院建筑的節能墻板選用提供了思路。

2.2 廢舊高分子材料的應用

塑料、纖維與橡膠等高分子材料在日常生活中應用廣泛，每年產生的廢棄物數量也相當巨大，對環境造成了嚴重的負擔。目前，我國的廢舊高分子材料處理方式較為落后，主要為焚燒、填埋或者是初級的物理回收利用，在浪費資源的同時帶來嚴重的環境污染問題。

醫院建筑在選材上有其自身特殊性，而通過對廢舊高分子材料的改性復合，能制備獲得滿足綠色醫院建筑要求的復合材料，既可以緩解廢舊高分子材料的“白色污染”問題，又能取得社會效益與經濟效益的統一。曹艷[7]對當前廢舊高分子材料的回收利用情況開展了總結闡述，分析了新技術的回收方式，包括生物侵蝕法、熱解法以及制造共混體等，為基于廢舊高分子材料再生的綠色醫院建筑用材制造提供了理論基礎。路小軍等[8]依托廢舊高分子材料的輕質高強、耐磨絕緣等特性，通過回收改性再造，實現了具有特定功能復合材料的制備，并在醫院建筑中得到了良好的應用。

2.3 高強防輻射混凝土的應用

高強防輻射混凝土屬于一種特殊用途混凝土，為實現射線屏蔽功能，混凝土中主要添加了比普通骨料重的重骨料（如廢鐵塊、褐鐵礦、重晶石等），并使用較低水化熱的特種水泥，如鎂氧水泥、高鋁水泥等，其強度一般在C60等級以上，容重逾3000kg/m3，且具備防輻射功能，也叫高強屏蔽混凝土。

高強防輻射混凝土能替代造價昂貴的鉛板或鋼板，用以屏蔽γ射線、X射線或中子輻射等，適用于醫院直線加速器等存在輻射的儀器設備用房中。丁華營等[9]依托深圳市龍華新區綜合醫院施工案例，闡述防輻射大體積混凝土在直線加速器機房頂板與側墻中的施工技術，并對鋼筋定位、模板加固以及大體積混凝土澆筑等工藝控制點進行了分析。李睿卿等[10]、王杰之等[11]均對醫院建筑直線加速器機房中的高強防輻射混凝土應用進行了介紹與應用。

2.4 新型地面潔凈材料的應用

在以往的醫院地面材料中，傳統選用的水磨石、大理石或瓷磚等材料具備美觀、大面易清洗等優勢，但也存在接縫、地腳與墻角等局部位置污漬難以徹底清除的問題，加之接縫處在施工中使用的填縫劑和膠體等物質，逐漸成為有害病菌繁殖的溫床。因此，有必要在綠色醫院建筑中選用新型的地坪潔凈材料，在保證潔凈耐用的環境條件下，提供防滑、吸聲或耐磨損等使用功能。

陳遵厚[12]介紹了一種適用于醫院建筑地坪的新型潔凈地面材料，即錫鈦消音地坪，并認為其作為一種新型的綠色環保材料，具有耐磨耐刮、防滑防霉、吸聲降噪、無縫連接以及安全無毒等特點，非常適合醫院建筑中病房的康復環境要求。趙奇俠等[13]闡述了彩晶砂環氧地坪在醫院建筑中的應用工藝，其由無機彩晶砂與透明環氧樹脂復合形成，應用于大面積的醫院公共區域后，能實現防滑、耐腐蝕的無縫整體裝飾地面，而在衛生間或病房浴室中使用時，則能克服傳統鋪裝材料接縫多、易滲水等不足。

3 基于復合材料應用的綠色醫院建筑造價思考

在“雙碳”背景下，現代化新型復合材料的應用能實現低碳減排的目的，有力保障綠色醫院建筑的可持續發展，但也存在制造技術落后、生產成本高以及固廢回收程度低等不足，尤其是使用復合材料導致的高造價，已成為制約復合材料擴大應用的瓶頸之一[14]。因此，為在綠色醫院建筑中能更經濟合理地實現復合材料應用，基于造價角度，主要提出以下幾點思考。

（1）以自然能源替代復合材料，降低造價成本。在綠色醫院建筑建造過程中，采取自然環保的創新材料是節約造價的重要途徑，也非常契合綠色的理念。首先應當充分考慮利用太陽能、風能與地熱能等的可能性，這類“材質”環保無污染，取之不盡用之不竭，通過合理設計，替代高成本的復合材料應用，不僅能為綠色醫院建筑的持續運營提供能源，而且能大幅減少復合材料的造價支出。

（2）選擇性應用復合材料，保證造價均衡。對于綠色醫院建筑，高性能的環保保溫外墻是降低建筑整體能耗的關鍵一環，外墻材質應盡量選用節能保溫效果突出的新型復合材料，如硅酸鋁復合保溫涂料、膨脹玻化微珠復合材料以及膠粉聚苯顆粒復合材料等，而其他相對普通的環節則可以采用傳統材料，以此實現造價均衡，保證綠色醫院建筑的良性運營。

（3）因地制宜，預留造價空間。在造價受限時，應綜合考慮醫院建筑的使用場景與頻率，對復合材料的應用區域、部位等開展精細設計，將有限的造價預算用于關鍵場合，充分發揮復合材料的性能優勢。同時，在滿足功能的前提下，控制普通材料費用投入，為特殊部位的復合材料應用預留造價空間。

（4）發展復合材料低成本技術，從根源上控制造價。目前，先進復合材料的成本較高，導致應用受限。為此，西方發達國家已經逐步建立了復合材料的低成本發展計劃，涵蓋低成本的設計、材料及制造技術，而我國相關的低成本計劃則缺乏研究與實踐，導致復合材料價格居高不下。比如同樣的某復合材料成品構件，國外成本為4000~10000 元/kg，而國內一般則需要10000~15000 元/kg，甚至是20000元/kg[15]。因此，應充分認識到復合材料應用中存在的高造價問題，積極發展低成本的復合材料綜合技術，從根源上實現造價控制。

4 結束語

當前，在“碳達峰”、“碳中和”的雙碳倡議背景下，為改善傳統醫院建筑的高能耗現狀，降低碳排放，打造建設綠色醫院建筑勢在必行。而考慮綠色建筑的環保理念與醫療建筑的特定功能，兼顧環保和性能的復合材料非常契合“綠色+低碳”的原則，逐漸成為綠色醫院建筑選材的重要方向。

本文基于“雙碳”背景，總結了木塑復合材料、廢舊高分子材料、高強防輻射混凝土以及新型地面潔凈材料等幾種現代化復合材料在綠色醫院建筑中的應用情況，并基于復合材料應用中存在的制造技術落后、生產成本高以及固廢回收程度低等不足，重點對綠色醫院建筑在復合材料使用過程中的造價問題進行了分析，提出了未來發展低成本復合材料綜合技術的必要性。