綠色低碳建材在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀和展望

郅曉

我國明確提出2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，力爭2060年實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)。2020年，我國建材行業(yè)碳排放16.5億噸，其中水泥作為用量最大的建材，碳排放量為12.3億噸;建材行業(yè)減少碳排放，對(duì)我國實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和有極為重要的作用，建材的低碳化發(fā)展將助力建筑業(yè)的綠色發(fā)展。

本文主要闡述了水泥行業(yè)的低碳技術(shù)路徑，對(duì)提升能效技術(shù)、原燃料替代技術(shù)、低碳水泥技術(shù)及碳捕集封存利用技術(shù)在各個(gè)時(shí)期的減碳量做了預(yù)測(cè)。同時(shí)，對(duì)綠色低能耗建筑有重要作用的功能復(fù)合墻體材料、智能玻璃與高安全功能玻璃、光伏建筑一體化（BIPV）等綠色低碳建材發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了闡述，并對(duì)綠色低碳建材“十四五”發(fā)展方向進(jìn)行了分析，建議提升建材生產(chǎn)和制造過程中的綠色度，實(shí)現(xiàn)建材高端化、低碳化、智能化、國際化。

一、綠色低碳建材領(lǐng)域背景

中國建筑材料工業(yè)是引領(lǐng)世界建材工業(yè)發(fā)展的重要力量。到2030年，我國將由建材大國轉(zhuǎn)變?yōu)槭澜缃ú墓I(yè)強(qiáng)國。中國建材工業(yè)年排放二氧化碳量占全國碳排放總量的16%，建材工業(yè)煙氣具有碳濃度高、溫度高、排放集中度高的特點(diǎn)，具備碳捕捉和碳轉(zhuǎn)化利用的有利技術(shù)條件，發(fā)展碳利用技術(shù)是中國建材工業(yè)引領(lǐng)世界建材工業(yè)發(fā)展的重要?dú)v史機(jī)遇。建筑節(jié)能材料、建筑儲(chǔ)能材料、建筑產(chǎn)能材料，是服務(wù)我國綠色建筑轉(zhuǎn)型的重要材料保障，未來要進(jìn)一步發(fā)展以高端化、綠色化、智能化為主題的新型建材，為城市綠色發(fā)展、品質(zhì)提升和低碳轉(zhuǎn)型提供支撐。

二、低碳建材發(fā)展現(xiàn)狀

國家高度重視綠色建材技術(shù)發(fā)展及推廣應(yīng)用，“十二五”“十三五”期間對(duì)綠色建材的研發(fā)給予了持續(xù)支持。在高性能混凝土方面，實(shí)現(xiàn)了通過減少熟料和膠凝材料使用量、利用固體廢棄物等低環(huán)境負(fù)荷原材料，提升混凝土性能、延長混凝土服役壽命。在功能復(fù)合墻體材料方面，我國既有建筑面積超過600億平方米，約有60%以上的建筑是不節(jié)能的建筑，全國建筑運(yùn)行階段碳排放約為21億噸二氧化碳，占全國碳排放的比重達(dá)到20%以上。通過提升外墻和窗戶保溫性能，“十三五”期間建筑物能耗實(shí)現(xiàn)了明顯下降。在節(jié)能玻璃和安全功能玻璃方面，實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化應(yīng)用。光伏建筑一體化是綠色節(jié)能、綠色產(chǎn)能建筑的重要途徑，通過結(jié)構(gòu)性防水發(fā)電玻璃瓦、采光幕墻與建筑結(jié)合，形成光伏建筑一體化技術(shù)的有效試點(diǎn)示范應(yīng)用。

三、“十四五”期間綠色低碳建材展望

“十四五”期間建材行業(yè)將聚焦高端化、低碳化、智能化和國際化發(fā)展，重點(diǎn)可關(guān)注以下幾方面技術(shù)：

1.低碳水泥：硅鋁鐵質(zhì)低碳復(fù)合水泥及其性能優(yōu)化、調(diào)控關(guān)鍵技術(shù);鎂質(zhì)低碳水泥體系及其性能提升關(guān)鍵技術(shù);鈣硅質(zhì)負(fù)碳水泥體系及其性能提升關(guān)鍵技術(shù)。低碳/負(fù)碳水泥及其應(yīng)用過程中CO₂減排量核算和驗(yàn)證方法，低碳/負(fù)碳水泥性能評(píng)價(jià)及應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范體系。

2.高性能混凝土：低碳/負(fù)碳高性能混凝土及制品關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用研究;低收縮抗沖磨水泥基材料、極端環(huán)境下自修復(fù)材料等研究;機(jī)場(chǎng)、島礁混凝土預(yù)制構(gòu)件高性能化與智能化研究;超快速搶修搶建關(guān)鍵材料與施工技術(shù)的研究。

3.功能復(fù)合墻體材料：綠色建筑用節(jié)能墻體材料、保溫材料、光伏結(jié)構(gòu)/功能一體化復(fù)合材料，突破相關(guān)材料的綠色制造、智能制造核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)墻體系統(tǒng)性能的全面提升。

4.節(jié)能玻璃和門窗系統(tǒng)：高端建材制造和應(yīng)用技術(shù)，攻克玻璃幕墻的安全性預(yù)測(cè)，形成滿足島礁、高原等特殊環(huán)境綠色建筑要求的門窗系統(tǒng)。

5.長壽命生態(tài)屋面材料：攻克屋面材料的耐久性難題，研發(fā)系列節(jié)能、綠色、智能化屋面功能材料，突破相關(guān)材料的綠色制造、智能監(jiān)控與集成核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)由跟跑向領(lǐng)跑轉(zhuǎn)變。

6.面向“平疫結(jié)合”的抗菌殺毒功能材料：開發(fā)長效、安全的抗菌殺毒功能建材，研究抗菌殺毒功能材料與無機(jī)非金屬、金屬、木材等典型基材復(fù)合的關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)出系列低碳抗菌殺毒裝飾板建材新產(chǎn)品，滿足“平疫結(jié)合”的發(fā)展需求。

7.功能型裝飾裝修材料的研究與應(yīng)用：開發(fā)系列長壽命、高效能的功能一體化室內(nèi)裝飾裝修材料，并建立技術(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)體系。

8.建筑室內(nèi)材料環(huán)保數(shù)據(jù)基因組系統(tǒng)及智能選材平臺(tái)構(gòu)建：建立多元復(fù)雜材料體系污染物散發(fā)機(jī)理和預(yù)測(cè)模型，開發(fā)氣味評(píng)價(jià)譜庫系統(tǒng)與電子鼻，構(gòu)建快速篩查及污染物溯源系統(tǒng);建立建筑室內(nèi)單一材料、模塊、樣板間的環(huán)保指標(biāo)基因組系統(tǒng);通過互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云服務(wù)等信息技術(shù)無縫對(duì)接基于建筑信息模型（BIM）技術(shù)的建筑設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)及裝修階段的選材智能化。

9.地域性原料資源化及其制備生態(tài)建材關(guān)鍵技術(shù)提升：研究地域性原料和工農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品資源化、生態(tài)化關(guān)鍵技術(shù);研究生態(tài)建筑材料性能提升與一致性控制技術(shù);研究地域性原料制備生態(tài)建材的相容性和復(fù)合技術(shù);建立生態(tài)建材和生態(tài)混凝土的產(chǎn)業(yè)化與應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系。

10.基于“無廢城市”的固體廢棄物建材資源化一體處置技術(shù)：研究固廢有害組分智能化快速識(shí)別、篩選、分類、污染評(píng)價(jià)關(guān)鍵技術(shù);開發(fā)固廢制備河道治理、沿海城市海岸生物生態(tài)恢復(fù)專用生態(tài)膠凝材料技術(shù);研發(fā)大宗固廢協(xié)同制備低成本地下工程材料及應(yīng)用技術(shù);研究利用多種固廢組配制備高附加值功能型綠色建材的關(guān)鍵技術(shù);研究就地處置并資源化利用的技術(shù)體系與裝備;建立固廢資源化利用園區(qū)，為“無廢城市”建設(shè)提供范例。

11.信息感知與綠色建材的深度融合技術(shù)：開發(fā)具有信息傳感特點(diǎn)的新型建材;實(shí)現(xiàn)綠色建材與5G通信技術(shù)的深度融合，匯聚建筑信息大數(shù)據(jù)，搭建數(shù)據(jù)化模型;研究信息感知、無線通信、邊緣計(jì)算等技術(shù)與綠色建材和裝配式建筑的適應(yīng)性技術(shù)。

12.推動(dòng)綠色低碳建材技術(shù)和產(chǎn)品國際化，助力“一帶一路”沿線建設(shè)：建立行業(yè)綠色低碳技術(shù)評(píng)價(jià)細(xì)則;建立低碳產(chǎn)品評(píng)價(jià)通則;強(qiáng)化團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)綠色建材技術(shù)和產(chǎn)品更好的國際化發(fā)展。