綠色建材在住宅中的應用

張積洋 陳芳

1.華南理工大學建筑設計研究院有限公司 廣東 廣州 510000；

2.廣州城建開發設計院有限公司 廣東 廣州 510000

引言

相當一段時間內我國建材工業都不得不面臨生產過剩的嚴重情況，再加上近幾年建筑行業發展速度減緩，導致建材需求也在減少，建材行業也面臨著發展速度減緩的趨勢。如何盡快有效的改變這一不利局面早已是當務之急，在建材行業推廣綠色建材成為社會普遍認同的良方之一。

1 綠色建筑材料概念

20世紀90年代初期，國際學術界就已經對綠色建筑材料的定義做了清晰的解釋：綠色建筑材料就是指建筑材料的原材料來源以及建筑材料的生產過程對周邊環境以及人類身心健康無害，在建材原材料選擇上盡可能的選用可再生或者是重復利用的原料，減少對自然資源的消耗。這個定義可以歸納為“四個環節、一個目的”，其中“環節”分別是“建材原材料取得途徑”、“建筑材料生產”、“使用”和“廢棄循環”，這些環節基本涵蓋了材料的全生命周期。“目的”簡而言之就是“利于社會，利于人類”。

我國關于綠色建筑材料的定義要比國際學術界對綠色建材的定義晚一些，在二十世紀九十年代末，我國召開了一次關于“國內綠色建筑材料的發展和應用的會議”，在會議上明確了綠色建筑材料的定義，即指利用清潔生產技術，建筑材料所取原料盡量不用或者是極少使用自然資源和傳統石化能源，大量采用可循環利用再生資源或者是城市、工業產生的固體廢棄物，如建筑垃圾和尾礦等，通過新的生產工藝研制出無毒、無污染、無輻射等有利于環境和居民身心健康的綠色建筑材料。相比之前綠色材料更側重關注全生命周期過程，這個綠色建材的概念側重于建材產品自身的屬性。

隨著研究應用的不斷深入，綠色建材的內涵不斷演變、豐富。隨著我國建設工程規模的持續擴大，資源能源壓力巨大，行業內節能減排的任務越來越重，相關各方面逐漸聚焦綠色建材的研發、生產與應用。高性能混凝土、高強鋼筋、新型墻體材料等一系列代表性綠色建材產品的不斷發展，成功實現工程應用、推廣。2013年初，我國政府相關部門頒布了《綠色建筑行動方案》，該方案明確指出了我國未來要大力發展和推廣綠色建筑材料在新建建筑的應用，次年住房城鄉建設部聯合其他部門又相繼頒布了《綠色建材評價標識管理辦法》，辦法中對綠色建材重新進行了定義：在建筑材料生產到應用的整個生命周期中，少用或者是不用自然資源，采用可循環利用和可再生的自然資源，降低生產過程中對環境造成的污染。由此，在我國“綠色建材”第一次有了明確了官方定義。同時，這也為我國開展綠色建材推廣應用工作奠定了必要的基礎前提。

1.1 綠色建筑材料特征與應用現狀

綠色建材并非是特指某一種具體的建筑材料，而是特指一類具有“環保、安全、健康”等特性的環保材料，綠色建材是生態材料在建筑領域中的延伸。綠色建材對其原料來源、加工技術、施工等環節均有嚴格的控制，以減少生產、施工等過程產生的污染，達到環保的要求。

1.1.1 綠色建筑材料的特性優勢。綠色建材在建筑行業的推廣及應用對環境保護以及生態維持均具有重要意義。與傳統建筑材料相比較，綠色建筑材料可降低能源消耗以及室內環境的污染程度。現代綠色建筑旨在在整個建筑生命周期內，最大限度降低能源消耗、減少室內污染，為人們提供一個既舒適又健康的居住環境。

綠色建筑材料與傳統的建筑材料相比最為顯著的特點有以下幾個方面。

1.1.1.1 能耗低：綠色建材在生產過程中致力于采用低能耗制造工藝和無污染環境的加工技術，降低自然資源和能源的損耗。

1.1.1.2 環保：綠色建材在研制和生產的各個環節都不得采用有毒、有害或污染環境的原材料，采用可循環利用、可生物降解以及耐火性好的原材料。如在建筑材料加工過程中不得使用對環境有污染的有機污染物以及涂料中禁止加入重金屬添加劑，如鉛、鉻等對人類健康有害的重金屬。

1.1.1.3 功能多樣性：綠色建筑材料的研發和生產的主要目的是為了降低建材生產過程中對環境的破壞、增加產品的功能以及提高人們居住的環境舒適度。如一些具有抗菌、隔熱、阻燃、防火以及調溫多功能建筑材料。

1.1.1.4 資源回收與利用：綠色建材生產所選用的原料盡可能少用自然資源，大量選擇可循環利用、可再生的自然資源或者是采用工業、城市固體廢棄物為原材料，如使用尾礦、廢渣、垃圾等廢棄物

1.1.2 綠色建筑材料的應用現狀。傳統建筑材料由于其高能耗的缺點在將來勢必會被能耗低、對環境無害的綠色建筑材料所代替，綠色、環保的建筑材料是建筑材料發展的最終目標，是發展友好型社會的重要途徑之一。最近幾年，綠色建材已成為一種新興產業，是建材行業的重要組成部分。當前市場上常見的幾種主要綠色建材有綠色墻體材料、保溫隔熱材料以及綠色裝飾材料等。綠色建材在新建建筑中的應用，既能夠降低能源消耗、節約資源，又能減輕室內環境的污染，為居民提供一個更為舒適的生活空間。近幾年建筑行業的發展速度逐漸放緩，建筑行業發展遇到瓶頸，需要探索新的發展方向，其中綠色建材有廣闊的發展前景[1]。

1.1.2.1 生態水泥。硅酸鹽水泥、混凝土以及磚塊是傳統建筑建設的必備材料，然而這幾種材料生產時需要耗費大量的礦物資源，且對周邊的環境有巨大影響，據統計每生產一噸水泥熟料就需要1.1t的石灰石，需燒105kg煤炭，排放的二氧化碳約為0.49t。隨著人們對環境污染意識的增強，這些高污染企業將逐步被淘汰，生態水泥的成功研制可以克服傳統水泥在生產過程中危害周邊環境。通常人們所提及的生態水泥，主要是該類水泥在生產和使用過程中，對周邊環境基本是無害的或者是對環境污染程度要遠遠少于傳統水泥。生態水泥主要采用的原材料是可循環利用或者是城市建筑垃圾等，如尾礦、工業廢棄物以及城市固體垃圾，盡量減少天然資源的使用，如粉煤灰硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥等。生態水泥與傳統硅酸鹽水泥相比強度、耐久性以及抗腐蝕性都有很大的提升，適用的范圍也更為廣泛[2]。

1.1.2.2 綠色節能玻璃。建筑師為了室內在白天有足夠的自然光，往往會采用大量的玻璃進行采光，傳統玻璃既不能保溫又無法起到隔熱功能，還不能防紫外線穿透，功能比較單一。相關數據分析表明，在整個建筑中，門窗玻璃所消耗的能耗占到建筑總能耗的35%，所以采用綠色節能玻璃是降低建筑能源消耗的重要途徑之一。玻璃工業也是一個高能耗和污染大、環境負荷高的產業，平板玻璃在生產時對環境的污染主要有粉塵、煙塵以及二氧化硫等。隨著建筑行業和交通行業的快速發展，平板玻璃不再是僅僅作為采光或者是結構材料，而是要求其具有溫度調節、綠色環保、光線調節等的多種功能。與傳統平板玻璃相比，真空玻璃隔熱保溫效果好，使用年限也較長，還可通過自然光來調節室內溫度，節能作用好。近年來，我國已經研制出來一大批綠色節能玻璃（如中空玻璃），并已成功的應用到實際工程項目中，節能效果十分顯著。

1.1.2.3 綠色混凝土。混凝土是建筑建設過程中使用最多的建材，由于混凝土成本比較低、制作工藝也相對簡單，同時還兼具耐久性好、抗壓強度高等特征，混凝土在建筑行業的作用是無可替代。雖然混凝土有較多的好處，然而由于其消耗能源和資源高、破壞土地以及污染環境等缺陷，迫切需要新型的混凝土替代傳統的混凝土。

綠色混凝土是在大幅度提高傳統混凝土性能的基礎上，減少水泥的使用量，采用大量工業廢渣作為活性摻料替代大量的骨料，降低能源消耗和減少自然資源的使用。與傳統混凝土相比，綠色混凝土不光具有傳統混凝土的高強度和耐久性等優點，它在生產、使用以及廢棄物處置的過程中對環境基本無害。目前也有較多的綠色混凝土在實際工程中得到了應用。

1.1.2.4 加氣混凝土砌塊。加氣混凝土砌塊一般是由鈣質材料（石灰和水泥）、硅質材料（砂）為原料，再加入一定量的發泡劑和調節劑，經過混合攪拌澆筑發泡、胚體靜停，切割、高溫高壓等工序制作而成。加氣混凝土砌塊內部有很多細微的孔隙，因此其具有重量輕、吸音、防水、保溫性能好、抗震以及耐火性能好等多種功能，加氣混凝土砌塊被廣泛地應用在墻體中。

2 項目概況與綠色建材應用情況

2.1 項目概況

北方某農村項目采用鋼框架結構加三板一柱新型建筑體系，具有設計標準化、結構和建筑構件部品化、施工機械化的特點。房屋的墻面和屋面都沒有使用傳統農村建筑使用的普通青磚，墻面、屋面采用的都是新型建材。而為了確保示范點新型節能建筑能夠達到冬暖夏涼的效果，房屋屋面、墻面和屋檐上使用的聚苯板、空心磚、被動式集熱板等新型節能綠色建材[3]。

2.2 綠色建材應用

2.2.1 外墻。在夏熱冬冷地區，住宅建設時要著重考慮夏季隔熱、冬季保溫的問題。在寒冷地區冬季一般需要考慮采暖問題，為提高室內的舒適度，需要考慮采暖，采暖方式不同，其能源消耗也不同。為實現維護結構達到節能目的，住宅外墻采用240mm厚墻體，墻體材料分別是保溫砂漿、空心磚以及擠塑聚苯板保溫板（XPS板）。

2.2.2 窗戶。示范點工程主要采用了中空玻璃。中空玻璃是2～3片平板玻璃使用高強度、高氣密性的復合黏結劑把玻璃片及其內含的干燥劑的鋁合金框架進行黏結制成的節能玻璃，具有良好的隔聲、絕熱和保溫性能。

2.2.3 屋面節能保溫技術。在農村低層住宅建筑中，屋面的維護結構中熱損失最大的區域，節能空間也最大。示范點工程中屋面既有平屋面又有斜屋面，考慮屋面需要兼具保溫和防水的兩層功效，示范點工程采用了正置式屋面，即保溫層設置在防水層下方。正置式屋面對于保溫性能要求不是很高，而且可以降低造價成本，另外，正置式屋面在平屋面和斜屋面上都可以采用。

3 項目綜合分析

3.1 環境效益分析

即墨市農村地區的天然建材十分豐富，如沿海地區有大量的海草、中部丘陵地區則存在大量的花崗巖和毛石，住房建設使用這些當地的自然建材的過程對當地的環境影響甚微，充分利用本地的建筑材料以及自然材料，可以減少建材在生產、建造以及運輸過程中所消耗的能源以及造價成本。結合當地的自然情況，如氣候、資源等，從資源使用、能源消耗等方面運用適宜技術來達到對資源以及能源節約的目的，降低污染程度[4]。

3.2 經濟效益分析

評價綠色建材經濟效益的主要有兩個指標，其一是投資增加率t，另外一個是投資回收期n。

3.2.1 投資增加率t。

其中：I2是綠色建筑工程的造價（元/m2）；

I1非綠色建筑工程的造價（元/m2）；

投資增加率t通常控制在7%～10%之間，若超過這一區間，由于所增加的投資比較大，可能會對采用綠色建材的建筑建設帶去一些不利因素。

3.2.2 投資回收期n。

其中：nt為動態投資回收期，單位為年；i為貸款年利率。

式3-2中采用了動態法考慮資金的時間因素，將資金借貸的利率情況反映在投資回收期八年之間，在成本回收過后，采用綠色建材的建筑是處于利益積累時期，如果回收期太長的話，會導致維護的費用增加，進而影響綠色建材建筑的效益。

3.3 社會效益分析

如果僅從經濟效益方面去分析農村建筑自然資源和能源損耗是不客觀的，對前面提到的指標是有局限性，而在一些經濟相對比較落后的地方去分析社會效益則更顯得更為重要，社會效益的側重點則是人群所受的影響程度。本文從空間環境、物理環境等方面進行分了農村住宅綠色建材應用的好處，綠色建材的應用是以提高建筑內在質量為目的，同時又能夠節能降低維護費用，極大地促進了社會效益[5]。

4 結束語

本文介紹某農村住在綠色建材實業情況，主要采用了當前在城市廣泛應用的一些綠色建材，如外墻保溫材料應用的是XPS版，窗戶采用的是節能效果較好的中空玻璃等。通過這些綠色建材的使用，能夠達到綠色節能的效果。