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1.1特征
绿色建筑材料具备如下几个方面的特征:第一,主要使用天然资源进行生产,如尾矿、废渣、垃圾、废液等废弃物。第二,在制造工艺和生产技术方面,更加注重对环境的保护,降低了材料生产过程对环境造成的破坏,不使用对人体或者环境有害的化合物,绿色建筑材料的配置,不使用甲醛、卤化物溶剂或芳香族碳氢化合物,并且不含有汞及其化合物。第三,绿色建筑材料对于人体健康有益,可以提升建筑物的居住品质。第四,绿色建筑材料能够实现循环利用,降低对环境的固体废弃物污染。
1.2分类
从绿色建筑材料的实用功效方面来看,一般可分为以下几类:
1.2.1空气净化建材
使用这类建筑材料,可以实现对环境的长期净化。具体来说,通过使用将玻璃、陶瓷等载体,在其中加入Ti02光催化剂,然后通过紫外线光照,就可以使空气中水分和氧气转化为活性氧自由基,而这些游离的自由基能使VOC、S02、NO等污染气体转为无害气体,从而就实现了对空气的净化。
1.2.2保健抗菌建材
这类建筑材料大致可以分为如下几类:第一,金属氧化物。这种材料有较强的抗菌能力,其抗菌效果依次为:Ago、CuO、ZnO、CaO、MgO。第二,含金属离子的、以硅酸盐为载体的抗菌剂(第一代)。第三,光催化抗菌净化材料(第二代)光催化抗菌净化都是利用光照射下产生的活性氧。因此,这类产品在环保方面有着非常广泛的应用前景。第四,稀土激活保健抗菌材料。这种新型抗菌材料,其抗菌效果要比上述几类强。
1.2.3多功能的绿色建材
多功能的绿色建材指的是,建筑材料在发挥其建筑物构成载体的同时,还能兼具其他对居住环境有益的功能。举例来说,第一,日本东陶公司研发出的一种新型瓷砖,可以抑制杂菌的产生和防止霉变。第二,绿色建筑材料可以调节室内温度,有的壁砖可以发挥调节室内温度的效果。
2环保节能绿色建筑材料的应用
2.1绿色建材在国内的应用
从总体上看,我国对绿色建筑材料的研究和应用尚处于起步阶段。同一些发展国家相比,我国目前还是以传统建筑材料为主。不过近几年,绿色建筑材料已经收到了社会各界的关注,人们对绿色节能低碳建筑有了比较深的认识。国家也在大力支持研制新型节能环保材料,鼓励建筑行业发展绿色节能建筑。
2.2应用价值体现
绿色建筑有着非常好的使用价值,例如,在建筑物中按照一定的比例加入绿色建筑材料,可以提高房屋居住的舒适度,使得其冬天室内温暖,而夏季则凉爽。根据相关的数据统计显示,绿色节能建筑物,同传统材料的建筑物相比,可以减少三成的电力消耗。并且这些绿色建筑材料,对人体有益,不危害环境,使用的资源大多来源于自然物,对资源造成的压力很小。
2.3绿色建材的应用现状
2.3.1用于墙体及围护结构的环保节能型建材
在绿色建筑材料的使用方面,目前比较常见的就是墙体材料和一些维护机构板材。通过在主体建筑物加装这种建筑材料,可以降低建筑物的整体质量,并且起到良好的隔热保温作用,有利于降低建筑物的能源消耗。
2.3.2用于屋顶、地板及门窗的环保节能型建材
在建筑物的屋顶、地板以及门窗安装方面,可以使用合适的绿色节能建筑材料,对于提高建筑物的整体环保性能,有着十分重要的影响。一些新型的绿色节能建筑材料,安装在屋顶或者门窗上,可以有效提升建筑物的居住品质。
3绿色建筑材料发展瓶颈与趋势
3.1发展的瓶颈
建材市场绿色建筑材料发展的三大瓶颈:政策、成本、认知度。一是国家没有多少政策出台,仅仅是倡导。就像世博会所使用的绿色建筑,用完就拆了。这也涉及到第二点,也就是成本。造价会让开发商难以承受。大规模生产或许能使成本降低,但在技术上尚未实现。第三是消费者的认知度。建材市场绿色建材都将会是一个很大的趋势。建材市场绿色建材厂商的不规范生产也是影响其普及的一大原因。
3.2发展趋势
绿色建筑材料是一种新型的建筑材料,对于改善传统建筑材料带来的环境污染和资源压力,有着十分重要的人作用。可以说,未来绿色节能环保性建筑材料,其发展趋势会逐渐清晰,应用范围也会不断扩大。
4结束语
[关键词]生态建筑材料;竹子;竹建筑
1引言
钢材、水泥、玻璃、砂石、粘土砖及其它金属、化工材料,其原料都是不可再生的矿物资源。我国在建筑材料制造过程中,约消耗近百亿t的矿物资源,造成严重的资源短缺和环境破坏。同时,建筑材料的制造过程,还要消耗占全国总能耗15%的能源并造成惊人的环境污染。建筑材料的全球性紧缺是十分令人担忧的问题:特别在发展中国家。木材及其它传统建筑材料的短缺及相应的价格上涨迫使人们必须去寻找一种价格低廉又能满足建造要求的建筑材料。
竹子因其属于草科植物,所以常被称作高大的“草”,与塑料、木材和石头等材料建造的房屋相比,廉价的竹子建筑不但经济,耐久性和安全性也很好。
许多竹子房屋用处理过或天然的竹材来建造,必要时辅以木材、泥浆、砖块及混凝土等其它材料,可增加耐用性并丰富造型。竹子在我国的产量非常丰富,中国人对竹子的使用有几千年的历史,但是,一直都局限在传统的用法上,作为生态建筑材料的巨大价值却被忽视了。本文从建筑学的角度对竹子进行分析和说明,旨在揭示我国开发竹子这种生态建筑材料所具有的深远意义。
2竹子的性质
2.1分布世界上有超过l600种竹子,主要分布在亚非拉的一些国家(见图1)。欧洲没有天然分布的竹种,北美原产的竹子也只有几种。近百年来,一些欧洲国家和美国、加拿大等从亚非拉的一些产竹国家引种了大量的竹种。例如,美国从中国引种的刚竹属竹种就有35种。亚太竹区是世界最大的竹区,该区竹子约50多属,900多种,其中有经济价值的有100多种。主要产竹国家有中国、印度、缅甸、泰国、孟加拉、柬埔寨、越南、日本、印度尼西亚、马来西亚、菲律宾等。
美洲竹区南至南纬470的阿根廷南部,北至北纬40。的美国东部,共有18个属,270多种。在北美,除大青篱竹及其2个亚种外,没有乡土竹种。在拉丁美洲,南北回归线之间的墨西哥、危地马拉、哥斯达尼加、尼加拉瓜、洪都拉斯、哥伦比亚、委内瑞拉和巴西的亚马逊流是竹子分布的中心。
非洲竹区竹子分布范围较小,南起莫桑比克南部,北至苏丹东部。在非洲北部苏丹境内的尼罗河上游河谷地带和埃塞俄比亚的温带山地森林地区都有成片的竹林分布。然而非洲大陆的竹类区系很贫乏,引种的也不过十几种。
图1世界竹区分布目前,世界上绝大多数竹林仍处于荒芜状态,滥砍滥伐严重,经营管理水平低,产量不高。本世纪80年代以来,一些热带、亚热带国家都重视发展竹业生产。其中,经营历史较久、经营管理水平较高的要算中国和日本。
2.2自然属性竹子是属于禾本科竹亚科(Ba,Ilbusadea)的一类植物,已知全球约有150属,l225种;竹林面积达l400万hm2。竹子的生长速度非常快,在理想的条件下,一种生长在哥伦比亚的叫Guadua的窄叶竹,直径为22~24cm左右,它的茎秆只要3~4个月就可以完全长成。竹子的产量也很惊人,在哥伦比亚,每ho土地可以产出7000~10000万株Guadua;在巴西,Guadua的一些品种每ho可以产出60000株。
我国江西的毛竹具有生长快、成材早、产量高、用途广的特点,一株毛竹从出笋到成竹只需2个月左右,当年即可砍作造纸原料,若作竹材原料,也只需3~6年的加固生长就可砍伐利用。0.067hm2(1亩)可年产竹材l500~2000kg。毛竹是多年生常绿树种,要求温暖湿润的气候条件,年平均温度15~20cc,年降水量为l200。1800mm。对土壤的要求高于一般树种,既需要充裕的水湿条件,又不耐积水淹浸。
2.3物理性质竹材有一般木材所不及的优点:收缩量小,高度的割裂性、弹性和韧性,很好的顺纹抗压力和抗拉力。
竹材在外力作用下的抵抗力称为竹材的力学强度,单位为MPa。竹材的抗拉强度约为木材的2~25倍,抗压强度为木材的1.5~2倍。表l列出了竹材的各种力学强度,竹子的抗压和抗拉性能都很好。而且生长在斜坡的竹子比生长在山谷的竹子结实,在贫瘠干旱的土地上生长的竹子比在肥沃的土壤中生长的竹子结实。这些在选用竹子时也要作为考虑因素。
2.4竹子在建筑方面的优势1)经济性:竹子建筑最重要的优点是成本低廉但不降低建筑质量,而且经久耐用,占用空间少。根据哥斯达黎加PNB的统计,竹房屋比普通材料住宅的成本便宜20%H1。
2)灵活性:竹子建筑的设计和建造更具灵活性,优点之一就是能够通过更换损坏部分得到经常性的维护。
3)低技术:竹建筑的技术要求不高。大多数竹房屋的建造基于当地的技术水平,无需高技术的指导,另外,竹建筑比较容易与先进技术结合使用。
4)安全性:由于质量轻、弹性好,竹子的抗震功能非常突出。据报道(Gutierez,1998),在哥斯达黎加的7.6级地震中,位于震中的30座竹房屋保存完好,而周边许多混凝土房屋和旅馆全部倒塌。
5)舒适性:热带农区夏季气温很高,中国云南南部地区,人们至今仍然喜欢建造竹楼来避暑,享受竹楼的凉爽。
6)耐用性:经过适当处理的竹材使用寿命可达30年之久,而且,竹材种类的精心选择、防腐处理、辅助材料的使用以及老化或损坏部分的定期更换等等都能增加竹房屋的耐用性。
7)可持续性:社会、经济和环境的可持续性是当前发展领域中日益重要的问题。竹子本身所具备的特点符合可持续性发展的所有指标。竹子在2~3年即可成材,而木材至少需要25年。竹子是世界上生长最快的植物,只需利用当地的主要原材料和工具就足以建造简单经济的竹房屋。
3竹子的应用
3.1传统用法
1)利用其割裂性编织用具、竹帘、竹席、竹篱、伞骨、灯笼等;
2)利用其负荷力制作晒竿、担架、脚手架、梁柱、门窗、地板、竹桥、竹筏及其它家具、用具
3)利用其弹力制作弓、弩、钓竿等;
4)利用其抵抗力制作手杖、伞柄、撑竿、竹钉、竹箍等;
5)利用其中空特性制作水车、水桶、水管、烟筒及各种乐器;
6)利用其外观特性制作竹索、蔑榄、工艺品、玩具等。
3.2现代用法随着科学技术的进步,除了在传统的基础上提高产品质量外,竹子还被开发出了更多新的用途(见图4)。主要是以竹代木,将竹材制成各种建筑用板材,比如胶合板、纤维板、装饰板等代替各类木质板材。竹质人造板材质细密,不易开裂、变形,具有抗压、抗拉、抗弯等优点,各项性能指标均高于常用木材。
4竹子建筑
4.1概况竹子在食品、房屋、家具等许多领域的应用历史悠久。在许多国家,竹子以多种方式得以巧妙利用,一生都可为人类服务。竹子是房屋建造最古老的建筑材料之一,作为品质优良的建筑材料,竹子比较便宜,且容易加工。近年来,竹子作为房屋建筑材料的重要性逐渐得到人们的关注。在亚洲,许多低收入家庭利用竹子搭建房屋构架,即便使用其它材料,竹子也是建筑单元的主要组成部分。其可以制成房屋的屋顶桁架、檩子、椽子、柱子、地板、墙体、门窗等各种部分,有时为了隔声的需要可以结合水泥、石膏等材料。竹子建筑除了环保外,还具有造价低、便于安装的优点(见图5、6)。在中国和日本的文化中,竹子具有重要的地位。
竹子刚劲、清新、生机盎然、蓬勃向上的特点被看作是做人的重要品质,因此,竹子在建筑、家具及日用品中更多的体现其文化涵义。在东南亚,竹子几乎覆盖了泰国、印尼的乡间和很多太平洋小岛,孟加拉国90%的农村房屋都是用竹子建造的;在南美洲,本土适合建造用的竹子Guadua建成的房屋很受欢迎,在哥伦比亚的安第斯山地区,竹子被用来建造结构柱或者劈裂制成板条,用来覆盖在墙体表面、天花板和地板上,大多数的竹子还被用作脚手架或者混凝土的模板∞j。
4.2我国的传统竹子建筑我国在2000多年前,竹子就已用于民间房屋的建造,迄今南方各省仍多采用竹子建造一些半永久性或临时性的房屋、棚舍等。竹子在江南民居建筑中一般做夯土墙的骨料使用,可以使夯土墙更加坚固耐用,也可以把竹子剖成长条编成竹笆作为围墙、外墙,竹子还可以编织成窗间墙的防护网、护墙板或者做成框钉竹条用作护窗板b]。
在云南,傣家竹楼属热带雨林竹楼形式,包括德宏、景颇、西双版纳一带。傣族民居以木柱承重,四周围竹墙,为了通风和防潮,房屋整个架空。竹构架歇山顶,坡度很大,屋面覆以小平瓦或排草。湿热带的太阳眩光很强,所以墙体不能开窗,但又要保证通风。竹编的墙透光柔和,既排除了眩光又可以通风Mj。景颇族的竹楼是长脊短檐、架空低矮的干栏式建筑,竹楼的架空高度很低,一般距地面约50cm,高的也不超过lm,竹屋两侧的竹编墙体上部略向外倾,覆盖脊长而檐短的倒梯形双坡屋顶o¨。
从结构上看,景颇民居采用的是纵向承重构架。三列纵向设立的竹子可依家庭大小延长扩展,柱与柱之间无横向的联系构件。另外,承重的柱子与架空层、居住层、围护的墙体三者之间也是相互独立、自成一体的,4.3现代竹子建筑现代竹子建筑根据不同的需求,主要分为3类。
一是廉价的实用房屋,主要针对解决贫困地区的居住问题,这类住宅建筑以低造价为前提,对技术的要求低对竹材的需求量很大。如东南亚的大部分地区以及南美的一些国家,目前仍然有大量竹制房屋。二是临时性建筑,如用于临时展览或休憩用的竹屋,这类建筑要求建造快捷、拆装方便、且造型精美。具有代表性的例子就是由哥伦比亚建筑师西蒙·韦雷(Simonvelez)为汉诺威世博会主持设计的zERI厅,以及建于哥伦比亚,由Jorgsta姗设计的跨度约为45m的竹桥(见图9)。在我国的台湾南部,使用竹子也有很悠久的历史,随着时代的发展,又把竹子灵活地应用于现代房屋中,例如竹子建造的公厕(见图10)、办公室等。三是比较奢侈的别墅、茶室等。这类建筑追求的是竹子所体现的颀长挺拔以及朴素内敛之美,建筑构件精致考究,造价较高,但随着技术的发展和人们对精神美的更高追求,这类高品质的竹子建筑的发展空间也是很大的。典型例子是隈研吾设计的位于长城脚下的公社竹屋。隈研吾之所以选择竹子为材料,如他自己所说,“既然它在中国与日本文化中具有独特涵养,我们尽可能使用竹子”。
这充分体现了竹子在中国和日本文化中的重要地位。竹子排布的密度与直径,提供了各种不同的空间分割,利用这些特性,隈研吾设计了一面竹墙,就像长城一样沿着基地斜面的一层竹子,将长城的特质运用到居住行为上。这样一来房子被称作“墙”而非“房屋”(4.4竹构件的连接竹子自身具有很多优点,如前面已经提到的,它是一种便宜,生长迅速的植物,其优越的物理性能使图10外挂竹墙公厕图11隈研吾设计的竹屋之成为很好的建筑材料。但是在竹子建筑中,连接部分是竹结构的一个难点。因为竹子本身是圆筒形的,圆形的交接在节点处比较困难;另外竹纤维是纵向生长的,这样竹子很容易在纵向破裂;竹子表面很光滑而且坚硬,捆绑材料很难固定住。目前常用的一些连接竹结构的方法可以比较好的解决这一难题。
1)捆绑连接法捆绑连接法是最常见的连接方法,用传统的自然植物连接,如椰子的纤维、棕榈叶、树的内皮和竹藤等。捆绑之前将藤条在水中浸泡一下,藤条在干燥后会收缩变紧,从而捆绑的更牢固。横梁末端和绑带起到了传递受力的作用,如果捆绑得不够紧,横梁很可能会在孔洞里裂开。
2)榫卯(螺栓)连接法具有次级连接元素的构件经常用于与绳索的上下连接。在这种连接方法中,作为螺栓的构件负责传递拉力与压力。在木构件中,这种连接由榫卯来完成。金属螺钉是穿孔材料,如果竹材不够新鲜,竹子就很容易被楔形的螺钉劈裂,因此要选用砍伐后不久的竹材穿孔,另外穿孔不能太靠近竹子的端部,否则竹子会很容易裂开4.5实例分析——zE砒厅1)背景哥伦比亚的建筑师西蒙·韦雷致力于竹建筑的研究已经很多年,是这方面的专家。他设计了大量优秀的竹子建筑,这些作品包括住宅、观光塔、乡村俱乐部甚至马厩。
zERI厅是西蒙·韦雷为了2000年汉诺威世博会而设计的,它代表了(ZemErnissionsResearch&Initiatives,zERI)的宗旨——可持续发展,另一个目的是为了推动竹子在南美洲作为建筑材料的应用。
该建筑的建筑面积2150m!,其中地面1650m2,一层的展厅500m2(见图14~16)。
2)方案zERI厅为圆形架构建筑,主要静力结构的构成单元由2个斜柱及其支撑的2个悬臂梁组成。在这个圆形放射状平面上每个轴线上有2个支撑横梁,横梁在最高处形成1个圆环。lO对上述的基本结构单元按照圆形规律布置,构架上还有一些为了减少跨度而设置的支撑结构。支撑结构不把荷载直接图14zElu厅外观图15框架示意图16受力示意传递到斜柱上,而是将荷载转化成柱与柱之间的相互挤压。为了避免斜柱折断,减少斜柱的长度,在整个建筑的中间高度位置加入了旋转展厅。
该建筑屋顶呈lO边形,向外悬挑7m。屋顶平面的直径为40m,屋脊处高度为14.5m,屋面排水槽处高度为7m。屋面材料为9mm厚的瓷砖贴面,由竹子加固,下铺3cm的水泥砂浆。砂浆和下面铺的金属卷材一起将屋顶的荷载传递到椽子上,椽子之间的距离较近,由它们将荷载向下传递给梁和柱(见图17、18)。
外圈的斜柱由6根圆木绑成,里圈的由4根绑成,它们是由纽纹条和扁钢连接的。不论里圈还是外圈,斜柱只有2棵圆木直接与基础接触,其它的圆木都是用来增加硬度和弹性的。里圈的斜柱下部是圆型基座,外圈的斜柱下接单个的基座,由基础梁相互连接。
3)连接方法①A型——水泥砂浆埋螺纹杆从内部打穿竖向竹子2~3个柱子节儿,插入螺纹杆,再从外注入水泥砂浆将其固定。横向竹子在垂直方向打一个穿孑L,串在螺纹杆上。螺纹杆伸出来的末端,至少要有一个螺母和圈垫拧在上面,最后在向横向竹子注入水泥砂浆。
②B型——钢条螺栓,水泥固定首先把横向放置的竹子竖向打孔,螺纹杆从这些孔中拉出来。第2根垂直放置的竹子外侧固定了钢条,钢条绕过横向竹子,拧在刚才拉出来垂直螺纹杆上。钢条像根皮带将2根竹子拉在一起。横向竹子上被钢条搭上的那节必须灌入水泥砂浆,否则钢条一紧,竹子就会被勒劈。
③2种连接方式的评估根据FMPA斯图加特(一家专门测试材料的机构)的实验,A型连接基本没有什么错位,在螺纹杆连接处连接竹子的时候,曾出现竹子破裂。最大的荷载为70kN。B型连接有1.5mm的错位,不过可以承受140kN,是上一种的2倍之多。竹子的破裂发生在给钢条凿孔和对竹子进行切割的时候。
4.6局限及解决办法1)寿命有些竹子的淀粉含量比较高,在收割后很快就会被昆虫和霉菌侵蚀,破坏了竹子的强度和联接。
在热带雨林中,没有经过防腐处理的竹子建筑的预期寿命是3.5年,很少有寿命超过15年的,因此整个建筑每隔一定时间就要重建。
解决办法:一种传统的办法是将竹子烘烤晾干后,快速的用烟熏一下,利用烟里面的木馏油在竹子表面形成一层保护膜,这样就可以起到很好的防蛀作用。还有一种方法是在竹子外表面涂上一层熟石灰,这样可以防止湿气渗入,也可以防止霉菌的腐蚀。在印度尼西亚还有一种传统的办法就是在竹子涂上焦油后再包一层沙子,待晾干后再刷石灰。
2)连接尽管一些传统的方法,诸如榫卯和捆扎技术已经使用了上千年。但是这种固定方法的效率并不高,在一定范围内会有移动。由于竹子会随季节性的湿气变化而膨胀,膨胀率达到直径的6%,长度也会相应缩小,从而使连接处变松弛。
解决办法:西蒙-韦雷设计了一种连接法,即上面提到的螺栓水泥连接法。由于螺栓是一种力量集中型的连接构件,所以定在竹片容易引起竹子的开裂,这种方法是在螺栓节点之间填充固化水泥。有了这种连接法,可以增大竹子建筑的跨度。
3)缺乏设计指导和规范社会上存在一种普遍的观念,就是竹子是穷人的建筑材料,竹子建筑被看作是临时的避难所。这种观念导致竹子这种生态建筑材料的价值长期被忽视了。除了传统的建造方法外,现代只有极少数建筑师致力于竹子的研究和开发。因而在竹建筑的设计方面缺乏相应的指导和规范,在通常情况下,专业建筑师在选材时就很少考虑竹材。
5结语
通过以上对竹子的介绍可知,竹子在我国作为建筑材料被开发是切实可行的。目前国内发展迅速,大规模的城镇建设消耗了大量能源,也给环境带来了破坏。以可持续发展为方针,针对我国国情、建设采用“就地取材”和“低技术”的理念是必要的。我国的竹类资源十分丰富,使用竹子已有几千年的历史,从乐器、家具到古老的“火箭”、造纸、造船、造桥、建造房屋,竹子几乎可以涉及到各个领域。但是人们的传统观念认为以竹子为材料代表了贫穷和落后,这种错误的认识导致了对竹子的利用只停留在传统的方法上,技术落后、产品单一,没有更好的挖掘竹子的价值。
要开发竹建筑项目,首先要考虑项目实施的对象。比如在开放的林区和生产石材的地区,人们可以获得足够的木材和石材,就无需关注竹材的利用。
相对来讲,竹建筑项目在比较贫困且没有资源可供选择的地区成功实施的可能性更大。如果当地人们已经使用了竹子,那么工作就更容易开展。丰富的竹资源是实施低成本的首要前提,根据竹资源清查和年采伐量限额的计算,可以预测可收获的竹材数量,并制定相应的竹子管理计划。另外一个要考虑的问题是项目成本,竹屋的成本由竹建筑的规模、竹材处理、设计、施工及其它材料的使用等因素构成。
论文摘要:对环保节能型建筑材料的研究现状进行了综述,对环保节能型建筑材料的发展、应用进行了展望,指出建筑材料的环保节能是当前世界上普遍关注的热点问题,环保节能型建筑材料的发展离不开高新技术及新材料的应用。
建筑材料的生产和加工行业是一个典型的能源消耗型产业,其生产和加工过程中不仅耗费大量的能源,还会污染环境。据统计,2005年建材行业消耗各类能源占全国能源消耗总量的7%,其产生的粉尘和排放分别占全国工业粉尘和排放总量的63%和8. 5 %位居全国工业的第一位和第二位。由此可见,在全国节能减排工作中,建材工业具有举足轻重的作用。因而,发展和推广环保节能型建筑材料是势在必行的。
建筑材料要做到环保节能,就必须综合考虑建筑材料的生产和使用能耗,尽量采用工业废渣做原料,在保证一定材料成本的条件下,选择保温效果好的建筑材料。环保节能建筑材料是以最少的资料,并尽量利用工农业废弃物及再生材料制造出的高效能建筑材料。在生产过程中也尽量减少对大气污染和能源消耗。
1环保节能型建筑材料的发展及应用现状
1. 1环保节能型建筑材料的发展现状
1 .1. 1废弃植物纤维
废弃植物纤维是一种具有多种用途的可再生生物资源,主要是指农作物秸秆、废弃木质材料、废弃竹子等。我国是一个农业大国,农作物秸秆等废弃植物纤维资源十分丰富。
废弃植物纤维具有很多良好的性能,在环保节能型建筑材料的开发与应用中具有很大的性能潜力。
相对于其他建筑材料而言,以秸秆等植物纤维为原材料制成的砌块加工过程简单快捷,没有环境污染,可以称得上是绿色环保节能性材料,用它来建造的建筑更可称得上是百分之百的生态建筑。但是由于材料本身的特性,适用于的建筑也有一定的局限性,目前无法用于两层以上的建筑承重构件的需要,不过对于目前广泛需求的私人住宅及小型的公共建筑,秸秆砌块是非常适合的,同时也迎合了当前人们崇尚自然的心态。
1. 1.2石膏建材
石膏类建材具有的优点:1)石膏的锻烧能耗比较低(仅为水泥的1 /4、石灰的1/3),因而用石膏做建材可大大节约能源;2)石膏建材比实心砖、混凝土均节约材料;3)石膏建材具有可循环使用性,不产生建筑垃圾;4)石膏无毒无害,具有良好的耐热、耐火性。1 .1.3粉煤灰
粉煤灰是火力发电厂燃煤粉锅炉排出的一种工业废渣。我国2000年粉煤灰排放量1.6亿t,且每年不断递增,粉煤灰堆放占地面积大,且威胁生态环境,处置粉煤灰的一个有效办法是将粉煤灰应用于建材。利用粉煤灰代替部分赫土制作烧结砖、空心砖、墙地砖以及粉煤灰烧结陶粒等,而掺加粉煤灰生产的陶质制品是很有发展前途的新型环保节能建筑材料。
1 .1 .4泡沫玻璃
泡沫玻璃是集环保、保温、阻燃、隔潮、吸声于一体的新型建筑材料。其原料是废弃的各种颜色平板或瓶罐玻璃碎块,属于废物利用;生产的产品具有显著的环保效益;生产过程不产生“三废”。
泡沫玻璃具有自重轻、抗压强度高、导热率低、耐火性好、抗渗防水能力强、化学稳定性高等特点,是一种既保温又保冷的建筑材料。目前,泡沫玻璃广泛适用于各种场所,如代替砖和砌块,作为屋面、墙体、天棚材料和保温隔热构件。
1 .1 .5膜材料
建筑用复合膜材料具有透光性好、密度小、机械强度高、耐久、防火、保温和抗紫外线等优良特性,因而成为新一代的环保节能型建筑材料。用于建筑中的膜材料种类繁多,按材质的不同可分为两大类:1) PTFE类膜材料,其树脂的含量大于90%;2)PVC类膜材料。
膜材对自然光的透光率可达20,即使对保温隔热性能要求较高的双层膜建筑,其透光率也达4%一8%,透射光在膜结构建筑内部产生均匀的漫射光,无阴影、无眩光,白天可满足各种室内活动的需要,因而可节省大量的照明用电。膜材有较高的反射率和较低的光吸收率,并且热传导性较低,这在很大程度上阻止了太阳能辐射进人室内,减少了热量的传递,具有良好的保温隔热性能。膜材化学性能稳定,不会对环境造成污染和人体造成伤害,膜材作为一种绿色建材在发达国家得到了大力的推广和应用。
1 .1 .6其他环保节能型建材
一种纳米微胶囊相变材料可作为新型的环保节能型建筑材料,其主要成分为纳米和微胶囊化的相变材料。纳米在光催化作用下,能杀死病毒,消除VOC和无机有害气体,能在不通人室外新风的情况下有效提高室内空气品质,减少空调系统的能耗;同时,微胶囊相变材料通过相变,物质的分子结构迅速地发生转变,在恒温状态下进行吸热或放热,在外界温度变化时能有效地保持室内热环境的稳定性,减少了能量的损耗,达到建筑节能的目的。
1.2环保节能型建筑材料的应用现状
1.2.1用于墙体及围护结构的环保节能型建材
节能型外墙所用建材必须兼顾合适的储热能力和好的保温隔热性能,复合型墙体是首选。
空心砌块和多孔砖是常用的、节能良好的墙体建材。在空心砌块的墙体中,可向空隙中填加膨胀珍珠岩、散状玻璃棉或散状矿物棉等松散填充绝热保温材料,降低墙体导热系数及砌块之间的对流换热作用。另外,用高压缩空气把絮状的或块状的玻璃棉吹到墙体空腔中,填充密实,同样能起到很好的保温作用。
节能型墙体建材应用较多的还有加气混凝土。加气混凝土是优良的低能耗新型墙体保温节能材料,是目前所有墙体材料中唯一能够满足节能标准65%要求的单一材料。它已广泛用于内外墙体、屋面、楼层和平坡屋面,不仅可以用于民用居住建筑,而且可以广泛地用于工业建筑和4层以下混合结构建筑的承重墙体。
对于建筑的围护结构,则可采用轻质高效的玻璃棉、岩棉、泡沫塑料等保温材料,以减轻建筑能耗。
1.2.2用于屋顶、地板及门窗的环保节能型建材
用于屋顶的环保节能型建材有玻璃棉或矿物棉毡(垫),这些保温材料与装饰贴面复合而成的天花板,能减少阁楼空间与屋顶天花板之间的传热系数,起到隔热保温的作用。
门窗能耗占我国高能耗建筑中总能耗约40%因而门窗的环保节能显得尤为重要。塑料门窗的隔热性能比常用的钢、木、铝合金门窗要好得多;同时塑料门窗生产过程中采用清洁的生产技术,少用天然能源,生产出的门窗无毒害、无污染、无放射性,有利于环境保护和人体健康,符合人们提出的“绿色建材”的概念,因而塑料门窗属于环保节能型建材。
2环保节能型建材未来发展策略探讨
开发环保节能型建材,从根本上改变我国建材工业发展中存在的高投人低产出、高消耗、高污染、低效益的粗放式生产方式,选择资源节约型、污染最低型、质量效益型、科技先导型的发展方式,把建材的发展和资源利用、生态保护、污染治理有机地结合起来,这是21世纪我国建筑材料发展的战略目标。
我国建材行业未来发展战略方向应该是:大力发展环保节能型建材,采用低能耗制造工艺和不污染环境的生产技术,尽量不使用含有对人体有害的、有机化学物质,兼顾可回收利用和循环生产,坚持走资源节约型和环境友好型的可持续发展道路。
论文关键词:建筑材料 节能 环保 发展策略
论文摘要:对环保节能型建筑材料的研究现状进行了综述,对环保节能型建筑材料的发展、应用进行了展望,指出建筑材料的环保节能是当前世界上普遍关注的热点问题,环保节能型建筑材料的发展离不开高新技术及新材料的应用。
建筑材料的生产和加工行业是一个典型的能源消耗型产业,其生产和加工过程中不仅耗费大量的能源,还会污染环境。据统计,2005年建材行业消耗各类能源占全国能源消耗总量的7%,其产生的粉尘和排放分别占全国工业粉尘和排放总量的63%和8. 5 %位居全国工业的第一位和第二位。由此可见,在全国节能减排工作中,建材工业具有举足轻重的作用。因而,发展和推广环保节能型建筑材料是势在必行的。
建筑材料要做到环保节能,就必须综合考虑建筑材料的生产和使用能耗,尽量采用工业废渣做原料,在保证一定材料成本的条件下,选择保温效果好的建筑材料。环保节能建筑材料是以最少的资料,并尽量利用工农业废弃物及再生材料制造出的高效能建筑材料。在生产过程中也尽量减少对大气污染和能源消耗。
1环保节能型建筑材料的发展及应用现状
1. 1环保节能型建筑材料的发展现状
1 .1. 1废弃植物纤维
废弃植物纤维是一种具有多种用途的可再生生物资源,主要是指农作物秸秆、废弃木质材料、废弃竹子等。我国是一个农业大国,农作物秸秆等废弃植物纤维资源十分丰富。
废弃植物纤维具有很多良好的性能,在环保节能型建筑材料的开发与应用中具有很大的性能潜力。
相对于其他建筑材料而言,以秸秆等植物纤维为原材料制成的砌块加工过程简单快捷,没有环境污染,可以称得上是绿色环保节能性材料,用它来建造的建筑更可称得上是百分之百的生态建筑。但是由于材料本身的特性,适用于的建筑也有一定的局限性,目前无法用于两层以上的建筑承重构件的需要,不过对于目前广泛需求的私人住宅及小型的公共建筑,秸秆砌块是非常适合的,同时也迎合了当前人们崇尚自然的心态。
1. 1.2石膏建材
石膏类建材具有的优点:1)石膏的锻烧能耗比较低(仅为水泥的1 /4、石灰的1/3),因而用石膏做建材可大大节约能源;2)石膏建材比实心砖、混凝土均节约材料;3)石膏建材具有可循环使用性,不产生建筑垃圾;4)石膏无毒无害,具有良好的耐热、耐火性。1 .1.3粉煤灰
粉煤灰是火力发电厂燃煤粉锅炉排出的一种工业废渣。我国2000年粉煤灰排放量1.6亿t,且每年不断递增,粉煤灰堆放占地面积大,且威胁生态环境,处置粉煤灰的一个有效办法是将粉煤灰应用于建材。利用粉煤灰代替部分赫土制作烧结砖、空心砖、墙地砖以及粉煤灰烧结陶粒等,而掺加粉煤灰生产的陶质制品是很有发展前途的新型环保节能建筑材料。
1 .1 .4泡沫玻璃
泡沫玻璃是集环保、保温、阻燃、隔潮、吸声于一体的新型建筑材料。其原料是废弃的各种颜色平板或瓶罐玻璃碎块,属于废物利用;生产的产品具有显着的环保效益;生产过程不产生“三废”。
泡沫玻璃具有自重轻、抗压强度高、导热率低、耐火性好、抗渗防水能力强、化学稳定性高等特点,是一种既保温又保冷的建筑材料。目前,泡沫玻璃广泛适用于各种场所,如代替砖和砌块,作为屋面、墙体、天棚材料和保温隔热构件。
1 .1 .5膜材料
建筑用复合膜材料具有透光性好、密度小、机械强度高、耐久、防火、保温和抗紫外线等优良特性,因而成为新一代的环保节能型建筑材料。用于建筑中的膜材料种类繁多,按材质的不同可分为两大类:1) PTFE类膜材料,其树脂的含量大于90%;2)PVC类膜材料。
膜材对自然光的透光率可达20,即使对保温隔热性能要求较高的双层膜建筑,其透光率也达4%一8%,透射光在膜结构建筑内部产生均匀的漫射光,无阴影、无眩光,白天可满足各种室内活动的需要,因而可节省大量的照明用电。膜材有较高的反射率和较低的光吸收率,并且热传导性较低,这在很大程度上阻止了太阳能辐射进人室内,减少了热量的传递,具有良好的保温隔热性能。膜材化学性能稳定,不会对环境造成污染和人体造成伤害,膜材作为一种绿色建材在发达国家得到了大力的推广和应用。
1 .1 .6其他环保节能型建材
一种纳米微胶囊相变材料可作为新型的环保节能型建筑材料,其主要成分为纳米和微胶囊化的相变材料。纳米在光催化作用下,能杀死病毒,消除VOC和无机有害气体,能在不通人室外新风的情况下有效提高室内空气品质,减少空调系统的能耗;同时,微胶囊相变材料通过相变,物质的分子结构迅速地发生转变,在恒温状态下进行吸热或放热,在外界温度变化时能有效地保持室内热环境的稳定性,减少了能量的损耗,达到建筑节能的目的。
1.2环保节能型建筑材料的应用现状
1.2.1用于墙体及围护结构的环保节能型建材
节能型外墙所用建材必须兼顾合适的储热能力和好的保温隔热性能,复合型墙体是首选。
空心砌块和多孔砖是常用的、节能良好的墙体建材。在空心砌块的墙体中,可向空隙中填加膨胀珍珠岩、散状玻璃棉或散状矿物棉等松散填充绝热保温材料,降低墙体导热系数及砌块之间的对流换热作用。另外,用高压缩空气把絮状的或块状的玻璃棉吹到墙体空腔中,填充密实,同样能起到很好的保温作用。
节能型墙体建材应用较多的还有加气混凝土。加气混凝土是优良的低能耗新型墙体保温节能材料,是目前所有墙体材料中唯一能够满足节能标准65%要求的单一材料。它已广泛用于内外墙体、屋面、楼层和平坡屋面,不仅可以用于民用居住建筑,而且可以广泛地用于工业建筑和4层以下混合结构建筑的承重墙体。
对于建筑的围护结构,则可采用轻质高效的玻璃棉、岩棉、泡沫塑料等保温材料,以减轻建筑能耗。
1.2.2用于屋顶、地板及门窗的环保节能型建材
用于屋顶的环保节能型建材有玻璃棉或矿物棉毡(垫),这些保温材料与装饰贴面复合而成的天花板,能减少阁楼空间与屋顶天花板之间的传热系数,起到隔热保温的作用。
门窗能耗占我国高能耗建筑中总能耗约40%因而门窗的环保节能显得尤为重要。塑料门窗的隔热性能比常用的钢、木、铝合金门窗要好得多;同时塑料门窗生产过程中采用清洁的生产技术,少用天然能源,生产出的门窗无毒害、无污染、无放射性,有利于环境保护和人体健康,符合人们提出的“绿色建材”的概念,因而塑料门窗属于环保节能型建材。
2环保节能型建材未来发展策略探讨
开发环保节能型建材,从根本上改变我国建材工业发展中存在的高投人低产出、高消耗、高污染、低效益的粗放式生产方式,选择资源节约型、污染最低型、质量效益型、科技先导型的发展方式,把建材的发展和资源利用、生态保护、污染治理有机地结合起来,这是21世纪我国建筑材料发展的战略目标。
我国建材行业未来发展战略方向应该是:大力发展环保节能型建材,采用低能耗制造工艺和不污染环境的生产技术,尽量不使用含有对人体有害的、有机化学物质,兼顾可回收利用和循环生产,坚持走资源节约型和环境友好型的可持续发展道路。
关键词:新型建筑材料,发展状况
1.引言
新型建筑材料是相对于传统建筑材料而言的,它主要包括新型墙体材料、保温隔热材料、防水密封材料和装饰装修材料,具有传统建筑材料无法比拟的功能。
建筑材料费用在基本建设总费用中占50%以上,具有相当大的比例;而且建筑材料的品种和质量水平制约着建筑与结构形式和施工方法。此外,建筑材料直接影响土木和建筑工程的安全可靠性、耐久性及适用性(经济适用、美观、节能)等各种性能。因此,新型建筑材料的开发、生产和使用,对于促进社会进步、发展国民经济具有重要意义。
2.新型建筑材料概述
新型建筑材料及其制品工业是建立在技术进步、保护环境和资源综合利用基础上的新兴产业。一般来说,新型建筑材料应具有一下特点:
(1)复合化。随着现代科学技术的发展,人们对材料的要求越来越高,单一材料往往难以满足要求。因此,利用符合技术制备的复合材料应运而生。论文参考,新型建筑材料。论文参考,新型建筑材料。所为复合技术是将有机与有机。有机与无机、无机与无机材料,在一定条件下,按适当的比例复合。然后,经过一定的工艺条件有效地将集中材料的优良性能结合起来,从而得到性能优良的复合材料。据专家预测,21世纪复合材料的比例将达到50%以上。
(2)多功能化。随着人民生活水平的提高和建筑技术的发展,对材料功能的要求将越来越高,要求新型材料从单一功能向多功能方向发展。即要求材料不仅要满足一般的使用要求,还要求兼具呼吸、电磁屏蔽、防菌、灭菌、抗静电、防射线、防水、防霉、防火、自洁、智能等功能。
(3)节能化、绿色化。随着我国墙体材料革新和建筑节能力度的逐步加大,建筑保温、防水、装饰装修标准的提高及居住条件的改善,对新型建筑材料的需求不仅仅是数量的增加,更重要的是质量的提高,即参评质量与档次的提高及产品的更新换代。随着人们生活水平和文化素质的提高,以及自我保护意识的增强,人们对材料功能的要求日益提高,要求材料不但具有良好的使用功能,还要求材料无毒、对人体健康无害、对环境不会产生不良影响,即新型建筑材料应是所谓的“生态建筑材料”或“绿色建筑材料”。
(4)轻质高强化。轻质主要是指材料多孔、体积密度小。如空心砖、加气混凝土砌块轻质材料的使用,可大大减轻建筑物的自重,满足建筑向空间发展的要求。高强主要是指材料的强度不小于60MPa。高强材料在承重结构中的应用,可以减小材料截面面积提高建筑物的稳定性及灵活性。
(5)工业化生产。工业化生产主要是指应用先进施工技术,采用工业化生产方式,产品规范化、系列化。论文参考,新型建筑材料。这样,材料才能具有巨大市场潜力和良好发展情景,如涂料、防水卷材、塑料地板等建筑材料的生产。
3.国内外新型建筑材料发展状况
我国新型建筑材料工业是伴随着改革开放的不断深入而发展起来的,我国新型建筑材料工业基本完成了从无到有、从小到大的发展过程,在全国范围内形成了一个新兴的行业,成为建筑材料工业中重要产品门类和新的经济增长点。
1) 新型墙体材料
墙体材料是指在建筑中起承重、围护或分隔作用的材料。新型墙体材料品种较多,主要包括各种空心砖、新型实心砖、砌块、墙板等,如黏土空心砖、掺废料的粘土砖、非粘土砖、建筑砌块、加气混凝土、轻质板材、复合板材等,其主要特点是节能、利废、省土、环保、减轻劳动强度和提高施工效率。我国墙体材料改革“十五”规划和2015年发展规划中明确提出,重点开发和推广全煤矸石空心砖、高掺量粉煤灰空心砖生态建筑材料产品。但目前在总的墙体材料中所占比例仍然偏小,因此很难满足当前对环境资源保护的要求。只有促使各种新型墙体材料因地制宜快速发展,才能改变墙体材料不合理的产品结构,达到节能、保护耕地、利用工业废渣、促进建筑技术的目的。
2) 新型建筑涂料
新型建筑涂料是指涂敷于物体表面能形成连续性涂膜,装饰、保护或使物体具有某种特殊功能的材料。近年来,无机高分子涂料受到各国重视,日本将其列为低公害产品加以发展,欧美国家也大力推广。新型高档涂料不断出现,如氟树脂涂料等,国外还相继出现了抗菌涂料、抗静电涂料及防海水侵蚀等功能涂料。
3) 新型建筑塑料
建筑塑料是以高分子材料为主要成分,添加各种改性剂及助剂,为适合建筑工程各部位的特点和要求而生产出用于各类建筑工程的塑料制品。论文参考,新型建筑材料。近几年来,在建筑工程中,塑料制品将不断取代金属制品。主要体现在塑料管道、覆面材料和门窗,以及室外装修、防水保温材料的产量和需求量日益增大。我国塑料建筑材料行业加快了研发和推广应用步伐,行业生产规模不断扩大,技术水平稳步提高,尤其是塑料型材、管材已经进入稳定成熟的增长时期,是塑料建筑材料中最成熟的品种,目前生产仍在稳定增长中,并成为应用最好的塑料建筑材料。论文参考,新型建筑材料。
4) 新型装饰材料
装饰材料是指建筑物内外墙面、地面、顶棚的饰面材料。我国建筑装饰装修材料的发展,起步较晚,与国外相比,我国装饰材料的生产企业规模偏小,产品质量不稳定,款色旧,档次低,配套性差,市场竞争能力弱;科研开发力量不足,产品更新换代能力弱,不能适应市场需求;产品结构不合理,中、低档产品比例大,高档材料比重低。不能满足高档建筑装饰装修的需求。由于装修材料的应用,使民用建筑室内环境污染问题日益突出,有专家认为继“煤烟型污染”和“光化学烟雾型污染”之后,人们已经进入以“室内空气污染”为标志的第三污染时期。所以,必须对装饰装修材料有害物质进行限量;对建筑室内污染进行控制等,降低室内污染,大力发展绿色建筑材料。论文参考,新型建筑材料。
5) 新型防水、密封材料
防水材料是指有效防止雨水或地下水向建筑物内部渗漏的防水薄膜材料,是建筑业及其他有关行业所需要的重要功能材料。我国建筑防水、密封材料经过几十多年的努力,获得了较大发展,到目前为止已基本上发展成为门类较为齐全、产品规格档次多样、工艺装备开发已初具规模的防水材料工业体系。
参考文献:
[1]梁美.浅析新型建筑材料的趋势与发展[J].文学与艺术,2009(12):233-233
[2]张光磊.新型建筑材料[M].北京:中国电力出版社,2008
[3]迟建生.浅谈新型建筑材料的使用与发展趋势[J].林业科技情报,2009(3):144-145
建筑材料要做到环保节能,就必须综合考虑建筑材料的生产和使用能耗,尽量采用工业废渣做原料,在保证一定材料成本的条件下,选择保温效果好的建筑材料。环保节能建筑材料是以最少的资料,并尽量利用工农业废弃物及再生材料制造出的高效能建筑材料。在生产过程中也尽量减少对大气污染和能源消耗。
1环保节能型建筑材料的发展及应用现状
1. 1环保节能型建筑材料的发展现状
1 .1. 1废弃植物纤维
废弃植物纤维是一种具有多种用途的可再生生物资源,主要是指农作物秸秆、废弃木质材料、废弃竹子等。我国是一个农业大国,农作物秸秆等废弃植物纤维资源十分丰富。
废弃植物纤维具有很多良好的性能,在环保节能型建筑材料的开发与应用中具有很大的性能潜力。
相对于其他建筑材料而言,以秸秆等植物纤维为原材料制成的砌块加工过程简单快捷,没有环境污染,可以称得上是绿色环保节能性材料,用它来建造的建筑更可称得上是百分之百的生态建筑。但是由于材料本身的特性,适用于的建筑也有一定的局限性,目前无法用于两层以上的建筑承重构件的需要,不过对于目前广泛需求的私人住宅及小型的公共建筑,秸秆砌块是非常适合的,同时也迎合了当前人们崇尚自然的心态。
1. 1.2石膏建材
石膏类建材具有的优点:1)石膏的锻烧能耗比较低(仅为水泥的1 /4、石灰的1/3),因而用石膏做建材可大大节约能源;2)石膏建材比实心砖、混凝土均节约材料;3)石膏建材具有可循环使用性,不产生建筑垃圾;4)石膏无毒无害,具有良好的耐热、耐火性。1 .1.3粉煤灰
粉煤灰是火力发电厂燃煤粉锅炉排出的一种工业废渣。我国2000年粉煤灰排放量1.6亿t,且每年不断递增,粉煤灰堆放占地面积大,且威胁生态环境,处置粉煤灰的一个有效办法是将粉煤灰应用于建材。利用粉煤灰代替部分赫土制作烧结砖、空心砖、墙地砖以及粉煤灰烧结陶粒等,而掺加粉煤灰生产的陶质制品是很有发展前途的新型环保节能建筑材料。
1 .1 .4泡沫玻璃
泡沫玻璃是集环保、保温、阻燃、隔潮、吸声于一体的新型建筑材料。其原料是废弃的各种颜色平板或瓶罐玻璃碎块,属于废物利用;生产的产品具有显着的环保效益;生产过程不产生“三废”。
泡沫玻璃具有自重轻、抗压强度高、导热率低、耐火性好、抗渗防水能力强、化学稳定性高等特点,是一种既保温又保冷的建筑材料。目前,泡沫玻璃广泛适用于各种场所,如代替砖和砌块,作为屋面、墙体、天棚材料和保温隔热构件。
1 .1 .5膜材料
建筑用复合膜材料具有透光性好、密度小、机械强度高、耐久、防火、保温和抗紫外线等优良特性,因而成为新一代的环保节能型建筑材料。用于建筑中的膜材料种类繁多,按材质的不同可分为两大类:1) PTFE类膜材料,其树脂的含量大于90%;2)PVC类膜材料。
膜材对自然光的透光率可达20,即使对保温隔热性能要求较高的双层膜建筑,其透光率也达4%一8%,透射光在膜结构建筑内部产生均匀的漫射光,无阴影、无眩光,白天可满足各种室内活动的需要,因而可节省大量的照明用电。膜材有较高的反射率和较低的光吸收率,并且热传导性较低,这在很大程度上阻止了太阳能辐射进人室内,减少了热量的传递,具有良好的保温隔热性能。膜材化学性能稳定,不会对环境造成污染和人体造成伤害,膜材作为一种绿色建材在发达国家得到了大力的推广和应用。 转贴于 中国论文下载中心
1 .1 .6其他环保节能型建材
一种纳米微胶囊相变材料可作为新型的环保节能型建筑材料,其主要成分为纳米和微胶囊化的相变材料。纳米在光催化作用下,能杀死病毒,消除VOC和无机有害气体,能在不通人室外新风的情况下有效提高室内空气品质,减少空调系统的能耗;同时,微胶囊相变材料通过相变,物质的分子结构迅速地发生转变,在恒温状态下进行吸热或放热,在外界温度变化时能有效地保持室内热环境的稳定性,减少了能量的损耗,达到建筑节能的目的。
1.2环保节能型建筑材料的应用现状
1.2.1用于墙体及围护结构的环保节能型建材
节能型外墙所用建材必须兼顾合适的储热能力和好的保温隔热性能,复合型墙体是首选。
空心砌块和多孔砖是常用的、节能良好的墙体建材。在空心砌块的墙体中,可向空隙中填加膨胀珍珠岩、散状玻璃棉或散状矿物棉等松散填充绝热保温材料,降低墙体导热系数及砌块之间的对流换热作用。另外,用高压缩空气把絮状的或块状的玻璃棉吹到墙体空腔中,填充密实,同样能起到很好的保温作用。
节能型墙体建材应用较多的还有加气混凝土。加气混凝土是优良的低能耗新型墙体保温节能材料,是目前所有墙体材料中唯一能够满足节能标准65%要求的单一材料。它已广泛用于内外墙体、屋面、楼层和平坡屋面,不仅可以用于民用居住建筑,而且可以广泛地用于工业建筑和4层以下混合结构建筑的承重墙体。
对于建筑的围护结构,则可采用轻质高效的玻璃棉、岩棉、泡沫塑料等保温材料,以减轻建筑能耗。
1.2.2用于屋顶、地板及门窗的环保节能型建材
用于屋顶的环保节能型建材有玻璃棉或矿物棉毡(垫),这些保温材料与装饰贴面复合而成的天花板,能减少阁楼空间与屋顶天花板之间的传热系数,起到隔热保温的作用。
门窗能耗占我国高能耗建筑中总能耗约40%因而门窗的环保节能显得尤为重要。塑料门窗的隔热性能比常用的钢、木、铝合金门窗要好得多;同时塑料门窗生产过程中采用清洁的生产技术,少用天然能源,生产出的门窗无毒害、无污染、无放射性,有利于环境保护和人体健康,符合人们提出的“绿色建材”的概念,因而塑料门窗属于环保节能型建材。
2环保节能型建材未来发展策略探讨
开发环保节能型建材,从根本上改变我国建材工业发展中存在的高投人低产出、高消耗、高污染、低效益的粗放式生产方式,选择资源节约型、污染最低型、质量效益型、科技先导型的发展方式,把建材的发展和资源利用、生态保护、污染治理有机地结合起来,这是21世纪我国建筑材料发展的战略目标。
我国建材行业未来发展战略方向应该是:大力发展环保节能型建材,采用低能耗制造工艺和不污染环境的生产技术,尽量不使用含有对人体有害的、有机化学物质,兼顾可回收利用和循环生产,坚持走资源节约型和环境友好型的可持续发展道路。
论文摘要:文章从确保人的健康、最大限度降低能耗、合理利用资源、降低环境负荷、长寿多适和经济性等几个方面来分析了绿色建筑的设计要点。
建筑行业是一个资源和能源消耗高,环境污染重的行业,随着人类环保节能意识地不断提高,绿色建筑逐渐成为热门。然而,一些标榜为“绿色”的建筑由于设计和管理不合理,不仅花费了更高的资金,而且也并未取得预期的环保节能效果。
1、确保人的健康
绿色建筑设计的重要任务是确保使用者的健康,要保证室内空气质量、热环境、噪音和电磁场辐射等因素对人的影响。设计中尽可能地采用低毒或无毒材料,如墙和吊顶使用无毒或低毒性涂料,建材无甲醛或Voc含量最少,采用陶瓷、硬木等硬装修地面等;选择材料、建筑系统和机械系统时尽量减少木制品、地毯、涂料、密封膏、织物等潜在的对健康不利的污染物,合理组织自然通风,设置进风口和必需的出风口,引风入室。改善室内热环境,包括温度、湿度、辐射温度和气流等,提高人体舒适性。提高水质量,有条件的可以选用直饮水。合理进行自然采光,即满足人类健康的需要,又满足视觉美学的需要,同时达到节能的效果。通过改进细部设计和建造方法,以及采用吸声材料来提高建筑的隔音效果。
2、最大限度降低能耗
2.1减少建筑材料生产运输过程中的能耗
在建筑设计过程中,不仅要注重使用过程中的节能,还应考虑蕴含在建筑材料本身中的能源消耗量。在满足建筑的使用功能和结构安全的前提下,应尽可能地选用生产能耗低的建筑材料,以及钢材、铝材这些回收利用率较高的建筑材料,实现建筑的可持续。为减少运输过程中的能耗和污染,应尽可能的选用地方性的材料。
2.2减少建筑使用过程中的能耗
在建筑建成后使用过程中会消耗大量的能耗,所以应重点从建筑本身来做好节能设计,可通过建筑体形设计达到节能效果,如平面布局、平面形状、进深、体形系数、表面面积系数、长宽比和朝向等因素,都与建筑的节能效果有很大关系。合理设计建筑的墙体、门窗、屋顶、热缓冲区及有效遮阳,提高外围护结构的保温隔热性能,也对建筑节能有着重大意义。
3、合理利用资源
3.1清洁能源的利用
太阳能是一种资源丰富的清洁能源,在建筑中可将强太阳能的利用,如设计并建造太阳能光电屋顶、太阳能电力墙和太阳能光电玻璃,将太阳能转化为建筑本身需要的电能和热能。此外,风能也是一种开发利用较为方更的一种清洁能源,除了建筑的自然通风外,还可以安装风力发电和风力致热设备,将风能转化为建筑内可直接使用的能源。
3.2回收利用旧建筑材料
加大旧建筑材料的回收利用,尽可能地降低能源和物质投入及废弃物和污染物的产出,这是绿色建筑体系最重要的内在机制。可将建筑拆除过程中的建筑材料,如木地板、木制品、混凝土预制构件、铁器、钢材、砖石、保温材料等,经过加工和改造,在满足规范和设计要求的条件下,利用到新建筑中。
3.3可再生材料的利用
建筑中加大木材、废纸/纤维保温材料等可再生材料的利用,不仅较少建筑的投资,还可减轻人类过度开采自然资源引发的生态问题。
4、降低环境负荷
在进行绿色建筑设计的过程中,应注意减轻对自然环境的破坏,减少环境污染,使建筑产生的建筑垃圾、固体、污水与气体等污染物带来最小的环境负荷。
4.1选择环境负荷小的建筑材料
建筑生产过程中会消耗大量的资源和能源,并带来较高的环境污染。建筑师在对材料进行选择时,应具备生态和经济的意识,选择对环境造成的负荷小的材料,如生态水泥、绿化混凝土、高性能长寿建筑材料、家居舒适化和保健化建材等。可使用预制模数构件来减少建筑垃圾。
4.2采用合理的施工方法
建筑设计要充分考虑施工过程中带来的污染,在建筑的造型设计、材料选用和工艺设计都应便于施工,减少施工的能耗和降低其带来的环境负荷。
5、使建筑长寿多适
5.1选用耐久性材料,延长建筑使用寿命
设计中选用耐久性较好的建材,以延长建筑的使用寿命,最好做到建筑材料的使用寿命与建筑同步,减少材料的更换、维护,从而节约费用。
5.2采用灵活多适的设计手法
建筑师在设计中应充分预见到建筑可能根据用户的不同要求而改造,采取适应性改变、灵活性设计等策略,提高建筑的使用寿命和使用效益,以提高整体资源利用率,减少寿命周期的能源资源消耗和环境影响。例如,设计两所住宅建筑,在材料和工艺都相同的情况下,设计者采用不同户型的话,一种自适应性又差,可能在巧年后无法满足使用功能,无法改造只有拆除重建,而另一所由于可以灵活变换户型而得到更长时间的使用,相比之下,在相同的时间内,后者生命周期中耗费的资源和产生的污染比前者要少很多。
6、满足经济合适性原则
人们通常认为绿色建筑比普通建筑的投资成本要高很多,这也是其推广的最大障碍之一,其实从长远来看,如果加强绿色建筑的管理,采取综合性的设计,可大大降低建筑的建造和后期运行的费用,取得较好的经济效益和社会效益。
事实上,绿色建筑由于能源、资源的节约会大大降低建造和使用成本,其自适应性设计也会显著降低后期的哦维护和改造费用,并降低环境成本,其整体效益是非常可观的。在绿色建筑设计中应选择环境性和经济性平衡的建筑材料,并建立整体建筑系统投资优化的概念,从设计、建造和使用运行都全局来考虑其经济效益。
[关键词] 建筑材料;环保;发展
[中图分类号] TU51~59 [文献标志码] A [文章编号]1003-1324(2012)-02-0078-02
随着环保型消费逐步占据主流,住宅建筑的生产商和消费者都对建材提出了安全、健康、环保的要求。采用清洁卫生技术生产,减少对天然资源和能源的使用,大量使用无公害、无污染、无放射性、有利于环境保护和人体健康的环保型建筑材料,是住宅建筑发展的必然趋势。所谓环保型建材,即考虑了地球资源与环境的因素,在材料的生产与使用过程中,尽量节省资源和能源,对环境保护和生态平衡具有一定积极作用,并能为人类构造舒适环境的建筑材料。
环保型建材应具有以下特性:一是满足建筑物的力学性能、使用功能以及耐久性的要求。二是对自然环境具有亲和性、符合可持续发展的原则。即节省资源和能源,不产生或不排放污染环境、破坏生态的有害物质,减轻对地球和生态系统的负荷,实现非再生性资源的可循环使用。三是能够为人类构筑温馨、舒适、健康、便捷的生存环境。
1住宅建筑装饰材料的污染及其原因
随着人们生活水平的提高,逐渐对住宅建筑的环境设计重视起来,力求创造一个舒适、高雅的生活和工作环境。但是室内装修使用不少材料大都是由化工材料制成的,有的本身含有有毒物质,它们不断地向室内空气中挥发有毒成分,给人体带来不良影响。据报道,美国环境保护局的专家们曾经对数个城市的10幢新建房屋建筑作抽样检查证实,在现代化房屋建筑内空气含有多达500余种的化学物质,比室外要高出许多倍。又据美国微生物学会年会有关论文报道,现代房屋建筑的2%~3%有石棉和氡,10%左右有病毒、细菌等微生物。含有这些有害物质的建筑被称为“病态建筑”,这些有“病”的建筑常常会把自身的“病”传染给房屋的使用者.
事实证明,建筑材料问题是非常重要的,所释放的各种气体如氨、甲醛、苯、氡等对人体的健康非常不利。封闭的室内环境由于温度、湿度较大,有些材料会为霉菌和细菌生长提供养料,对人体的危害更大。具体来说,住宅建筑装修的污染物主要来自以下几个方面:
(1)石材类
石材类装修材料如花岗岩、大理石、石膏、瓷砖等,含有一种叫做氡的有害物质。氡是世界卫生组织公布的19种环境致癌物之一,它是仅次于吸烟的第二个肺癌致病因。
(2)板材类
不符合环保标准的人造装修板材,内含超标的甲醛,如大芯板(细木工板)、胶合板、纤维板、刨花板,以及用这些板材制作的复合地板、家具等。甲醛主要来自于制作复合板材所使用的脲醛树脂胶,这种胶具有胶接强度高、不易开胶的特点,是目前生产各种复合板材普遍使用的粘合剂。脲醛树脂胶含有甲醛,会形成游离甲醛气体释放到空气中,而甲醛为高毒性物质。
(3)涂料类
房屋装修使用的油漆、涂料、防水材料,以及各种油漆涂料的添加剂和稀释剂含有有害物质苯。
(4)水泥等
水泥等建材主要含有有害物质氨,它是一种无色、有强烈刺激性气味的气体。装修设计的环保,最主要取决于材料的环保程度。现在的建筑材料打出了很多环保的卖点,如节水、节能、防霉、防虫、防菌等,这给了设计师更大的发挥空间。不过,设计师一般是按照客户的要求,以及开出的价格来选择用料的,环保材料价格相对较高。
2 住宅建筑应合理选择和使用环保型建筑材料
2.1 注重采用新型环保建材
作为现代建筑工程重要物质基础的新型建材,国际上称之为健康建材、绿色建材、环境建材、生态建材等。环保型建材及制品主要包括:新型墙体材料、新型防水密封材料、新型保温隔热材料、装饰装修材料和无机非金属新材料等。按照世界卫生组织的建议,健康住宅应能使居住者在身体上、精神上和社会上完全处于良好的状态,应达到的具体指标最重要的一条,就是尽可能不使用有毒、有害的建筑装饰材料,如含高挥发性有机物的涂料;含高甲醛等过敏性化学物质的胶合板、纤维板、胶粘剂;含放射性高的花岗石、大理石、陶瓷面砖、煤矸石砖;含微细石棉纤维的石棉纤维水泥制品等.
因此,应该仔细地选择和恰当地运用环保型建材,将建筑材料对环境和人体健康的不利影响限制在最小范围内。避免使用那些产生放射性污染的材料,溶剂型油漆、化纤毛毯、复合木板和其他建筑产品都可能在空气里释放出甲醛等挥发性的有机混合物(VOC),这些化学制品不仅影响建筑工人和建筑使用者的健康,同时,也会增加环境中的粉尘和有机物污染。
2.2 遵循国家的环保法规
《民用建筑工程室内环境污染控制规范》于2002-01-01 正式实施。室内装修的环境污染问题已引起国家的重视,最近,国家质监局等部门公布实施了《室内装饰装修材料人造板及其制品中有害物质限量》等一系列环保法规,应努力执行。应选用已通过环保管理认证的材料;减少设计中色彩鲜艳石材的运用;多采用优质聚酯漆和环保型硝基漆,减少或杜绝在空气流通较差的房间使用醇酸油漆的数量。当然,不同的建筑类型有不同的设计标准,但健康和无害化应该是普遍的原则。
3 住宅建筑可持续发展的途径
3.1 提倡绿色住宅建筑
与传统建材相比,制造新型建材不仅可以降低自然资源的消耗和能耗,而且能使大量的工业废弃物得合理的开发与利用;新型建材不仅不会对人类的生存环境造成污染,而是有益于人体的健康,有助于改善建筑功能,起到防霉、隔音、隔热、杀菌、调温、调湿、调光、阻燃、除臭、防射线、抗静电、抗震等作用;制造新型建材不仅可以采用不对环境造成污染的生产技术,而且在产品结束其使用寿命后,还可以作为再生资源加以利用,不会形成新的废异物。
3.2 节约资源,降低能耗
按广义生命周期的观点,建材能耗包括:建材生产、建筑物营运、建筑物的日常使用、建筑物的拆除解体、建材再利用等方面能耗。加工越细致和制造过程越复杂的产品和材料,通常要在生产过程中消耗更多的能源。一般来说,耐久性越好的材料,导致室内污染越少。绿色建筑师们往往就地取材,减少使用金属、混凝土之类加工程度高、能耗大的建材;就地加工,减少使用金属、混凝土之类加工程度高、能耗大的建材,重新开发短寿易耗废旧材料。选择再处理(如油漆、再加工、防水防火处理等)较少的建筑材料,或者选用那些对其维护只产生最小环境影响的材料。另外,功能要求的变化,使用期限的限制,城市发展的需要等等都可能需要建筑被拆除或改造。如果在设计时就考虑了其拆除时的问题,则可对材料的再生和循环使用起到相当的帮助。积极利用可循环使用的建筑材料,可以减少垃圾掩埋的压力和节省自然资源。建筑物到达使用期限后,其材料应能自然降解或转换。
4、结束语
环保型建材是一个内涵深邃、外延广袤的概念,它是生态建筑赖以发展的基础。材料的革新往往引起技术上的革命。近年来,各种各样的有利于节能和环保新材料的问世,如透明泡热材料、高强轻质材料、高保温玻璃等,大大推动了生态建筑的发展。
我国环保型建材的发展已开始起步,目前,我国已开发的装饰材料有壁纸、涂料、地毯、复合地板、管材、玻璃、陶瓷、纤维强化石膏板等。如防霉壁纸,经过化学处理,排除了壁纸在空气潮湿或室内外温差较大的情况下易出现的发霉、起泡、滋生霉菌的现象;环保型内外墙乳胶漆,不仅无味无污染,还能散发香味,可以洗涤、复刷等。应该积极注意新型建材的信息,新型建筑材料在环境保护和能源节约方面扮演着重要角色,这些材料将能积极主动地应付自然环境的挑战。可以相信,大力推广环保型建材,运用现代高科技手段进行设计,实现住宅建筑可持续发展会逐步变为现实。
随着环保型消费逐步占据主流,住宅建筑的生产商和消费者都对建材提出了安全、健康、环保的要求。采用清洁卫生技术生产,减少对天然资源和能源的使用,大量使用无公害、无污染、无放射性、有利于环境保护和人体健康的环保型建筑材料,是住宅建筑发展的必然趋势。所谓环保型建材,即考虑了地球资源与环境的因素,在材料的生产与使用过程中,尽量节省资源和能源,对环境保护和生态平衡具有一定积极作用,并能为人类构造舒适环境的建筑材料。
环保型建材应具有以下特性:一是满足建筑物的力学性能、使用功能以及耐久性的要求。二是对自然环境具有亲和性、符合可持续发展的原则。即节省资源和能源,不产生或不排放污染环境、破坏生态的有害物质,减轻对地球和生态系统的负荷,实现非再生性资源的可循环使用。三是能够为人类构筑温馨、舒适、健康、便捷的生存环境。
1、住宅建筑装饰材料的污染及其原因
随着人们生活水平的提高,逐渐对住宅建筑的环境设计重视起来,力求创造一个舒适、高雅的生活和工作环境。但是室内装修使用不少材料大都是由化工材料制成的,有的本身含有有毒物质,它们不断地向室内空气中挥发有毒成分,给人体带来不良影响。据报道,美国环境保护局的专家们曾经对数个城市的10幢新建房屋建筑作抽样检查证实,在现代化房屋建筑内空气含有多达500余种的化学物质,比室外要高出许多倍。又据美国微生物学会年会有关论文报道,现代房屋建筑的2%~3%有石棉和氡,10%左右有病毒、细菌等微生物。含有这些有害物质的建筑被称为“病态建筑”,这些有“病”的建筑常常会把自身的“病”传染给房屋的使用者[1].
事实证明,建筑材料问题是非常重要的,所释放的各种气体如氨、甲醛、苯、氡等对人体的健康非常不利。封闭的室内环境由于温度、湿度较大,有些材料会为霉菌和细菌生长提供养料,对人体的危害更大。具体来说,住宅建筑装修的污染物主要来自以下几个方面:
(1)板材类。不符合环保标准的人造装修板材,内含超标的甲醛,如大芯板(细木工板)、胶合板、纤维板、刨花板,以及用这些板材制作的复合地板、家具等。甲醛主要来自于制作复合板材所使用的脲醛树脂胶,这种胶具有胶接强度高、不易开胶的特点,是目前生产各种复合板材普遍使用的粘合剂。脲醛树脂胶含有甲醛,会形成游离甲醛气体释放到空气中,而甲醛为高毒性物质。
(2)石材类。石材类装修材料如花岗岩、大理石、石膏、瓷砖等,含有一种叫做氡的有害物质。氡是世界卫生组织公布的19种环境致癌物之一,它是仅次于吸烟的第二个肺癌致病因。
(3)涂料类。房屋装修使用的油漆、涂料、防水材料,以及各种油漆涂料的添加剂和稀释剂含有有害物质苯。
(4)水泥等。水泥等建材主要含有有害物质氨,它是一种无色、有强烈刺激性气味的气体。装修设计的环保,最主要取决于材料的环保程度。现在的建筑材料打出了很多环保的卖点,如节水、节能、防霉、防虫、防菌等,这给了设计师更大的发挥空间。不过,设计师一般是按照客户的要求,以及开出的价格来选择用料的,环保材料价格相对较高。
我国目前室内装修的环境污染问题相当严重,但在重视和治理方面还存在较大差距。原因如下:首先,随着生活水平的提高,人们对居住条件要求越来越高,但很多消费者的室内环保意识并不强,在装修时注重的往往是居室的豪华与气派,而忽视了装修后的室内环境污染。其次,从我国装修材料市场上看,大多数生产企业和经销商并不了解自己生产或销售的产品是否符合国家标准。因而不能按照国家标准生产或销售装修材料,使污染室内环境的建材源源不断产出并流入市场。再次,装修材料生产企业资质低生产技术水平落后,没有采用无污染技术(清洁生产)。
2、住宅建筑应合理选择和使用环保型建筑材料
2.1注重采用新型环保建材
作为现代建筑工程重要物质基础的新型建材,国际上称之为健康建材、绿色建材、环境建材、生态建材等。环保型建材及制品主要包括:新型墙体材料、新型防水密封材料、新型保温隔热材料、装饰装修材料和无机非金属新材料等。按照世界卫生组织的建议,健康住宅应能使居住者在身体上、精神上和社会上完全处于良好的状态,应达到的具体指标最重要的一条,就是尽可能不使用有毒、有害的建筑装饰材料,如含高挥发性有机物的涂料;含高甲醛等过敏性化学物质的胶合板、纤维板、胶粘剂;含放射性高的花岗石、大理石、陶瓷面砖、煤矸石砖;含微细石棉纤维的石棉纤维水泥制品等[2].
因此,应该仔细地选择和恰当地运用环保型建材,将建筑材料对环境和人体健康的不利影响限制在最小范围内。避免使用那些产生放射性污染的材料,溶剂型油漆、化纤毛毯、复合木板和其他建筑产品都可能在空气里释放出甲醛等挥发性的有机混合物(VOC),这些化学制品不仅影响建筑工人和建筑使用者的健康,同时,也会增加环境中的粉尘和有机物污染。
2.2遵循国家的环保法规
《民用建筑工程室内环境污染控制规范》于2002-01-01正式实施。室内装修的环境污染问题已引起国家的重视,最近,国家质监局等部门公布实施了《室内装饰装修材料人造板及其制品中有害物质限量》等一系列环保法规,应努力执行。应选用已通过环保管理认证的材料;减少设计中色彩鲜艳石材的运用;多采用优质聚酯漆和环保型硝基漆,减少或杜绝在空气流通较差的房间使用醇酸油漆的数量。当然,不同的建筑类型有不同的设计标准,但健康和无害化应该是普遍的原则。
2.3加强宣传工作,提高环保意识
利用各种宣传媒体进行环保意识、环保知识、环保建材知识的教育,使全民树立起强烈的生态意识和环保意识,树立加快发展环保型建材的责任感,自觉地参与保护生态环境、发展环保型建材的工作中。室外的绿色营造了美丽的环境,室内设计方面同样需要环保意识,严格控制住宅建筑的装修污染:
(1)要严格选材。首先,要看装饰材料是否是正规生产厂家的产品,要查看生产厂的商标、生产地址、防伪标志等。然后,要看产品检测报告中的甲醛、苯等有害物体释放量是否合乎标准。
(2)要在装修后找有资质、正规的室内环境监测部门进行检测,听取专家的意见,选择合适的入住时间。最好空闲一段时间,使室内有害物质消释到安全系数内再入住。
(3)在入往后常开窗户加强通风,加速室内不良物质和气体的排放。
(4)如果在入住后有不良反映,要及时到医院检查身体,并请检测部门来检测,及时清除致病的污染源。
(5)要学习、掌握一些装修环保标准和法规,在遇到因装修污染引起的纠纷时,要按照国家的环保法规依法调解或经诉讼解决。
3、住宅建筑可持续发展的途径
3.1提倡绿色住宅建筑
20世纪90年代开始,“可持续发展”成为世界上许多国家的发展战略,专家们提出了“绿色建筑”的概念。绿色建筑就是“资源有效利用的建筑”,亦即节能、环保、舒适、健康、有效的建筑,简言之为低能耗、低污染的建筑。对于材料的选用遵循以下原则:一是提倡使用3R材料(可重复使用、可循环使用、可再生使用)。二是选用无毒、无害、不污染环境,有益人体健康的材料和产品,宜采用取得国家环境保护标志的材料、产品。
与传统建材相比,制造新型建材不仅可以降低自然资源的消耗和能耗,而且能使大量的工业废弃物得合理的开发与利用;新型建材不仅不会对人类的生存环境造成污染,而是有益于人体的健康,有助于改善建筑功能,起到防霉、隔音、隔热、杀菌、调温、调湿、调光、阻燃、除臭、防射线、抗静电、抗震等作用;制造新型建材不仅可以采用不对环境造成污染的生产技术,而且在产品结束其使用寿命后,还可以作为再生资源加以利用,不会形成新的废异物。
3.2提倡清洁生产(无污染技术)
减少建材生产对地球环境和生态平衡的负面影响。现代社会经济发达、基础设施建设规模庞大,建筑材料的大量生产和使用一方面为人类构筑了丰富多彩、便捷的生活设施,但同时其发展是以能源的过度消耗和环境污染为代价的。笔者认为,忽视原材料的“环境价值”是建筑对环境产生不利影响的原因之一。因此,要保护环境,实现可持续的建筑设计,就必须把原材料对环境造成的影响,加入衡量建筑的价值体系中去。建筑是取之自然又回归自然的创造性工程,所使用的材料不应对人体及周边环境产生危害,如墙体采用粘土砖即是对自然的破坏。并尽量采用低蕴能材料,避免有毒污染材料。建材生产避免以破坏、占有土地林木为代价的,在我国每年的建材资源消耗达50亿t,毁坏农田6700万公顷。就可持续发展建筑而言,对木材的选择需要慎重进行。树木的砍伐可能带来相当多的可持续发展问题,如运输能耗、生物差异多样性的损失、可能发生的局部经济环境被破坏等问题。
环境亲和的建筑材料应该耐久性好、易于维护管理、不散发或很少散发有害物质,当然,同时也得兼顾其他方面的特性,如艺术效果等。为了实现可持续发展的目标,将建筑材料对环境造成的负面影响控制在最小限度之内,需要开发研究无污染技术,清洁生产环保型建筑材料。例如,利用工业废料(粉煤灰、矿渣、煤矸石等)可生产水泥、砌块等材料;利用废弃的泡沫塑料生产保温墙体板材;利用废弃的玻璃生产贴面材料等。既可以减少固体废渣的堆存量,减轻环境污染,又可节省自然界中的原材料,对环保和地球资源的保护具有积极的作用。免烧水泥可以节省水泥生产所消耗的能量;高流态、自密实免震混凝土,在施工工程中不需振捣,既可节省施工能耗,又能减轻施工噪音。
3.3节约资源,降低能耗
按广义生命周期的观点,建材能耗包括:建材生产、建筑物营运、建筑物的日常使用、建筑物的拆除解体、建材再利用等方面能耗。加工越细致和制造过程越复杂的产品和材料,通常要在生产过程中消耗更多的能源。一般来说,耐久性越好的材料,导致室内污染越少。绿色建筑师们往往就地取材,减少使用金属、混凝土之类加工程度高、能耗大的建材;就地加工,减少使用金属、混凝土之类加工程度高、能耗大的建材,重新开发短寿易耗废旧材料。选择再处理(如油漆、再加工、防水防火处理等)较少的建筑材料,或者选用那些对其维护只产生最小环境影响的材料。另外,功能要求的变化,使用期限的限制,城市发展的需要等等都可能需要建筑被拆除或改造。如果在设计时就考虑了其拆除时的问题,则可对材料的再生和循环使用起到相当的帮助。积极利用可循环使用的建筑材料,可以减少垃圾掩埋的压力和节省自然资源。建筑物到达使用期限后,其材料应能自然降解或转换。
3.4借鉴国外成功的经验
发达国家在对环保型建材的研究、开发、实施上起步较早,制订了一些有机挥发物散发量的试验方法,规定了一些环保型建材的性能标准,并且开始推行低散发量标志认证,同时,开发了一些环保型建材新产品。国外消费者对建筑装饰材料的环保程度要求很高,西欧各国和美国等发达国家的建材目前达环保标准的已超过90%,日本还推出了无化学住宅。在倡议和发展环保型建材的基础上,一些国家已经建成了居住或办公用的样板建筑,取得了良好的社会和经济效益。充分利用老旧建筑的材料,尽可能使用由再生原料制成的材料。由再生原料制成的建材产品可以减少固态垃圾,以及制造的能量消耗,而且节省自然资源,这也是具有环保意识的做法,在世界上逐渐流行起来[3].比如,在西班牙塞维利亚1992年世界博览会上纸制建筑曾大量登场,展览会的入口标志塔就是由预制纸构件来建成的,它的直径为13m,高达33m.由于这座塔是可完全分解的,所以,在展览结束后其材料不会浪费。再比如,美国弗里斯特儿童商店总部的地毯是使用处理过的塑料瓶,入口门廊则使用回收的玻璃灯泡制成的瓷砖。许多国家还致力于研究建筑废材(包括工业废材)的改造再生技术,及其与成本的关系,以更广泛地节约资源、减少地球垃圾。
4、结束语
环保型建材是一个内涵深邃、外延广袤的概念,它是生态建筑赖以发展的基础。材料的革新往往引起技术上的革命。近年来,各种各样的有利于节能和环保新材料的问世,如透明泡热材料、高强轻质材料、高保温玻璃等,大大推动了生态建筑的发展。
我国环保型建材的发展已开始起步,目前,我国已开发的装饰材料有壁纸、涂料、地毯、复合地板、管材、玻璃、陶瓷、纤维强化石膏板等。如防霉壁纸,经过化学处理,排除了壁纸在空气潮湿或室内外温差较大的情况下易出现的发霉、起泡、滋生霉菌的现象;环保型内外墙乳胶漆,不仅无味无污染,还能散发香味,可以洗涤、复刷等。应该积极注意新型建材的信息,新型建筑材料在环境保护和能源节约方面扮演着重要角色,这些材料将能积极主动地应付自然环境的挑战。可以相信,大力推广环保型建材,运用现代高科技手段进行设计,实现住宅建筑可持续发展会逐步变为现实。
参考文献:
[1]许亚文,鲁坤元,杨慧。设计面向21世纪的绿色住宅[J].四川建筑,1999(2):56-57.