生命周期评价(LCA)与生态建筑材料

1 前⾔
  材料是构成建筑物和构筑物的物质基础。远古时代⼈类从利⽤天然⽯材和⽊材开始不断探索,使建筑材料从原来为数不多的诸如砖、⽡、灰、砂、⽯等传统建筑材料发展到上千余类、花⾊品种不计其数的建筑材料体系。建筑材料从单纯的“实⽤性、功能性”含义外,⼜增加了“舒适、安全、美观“的要求。建筑作为⼈类⽣存的重要依托,全世界建筑施⼯中每年⽯材⽤量占总⽤量的40%,原⽊⽤量占总⽤量的25%,建筑耗能占总耗能的40%。原材料的采集可能会导致资源的枯竭,建筑材料的制造要消耗能量,产⽣与地球温室效应和酸⾬相关的污染,建筑的拆除⼜产⽣⼤量的建筑垃圾……因此建筑材料与⼈类的⽣存发展以及环境资源可持续发展是息息相关的。随着⼈们环保意识的不断增强,创造健康、⾼效、舒适、优美的环保型建筑——“⽣态建筑”成为追求的⽬标,从材料层⾯上说,“绿⾊建材”的研究和开发是“⽣态建筑”的重要组成,理应受到重视。过去⼈类建筑活动的⼀⼤特点就是按照⾃⾝的需要⽣产、加⼯并利⽤建筑材料,当不需要时即废弃之,其运⾏模式是:资源——建筑——废物。迄今为⽌建筑的建造按⼀次性使⽤的单向循环来处理,以⾄造成建筑物的建造变成⼀种将⾃然资源提取,再将⼤量废弃物排回到环境中去的恶性循环,这是⼀种典型的“享⽤浪费型”体系。当今世界“资源及环境危机”⽇益严重,因⽽,从建筑材料⼈⼿,探讨评价建筑材料的“环境效益”的科学⽅法,积极推⾏建筑材料的再⽣循环(Renewable Cycle)利⽤,就显得⼗分迫切,它是有效利⽤建筑材料,促进绿⾊建材及可持续发展的重要⽅⾯,是贯彻《中国21世纪议程>中倡导的“资源与环境可持续发展”战略决策的具体体现。因此,“环境负荷评价”及“⽣态环境材料”(Ecomaterials)的科学理念为我们提供了有益的借鉴。
民国小学生作文
  2 “⽣态环境材料”[Ecomaterials]和环境负荷评价LCA
  2.1 ⽣态环境材料
  “⽣态环境材料”(Ecomaterials)⼜称“具有环境意识的材料”,它是赋予材料以优异的环境协调性或者那些直接具有净化和修复环境等功能的材料。其实质就是对资源和能源消耗少,对⽣态环境影响⼩,可以再⽣利⽤或者降解使⽤,并且具有优异的使⽤性能的材料。建筑材料是材料家族的⼀个重要成员,量⼤⾯⼴,对⼈类环境和资源的可持续发展影响巨⼤,所以同样具
沃德事有“环境协调性”的要求。依照上述理念,相应提出“⽣态建筑材料”Eco—Building-Materials)这⼀概念。 “⽣态建筑材料”(Eco—Build—ing-Materals)是指在满⾜使⽤要求的前提下,使得建筑材料的开发、⽣产和使⽤过程中的资源和能源消耗少,对⽣态环境影响⼩,可以再⽣循环(RenewableCycle)利⽤的建筑材料。这要求我们在建筑材料的选择、⽣产和使⽤中⾸先从⼈类社会的长远利益出发,以满⾜⼈类社会的可持续发展为最终⽬标,更好地发挥建筑材料的潜能,使建筑材料具有尽可能⾼的使⽤性能和使⽤价值。
  2.2 环境负荷评价(LCA)
  分析从原料的采集⼀直到⽣产、使⽤、废弃及再⽣利⽤的全过程,及其对环境带来的影响,并进⾏定量评价的⽅法即
为“环境负荷评价”(Life Cycle As—sessment)。它是将建筑产品寿命周期各阶段的环境负荷分解为资源及能源的使⽤对⼤⽓、⽔及⼟壤的污染,地球温室效应,废弃物的数量等进⾏解析并定量表达的过程。如图l所⽰为建筑材料寿命周期循环资源环境影响⽰意。在进⾏环境负荷评价(LCA)时,投⼊的⼀⽅要考虑资源及能源的消耗和资源再⽣的可能性,排出的⼀⽅要考虑对⼤⽓、⽔、⼟壤的环境污染以及固体废物数量及能耗等,上述两⽅⾯均作为环境负荷的评价指标来调查分析评价建筑材料在整个寿命周期中物质及能量的平衡和环境负荷。环境负荷评价(LCA)分析具体步骤主要包括⽬标和范围的确定、清单分析、影响评价和释义与改进分析。针对建筑材料来说,其⽬标和范围主要关注建筑材料相应的资源及能源的消耗及污染问题,清单分析主要是指收集确定建筑材料整个⽣命周期中的投⼊与产出,包括其资源能耗、系统排放的废⽓废⽔、固体废弃物及其他环境释放物。环境影响评价⽅法主要采⽤总能量消耗(GER)、温室⽓体排放(GWP)、固体废弃物负担(SWB)等环境评价指标。最后根据清单分析和影响评价,结合评价⽬的和范围的具体要求得出有关分析结果,并提出原材料、⼯艺设计及施⼯管理等⽅⾯的改进措施,从⽽完成整个评价过程2。
  3 建筑材料的⽣产及再⽣循环((Renewable Cycle)
  ⼈类建筑发展史就是利⽤地球赋予的资源和能源,扩⼤⾃⾝的活动范围,改善⼈的居住⽣活质量、促进⼈类⽂明进步的过程。随着21世纪的到来,关系⼈类⽣死存亡的地球资源环境问题⽇益突出,因此作为建筑材料不仅要求先进的结构围护和舒适性,⽽且要考虑建筑材料与地球环境协调的问题。传
统建筑材料⽣产具有能耗⾼、污染⼤的特点,对其关键性⽣产⼯艺进⾏技术改造和创新能减少建筑材料⽣产中的污染。例如,钢铁⽣产中采⽤先进的薄板坯连铸或双棍连铸⼯艺,能够⼤⼤降低能耗及CO2的污染。美国国家⽯膏公司发明的CALCIDRNE煅烧炉在悬浮状态下煅烧⽯膏原料,⽯膏粉在8分钟内完成煅烧⼯艺,从⽽降低了⽯膏煅烧和⼲燥能耗。另⼀⽅⾯,建筑固体废弃物的再⽣循环同样是改善和提⾼其环境协调性的重要⽅⾯。建筑物在解体拆除时不仅会产⽣⼤量的含有混凝⼟、⽊材、⾦属、塑料等成分的固体废物,⽽且⽆论新建还是拆毁时都会留下建筑残⼟污泥等建筑副产品,建筑废弃物占总⼯业废弃物的⽐例达40%因此,科学的治理和有效利⽤建筑废弃物意义重⼤。如图2所⽰为建筑固体废弃物的再⽣循环途径⽰意。再者,建筑材料的环境相容性也是建筑材料的⽣产及再⽣循环应该考虑的重要因素。例如,⽤含有炼钢所需的有益⾦属元素从AI、TI等的涂料代替普通涂料来做为建筑钢结构防腐涂料,在回收时不须考虑涂层的分离,以便于钢结构的回炉。将热塑性塑料LDPE和⽊材纤维、⽊屑等温和,利⽤传统的注射成型法得到多孔性的⼈⼯⽊材,它吸湿性低,具有良好的加⼯性,其性质随着塑料基体和⽊材废料的相对含量不同⽽不同,能充分利⽤废弃的塑料和⽊屑,并具有⽣物降解性。在聚丙烯膜或泡沫中加⼊适量的BaO,通过加热解聚形成回收性能良好的丙烯,这些都是提⾼材料环境相容性的有效⽅法。相信现代⾼科技的迅猛发展将会为建筑材料的再⽣循环利⽤开辟新的更多的途径3。
  总之,建筑材料⽣产的节能改进和固体废弃物的再⽣利⽤是提⾼建筑材料环境协调性的重要措施,应当受到⼈们的重视。
  4 建筑师在“⽣态建筑材料”(E—co—Building—Materials)使⽤和推⼴中的作⽤
佛山金马影剧院  建筑师直接从事建筑及构配件的设计和选材⼯作,肩负着“设计⼴厦千万间,⼤蔽天下寒⼠俱欢颜”的历史重任。⽆庸质疑,建筑师在贯彻绿⾊建筑及建材资源可持续发展⽅⾯起着举⾜轻重的作⽤。令⼈担忧的是,建筑师教育体系以及整个建筑市场环境存在着很多不利因素。⼀⽅⾯,我国的建筑学教育往往对于建筑材料的加⼯⽣产、回收利⽤以及⽣态环境保护的相关知识的传授重视不够,造成⼴⼤建筑设计从业⼈员缺乏这⽅⾯的必要知识,因⽽在设计实践中很难做到⾃觉利⽤上述知识指导各⾃的设计⼯作;另⼀⽅⾯,整个社会包括业主普遍缺少⽣态保护及绿⾊建材可持续发展的观念和意识,设计中⽚⾯的追求豪华⽓派,⼤量的毫⽆节制的使⽤⾼档名贵的尤其是不可再⽣的建筑材料及构配件制品,选⽤材料的标准只是关注其⼯程物理性能和表⾯观感效果,认识不到蕴含在建筑材料内部的许多深层次的环境和资源问题;再加上各级政府城建主管部门在有关城市发展和更新⽅⾯观念上的偏差,市政建设中的”⼤拆⼤建”之风⽇益盛⾏。上述因素使得建筑材科的可持续利⽤⼯作在我国举步维
艰,长期受到冷落和忽视。建筑师应该重新认识建⽴在资源浪费基础上的旧建筑体系,科学评价建筑材料的“环境效益”,积极推进建筑材料的再⽣循环,使我们的建筑真正成为关爱⾃然,与⾃然和谐共存、造福⼈类的典范。
  建筑师应注意以下⼏⽅⾯:
  4.1 加强⾃⾝对建筑材料⽣产回收利⽤及⽣态保护的相关知识的学习,努⼒拓展⾃⼰的知识⾯,提⾼各⾃在建筑材料选材及设计⼯作中的环保意识,增强贯彻绿⾊建材及可持续发展的⾃觉性和历史使命感。
  4. 2 建筑设计中优先考虑选择环境协调性好的建筑材料;天然材料在具有良好的使⽤性能的同时环境协调性也很好,⽣⼟建筑、纸制建筑和传统的纯⽊构架建筑这些利⽤可再⽣的天然材料来建造建筑,很好地体现了环境协调性的要求4。
  4.3 在建筑设计过程中应考虑构配件的重复使⽤要求。借鉴建筑⼯业化的科学理念,将设计标准化作为⼤量性民⽤建筑设计的重要原则,提⾼建筑构配件(梁,柱,门,窗等)的通⽤性,使之便于拆装回⽤。
  4.4 借鉴欧洲各国及⽇本传统古建筑重建及维护的先进经验,有意识地将传统建筑中富有特⾊的耐⽤构配件应⽤到新建筑中去。
  这些构配件特有的历史积淀和民族特⾊可以很好地体现新旧建筑的历史延续及⽂脉特⾊,这种做法既很好地体现了建筑材料资源的可持续利⽤,⼜丰富了建筑师的设计⼿法,拓展了建筑师的设计思路。上海“新天地”的建筑开发及装修⼤量的保留使⽤原有建筑的结构⾻架及构配件,这些富有浓郁的地⽅特⾊和历史⽂化的建筑遗产在新建筑中的巧妙利⽤,营造出⼀种迷⼈的怀旧氛围,使“新天地”成
为上海这个国际化⼤都市中令⼈赞叹的新亮点,成为旧城区开发改造设计的典范。在旧城改造中正确的认识并发挥旧有建筑及构配件的潜在的材料资源和⼈⽂历史价值已成当务之急。
  我国已成功加⼊WT0组织,这意味着建材⾏业⾯临与国际接轨的严峻挑战。国际材料标准化组织ISO TC207委员会起草的ISO14000对环境负荷评价(LCA)进⾏如下定义:LCA是汇总和评估⼀个产品(或服务)体系在其整个寿命周期中所有的投⼊及产出对环境造成的和潜在的影响的⽅法5。建筑材料的环境协调性评价是将LCA的基本概念、原则和⽅法应⽤到建筑材料的环境负荷评价中去。政府各职能部门应依据环境负荷评价(LCA)的基本理念,对现有的建筑材料按照其资源存量、能源消耗及再⽣循环利⽤的可能性进⾏环境协调性的等级评估,发挥宏观政策管理优势,利⽤税收等经济⼿段,⿎励使⽤环境协调性好的材料,限制使⽤环境协调性差的材料,以便扭转⽬前建筑⽤材的不良倾向,引导建筑材料的正确消费和可持续利⽤。
  随着科学技术和⽣产⼒的不断发展,⼈类对建筑材料的要求越来越⾼,祖先从最初的⽊⾻泥墙、⼲阑草顶和⽯梁⽯柱到砖⽡泥灰以⾄钢铁、⽔泥和钢筋混凝⼟,⼀直发展到如今令⼈眼花撩乱的成千上万种的新型建材,这些构成了⼈类引以⾃豪
的“建筑⽂明”。为了切实体现和保证当今“建筑⽂明”可持续发展,建筑材料的“绿⾊化”和“⽣态化”是⼀个不可忽视的⼤问题。它涉及材料科学、⽣态学、建筑设计及施⼯管理等多种学科,只有通过产、学、研以及政府相关部门的通⼒合作才能实现这⼀⽬标。
  5 结论和建议天鹅湖音乐赏析
赵明鹏  (1)建筑材料的“⽣态化”是实现绿⾊建筑及资源环境可持续发展的关键;
  (2)⽣命周期评价(LCA)是系统评价建筑材料环境影响的重要⼿段;
  (3)建筑材料环境协调性的等级评估有利于正确引导建筑材料的合理消费;调墨油
  (4)建筑师在绿⾊建树的推⼴及应⽤中起着不可替代的作⽤。

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标签:建筑材料   建筑   环境   资源   评价   材料   设计   协调性
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