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第17章 绿色校园低碳化设计(1)

一、绿色校园与绿色建材

校园建筑是由建筑材料构成的,作为建筑材料而言,在生产和使用过程中,一方面消耗大量的能源,产生大量的粉尘和有害气体,污染大气和环境;另一方面,使用中会发挥出有害气体,对长期居住的人来说,会对健康产生影响。学校是培养人才的基地,同学们增长知识的同时,也在增长身体,校园建筑一定要绿色化、低碳化,因此鼓励和倡导学校采购、使用绿色建材和绿色建筑设备,对保护环境,改善师生的居住质量,做到可持续的经济发展是至关重要的。

绿色建材指健康型、环保型、安全型的建筑材料,在国际上称为健康建材或环保建材。绿色建材不是指单独的建材产品,而是对建材“健康、环保、安全”品性的评价。它注重建材对人体健康和环保所造成的影响及安全防火性能。在国外,绿色建材早已在建筑、装饰施工中广泛应用,在国内它只作为一个概念刚开始为大众所认识。绿色建材是采用清洁生产技术,使用工业或城市固态废弃物生产的建筑材料,它具有消磁、消声、调光、调温、隔热、防火、抗静电的性能,并具有调节人体机能的特种新型功能建筑材料。

绿色建材是材料科学的概念,绿色建材属于生态环境材料,其定义应该与生态环境材料的定义相同。对生态环境材料的定义,虽有不同的看法,但主要方面取得共识,例如,“生态环境材料是具有满意的使用性能和优良的环境协调性的材料。所谓优良的环境协调性是指在原料的采取制备、产品的生产制造、服役使用、废弃后的处置和循环再生利用的全过程中对资源和能源消耗少,对生态和环境污染小,循环再生利用率高”。由于对使用性能的要求与传统材料并无二致,生态环境材料定义区别于传统材料的主要是其环境协调性。应该指出的是,上述定义仍有不确定性,如“消耗少、污染小、利用率高”的要求没有确定的标准。关于定义的其他不同要求还有舒适性、能够改善环境、有利于人体健康、利用废弃物等。但是,这些附加的特征要求将更加局限生态环境材料的范畴。因此,从目前的发展水平来说,具有满意使用性能的任何材料,只要同时具有优异于传统材料的环境协调性,就应该视为生态环境材料,绿色建材同理。对于传统材料而言,只要经过改造后具有满意的使用性能和优良的环境协调性,就应该视为生态环境材料。

然而,对人体健康的直接影响仅是绿色建材内涵的一个方面,而作为绿色建材的发展战略,应从原料采集、产品制造、应用过程和使用后的再生循环利用四个方面进行全面系统的考察,方能界定是否称得上绿色建材。众所周知,环境问题已成为人类发展必须面对的严峻课题。人类不断开采地球上的资源后,地球上的资源必然越来越少,为了人类文明的延续,也为了地球生物的生存,人类必须改变观念,改变对待自然的态度,由一味向自然索取转变为珍惜资源,爱护环境,与自然和谐相处。人类在积极地寻找新资源的同时,目前最紧迫的应该是考虑合理配置地球上的现有资源和再生循环利用问题,做到既能满足当代社会需求又不致危害未来社会的发展,使发展与环境统一,眼前与长远结合。

绿色建材是生态环境材料在建筑材料领域的延伸,从广义上讲,绿色建材不是一种单独的建材产品,而是对建材“健康、环保、安全”等属性的一种要求,对原料加工、生产、施工、使用及废弃物处理等环节贯彻环保意识并实施环保技术,保证社会经济的可持续发展。

二、绿色建材的选择原则

1.符合国家的资源利用政策

(1)禁用或限用实心黏土砖、少用其他黏土制品。我国人均耕地只有.43亩,为保证国家粮食安全的耕地后备资源严重不足。据统计,我国实心黏土砖的年产量仍高达5500亿块左右,每年用土量约10亿m3,其中占用了相当一部分的耕地,是造成耕地面积减少的重要原因之一。在当前实心黏土砖的价格低廉和对砌筑技术要求不高的优势仍有极大吸引力的情况下,用材单位一定要认真执行国家和地方政府的规定,不使用实心黏土砖。空心黏土制品也要占用土地资源,因此在土地资源不足的地方也应尽量少用,而且一定要用高档次高质量的空心黏土制品,以促进生产企业提高土地资源的利用效率。

(2)选用利废型建材产品。这是实现废弃物“资源化”的最主要的途径,也是减少对不可再生资源需求的最有效的措施。利用工农业、城市和自然废弃物生产建筑材料,包括利用页岩、煤矸石、粉煤灰、矿渣、赤泥、河库淤泥、秸秆等废弃物生产的各种墙体材料、市政材料、水泥、陶粒等,或在混凝土中直接掺用粉煤灰、矿渣等。绝大多数利废型建材产品已有国家标准或行业标准,可以放心使用。但这些墙体材料与黏土砖的施工性能不一样,不可按老习惯操作。使用单位必须做好操作人员的技术培训工作,掌握这些产品的施工技术要点,才能做出合格的工程。

(3)选用可循环利用的建筑材料。目前除了部分钢构件和木构件外,这类产品还很少,但已有产品上市。例如连锁式小型空心砌块,砌筑时不用或少用砂浆,主要是靠相互连锁形成墙体;当房屋空间改变需拆除隔墙时,不用砂浆砌筑的大量砌块完全可以重复使用。又如外墙自锁式干挂装饰砌块,通过搭叠和自锁安装,完全不用砂浆,当需改变外装修立面时,能很容易被完整地拆卸下来,重复使用。

(4)拆除旧建筑物的废弃物与施工中产生的建筑垃圾的再生利用。这在国内还处于起步阶段,这是使废弃物“减量化”和“再利用”的一项技术措施。例如将结构施工的垃圾经分拣粉碎后与砂子混合作为细骨料配制砂浆。将回收的废砖块和废混凝土经分拣破碎后作为再生骨料用于生产非承重的墙体材料和校园综合建筑或庭园材料。

2.符合国家的节能政策

(1)选用对降低建筑物运行能耗和改善室内热环境有明显效果的建筑材料。我国建筑的能源消耗占全国能源消耗总量的27%,因此降低建筑的能源消耗已是当务之急。为达到建筑能耗降低50%的目标,必须使用高效的保温隔热的房屋围护材料,包括外墙体材料,屋面材料和外门窗,使用此类围护材料会增加一定的成本,但据专家计算,只需通过5~7年就可以由节省的能源耗费收回。在选用节能型围护材料时,一定要与结构体系相配套,并重点关注其热正性能和耐久性能,以保证有长期的优良的保温隔热效果。

(2)选用生产能耗低的建筑材料。这有利于节约能源和减少生产建筑材料时排放的废气对大气的污染。例如烧结类的墙体材料比非烧结类的墙体材料的生产能耗高,在满足设计和施工要求的情况下,就应尽量选用非烧结类的墙体材料。

3.符合国家的节水政策

我国水资源短缺,仅为世界人均值的1/4,有大量城市严重缺水,因此节水已成为建设节约型社会的重中之重。房屋建筑的节水是其中的一项重要措施,而搞好与房屋建筑用水相关的建材产品的选用是极重要的一环。首先要选用品质好的上下水系统产品,包括管材、管件、阀门及相关设备、保证管道不发生渗漏和破裂;第二要选用节水型的用水器具,如节水龙头、节水坐便器等;第三是选用易清洁或有自洁功能的用水器具,减少器具表面的结污现象和节约清洁用水量;第四是在小区内尽量使用渗水路面砖来修建硬路面,以充分将雨水留在区内土壤中,减少绿化用水。

4.不损害人的身体健康

(1)严格控制材料的有害物含量低于国家标准的限定值。建筑材料的有害物释放是造成室内空气污染而损害人体健康的最主要原因,它们主要来自:①高分子有机合成材料释放的挥发性有机化合物(包括苯、甲苯、游离甲醛等);②人造木板释放的游离甲醛;③天然石材、陶瓷制品、工业废渣制成品和一些无机建筑材料的放射性污染;④混凝土防冻剂中的氨释放。为控制有害产品流入市场,我国已有10项《室内装饰装修材料有害物质限量》标准;还有三项产品的有害物质含量列为国家的强制性认证,即陶瓷面砖的放射性指标、溶剂型木器涂料的有害物质含量和混凝土防冻剂的氨释放量。此外,对涉及供水系统的管材和管件有卫生指标的要求。选材时应认真查验由法定检验机构出具的检验报告的真实性和有效期,批量较大时或有疑问时,应对进场材料送法定检验机构进行复检。

(2)科学控制会释放有害气体的建筑材料在室内的使用量。尽管室内采用的所有材料的有害物质含量都符合标准的要求,但如果用量过多,也会使室内空气品质不能达标。因为标准中所列的材料有害物质含量是指单位面积、单位重量或单位容积的材料试样的有害物质释放量或含量。这些材料释放到空气中的有害物质必然随着材料用量的增加而增多,不同品种材料的有害物质释放量也会累加。当材料用量多于某个数值时就会使室内空气中的有害物质含量超过国家标准的限值。例如在一个面积为20m2,净高为2.5m的房间内满铺了合格地毯后,其合格人造板的用量若超过8m2,就会使室内空气中的甲醛含量超过国家标准的限值。但如果选用的地毯和人选板材的甲醛释放量值比国家标准的限值低20%,则人造板材的用量就可增至12m2。

(3)必要时选用有净化功能的建筑材料。当前一些单位研制了对空气有净化功能的建筑涂料,已上市的产品主要有:利用纳米光催化材料制造的抗菌除臭涂料;负离子释放涂料;具有活性吸附功能、可分解有机物的涂料。将这些材料涂刷在空气被挥发性有害气体严重污染的空间内,可清除被污染的气体,起到净化空气的作用。但其价格较高,不能取代很多品种涂料的功能而且需要处置的时间。因此决不能因为有这种补救手段,就不去严格控制材料的有害物质含量。

5.选用高品质的建筑材料

材料品质必须达到国家或行业产品标准的要求,有条件的应尽量选用高品质的建筑材料,例如选用高性能钢材、高性能混凝土、高品质的墙体材料和防水材料等。

6.材料的耐久性能优良

这点不仅涉及工程质量,而且是“节材”的主要措施。使用高性能的结构材料可以节约建筑物的材料用量,同时材料的品质和耐久性优良,可保证其使用功能维持时间长,使用期限延长,减少在房屋全生命周期内的维修次数,从而减少社会对材料的需求量,也减少废旧拆除物的数量,减轻对环境的污染。

7.配套技术齐全

建材的特点是要用在建筑物上,使建筑物的性能或观感达到设计要求。不少建材产品材性很好,但用到建筑物上却不能取得满意的效果。因此在选用材料时不能只注意材料的材性,还应考虑使用这种材料是否有成熟的配套技术,以保证建筑材料在建筑物上使用后,能充分发挥其各项优异性能,使建筑物的相关性能达到预期的设计要求。

8.材料本地化

材料本地化即优先选用建筑工程所在地的材料,这不能仅仅看成是为了省运输费,更重要的是可以节省长距离运输材料而消耗的能源,为节能和环保做贡献。

9.价格合理

一般来说,材料的价格与材料的品质是一致的,高品质的材料的价格会高些,任何材料都有一个合理的价位。有些业主偏好竭力压低材料价格。价格过低必然会使高品质材料厂家望而却步,给低质量产品留了可乘之机,最终受损失的还是业主或用户。有些材料的品质在短期内是不会反映的,例如低质的塑料管材的使用年限就少,在维修时的更换率就高。低质上水管的卫生指标可能不达标。塑料窗的密封条应采用橡胶制品,如果价格压得过低,就可能采用塑料制品,窗户的密封性能可能在较短的时间内就变差,窗户的五金件质量差可能在二三年后就会损坏,严重影响正常使用和节能效果。

三、校园建筑节能技术与方法

在我国目前的工业生产中,原材料消耗一般占整个生产成本的70%~80%。建筑材料工业高能耗、高物耗、高污染,是对不可再生资源依存度非常高、对天然资源和能源资源消耗大、对大气污染严重的行业,是节能减排的重点行业。钢材、水泥和砖瓦砂石等建筑材料是建筑业的物质基础。节约建筑材料,降低建筑业的物耗、能耗,减少建筑业对环境的污染,是建设资源节约型校园与环境友好型校园的必然要求。因此,搞好原材料的节约对降低生产成本和提高企业经济效益是十分有现实意义的工作。

大部分建筑材料的原料来自不可再生的天然矿物原料,部分来自工业固体废弃物。据测算,我国每年为生产建筑材料要消耗各种矿产资源70多亿吨,其中大部分是不可再生矿石类资源,全国人均年消耗量达5.3吨。钢材和水泥是建筑业消耗最多的两种建筑材料,消耗量分别占全国总消耗量的50%和70%。

钢材和水泥的巨量消耗带来了一系列的问题。首先是耗费了大量宝贵的矿产资源。

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