生态建筑材料

《生态建筑材料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生态建筑材料（9页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、精选优质文档-倾情为你奉上生态建筑材料论建筑材料可持续发展的对策和技术途径摘要：社会的发展是一个持续的过程。可持续发展包括经济的可持续性和生态环境的可持续发展，人与自然的协调和谐是可持续发展的核心。现在人口资源和环境的关系和谐发展是整个世界共同关注的问题。通过城市化进程的研究，城市生态建设的探索，阐述了生态建筑对城市建设发展的重要性，讲述了生态建筑的设计标准和道德基础，要求建筑设计师关注生态建筑设计，并积极利用和推广生态环保建筑材料的应用，为改善人居环境和可持续发展寻找一个新的设计理念与途径。关键词：建筑材料；生态环境；可持续发展；协调发展1.引言生态学是关于研究有机与环境之间相互关系的科学。

2、它把传统的动植物研究扩展为人与环境之间的相互关系的研究。其中共生和再生则表明了不同物质之间的合作共存和互利关系，以及自然界中物质资源的有限问题。而所谓的生态建筑12，是用生态学的理论指导建筑设计。它将建筑作为一个有生命的机体，其自身要形成一个与自然生态相平衡的良性循环体系。它将建筑视为一个生态系统，通过设计、组织建筑内外空间中的各种物态因素，使物质能源在建筑生态系统内部有序地循环利用，获得一种高效、低耗、少废、少污、生态平衡的建筑环境。二十世纪60年代生态学迅速发展并与其他学科相互渗透，形成多种边缘学科。其中生态建筑学就是生态概念在规划和建筑领域的体现。生态建筑从早期仅停留于对气候、生物反应的

3、关注到今天运用替代能源，注重建筑生态高技术的研究，人们对建筑有了更新的认识，在此基础上，提出了建筑生态化问题。它是将建筑融入大的生态循环圈，从整体的角度考虑能源和资源流动，将建筑建造、建筑设计、建筑使用过程中的消耗、产生纳入整个生态系统来考虑，从而改变资源与能源单向流动的方式，趋向良性循环的模式。清华大学吴良镛先生提出的“建立人居环境循环体系”，将人居环境纳入动态的生生不息的循环体系即是对这一思想的提倡。它对建筑的要求不仅仅是建筑的使用过程，而是建筑的整个生命周期。2.可持续发展建筑材料2.1生态建筑的定义建筑的生态化，一般应具备如下的基本特征3：第一，能为人类提供“宜人”的室内空间环境。它包

4、括健康宜人的温度、湿度，清洁的空气，好的光环境、声环境以及灵活开敞的空间。第二，在对自然资源的利用上，对环境的索取要小。主要指节约土地，在能源与材料的选择上贯彻减少使用、重复使用、循环使用以及用可再生资源替代不可再生资源的原则。第三，对环境的影响要最小，主要指减少排放和妥善处理有害废弃物以及减少光污染、声污染。所谓“生态建筑”，其实就是将建筑看成一个生态系统，通过设计建筑空间中各种要素，使物质、能源在建筑生态系统内有秩序地循环转换，获取一种高效、低能、无费、无污、生态平衡的建筑环境。2.2 生态建筑的特点有学者对生态建筑的定义是：生态建筑运用生态学原理，遵循生态平衡及可持续发展的原则即综合系统

5、效率最优原则，设计、组织建筑内外空间中的各种物质因素，使物质、能源在建筑系统内有秩序地循环转换，以实现健康舒适环境、资源有效利用、和与自然环境相融共生的和谐统一，从生态建筑的概念以及中外生态建筑的实践上看，生态建筑有别于普通建筑的最为显著的特点包括以下4个方面：(一)节能和利用再生资源节能的技术原理是通过蓄热等措施减少能源消耗，提高能源的使用效率，并充分利用可再生的资源，包括太阳能、风能、水利能、海洋能、生物能等，减少对与不可再生的自然资源，例如石油和煤炭等的依赖。在建筑设计中结合不同的气候特点，依据太阳的运行规律和风的形成规律，利用太阳光和通风等节能措施达到减少能源，应用材料的蓄热和绝热性能

6、，提高维护结构的保温和隔热性能，利用太阳能冬季取暖，夏季降温，通过遮热设施来防止夏季过热，最终提高是室内环境的舒适性。建筑用能约占我国能源消耗的1/3，且随着国民经济的持续发展、城乡建设的加快和人民生活水平的不断提高，对室内温湿度、居住舒适性的要求不断提高，故在今后相当长的全面建设小康社会期间，我国能源需求总量将稳步上升。我国1999年建筑用商品能源消耗共计3.77亿吨标准煤，当年全国商品能源消费总量为13.6亿吨标准煤，建筑能耗所占能源总消费量的比例为27.72。目前我国建筑能耗所占能源总消费量的比例己从1978年的10上升到28，这一比值接近发达国家水平。发达国家由于建筑业水平高，居住生活

7、追求高舒适，但同时也比较注意环保节能，因此建筑用能稳当占当年全社会终端能源消耗的30左右。中国已经成为仅次于美国的第二大能源消费大国。以上海为例，由于目前已建的建筑围护结构热工性能水平很低，能量散失严重，空调系统能效不高，建筑综合能耗是发达国家的3-4倍。建筑耗能水平高，不仅浪费能源，而且造成季节性、时间性供电紧张，供电峰谷落差日趋增大。今夏的持续高温，上海地区日最高空调能耗达到500万千瓦，以至于电力部门不得不拉闸限电，在一定程度上影响了工业生产，电力供应不足给人民群众的生活和生产造成严重影响，也从另一个侧面反映了建筑能耗水平过高，已给社会的稳定带来不利的影响4。生态建筑采取各种节能措施，可

8、以有效地减少能源的消耗。并尽可能采用如太阳能、地热、风能、生物能等自然能源。节能措施包括：复合墙体的节能技术、节能门窗的设计与应用、遮阳技术的应用以及新型空调的应用等。自然能源的应用主要包括太阳能、地热等可再生能源的利用与建筑的一体化研究。英国BRE的环境楼Environmental Building是国际上节能建筑的典范5，它的每年能耗和CO2排放性能指标为：燃气47kwh/m2：用电36kwh/m2；C02排放量34 kwhm2。节省资源方面，我国从1985年到1996年每年减少耕地750亩，其中多数转化为建设用地，每年因烧砖毁田达10万亩。50年来人均耕地面积从388亩减少到1.58亩。

9、地资源递减形势十分严峻。在不可再生矿物资源方面，我国为满足大规模建筑需要，每年因生产建筑材料而消耗的各种矿物资源达50亿吨，大量的矿石采掘、砂石采集，造成河床、植被、土壤的破坏和水土流失，在采掘过程中，产生的大量废弃物又造成大气和水体的污染。我国670个大中城市中目前60缺水，80地面水受到污染，水资源的短缺已经成为我国众多城市发展的瓶颈问题之一。由于对资源再生利用技术重视不够，资源综合利用效率不高。如每年排人河道的雨水量达5.59亿立方米，水资源的再利用潜力巨大；建筑垃圾中的大量再生骨料资源基本未加利用；节能建材、绿色建材的推广应用不成规模。(二)材料的再生利用。使再生或可循环和用的材料和资

10、源。例如在建筑的建造过程中使用再生的建筑材料，减少建筑垃圾。环境材料(Environment Conscious Materials或Ecological Materials，简称Ecomaterials)是指那些与生态环境相容和协调，或可被环境降解，或对环境有一定净化和修复功能的一大类材料。环境材料具有良好的使用性能，较高的资源利用率，对生态环境无副作用等3个明显特征。环境材料涉及到材料科学各个领域，它包括可降解材料，易再生材料，特殊环境耐用材料，自适应自增强自诊断的智能材料，清洁加工材料，消声减震材料等等。目前，世界上关于环境材料和生态产品的研究主要集中在纯天然材料，仿生物材料，绿色包装材

11、料及生态建材等方面。关于Ecomaterials一词的通常理解是指从生态学角度构思与环境协调的材料或指在原料采取、产品制造、使用或再循环以及废物处理等环节中，使地球环境负荷最小或有利于人类健康的材料，它是人类要实现的目标材料。环境生态材料不是指某一具体的新材料，而是指一大类考虑到资源和环境问题的新材料的总称。以往所指材料，一般涉及元素、构造、特性、成本、资源和毒性等因素，而对于环境生态材料还涉及环境负担和再循环性等因素。生态建筑要实现资源的高效循环使用，降低资源消耗，并尽量使用再生资源。如：对3R材料节约资源-Reduce、可再生利用-Reuse、可循环-Recycle的开发应用；雨水与中水的

12、利用等。英国BRE的环境楼在节省资源方面比较突出，使用了8万块再生砖：老建筑的96材料均加以再生产或再循环利用；使用了再生红木拼花地板；905的现浇混凝土使用再循环利用骨料：水泥拌合料中使用磨细粒状高炉矿渣；取自可持续发展资源的木材；使用了低水量冲洗的便器；采用了对环境无害的涂料和清漆。(三)减少废物排放。避免向外界环境排放有毒有害的污染物，通过各种手段在排放前进行无害化处理。减少对自然生态的污染，保持生态资源的安全使用性。根据1997年统计，我国因建筑采暖和炊事燃煤排放的C02为494万吨，占总排放量的21；烟尘排放为308万吨，占总量的4555。2000年全国城市产生的垃圾总量达19亿吨，

13、北京、上海每日垃圾产量在1万吨以上。建筑垃圾的增长速度与建筑业的发展成正比，建筑垃圾中除部分金属、砖瓦等被回收利用外，大部分成为城市垃圾，我国有2/3的城市被垃圾包围。根据专家分析，因建筑活动造成的污染约占全部污染的34。现代都市人口的70以上的时间都生活在建筑空间内，建筑环境的健康与舒适对于改善人民生活质量、提高工作效率、减少疾病都有重要意义。然而目前随着大量新型装修材料的使用、房屋密闭性的加强及不适当的空调方式的采用，导致大部分新建建筑出现室内空气质量问题。发达国家在九十年代初曾调查统计发现50以上的新建建筑为“病态建筑”，长期居住者产生“病态建筑综合症SBS”，此种现象在我国也开始出现。

14、生态建筑要尽量减少废水、废气、固体废物的排放，并采用各种生态技术实现废水、废物的无害化和资源化，使其得到再生使用。同时，生态建筑要控制室内空气中各种化学污染物质的含量，使室内有良好的日照、自然通风，和一定标准的舒适度，保证健康、舒适的室内环境质量。美国PNC First side Center是美国最大的L E E D认证多功能建筑6，使用能耗模型选择绝热、窗玻璃和遮阳；天然气暖通空调系统；引入日光，90以上使用者享有室外风景视觉；大部分工作区空气可调，室外新鲜空气可空调流通等。(四)环境和文化属性广义范围的生态建筑和可持续发展建筑还涉及环境和文化领域。即保护地方文化(古建筑的保护和维修)，和

15、地域特色建筑的推广。生态建筑对于建筑理念、发展模式和消费方式是一次深刻的革命。生态建筑技术从建筑物生命周期全过程出发，全面考虑资源、能源、环境和健康舒适要求，是最能体现可持续发展能力的建筑模式，它的推广应用将会产生巨大的社会、环境和经济效益，是我国社会经济可持续发展战略的重要组成。以上海为例789，采用生态建筑技术，每年可节约废弃物处置费1亿元以上；减少水泥用量300万吨，降低材料成本6亿元；建筑节能潜力可达74.78万吨标煤/年，相当于减少CO。排放199万吨，SO20.46万吨，NOX0.67万吨，烟尘0.19万吨；采用绿色工程材料，可节煤42万吨，减少CO2排放135万吨。生态建筑采用全

16、生命周期分析的方法，对采用的建筑材料从生成过程中的能源消费、对资源的利用情况、可再生性和可重复使用性能多方面进行考查，以便优选建筑材料。2.3生态建筑材料与环境负荷评价生态建筑材料指健康型、环保型、安全型的建筑材料。在国际上也被称为“健康建材”、“绿色建材”或“环保建材”，它注重建材对人体健康、环保及安全防火性能所造成的影响。此类产品具有良好的使用性能，对资源和能源消耗少，对生态环境污染小，可再生资源利用率高，从设计、生产、使用到再生循环利用的生命周期全过程中，都与生态环境相协调。随着人们环保意识的不断增强，使用健康、高效、舒适、优美的环保型建材“生态建材”成为追求的目标。“环境负荷评价”的科

17、学理念为人们提供了有益的借鉴。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”1011。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。在进行环境负荷评价时，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弃物数量及能耗等，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。2.4建筑材料的生态化设计理念建筑材料及构造技术的生态化设

18、计是建筑设计的一个重要方面，它对有效利用自然资源，保护自然生态、创造良好的自然环境有着非常重要的作用。生态设计观既强调发展，更强调可持续，既做到对不可再生资源的合理开发、节约使用，又要做到对可再生资源的不断增值，永续利用。它反映了未来设计领域发展趋势的观念变革，愈来愈深刻地影响着人们的思维。设计应用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它方面的特性，如艺术效果等）。仔细的选择和恰当的运用可以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。在建筑的设计中，建筑材料的生态化设计是提高和改善建筑生态品质的重要手段，同时也将改进人们对传统建筑材

19、料的认识。在建筑和装修材料的选用上可参考如下一些原则。首先要结合实际情况选择建筑如装修材料。材料的选用需要设计者综合考虑其化学、物理特性和社会经济效益等。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适的原则。其次，要尽量选用生态建材。再者，对传统建材的重新评估。在建筑建造过程中一般都会产生大量的剩余土方，合理利用场地内现有的土方，可减少建筑基地上清运泥土带来的额外经济负担，避免环境质量退化和生态失衡。构造技术建筑的建造过程是一个复杂、耗费大量能源、资源并会产生严重环境污染的过程121314。生态建材的构造技术研究包括对建筑结构系统的设计和减少构造工艺的复杂性两方面。使用先进的结构系统

20、或更精确的结构设计，简化建筑不必要的形体变化，以避免建筑结构材料的过度浪费，而且还要积极采用一些新型、轻质的材料和结构体系，如球形网架结构、悬索结构、膜结构，以及钢结构等等。同时，为了减少对室内外空气质量产生影响，减少因工艺复杂而带来的过高成本，因此从构造技术角度来说，设计要尽量选用工厂加工的半成品、成品，采用装配式结构式构造，以减少现场的制作。2.5几种重要的生态建材(1)生态水泥1516水泥是建材的最大分支，发展生态水泥在生态建材中占有重要地位。生态水泥是以各种固体废弃物包括各种工业废料、废渣、城市垃圾焚烧灰、污泥及石灰石为主要原料，通过烧成粉末而获得的水硬性胶凝材料。国内外的实践证明，采

21、用城市垃圾焚烧灰或污泥作原料生产生态水泥，可以彻底解决城市垃圾和污泥污染问题，是保护生态环境，降低废弃物处理的负荷，节省资源、能源，达到与环境共生的目标，实现零污染最为有效的途径，对促进社会可持续发展具有重要意义。(2)生态陶瓷陶瓷行业是高能耗高污染行业，因此，它的节能环保性能就显得尤为突出。大家都对绿色陶瓷十分关注，具有绿色健康标志和安全认证的产品将受到人们的推崇，人们对生活环境提出的无害化、安全化要求，需要以节能化的产品来满足。从陶瓷发展的大趋势来看，未来陶瓷将朝着全面健康化、节能环保化、设计时装化、互动人性化的方向迈进。健康陶瓷的研究和开发，从追求美化耐用到追求健康，业已取得丰硕成果，推

22、出了不少全面健康化的陶瓷产品。从按摩陶瓷 （浴缸、瓷砖）、自洁陶瓷、生态陶瓷、抗菌陶瓷的出现，到感光水龙头、活性负离子健康陶瓷以及防静电等功能陶瓷的相继问世，无不折射出人们对健康生活的追求。节能环保化、绿色、安全、无害化的陶瓷产品备受推崇，回归自然，充满自然意蕴的陶瓷产品无疑将成为市场最受欢迎的产品，发展前景十分广阔1718。(3)环保玻璃19所谓环保玻璃就是能够清除粉尘污染，减少噪音污染、光污染以及其它有毒、有害物质污染的玻璃。建筑环保玻璃的种类有：隔音玻璃 建筑隔音玻璃主要有：真空玻璃、中空玻璃、夹层玻璃等。其中中空玻璃可以降低噪音3040分贝。夹层玻璃可以降低噪声在1530分贝，真空玻璃

23、最高可达4050分贝，如果采用夹层中空玻璃或多层中空玻璃等复合型玻璃产品，则隔音效果还会更加明显。防紫外线辐射玻璃 防紫外线辐射玻璃是指具有能阻止（反射或吸收）紫外线（波长的电磁波）透过功能的玻璃，主要有夹层玻璃、本体吸收型防紫外线玻璃、镀膜玻璃等。防光污染玻璃 防光污染玻璃是通过对平板玻璃表面涂镀一层或几层特殊功能膜，消除或降低玻璃的反射率，成为一种低反射玻璃或无反射玻璃。电磁屏蔽玻璃 电磁屏蔽玻璃是指在平板玻璃表面镀覆透明的电磁屏蔽膜或在夹层玻璃中敷设金属丝网，当电磁波经过这种屏蔽玻璃时，被有效地衰减，达到对内防止信息泄露，对外防止信息干扰的建筑特种玻璃。自洁净玻璃 自洁净玻璃就是在玻璃表

24、面涂覆一层“光触媒”的透明光催化剂膜(目前主要是二氧化钛）20 ，它能依靠紫外线的能量，将粘附污染的分子分解。3.结论与展望节省能源、资源，达到与环境共生的目的，是21世纪建材生产技术发展的方向。当前，生态建材发展的趋势可以归纳为多功能化、复合化、多样化。单一建材的特性和功能往往难以满足生态建筑对建材综合性能的要求，应用材料复合化技术，通过加和效应、光催化效应和耦合乘积效应，开发出传统的建材并不存在的新功能，或获得远高于单一材料的综合功能。通过调整产品结构、提高产品质量、降低能源消耗量及市场对建材的需求量。通过实现产品的多样性，满足不同工程要求，提高材料使用效率。为此，生态建材的发展应充分结合

25、材料科学、环境科学、生物科学、健康学等学科，不断开发出污染少 （甚至零污染） 、低成本、多功能、多品种、应用广泛的新型生态建材。参考文献1周曦，李湛东. 2003 2赵辰. 木之建构-关于国际当代木构建筑的发展. 世界建筑2005(08) 3李道增. 国际建筑界有关生态建筑的实践. 世界建筑2001(04) 4高延继. 绿色建筑与绿色建材的发展. 新型建筑材料2000(04) 5Andres Olivera. .Open House International， 2006.1.6张建虎，任景龙，段卫国 浅谈生态建筑及生态建筑材料. 山西建筑2002(12) 7袁炯炯，黄汉民，冉茂宇 石桥村传统

26、土楼民居聚落生态适应性 -建筑科学2008(4) 8王淼. 学位论文 硕士2006 9Eggert， L. S.， J. E. Maldonado， et al. Nucleic acid isolation from ecological samples-animal scat and other associated materials. Methods Enzymol 395: 73-87.10Frolov， V. A.， S. I. Rapoport， et al. Ecological stress and biological rhythms (on Materials of th

27、e International Congress The health and education in XXI century. Conceptions of civilization diseases. PFUR， 2007). Klin Med (Mosk) 86(7): 73-7411Frye， C. L. (1988). The environmental fate and ecological impact of organosilicon materials: a review. Science of the Total Environment 73(1-2): 17-22.12

28、Gubernskii Iu， D. and N. V. Kalinina. The methodological aspects in the ecological hygienic assessment of modern building and finishing materials. Gig Sanit(1): 33-37.13Kohlmann， K. L.， P. Westgate， et al. Enzyme conversion of lignocellulosic plant materials for resource recovery in a Controlled Ecological Life Support System. Adv Space Res 18(1-2): 251-265.14马彦军 学位论文 硕士2006 15武慧君 基于生命周期评价的建筑物环境影响分析 学位论文 硕士2006 16郝先成 节能型外墙保温隔热材料系统研制与应用 学位论文 硕士2006 17杨蔚 基于可持续发展的高校基本建设后评价 学位论文 硕士2005 18胡映东 学位论文 硕士2005 19刘文合.李桂文.白义奎.柴宇 -沈阳农业大学学报2004(5) 20赵群 学位论文 博士2004 专心-专注-专业