装修材料的生命周期评价研究进展

李雪娇 韦保仁（苏州科技学院环境科学与工程学院，江苏 苏州， 215011）

1 前言

生命周期评价是一种崭新的、具有很大潜力的环境影响评价理论工具，提供了产品在整个生命周期的能耗、资源消耗和环境排放物的相关信息，并提出环境负荷改善的措施与建议，是实现可持续发展的重要工具[1-4]。

随着科学技术的发展和人民生活水平的提高，居民对住房的需求已从生存型转变为舒适型，健康已成为百姓家居的第一要素，装修环保问题成为社会各界普遍关注的话题。近年来，几乎人人都能感受到各种新型装饰材料对人们传统生活的冲击和改善，但是人们的视线往往放在效果是否美观、是否给人们的生活带来方便，而忽略这些材料是否健康、节能、环保。所以这就需要对这些建筑装修材料进行生命周期评价，从而来判断这些材料是否符合环保要求。

2 生命周期评价的相关概述

生命周期评价（Life Cycle Assessment，即LCA）起源于1969年美国中西部研究所受可口可乐委托对饮料容器从原材料采掘到废弃物最终处理的全过程进行的跟踪与定量分析。LCA 已经纳入ISO14000 环境管理系列标准而成为国际上环境管理和产品设计的一个重要支持工具。根据ISO14040：1999的定义，LCA 是指对一个产品系统的生命周期中输入、输出及其潜在环境影响的汇编和评价，具体包括互相联系、不断重复进行的四个步骤：目的与范围的确定、清单分析、影响评价和结果解释。生命周期评价是一种用于评估产品在其整个生命周期中，即从原材料的获取、产品的生产直至产品使用后的处置，对环境影响的技术和方法[5]。

《建筑装饰装修工程标准》采用了环境性能“评分”的评价模式，对建筑装饰装修工程的建设与可持续发展及环境影响关系进行了深入分析，同时运用了系统论和可持续发展、生命周期评价等基本理论，建立了绿色建筑装饰装修工程环境性能评价指标体系和评价方法。

赵平等[6]提出了一个全新的绿色建材产品的评价方法和框架思路，根据LCA 方法的理念，融合LCA 评价和单因子评价方法分别针对新型墙体材料、建筑玻璃、建筑陶瓷、部分装饰装修材料等作出了初步的绿色度评价，建立绿色建材产品评价体系，对材料在原料采集过程、生产过程、使用过程和废弃过程各阶段对环境影响显著的因素进行分析评价，从而实现对建材产品绿色度的评价。

3 LCA 在涂料方面的研究

在装修过程中需要大量的涂料，而涂料会释放出挥发性有机物如苯等有毒有害物质，严重影响我们的健康与环境，所以涂料的环保、安全是非常值得我们注意的。

Costanzo 等[7]认为LCA 可用于生态设计、维修、建筑改造以及环境的综合评价；Harris 等[8-9]分别采用不同方法对涂料等部分建筑装饰材料的环境影响进行了评价与分析；室内的环境污染主要是由于装修材料而引起的，Joke 等[10-12]主要对由装饰装修材料所造成的空气质量污染进行了评价；Worth 等[13]利用LCA 理论对CO2排放对环境的影响和生命周期成本进行了研究；Winistorfer 等[14]将LCA 结合能耗评价，综合考察了建筑物整个生命周期过程中的能耗与大气排放情况，对建筑建材的生命周期评价提供了一定的现实依据；Assefa 等[15]用生命周期理论评价建筑能耗和污染物的外部影响，并对生命周期理论作了适当的发展与补充。

宋平[16]则对部分建筑装饰材料性能、质量的评价指标与评价模型进行了理论研究与分析；李金辉[17]对耐沾污性建筑外墙涂料进行了研究；王新轲等人[18]以生命周期理论为基础，对我国主要典型的墙体材料建立了能源、环境与成本的多目标评价模型，并对典型墙体材料进行了多目标评价与分析，得出了生命周期评价结果，为墙体材料的应用提供了指导性的依据；徐洛屹等[19]基于生命周期评价理论，对我国墙体材料进行了质量评价和环境评价，得到了不同墙体材料的综合评价结果，也为墙体材料评价提供了依据。

生态型涂料、绿色涂料等环保型涂料将是涂料未来发展的必然。在《中国涂料行业准则》中也着重强调了环境效应、安全生产的重要性，提出要开发环境友好型水性涂料，所以以后的涂料将向无毒无害，绿色环保方向发展。

4 LCA 在地面材料的研究与应用

地面材料是家庭室内装修中的面积最大的装饰装修材料，有木质地板、塑胶地板、瓷砖、大理石等多种材料。由于地面材料是主要影响室内环境的装饰材料，所以它们的环境影响是不容忽视的。在意大利Giuseppe M.Nicoletti 等人[20]针对陶瓷和大理石地板进行了生命周期评价的研究与比较。通过对两种地板的生态指标影响类别的分析，大理石比陶瓷更加环保，同时看出最重要的生态指标类别是全球变暖潜在影响(GWP)，人类毒性影响（HT）和酸化潜在影响(acidification potential，AP)，这些基本上都是由于能源消耗而产生的。承担最高负荷的生命周期阶段是大理石系统中的预生产阶段，陶瓷系统中的主体制备阶段，熔块的融合和釉面体的烧制阶段。所以在大理石系统中可以通过提高整个生产系统的技术效率来达到更好的环境性能，从而节约能源，在陶瓷系统中可以通过降低热能消耗来进行技术改进。

Jönsson 等人[21-22]在油毡、乙烯基地板和固体松木地板之间利用LCA 做了研究与比较。以原料的提取，生产和废物处理为生命周期的研究部分，从而得出结果，松木地板的生产消耗了比乙烯基和油毡少49%～54%的电力和少78%～80%的化石燃料。松木地板是唯一消耗可再生能源的材料，它具有最高的热值，具有最低的CO2、SO2和VOC 排放量，而且不会产生任何废物。此外，在用EPS 方法环境评价方法和生态稀缺法评价中，得出的结果都是松木地板是最好的选择。

陈庆文等[23]运用生命周期评价方法，对建筑陶瓷釉面砖的生命周期进行清单分析，并计算出了能耗及其对环境的影响，并根据研究结果反应了我国陶瓷生产的实际情况，提出了相应的改进措施；龚先政等[24]用LCA 方法对陶瓷等生产过程的资源消耗和废物排放进行了分析计算，建立了我国建材行业的生命周期清单数据库。

有关硬木实木地板生命周期分析报告中，对实木硬木地板与普通乙烯基合成地板砖等4 种铺地材料在向空气中排放的有害物、耗水量、一次性能源总耗、产品平均寿命方面进行了对比，结果是实木硬木地板是一种理想的铺地材料，在环境保护方面有着更多的优点。

但是由于实木地板是木材经烘干、加工后形成的地面装饰材料，尽管环保指数很高，但由于木材生长周期很长，砍伐后无法在短时间内再次生长成材，对地球环境造成严重后果，所以竹地板比实木地板更好。用竹地板代替实木地板，这对保护森林资源，保护地球环境具有十分积极的意义。

5 LCA 在木材的研究与应用

在建筑装修过程中，有许多地方需要用到木材，有木质地板、木线条、木质人造板，其在装修应用中是必不可少的。有人对木质装修材料进行了一系列的研究，对以后的装修领域的发展提供了理论性的指导。

Jarnehammar[25-26]利用LCA 研究了3 种不同的外墙覆层，同其他材料相比，木材产生的SO2排放更少，废物排放也更少。木材作为建筑材料，在这些研究中价格上是有竞争力的。然而，这是许多LCA 分析（不包括成本）的薄弱点。如果就LCA 中使用的系统边界进行分析，使用一些选择性的假设，可以大大改善LCA的研究。

燕鹏飞等[27]为探索环境友好型建筑结构材料，运用LCA 方法，对规格材、胶合木和定向刨花板3 种不同的木结构产品进行了物化阶段的环境影响评价。研究的结果是单位体积的定向刨花板的物化环境影响负荷最大，其次是胶合木，规格材最小。不可更新资源的耗竭系数也有类似的规律。由于原木在我国的稀缺，使得原木消耗量成为可更新资源耗竭系数大小的主要决定因素。

薛拥军等[28]以中纤板为研究对象，用“生态循环（周期）评价”方法分析了我国中纤板生产和使用过程中的能耗、物耗以及废物处理等对环境的影响，并结合了相关指标对其进行综合分析，建立了中纤板LCA的理论框架，对以后的人造板等木质材料的发展和研究具有重要的现实意义。

6 LCA 在管材方面的应用

水管是供水的管道，分类有3 种，第一类是金属管，如内搪塑料的热镀铸铁管、铜管、不锈钢管等。第二类是塑复金属管，如塑复钢管、铝塑复合管等。第三类是塑料管，如PB、PP-R。实际上，在选择给水管道时不仅要考虑经济可行性、长期使用下原材料供给的可持续性，还要考虑管材对服务对象的生命健康影响，对环境的影响以及建筑节能要求。

熊家晴等人[29]以有代表性的镀锌钢管和硬聚氯乙烯管为例，利用LCA 方法分析比较了在建筑给水系统中采用这两种管材的能耗情况。通过计算结果，建筑给水管道生命周期能耗主要来源于运行阶段能耗，生命周期总能耗差别并不大；硬聚氯乙稀管生产及施工建设总能耗远远小于镀锌钢管，约为后者的1/7，从节能角度应推广使用硬聚氯乙烯管。

伍跃辉等人[30]运用生命周期评价方法，对我国东南某大型石化集团聚氯乙烯生产过程的资源消耗及环境影响进行量化与估算。根据ISO14041的生命周期评价技术框架，将收集的数据单位化、标准化及加权化，从而得出生命周期评价的结论。主要能耗是电能和蒸汽，在PVC 生产过程中，电能生产过程所产生的环境负荷最大，其次为蒸汽生产过程和工艺过程。其中PVC的环境排放主要引起全球变暖、酸化、富营养化、光化学臭氧合成、危险废物等环境影响。

李华[31]对不锈钢复合钢管的生命周期、应用领域等方面进行了探讨和分析，认为不锈钢复合管可以作为新型的环保管并具有明显的性价比优势，目前的社会现状为不锈钢复合管的发展提供了广阔的市场与前景。李兆坚[32]对塑料材料的生命周期能耗算法进行了分析研究，并提出了塑料材料生命周期能耗的新算法，与以往研究[33-37]计算不同的是考虑了材料的回收再生问题，对我国的PVC-U 管、PP-R 管 和PE-X 管的 材 料 生 命 周期能耗进行了计算并进行了分析，得出结论是3种塑料制品中PVC-U 塑料单位质量能耗最小，PP-R 塑料管的单位体积能耗最小，PE-X 塑料管单位质量能耗和单位体积能耗均最大。塑料管由于环保性能好，价格低，安装优良，在以后将会占据更大的市场空间，以硬质PVC 管为主要的材质。

7 装修材料的发展前景

总体上，绿色装饰装修材料将得到长远的发展，节能、环保、健康、多功能将成为这些材料的主要特征，高科技含量的产品在建材市场上将逐渐受到青睐。防火、防腐、耐久等具有节能环保、降低能耗的优势材料，将受到政府的政策扶持和鼓励，是建筑装修材料的发展方向，同时也具有广阔的市场前景；无机非金属新材料中的玻璃纤维及制品、复合材料及非金属矿深加工产品中的超细材料的需求也将会有较快增长，依赖于石油的某些树脂材料将会转向植物，装饰材料也将会突破以乳胶涂料、壁纸等为主体的现状，发展多功能环境协调建材。

因此，我们要建立环保理念，提倡健康、科学、适度的装修。避免盲目追求豪华装饰装修，忽略室内环境污染的问题。同时，有关部门应该加强对室内环境污染问题的整治和管理，加快立法，加强管理；对于企业要加强内部管理，加强装修材料的环保质量控制，提高生产环节的科技水平，改进生产工艺，降低污染物含量，努力生产出生态、绿色、环境友好型的装修材料，为可持续发展提供有利保障。

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