浅谈绿色建材在绿色建筑示范工程中的应用

刘士胤

【摘要】绿色建筑是寻求自然、建筑和人三者之间和谐统一，并且符合可持续发展要求的建筑，其核心内容是尽量减少能源、资源消耗，减少对环境的破坏，并尽可能采用有利于提高居住品质的新技术、新材料。本文介绍了清华超低能耗示范楼工程中绿色建材的应用。

【关键词】绿色建材 绿色建筑 示范工程

传统的建筑体系及营建法式，是一个以人为中心的综合人工环境系统。新兴的绿色建筑体系提倡一种全新的生态意识，可循环观念，也就是维护自身生态平衡，保护环境与发展经济，推动社会进步同等重要，它的核心要素就是按照自然的，生态的的原则来规范我们人类的行为。

一、绿色建材的含义

绿色建材，又称生态建材，指健康型、环保型、安全型的建筑材料，在国际上也称为“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。

绿色建材与传统的建材相比可归纳以下五方面的基本特征：（1）其生产所用原料尽可能少用天然资源、大量使用尾渣、垃圾、废液等废弃物。（2）采用低能耗制造工艺和无污染环境的生产技术。（3）在产品配制或生产过程中，不得使用甲醛、卤化物溶剂或芳香族碳氢化合物，产品中不得含有汞及其化合物的颜料和添加剂。（4）产品的设计是以改善生产环境、提高生活质量为宗旨，即产品不仅不损害人体健康，而应有益于人体健康，产品具有多功能化，如抗菌、灭菌、防霉、除臭、隔热、阻燃、调温、调湿、消磁、防射线、抗静电等。（5）产品可循环或回收利用，无污染环境的废弃物。

二、绿色建材在绿色建筑示范工程中的应用——以清华超低能耗示范楼为例

清华超低能耗示范楼是我国首个综合了示范、展示、试验功能的绿色建筑，也是我国首个以真实建筑物搭建的建筑节能技术试验平台。它包括了对建筑物理环境控制与设施研究（声、光、热、空气质量等）、建筑材料与构造（窗、遮阳、屋顶、建筑节点、钢结构等）的研究、建筑环境控制系统的研究（高效能源系统、新的采暖通风和空调方式及设备开发等）建筑智能化系统研究等。

清华示范楼内集中展示了近百项国内外最先进的建筑节能技术产品集成了国内外科研单位和制造企业的近百项建筑节能和绿色建筑相关的最新技术，包括美国、德国、日本、丹麦等国外企业以及深圳方大、秦皇岛耀华等国内高新技术企业在内的近三千家单位捐赠了产品。有近10项产品和技术为国内首次采用清华示范楼由于建筑围护结构导致的建筑耗冷耗热量仅为常规建筑物的10%。冬季可基本实现零采暖能耗。考虑办公设备、照明等系统在内，建筑物全年电耗仅是北京市同类建筑物的30%。示范楼在建筑能源供应和空调设备系统中也采用多项节能措施和可再生能源技术，包括照明、办公设备、空调通风系统在内，示范楼单位面积全年总用电量约为每平方米40KW，而北京市高档办公建筑则为每平方米100KW至300KW。即使在夏季最热的月份示范楼的空调耗能量仅为常规建筑的10%。

清华示范楼主体建筑地上部分采用钢框架结构楼板，屋面板采用现浇混凝土楼板，地下室为现浇混凝土结构。在建筑材料的使用上该示范楼采用了深圳方大、秦皇岛耀华玻璃厂、北京金隅集团等国内建材企业的玻璃幕墙、硬质聚氨酯发泡保温材料改性SBS防水材料、单片EPDM防水卷材、无机防火涂料、水性无机富锌防腐底漆（用于钢结构）、AGR塑料管材、微晶石、铝塑板、纳米抗菌涂料、聚氨酯密封胶、定型相变材料蓄能高架地板节水器具等新型绿色建材产品。

1.采用保温性能优越的外门窗系统

（1）大量采用高透光性及高保温性的玻璃。为获得良好的采光与视野、智能围护建筑的围护结构中通常会采用透明的围护结构。如各种玻璃窗、幕墙等，但透光型围护结构会造成能量损失。为了尽可能减少建筑围护结构的能量损失，同时在寒冷冬季最大限度的利用太阳能，清华建筑示范楼采3用了种具有高透光性及高保温性的玻璃。

（2）采用了低热导率的窗框型材。采用了日本YKKAP公司的PVC塑钢型材，PVC型材导热系数仅0.17W/（m·K）远小于金属型材的导热率，即使在中空断面上加上钢衬其型材的综合传热系数仍可达到2.0W/（m2·K）。

（3）采用了低热传导率的边部密封材料不同的中空玻璃采用的是传统的铝隔条作为两层玻璃间的密封支撑，使得中空玻璃边部的传热系数大大增加，特别是采用了镀LOW-E膜的高保温性能玻璃后，其边部的传热量将占到整个中空玻璃传热量一个可观的比例，大大降低了中空玻璃的保温性能。

通过以上措施使清华绿色建筑示范楼采用外门窗保温性能大大超过普通保温门窗。

2.采用热物理性能优越的玻璃幕墙技术

清华示范楼共采用了6种玻璃幕墙技术，分别是窄通道双层皮幕墙两种、宽通道双层皮幕墙两种、外遮阳百叶+高性能玻璃幕墙两种。双层皮幕墙被誉为“可呼吸的皮肤”。它主要是针对以往玻璃幕墙耗能高室内空气质量差等问题。用双层体系作围护结构，从而很好地解决了自然采光和节能之间的矛盾。

该幕墙系统在冬夏季采用最小风量进行通风换气时，实现用液体回热装置全面回收排风

中的有用能，春秋季则通过太阳能集热烟囱和可开启外窗实现有组织的、可调节的自然通风、维持室内舒适的热环境而不需要任何常规能源。

由于清华示范楼选用了近10种不同的外围护结构做法，热工性能十分优异，使外墙、屋面等的传热系数达到了K<0.3W/（m2·K），即单位外墙面积、每度室内外温差情况下的热损失小于0.3W。这比目前北京地区节能建筑标准的0.82W节省了近2倍多。在玻璃幕墙、保温门窗、采光屋顶等结构方面，综合传热系数达到K<1W/（m2·K），比目前北京地区节能建筑标准的4.7W/（m2·K）节省了4倍多。北京地区一般性的节能建筑冬季平均采暖负荷为20.6W/m2。大量非节能建筑的采暖能耗都在40W/m2左右。在清华示范楼中，由于采取了上述热工性能优异的建筑围护结构，因此示范楼中整个冬季平均采暖负荷仅为0.7W/m2，最冷时月平均采暖负也只有2.3W/m2，基本可实现冬季零采暖能耗。

三、小結

从上述绿色建筑示范楼对材料的选用上我们可以粗略的感觉到绿色建筑对建筑材料的要

求概括起来大致如下：在资源利用方面，尽可能地少用材料；使用耐久性好的建筑材料；尽量的使用占用较少不可再生资源生产的建筑材料；使用可再生利用、可降解的建筑材料；使用利用各种废弃物生产的建筑材料。在能源利用方面，尽可能使用生产能耗低的建筑材料；尽可能使用可减少建筑运行能耗的建筑材料；使用能充分利用绿色能源的建筑材料。在环境质量方面，尽量选用天然和无须再加工的建筑材料；积极利用可循环使用的建筑构件和材料；在可能的情况下尽量选用本地生产的建筑材料；避免使用产生放射性污染和释放有害物质的材料；积极使用提高人体健康的新型材料等。

参考文献：

[1] 张琴，绿色建筑呼唤真正的绿色建材。合作经济与科技，2013（12）

[2] 刘翼，遴选绿色建材，服务绿色建筑。中国建材报，2012（9）