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筑境營造——木材是可持續發展的建筑材料

2018-04-18 admin1 18

木材是一種多功能的原材料,也是唯一的可再生建筑材料。木結構建筑各部件共同體現了木材良好的承重、隔熱、隔音、防潮、防火和耐用的特點。

增加木材在建筑中的使用,能夠減少對其他材料如混凝土、鋼筋和磚的使用。這些材料不但不可再生,而且制造過程能耗高,碳排量很大。

Roadmap2050(2050路線圖)是歐盟低碳經濟的長期計劃,其中最重要的就是提高能效。一個低碳的經濟系統需要更多的可再生能源、節能的建筑材料、節能的建筑和低耗的交通。

這么說來,建筑行業的短期和長期發展目標,都是要通過運用環保材料和節能建筑來減少碳排放。增加木制品使用就是一個解決方案。

不同建筑材料的生產

近20年來,在歐盟成員國修改建筑法規的過程中,木材在建筑中的運用有了快速發展。將木材運用于大型建筑成為可能。

鋸木產品的生產只需要少量的外部能源,這些能源大多來自木材自身生產過程中的副產品。瑞典鋸木生產所需能源的80%來自樹皮轉化的生物燃料等副產品,20%為電能。板材干燥過程是生產過程中最耗能的,大部分的能源用于干燥機中的風扇。

然而,在生產其他建筑材料的過程中,人們很少使用可再生資源,提煉和加工都需要很多能量,消耗大量的化石燃料。

例如,生產水泥和鋼筋的過程中都會釋放大量的二氧化碳。所有這些建筑材料都有較高的碳足跡值。

碳足跡值衡量一件產品或者一個活動的二氧化碳和其他溫室氣體釋放量,可以幫助使用者減少對氣候變化的影響。木材的碳足跡值是負數,因為在采伐、運輸和使用過程中,排放的二氧化碳遠遠少于被固定在木材中的二氧化碳。

圖片關鍵詞

木材可以代替其他的建筑材料

木材可以代替許多建筑材料,并且實現相同的功能。例如橋的結構,木橋能夠完全達到與鋼筋水泥橋相同的功能和使用年限。使用木材能夠明顯減少二氧化碳釋放量,因為其他材料生產過程中使用的化石燃料的碳足跡,遠遠大于木材生產的碳足跡。研究證明,每使用1立方米木材替代其他建筑材料,相當于減少了大約1.6噸二氧化碳排放量。一間普通的公寓如果使用木材結構,則少釋放了16噸的二氧化碳。節能和環保的概念應該貫徹在最初的選材階段,考慮用木材替代其他材料具有重要的意義。

建筑產品的環保生命周期和生態循環

在所有的建筑材料中,只有木材是可回收再次使用的。對于木材甚至有兩個生態循環方式:短期回收重復使用木構件和材料,長期作為燃料,實現自然回收。

在建筑、物流和包裝領域的短期循環屢見不鮮。例如,窗戶、門的木料可以回收用于運輸托盤、包裝盒、電纜卷筒等。瑞典有相關組織將回收木材分配用于不同的產品,實現新的用途。

即使木材不能夠直接回收利用作為纖維板或板材,也能繼續當燃料使用。木材釋放出來的能量,其實就是自身存儲的太陽能,所以對環境是無害的。

為了讓木材使用達到最佳的環境效應,我們應該根據相關原則——下文闡述的木材的“環保層級”來進行。當我們考慮使用木材時,應該優先選擇“環保層級”最高級的、生命周期最長的用途。例如,將剛采伐的原木用于燃料就不是最佳的使用方法,但這樣還是比使用其他化石燃料更環保。值得一提的是,木材永遠都不需要作廢棄填埋處理。

環保目標

瑞典是聯合國全球氣候變化委員會的一員。作為歐盟成員國的瑞典,也一直以抑制全球變暖為環保目標。
2008年歐盟議會提出抑制全球變暖的整體目標:到2020之前,控制全球溫度比前工業時代增長在2攝氏度以內。具體目標可描述為20-20-20:

  • 與1990年相比,減少20%的溫室氣體排放量

  • 減少20%能源消耗

  • 可回收能源占所有能源使用的20%

  • 生物燃料占交通運輸能耗的10%

可再生能源指的是非化石燃料,包括了風能、太陽能、水電和生物燃料。歐盟積極響應遏制全球變暖的號召。根據2013年9月聯合國政府間氣候變化專門委員會發布的聯合國氣候公約,為了達到將全球氣溫升高控制在2 攝氏度的目標,近期內還會有更多措施控制化石能源的使用。

使用木材作為建筑材料,抑制氣候變暖

建立一個環保的社會,既需要提高能源利用效率,還要更廣泛地可回收材料的使用。
建筑和房地產業要在最終產品和建造過程兩個方面考慮環保問題。對于新建建筑,既要將建造過程對環境的影響降到最低,又要最終建造出節能的建筑。對于既有建筑則主要考慮自身建筑的節能。

瑞典的目標是,到2050年80%的建筑(包括既有建筑)都能改造升級為節能建筑。所以我們如此關注建筑能效問題也就不足為奇了。我們也要求新建建筑達到這一節能標準,這也為今后建筑設計明確了目標。

以前,建筑使用期間的能耗遠遠大于其建造過程中的能耗,所以建筑生產建造過程中的能耗常被忽視。如今,我們對節能建筑的要求日益嚴格,甚至能達到“零消耗”,因此,建筑生產建造過程中的能耗比重越來越大。

建筑業面臨的主要挑戰,就是適應未來發展需要而改變材料、設計和建造方式。增加木制品和木結構的使用是這一過程中的重要舉措,因為木材具有固碳能力和替代效應。

標準和環境聲明

為了評估建筑對環境的影響,歐盟及其成員國正在積極起草新規范標準和文件。在瑞典,瑞典標準學會(SIS)與各大公司和協會共同編寫規范標準。

為了讓所有建筑都達到節能環保目標,建筑的每個環節都應該考慮:建筑材料的生產、建筑過程、管理使用以及建筑報廢后的拆除和廢物管理都要達到要求。建筑師在設計新建筑的過程中也要考慮建筑對環境的影響,幫助開發商比選最佳方案。

如今,建筑需要嚴格依照相關標準和文件,依次如下:
所有環境標準的基礎前提是達到ISO 9001和ISO 14001,才能進行生命周期評估。ISO 14040, ISO 14044 和 ISO 14025則描述了如何將全生命周期分析評估結果轉化為環保產品聲明(EPD)。
產品類別規范(PCR)用來指導編寫環保產品聲明,受SS-EN 15804建筑產品標準的管轄。SS-EN 15978則規定了以全生命周期評估為基礎的計算方法,用于判定整棟建筑的環保性能。

這一系列新的建筑標準,實現了通過計算和數據對比來評估建筑全生命周期的可持續發展情況SS-EN 15804標準劃分了建筑全生命周期的各個階段:

  • A 1-5:建筑材料的生產和建筑建造過程

  • B 1-7:建筑使用階段

  • C 1-4:報廢建筑的拆除和廢物處理

  • D:建筑材料的循環使用

圖表8里列出了更多細分層次,目的是讓所有數據分別說明環境影響和環保優勢。這些標準不是環保證書,但是可以作為市場中各種環保認證的基礎。開發商需要認證自己的建筑,這也是建筑用戶和相關部門的要求。這兩個標準方法的區別在于,SS-EN 15978提供了建筑環境影響的對比基礎,而SS-EN 15804幫助專門的材料或者產品進行環保聲明。木材與鋼筋水泥是沒有可比性的,所以人們可以比較不同的建筑,看它們的環境影響。這些標準應用來研究不同材料應用在不同建筑環境下的效果和對環境的影響。

 

圖表8 建筑的環境影響測評

建筑的生命周期其他信息
A 1-3
生產
A 4-5
建造
B 1-7
運營
C 1-4
報廢
D
其他環境信息
A1 原材料 
A2 運輸
A3 生產
A4 運輸 
A5 現場安裝、建造
B1 使用 
B2 維護保養
B3 維修
B4 交換
B5 裝修和重建
B6 能源使用
B7 水資源

C1 拆除 
C2 運輸
C3 廢物棄置
C4 廢物管理

系統之外的優點和缺點,比如環境測評、能源回收等
準備階段中心后階段
盡可能提供細節信息建筑現場運輸和建造的具體信息,能源回收和廢物產生B1-B5 參照保養和維修附件。能源使用通過C1-C4計算,廢物棄置方法根據當時規定處理 展示項目的其他相關環境信息.

 資料來源: Tyréns

舉個例子,我們可以簡單地在既有建筑基礎上采用輕型結構(木結構)進行擴建,這樣節省了材料,符合條例A。采用輕質、可移動的墻體,可以使改造避免較大的改動,這符合了條例B5。我們還可以回收利用木結構梁和其他結構構件,這樣會節省大量材料,符合條例D。

木材的優點

木材是自然可回收的材料,在瑞典可以實現本地生產,運輸距離短。生產過程中產生的副產品可以作為生產能源,達到廢棄最小化。木材將二氧化碳固定在材料內,無法做成其他產品的情況下還可以當做生物燃料使用,替代對環境危害較大的化石燃料。

建筑的環保認證

目前世界上還沒有統一方法計算建筑全生命周期對氣候環境的影響,但許多建筑公司都會給客戶提供這類數據。
現在世界上已經有了一批建筑環保認證體系,主要是針對建筑能效。這些體系可以用來評估新建建筑,也可用來評估既有建筑。

生態建筑(Milj?byggnad基于瑞典建設部的有關規定,可評估建筑使用周期內的能耗、室內環境和記錄所使用的建筑材料。但是這個體系并沒有考慮建筑材料對環境的影響。
綠色建筑(Green Building是一個泛歐的體系,只考量建筑使用周期內的能耗。
LEED綠色能源與環境設計先鋒獎Leadership in Energy and Environmental Design, LEED是美國的綠色建筑評分認證體系,比上述兩種體系更為全面。LEED考慮了建筑材料生產過程對環境的影響。
英國建筑研究所環境測評估方法(BRE Environmental Assessment Method, BREEAM與LEED類似,在一定程度上考量了建筑建造過程對環境的影響和從全生命周期的角度考慮了建筑材料生產對環境的影響。

圖片關鍵詞
松茲瓦爾的Inre港口,五棟公寓樓,均采用正交膠合木作為結構框架,膠合木作建筑立面的面層
攝影師:Per Bergkvist


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