建筑职称论文发表建筑材料绿色性评价指标体系

来源：职称驿站所属分类：建筑设计论文
发布时间：2018-08-23浏览：38次

　　从绿色建材的定义出发，运用过程工程学理论提出建筑材料绿色性过程工程学评价模型，结合层次分析法构建建筑材料绿色性综合评价指标体系，详细阐述各评价指标的意义及量化方法，为后续建材绿色性评价工作提供参考。

生态城市与绿色建筑

　　《生态城市与绿色建筑》立足于中国国情，依托由国际知名学者和专家组成的编委团队，同时积极借鉴欧洲、美国和日本等国的成熟经验，宣传中国在推进低碳经济、节能减排和绿色建筑方面的各项方针政策，报道生态城市、建筑节能和绿色建筑方面的先进理念，同时通过实际案例推广绿色建筑方面的新技术和新材料。

　　1 引言

　　绿色建筑材料的定义是：采用清洁生产技术、不用或少用天然资源和能源，大量利用固态废弃物生产的无毒害、无污染、无放射性、达到使用周期后可回收利用，有利于环境保护和人类身体健康的建筑材料。分析其内涵可知，绿色建筑材料的核心要求是“节能、废物利用、健康”。另外衡量建筑材料的绿色性还应考虑降低能源和资源的消耗、降低对人们和环境的危害、增强舒适感、提高废弃物的回收、提高经济性等方面。

　　相关研究表明，建材绿色性评价大致有两个方向：一是从静态的视角评价，衡量建筑材料的能源消耗、资源消耗、毒害和放射性、废弃物利用程度、本地材料使用程度、可循环或回收再利用程度等因素。另一类是从动态的视角评价，从建筑材料的全生命周期的每个阶段原材料开采、生产制造、使用过程、废弃回收等过程衡量环境协调性。静态视角评价未考虑到材料生产过程中的环境协调性，动态视角评价未系统考虑绿色建筑材料的内涵指标。因此，建筑材料绿色性的评价应该是基于目标的过程性评价。

　　2 建筑材料绿色性综合评价体系的建立

　　2.1 建筑材料绿色性过程工程学评价模型

　　王立久教授提出“材料过程工程学”的概念，从材

　　料全生命周期的视角，以低能耗、少污染、利用可再生资源为目标对材料进行工艺改进。建筑材料的绿色性评价的核心也是以建筑材料全生命周期为视角，以绿色建筑材料为目标进行综合评价。从绿色建筑材料的定义出发，基于材料过程工程学概念构建建筑材料绿色性过程工程学评价模型，如图1所示。

　　在该模型中建筑材料经历了从原材料开采到被废弃回归地球的全生命周期，其中“地球”、“原材料”、“企业”、“产品”、“消费者”、“废料”分别为过程中的驻点，两驻点之间为单元过程。从绿色建筑材料的定义出发，通过对每个单元过程的评价指标影响因素的识别与分析，提炼出建筑材料绿色性综合评价一级指标：“节能、环保、健康、生态、舒适、经济”。

　　2.2 评价指标的提炼与设置

　　评价模型得到的评价指标不易量化，为了增加评价体系的可操作性和科学性，本文采用目标分解法构建指标体系结构，根据材料的特征对评价指标逐层次分解，直到评价指标可做定量分析。构造的指标体系模型为三层树形结构，上下级指标具有层次递进的隶属关系。

　　3 评价指标影响因素识别与分析

　　3.1 节能指标

　　“节能”评价指标是单元过程“地球—原材料”、“原材料—产品”和“产品—消费者”的单元要素，也就是说，对材料节能的评价不仅仅要衡量材料的开采阶段，同时也要考虑产品的生产阶段和使用阶段。笔者认为，节能不仅仅是减少能源的消耗量，而是减少不可再生或再生周期较长的自然资源的消耗量，建筑材料在全生命周期过程中消耗的自然资源主要为矿产资源，其中除能源消耗外，还有资源消耗。因此，“节能”分解为“矿产资源”，“矿产资源”又分解为“资源消耗”和“能源消耗”。

　　其中，“资源消耗”衡量建筑材料在开采和生产过程中所消耗的金属和非金属矿产资源。“能源消耗”衡量建筑材料在开采生产和使用过程中所消耗的可再生能源和不可再生能源。“资源消耗”和“能源消耗”均采用定量分析，具体计算方法如下所示：

　　(1)资源消耗

　　资源的耗竭速度用资源耗竭的特征化因子ADP表示，ADP值越大，说明资源耗竭速度越快，对环境的影响越大。石灰石是生产水泥、钢铁和陶瓷等基础性建材的原材料，本文以石灰石的ADP为参照基准，计算建筑材料生产常用矿产资源的石灰石当量系数。

　　(2)能源消耗

　　能源消耗主要衡量建筑材料在开采、生产、运输、使用、废弃阶段的可再生及不可再生能源的消耗量。建筑材料在其全生命过程中消耗能源种类不同，为了方便比较分析，以标煤的平均低位发热量为参照基准，根据各类能源的平均低位发热量，计算各类能源的标煤当量系数，如表2所示。

　　3.2 健康指标

　　“健康”评价指标是从使用单元过程“产品—消费者”所提炼的单元要素，材料的绿色性重要评价指标就是材料的健康性。建筑材料与人类健康密切相关的是居住室内环境质量。影响室内环境质量的主要因素是材料的放射性和室内环境污染。因此，评价材料的“健康”性，应从“室内环境质量”入手，“室内环境质量”的评定需要考虑“材料放射性”和“室内环境污染”。

　　材料放射性和室内环境污染的评价采用定性分析，分别根据《建筑材料放射性核素限量》标准(GB 6566—2001)和GB 50325—2001为参照依据，达到国家规定标准要求指标赋值1分，没有达到要求指标赋值5分。

　　3.3 环保指标

　　“环保”指标是从“产品—地球”单元过程所提炼的评价要素。建筑材料在开采、生产和使用过程中对环境所带来污染形式主要有废气、废液和固体废物。废气对环境的影响主要有粉尘、CO2、SO2及NOx;废液对环境的影响主要有化学需氧量(COD)、悬浮物、油类(SS)等;固体废物对环境的影响主要是生产建材生产过程中排放的废渣和废弃后的固体废物。

　　3.4 生态指标

　　“生态”评价指标是从单元过程“原材料—废料”所提炼的单元要素。建材制品的生态性主要指其环境效益。提高建筑材料的环境效益有多种途径，如在生产过程中提高固体废物的利用率和原材料的本地化率，在使用废弃后提高产品回收利用率等。

　　3.5 舒适指标

　　“舒适”评价指标是从单元过程“产品—消费者”所提炼的单元要素。建材的舒适性通过建筑材料所营造环境的舒适感和安全感体现。舒适感体现在材料的多功能性，譬如，人们对室内环境温度、湿度以及声环境的要求，即材料的功能性指有利于提高产品舒适度的功能属性。室内温度、湿度及声环境可以通过材料保温性、吸湿性和隔声量来计量。坚固稳定的材料所营造的环境能使人们感受到安全感，即材料的坚固性指满足人体安全感的需求。材料的坚固性体现在强度和耐久性两个方面。

　　隔声性采用定性评价，通过材料隔声量功能设计或隔声量大小评价材料的隔声性能，赋予指标分值，当材料具有特殊的隔声功能(隔声量≥55dB)，指标值为1;当材料具有一定的隔声功能(30dB≤隔声量<55dB)，指标值为2.5;当材料不具备隔声功能(隔声量<30dB)，指标值为5。

　　强度性能和耐久性采用定性评价，材料的强度主要指材料的力学性能，是衡量材料质量的关键指标，直接影响到建筑结构的安全性和抗震性。材料的耐久性以设计的耐腐蚀性标准为评价依据。材料耐久性的好坏不仅关系到材料的舒适性能，而且还关系到资源和能源的消耗，废弃物的产生等节能和环保的问题。

　　强度性能采用定性分析，根据材料的强度设计值和实测值的比照，赋予指标分值，当材料超出设计强度等级要求，指标值为1;当材料达到设计强度等级要求，指标值为2.5;当材料未达到设计强度要求，指标值为5。

　　耐久性采用定性分析，根据材料耐久性设计值和实测值的比照，赋予指标分值，当材料满足特殊耐久性要求(耐久性能超出标准的最高要求)，指标值为1;当材料满足一般民用建筑的耐久要求(耐久性符合标准要求)，指标值为2.5;当材料未满足耐久性要求，指标值为5。

　　3.6 经济指标

　　“经济”评价指标是从单元过程“产品—消费者”所提炼的单元要素。建材的经济性主要通过生产成本来衡量，包括原材料成本、能源燃料成本。可以通过提高材料的利废率，回收率和本地化率来降低生产成本。

　　因此“经济”通过“生产成本”评价，“生产成本”通过“原料费用”和“燃料费用”评价。

　　原料成本采用定量分析，计算方法如下：

　　CR=SRcr (6)

　　式中，CR为原料成本(元/计量单位);SR为资源消耗总量(吨/计量单位);cr为当量折算价格按石灰石市场价格。

　　燃料成本采用定量分析，计算方法如下：

　　CE=SEce (7)

　　式中，CE为燃料成本;SE为综合能源消耗量;ce为能源当量价格按标煤折算煤炭价格计算。

　　综上所述从绿色建材的定义出发，基于建筑材料绿色性过程工程学评价模型构建了综合评价指标体系，如图2所示。

　　4 结语

　　根据建筑材料绿色性过程工程学评价模型提炼得到一级评价指标，运用目标分解法逐层分解一级指标，直至指标可量化分析。通过对评价指标影响因素的识别与分析，最终构建了三层树形结构的建筑材料绿色性综合评价指标体系。文中给出了三级指标的计算和量化方法，为后续的建材绿色性综合评价奠定了理论基础。关于评价标准的制定还有待于进一步研究。

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