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绿色建材在建筑设计中的发展与运用
摘要
随着人们对资源环境的重视,绿色建筑的理念逐渐深入人心,建筑材料是建筑的载体,只有采用绿色建材以及相关技术手段,才能构建绿色建筑,实现节约能源,保护环境的目标。
提出绿色建材的概念,讨论绿色建材与绿色建筑的关系,新型建筑材料在建筑设计中的发展与运用,总结绿色建材的定义,评价方法及国内绿色建材发展现状,指明绿色建材的发展趋势。
从可持续发展的角度,对绿色建材及建筑节能的重要性及特点进行了分析和论述,提出了绿色新型材料及建筑节能在当前建筑中的应用,指出能源短缺已不容忽视,节约能源势在必行。
关键词:
绿色建材;建筑节能;可持续发展
Abstract
Withemphasisontheenvironment,theconceptofgreenbuildinggraduallybeentakingroot,thecarrierofbuildingmaterialsinconstruction,onlybymeansofgreenbuildingmaterialsandrelatedtechnologytobuildagreenbuilding,energysavings,protectingtheenvironment.Proposedtheconceptofgreenbuildingmaterials,greenbuildingmaterialsandgreenbuildingtodiscusstherelationshipbetweenthenewbuildingmaterialsinarchitecturaldesigndevelopmentandapplication,summarizethedefinitionofgreenbuildingmaterials,greenbuildingmaterialsevaluationanddevelopmentofthedomesticstatusquo,developmenttrendofgreenbuildingmaterialsspecified.
Fromtheperspectiveofsustainabledevelopment,greenbuildingmaterialsandconstructionoftheimportanceofenergyefficiencyandcharacteristicsoftheanalysisanddiscussionofproposednewmaterialsandconstructionofgreenenergyinthecurrentbuildingapplicationsthatcannotbeignoredenergyshortage,energysavingpotentialintheinevitable.
KeywordsGreenBuildingMaterialsBuildingenergyefficiencySustainableDevelopment
目录
1绪论1
1.1绿色思想渊源流传1
1.1.1绿色建材的概念1
1.2绿色建材的涵义1
1.2.1绿色建材的定义与基本特征1
2绿色建材的运用与发展2
2.1新型建材及制品的绿色化途径2
2.1.1新型建筑材料的类型2
2.2新型建材在建筑设计中的运用3
2.2.1新型建材在建筑风格中的综合利用3
2.2.2不同的新型建材在建筑领域的使用5
3绿色建材发展的前景6
3.1新型建材发展的绿色化方向6
3.1.1我国绿色建材发展的前景6
3.1.2发展绿色建材的必要性6
3.2新型的建材发展的绿色化通道7
3.2.1绿色建材与环境的统一7
4绿色建材发展趋势及意义8
结论9
致谢10
参考文献11
1绪论
本文主要介绍了绿色建筑材料的产生背景、概念和在国内外的发展。
通过绿色建筑材料与传统建筑材料的比较,指出传统建筑材料能耗高、污染大等缺点,突出绿色建筑材料能耗低、无污染的环保特征。
并通过比较,展示出绿色建筑材料的性能和使用价值。
1.1绿色思想渊源流传
1.1.1绿色建材的概念
绿色建材是指采用清洁生产技术、少用天然资源和能源、大量使用工业或城市固态废物生产的无毒害、无污染、无放射性、有利于环境保护和人体健康的建筑材料。
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。
1.2绿色建材的涵义
1.2.1绿色建材的定义与基本特征
1992年,国际学术界明确提出绿色材料的定义:
绿色材料是指在原料采取、产品制造、使用或者再循环以及废料处理等环节中对地球环境负荷为最小和有利于人类健康的材料,亦称之为“环境调和材料”。
绿色建材与传统建材相比可归纳以下五个方面的基本特征:
(1)其生产所用原料尽可能少用天然资源,大量使用尾矿、废渣、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;不得用铅、镉、铬等种金属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、防火、调温、调湿、消磁、防射线、抗静电等。
(5)产品可循环或回收再利用,无污染环境的废弃物。
2绿色建材的运用与发展
2.1新型建材及制品的绿色化途径
2.1.1新型建筑材料的类型
新型建筑材料是区别于传统的木材、钢材、混凝土的建筑材料的新品种,与传统建材相比具有节能、保温、质轻、强度高、装饰性强等特点,使用新型建材不仅可以使房屋的功能更加强大,使房屋更加美观,而且还可以增加建筑的现代气息,满足人们的审美要求;有的新型建材还可以减轻房屋的负重,推广了轻型建筑的建设,推动了建筑技术的现代化,加速了建筑的建设速度。
1.现代绿色混泥土材料
混凝土是现代建筑的主要建筑用材,所以发展绿色混凝土材料对于绿色建筑至关重要。
(1)高性能混凝土材料。
(2)利用废弃混凝土生产的绿色混凝土
(3)加气混凝土。
(4)合成纤维混凝土。
(5)多孔预制块植栽混凝土。
2.现代技术的新型木材
木材成为现代绿色建材的亮点,其随着技术的进步出现了许多新的使用形式。
(1)彩色木材
(2)瓷化木材
(3)塑化木材
(4)疏水木材
3.现代保温材料隔热材料
保温材料根据其在围护结构的使用部位不同,可分为内、外保温隔热材料;根据其状态的不同分为板块状、浆体状保温隔热材料。
保温隔热材料的主要性能指标有:
导热系数、表观密度、压缩强度、尺寸变化率、吸水率、水蒸气渗透系数、粘结强度、氧指数。
板块状保温隔热是材料,可以用于内、外保温工程;以其形状的特点,具有使用简便、能保证保温隔热层的厚度要求,性能比较稳定。
4.现代防水材料
现代绿色建筑防水材料不仅具有基本的防水功能还具有其它如保温、去污等功能,并在生产是使用的过程中对环境的影响较小。
(1)聚合物水泥防水涂料。
(2)渗透结晶型防水材料。
(3)塑料防渗补漏剂。
(4)聚乙烯双面复合防水卷材
5.现代智能材料
(1)智能乳胶漆
(2)智能玻璃
新型建材种类繁多,从功能上分:
有保温材料、装饰材料、墙体材料、门窗材料以及多种辅助材料从质地上分有金属材料、天然材料、化学材料等,为现代建筑提供了多种选择。
下面列举几项有特色的新型建材:
1、广东的巨晶水晶石(图1)。
它是由广东佛山金皇陶瓷技术开发中心研制成功的,是一种以天然鹅卵石为原料,并加入独家配方的高分子材料,它采用低能耗、无污染的真空高压技术,是一种新型环保的建材。
巨晶水晶石将传统文化和实用概念联系起来,体现了两种文化的融合,将自然融入生活,给人以清新、淡雅的感觉,精细的雕琢不仅具有自然特色,还赋图1
予高贵的气质,使人文和自然相互交融。
2、北京的金属彩板瓦(图2)。
它色彩鲜艳,经过化学与处理、出涂、精涂等处理后,具有良好的抗腐蚀性和装饰作用,涂层的附着力强,可以长期保持颜色鲜艳,已经成为现代建筑中一道亮丽的风景线,并广泛应用于工业和民用建筑的防水屋顶,是一种可取代传统土瓦的新型建材。
图2
2.2新型建材在建筑设计中的运用
2.2.1新型建材在建筑风格中的综合利用
目前,越来越多的新型建筑材料被应用到现代建筑中,使现代建筑拥有更多的特色,丰富了我们的生活环境,同时也促进了新型建材应用技术的研发,下面列举几项常见的新型建材在实际中的应用。
1.纸质建筑
纸质房屋具有费用低廉、建筑快速、搬迁容易等特点,可应用于自然灾害引起的过渡性用房的需要。
它是由专门设计的牛皮纸制成的,它的厚度为12—41厘米,纸板涂有玻璃纤维和树脂,每平方厘米可承受211公斤的压力,墙壁内侧可以经受1000度的高温,经过处理后使用寿命可达到15—20年。
这种房屋除了屋顶外,其他的板块都相同,可随意装配,稍加改动便可改成会议室、教室等,为急需建筑空间的人群提供了方便。
2.陶瓷建筑
这种建筑材料是把石灰石和矽土混合,加水以后经过1800度的高温制成的,具有抗腐蚀、质轻、隔音、耐高温等特点,可以浮在水面,但又可承受很大的压力,而且极难破碎。
这种材料在空气潮湿时可以吸进水分,空气干燥的时候又可以散发水分,是现代住宅的理想材料。
3.塑料建筑
在国外一些国家,塑料在建筑中的应用已经非常广泛。
塑料的主要成分是合成或天然的高分子化合物,具有耐腐蚀、绝缘、质轻、容易加工等特点,能满足建筑材料的物理性能以及其他性能的要求,比传统的建筑材料有更多的优点,目前,国内外都已有了全塑料建筑,从建筑的防水保温,室内外装饰到建筑用结构材料都能用塑料来代替。
目前的塑料建筑,不管是楼房式、充气式,还是拆装式,都具有实用性,可用作教室、医院、仓库、体育馆、展览馆、工作室等。
建设塑料建筑,能够使用现代建筑方法改善建筑质量和使用的长期性,增加美观效果,而且能够大大缩短施工的时间,提升工作效率,减轻结构重量,提高装配化程度。
4.亮派建筑
亮派建筑是指用光泽材料如玻璃,金属等建成的建筑,这种建筑能美化市容,而且有巨大的广告效应,能够引人瞩目,招揽生意。
其代表作有:
日本东京的草月会馆,其外墙是用蓝色镜面玻璃建成的,和周围的环境相互交融;新加坡的滨华酒店,它不仅外层建筑用光泽材料,而且在室内也采用光泽材料来装饰,饰品有数百个镀金金属组成,自上而下垂下来,通过灯光照射,形成无数条光带,它被认为是目前世界上最大的艺术品;我国的联谊宾馆,其外墙全都采用玻璃建成,整幢建筑光彩夺目,与黄浦江闪烁的水带交互辉映,形成了一个光亮的世界。
2.2.2不同的新型建材在建筑领域的使用
新型建材的性能和功用各不相同,生产新型建材产品的原材料及工艺方法也各不相同。
就其发展情况而言,有的品种重在花色,花色品种层出不穷,如装饰装修材料;有的品种重在功能,如保温材料;有的则通过深加工衍生出多个品种,如新型建筑板材等。
以新型建筑板材为例。
目前新型建筑板材有几十个品种,其中纸面石膏板(图1)、玻璃纤维增强水泥(GRC)板(图2)、无石棉硅钙板(图3)是目前我国生产量最大、应用最普遍的三种新型建筑板材。
这三种板材不但所采用的原料不同,生产工艺不同,其性能和功用也同。
如纸面石图1
膏板主要原料为石膏和护面纸,适用于作内墙板和吊顶板;玻璃纤维增强水泥板主要原料是低碱水泥和耐碱玻
图2
璃纤维,适用于作内外墙板;硅钙板主要原料是硅钙材料,除用作内外墙板外,还可用于装修以及制做和房屋结合在一起的家具等。
这三种板的同一特点是:
采用它们作为原始板材,再分别配上防渗、保温、防火等功能材料,采用复合技术,可生产出各种轻图3
质和性能优越的新型墙体材料。
此外,它们所用的原材料均为非金属材料,而且又是三种最易得到的非金属材料。
新型建材以其优越的特性,在现代建筑中已经得到了广泛的应用,并且随着技术的增强,还会有更多的新型建材产生,在它的带动下,扩大了人们对新型建材的认识,必将掀起建筑行业的新高潮。
在新型建材的推进过程中难免会遇到这样那样的障碍,但是展望未来,新型建材的发展前景十分广阔。
在新型建材的参与下,我们的生活环境会一改以往建筑的单调,增加更加浓郁的现代气息和文化氛围。
3绿色建材发展的前景
3.1新型建材发展的绿色化方向
3.1.1我国绿色建材发展的前景
我国建材工业走的是一条高能耗、高资源消耗、高污染的道路,是一个环境污染严重、生态破坏较大的行业。
因此,提高对可持续发展战略重要的认识,努力发展绿色建材、生态建材、环保建材从根本上改变我国建材工业、长期以来存在的高投入、高污染、低效益的粗放式生产方式,选择资源节约型、污染最低型、质量效益型、科技先导型的发展方式,把建材工业的发展和保护生态环境、污染治理有机结合起来,是21世纪我国建材工业的战略目标,是历史发展的必然。
我国目前已开发的“绿色建材”有纤维强化石膏板、陶瓷、玻璃、管材、复合地板、地毯、涂料、壁纸等。
如"防霉壁纸",经过化学处理,排除了发霉、起泡滋生霉菌的现象。
"环保型内外墙乳胶漆"不仅无味、无污染,还能散发香味,并且可以洗涤、复刷等。
“环保地毯”既能防腐蚀、防虫蛀,又具有防止阴燃的作用。
“复合型地板”,是用天然木材,经进口漆表面处理而制成,具有防蛀、防霉、防腐、防燃、不变形特点。
总而言之,绿色建材是一种无污染、不会对人体造成伤害的装饰材料。
3.1.2发展绿色建材的必要性
目前,世界各国的城市规划、建筑设计都强调建设以绿色建筑为宗旨的绿色环境。
绿色环境是指人类生存的环境必须受到良好和有效的保护,是指达到生态环境标准、无污染的标志。
有些建筑材料对人体健康和环境保护非常不利,这些“有害建材”主要源于5种有害物质:
氡、甲醛、苯、酯、三氯乙烯。
氡主要是由混凝土、碳化砖、砖头、水泥、石膏板、花岗岩及供水系统所含有的放射性元素铀衰变后释放出来的,通过呼吸道进入肺部,释放出一定的能量,会逐步破坏肺部组织,引起肺癌及各种怪病。
甲醛主要来自保温材料、地板胶、涂料、塑料贴面板等,是一种致癌物质。
苯来自于合成纤维、塑料、橡胶等,它可以抑制人体的造血功能。
酯和三氯乙烯均来自于油漆、干洗剂、粘结剂等,它们刺激人体的某一黏膜,可引起结膜炎、咽喉炎等疾病。
因此,要想创造绿色环境,应使用绿色建材、绿色装饰材料,以利于保护自然环境和人体健康。
建材工业是天然资源和能源消耗最高、破坏土地资源最多、对大气污染最严重的行业之一。
绿色建材满足可持续发展的需要,做到了发展与环境的统一、现代与长远的结合,既满足现代人的需要,又与环境和谐相容。
因此,我们要促进各种绿色建材的发展,以建造健康、安全、舒适、美观的建筑。
3.2新型的建材发展的绿色化通道
3.2.1绿色建材与环境的统一
改善人类生存的大环境。
现代社会,人们越来越关注人类生存的大环境,寻求良好的生态环境,保护好大自然,期望自己和后代能够很好地生活在共同的地球上。
“绿色建材”的发展,将有助于大环境的改善,防止大环境的破坏。
保障居住小环境。
我国传统的居住建筑是用木料、泥土、石块、石灰、黄砂、稻草、高粱杆等自然材料和粘土加工物砖、瓦组成的,它们与大自然能较好地协调,而且对人体健康是无害的。
现代建筑采用大量现代建筑材料,其中有许多是对人体健康有害的。
因此有必要发展对人体健康无害或符合卫生标准的“绿色建材”。
改善公共场所、公共设施对公众的健康安全影响。
车站、码头、机场、学校、幼儿园、商店、办公楼、会议厅、饭店、娱乐场所等是大量人群聚集、流动的场所。
这些建筑物中如果有损害公众健康安全的建筑材料,将会造成对人体的损害。
限制国外有害健康安全的建筑材料和技术设备流入我国。
国外有一百多个国家和地区,生产出上万种建筑材料,尤其是以化学建材居多。
好的建筑和装饰材料可丰富我国的建材市场,但也要防止有害健康安全的建材和技术设备流入。
如果没有“绿色建材”标准和管理措施,有害的建材就会不断流入我国市场,将会加重损害我国的环境。
扶助我国高附加值“绿色建材”进入西方工业国家。
新型建材往往有高附加值,“绿色建材”也可以有高附加值。
如果能扶助和促进我国的高附加值的“绿色建材”进入西方国家,将会显著提高经济效益。
4绿色建材发展趋势及意义
本世纪九十年代以来,臭氧层破坏、温室效应、酸雨等系列全球性环境问题的日益加剧,人们已逐步认识到保护我们赖以生存的地球环境已不再只是政府、民间团体、科研机构的事情,每个人都应以自己的行动来直接参与环境保护工作。
作为建筑材料而言,在生产、使用过程中,一方面消耗大量的能源,产生大量的粉尘和有害气体,污染大气和环境,另一方面,使用中会挥发出有害气体,对长期居住的人来说,会对健康产生影响。
鼓励和倡导生产、使用绿色建材,对保护环境,改善人民的居住质量,作到可持续的经济发展是至关重要的。
绿色建材满足可持续发展的需要,做到了发展与环境的统一,现代与长远的结合。
既满足现代人的需要,安居乐业,健康长寿,又不损害后代人对环境、资源的更大需求。
总之,建材工业的发展、绿色化进程,不但关系到建材工业目前的发展问题,还关系到能否和国际市场接轨问题,关系到国计民生能否可持续发展的大事,关系到我国人民生活质量的大事,关系到功在当代,造福千秋的大事。
因此要以战略的眼光、时代的紧迫感和历史责任感努力促进各种绿色建材的发展,以绿色建材建造健康-安全-舒适-美观的建筑和室内环境,造福于社会,造福于人民。
结论
随着科学技术的日新月异,能源短缺已不容忽视,节约能源已受到世界性的普遍关注,因此,必须从可持续发展的战略出发,通过对新能源、新建材的宣传,通过对生产、使用者的培训,以及通过管理、设计、科研等多部门联动,从点到面逐步采用、推广新建材和能源,使建筑尽可能少地消耗不可再生资源,降低对外界环境的污染,并为使用者提供健康、舒适、与自然和谐的工作及生活空间。
致谢
本论文的所有研究工作从论文的选题、实现条件到论文的写作等阶段都是在曹志明老师的悉心指导下完成的。
曹老师严谨的治学态度、渊博的学术知识、诲人不倦的敬业精神以及宽容的待人风范使我获益颇多。
谨向曹老师致以最衷心的感谢。
感谢在大学学习期间给我上课的老师们和一直带我们班主任的杜鹏老师。
在论文的写作过程中,也得到了许多同学的宝贵建议,在此一并致以诚挚的谢意。
感谢所有关心、支持、帮助过我的良师益友。
最后,向在百忙中抽出时间对本文进行评审并提出宝贵意见的各位老师表示衷心感谢!
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