建筑材料環境負荷評價研究
時間:2022-03-22 03:30:55
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[摘要]本文主要從建筑材料環境負荷指標與評價體系建立的必要性、建筑材料環境負荷指標的建立與建筑材料環境負荷評價體系的建立三方面進行論述,以期對我國環保領域的相關發展有所啟發。
[關鍵詞]建筑材料;環境負荷評價;評價指標;評價體系
1建筑材料環境負荷指標與評價體系建立的必要性
建筑行業作為我國的支柱性行業之一,其建設發展為促進我國經濟水平的發展做出了突出的貢獻,但在繁榮經濟的背后,建筑行業的發展卻帶來了具大的能源消耗和環境污染問題。據相關研究統計,建筑行業每年的生產建設消耗了全國25%的鋼材,40%的木材,70%的玻璃及70%的水泥[1],龐大的數據顯示著建筑行業中建筑材料的高消耗,而在資源能源日益緊缺的今天,這種對資源高消耗的發展模式顯然不適應現階段的經濟發展要求,若仍采用這種發展模式,必然會導致建設成本的增加,同時也與我國資源節約型、環境友好型社會的建設相背離。此外,對我國當下大多數建筑材料來說,其本身的采集、使用、廢棄、再利用都會釋放大量粉塵以及CO、CO2、SO2、鉛、鉻、砷以及各類氧化物,造成環境污染。而為將建筑材料對環境污染和能源消耗的影響降到最低,有必要制定一定的建筑材料環境負荷指標與評價體系,從原料采集、產品生產、運輸、使用等各個環節評估建筑材料對環境的影響,進而可以有針對性地對建筑材料進行節能環保,促進新型環保材料的研發和使用。
2建筑材料環境負荷指標的建立
2.1確立原則。在確定建筑材料環境負荷指標之前,首先應明確建筑材料環境負荷影響的評價因素,這些因素主要包括原材料開采過程對環境的破壞、單位產品對環境的破壞程度、施工過程能耗、原料的存量及再生量、廢物產生量、溫室氣體排放量、有毒物質產生量、原材料加工及施工過程的能耗、運輸到現場的能耗、現場廢物產生量、使用壽命等幾個方面[2]。綜合考慮這些評價因素,可將其指標分為三個方面進行定量分析,即資源消耗、能源消耗與環境污染。而之所以選擇這三方面對負荷評價指標進行分析,是因為這三者在建筑材料環境負荷上所占的權重較大,影響建筑材料環境負荷影響的評價因素均可概括歸入這三大類。因此,從資源消耗、能源消耗與環境污染三方面對建筑材料環境負荷指標進行定量分析,更具全面性,由此得到的指標也更具參考性。2.2評價指標。建筑材料環境負荷評價指標主要從資源消耗、能源消耗與環境污染三個方面進行定量分析。首先,在能源消耗分析上,由于建筑材料在生產過程中會消耗大量的化石燃料及電力能源(如鋼筋的生產),據相關研究統計,建筑材料生產階段的能耗約占總能耗的50%~80%,因此主要將建筑材料生產過程中消耗的化石燃料和電力能源之和作為其能源消耗的重要指標;其次,在環境污染指標的確立上,主要以溫室氣體為評價指標,包括CO2、CH4、N2O3三種氣體,其中CO2占比高達99%以上,國內外計算溫室氣體排放均以CO2的排放量為指標。建筑材料生產過程中能源的消耗會產生大量CO2氣體排放,在使用過程中也會因化學反應產生CO2氣體,因此將CO2等氣體的排放量作為其環境污染指標;最后,在資源消耗指標的確立上,由于建材種類繁多,無法對其進行一一統計,目前資源消耗指標主要依據建材相關管理部門及國家統計局的國內建材產品平均統計數據為參考標準,將生產建筑材料所用的鋼材、鋁材、水泥、建筑玻璃、木材、混凝土等主要原材料的消耗總量作為其資源消耗的評價指標。
3建筑材料環境負荷評價體系的建立
要建立具體的建筑材料環境負荷評價體系,必須對建筑材料全生命周期中的環境負荷進行定量評價。為了便于理解和計算,本文以生產1t波特蘭水泥的環境負荷指標為例,對建筑材料單位產品的環境負荷評價體系進行定量分析,具體為:3.1建筑材料單位產品的生產能耗值。建材單位產品的生產能耗值=化石燃料用量×燃料能源熱值+用電量×每度電的熱值(860千卡)。如生產1t波特蘭水泥,依據國內生產耗能統計平均結果為生產每噸水泥需耗費170kg標煤和120kWh電能,根據上述公式可得出其單位生產耗能值為:170×7000(煤炭熱值)+120×860=5.5GJ/t水泥。3.2建筑材料單位產品的環境污染。建筑材料單位產品的環境污染=生產過程中化石燃料用量×CO2排放量+電力消耗轉化的CO2排放量+使用過程中化學分解所產生的CO2排放量。以生產1t波特蘭水泥為例,依據相關能源產生的CO2排放量標準,每千克煤CO2排放量為3.16,電力消耗轉化的CO2排放量為0.95kg/kW.h,1t波特蘭水泥CaO含量為38%,由公式CaCO3=CaO+CO2可知,每生成1份CaO,則會生成0.78份CO2,由此可得生產1t波特蘭水泥CO2排放量為:170×3.16+120×0.95+0.78×0.38×1000=0.947(t-CO2/t水泥)。3.3建筑材料單位產品的資源消耗。建筑材料單位產品的資源消耗=建筑生產過程中各種原料之和。例如,生產1t水泥需要消耗1.3t石灰石、0.2t黏土、0.1t相關校正原料,累計原料消耗為1.6t原料/t水泥。此外,在建筑材料環境負荷評價體系的建立上,除了應考慮資源消耗、能源消耗與環境污染外,還應將建筑材料的可再生性納入到建筑材料環境負荷評價體系。這里的可再生性指被損壞的建筑材料在進行加工處理后仍可投入生產使用的性能,常見可再生建筑材料包括鋼筋、鋁合金、木材等。
4結語
隨著節能環保觀念的日益深入與我國經濟發展方式的轉型,我國建筑材料的使用也面臨革新,新型材料不斷應用于建筑生產中,對于減少資源能源消耗、減輕環境污染起著重要作用。而建筑材料環境負荷評價指標及評價體系的建立,可為新型綠色建材的研發提供一定的參考,對于綠色建材的發展具有積極的促進作用。因此,相關部門應重視和加強建筑材料環境負荷評價指標及評價體系的建立和完善,加強對新型綠色建筑材料的開發,從而更好地促進建筑行業的可持續發展。
參考文獻
[1]胡海亮.建筑材料環境負荷指標及評價體系的研究[J].工程技術:引文版,2016(5):00303-00303.
作者:楊麗娟 單位:德宏職業學院
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