“雙碳”背景下復(fù)合材料在綠色醫(yī)院建筑中的應(yīng)用及其造價(jià)思考

顧 晨

（南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院，江蘇南京 210029）

目前，全球氣候變暖、環(huán)境污染以及能源過(guò)度消耗的問(wèn)題日趨嚴(yán)峻，人類社會(huì)亟需踐行低碳減排理念，以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。2020年9月，我國(guó)率先提出“雙碳”倡議，即2030年“碳達(dá)峰”與2060年“碳中和”，并積極提倡低碳環(huán)保的生活方式，引導(dǎo)綠色工藝、綠色材料在社會(huì)各領(lǐng)域的落實(shí)應(yīng)用，在保證經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，兼顧綠色低碳化轉(zhuǎn)型發(fā)展[1]。眾所周知，建筑工程在全社會(huì)各行業(yè)的碳排放中占據(jù)相當(dāng)大的比例，尤其是醫(yī)院建筑，由于醫(yī)療服務(wù)與環(huán)境條件需要，往往涵蓋較多的功能設(shè)備與技術(shù)系統(tǒng)，屬于能耗最大的建筑物之一。因此，發(fā)展綠色建筑，特別是綠色醫(yī)院建筑是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的重要途徑。

綠色醫(yī)院建筑的核心是通過(guò)節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材等系列舉措，實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好與污染降低，在提供安全高效的服務(wù)空間的基礎(chǔ)上，滿足醫(yī)療功能與建筑功能的辯證統(tǒng)一要求。其中，建筑材料作為建設(shè)工程的物質(zhì)基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)綠色醫(yī)院建筑的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。而在現(xiàn)代化建設(shè)工程中，區(qū)別于傳統(tǒng)的鋼筋、混凝土等建材，復(fù)合材料憑借輕質(zhì)高強(qiáng)、綠色環(huán)保、耐疲勞以及防腐抗斷裂等優(yōu)勢(shì)，得到了越來(lái)越多的應(yīng)用?；诖?，本文就綠色醫(yī)院建筑中的復(fù)合材料應(yīng)用情況進(jìn)行總結(jié)闡述，并對(duì)其造價(jià)展開(kāi)了分析。

1 “雙碳”背景下的綠色醫(yī)院建筑選材要求

醫(yī)院作為一種特殊用途的建筑物，具有一定的社會(huì)服務(wù)與公共責(zé)任屬性。為使醫(yī)務(wù)工作人員和就醫(yī)患者能得到良好的工作與康復(fù)環(huán)境，綠色醫(yī)院建筑在建造與運(yùn)行過(guò)程中不僅需要注重資源節(jié)約，還應(yīng)保證所用材料的衛(wèi)生與安全，避免污染或二次污染。同時(shí)，綠色醫(yī)院建筑應(yīng)當(dāng)具備高效的醫(yī)療流程、便捷的就診程序以及協(xié)調(diào)自然的環(huán)境條件，避免頻繁維修甚至改建，影響運(yùn)營(yíng)效率與服務(wù)體驗(yàn)[2]。因此，在當(dāng)前的“雙碳”背景下，將綠色建筑的環(huán)保理念以及醫(yī)療建筑的特定功能相融合是綠色醫(yī)院建筑的選材關(guān)鍵，需要多方面、多角度地開(kāi)展綜合考慮，其核心指標(biāo)是“綠色+低碳”，具體要求如下。

（1）低消耗：降低對(duì)傳統(tǒng)礦產(chǎn)原材與建材成品的依賴，節(jié)約材料資源消耗。

（2）無(wú)污染：所用材料在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)人體無(wú)害，生產(chǎn)環(huán)節(jié)清潔、無(wú)污染。

（3）低能耗：材料在生產(chǎn)期間能通過(guò)改良工藝節(jié)約能源消耗，或在使用環(huán)節(jié)可以減少建筑能耗。

（4）多功能：選用具備一定功能屬性的建筑材料，以更好地滿足醫(yī)院建筑的抗菌、隔聲或防滑等使用需要。

（5）低排放：注重建筑材料對(duì)環(huán)境的負(fù)荷影響，減少其在運(yùn)輸與使用期間的碳排放，考慮因地制宜地選用當(dāng)?shù)乇就敛牧稀?/p>

（6）可循環(huán)利用：以全生命周期為考量，擴(kuò)大可再循環(huán)與可再利用材料的使用占比，并注重以廢棄物為原材的建材投入。

2 綠色醫(yī)院建筑中復(fù)合材料的應(yīng)用

2.1 木塑復(fù)合材料的應(yīng)用

木塑復(fù)合材料是一種新型環(huán)保復(fù)合材料，其主要原料為秸稈、稻殼渣、木屑等粉料以及廢舊塑料，在制備時(shí)將一定含量的特殊助劑摻入至原材混合物中，再通過(guò)高溫?cái)D壓成型工藝而獲得。木塑復(fù)合材料由木材和塑料復(fù)合而成，但擁有單純木材和塑料無(wú)法比擬的性能，憑借環(huán)保綠色、性能優(yōu)異等特點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用，具有加工便捷、可塑性好、耐水耐腐蝕、高強(qiáng)耐用以及原料易得等應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，非常契合綠色醫(yī)院建筑的使用條件要求。同時(shí)，木塑復(fù)合材料基于廢舊木屑與塑料而制得，不僅能消化處理對(duì)環(huán)境有害的廢棄塑料，而且能減少木材使用量，有效保護(hù)森林資源。

醫(yī)院存在大量的病患人員流動(dòng)，抑菌材料的應(yīng)用能降低交叉感染的概率。唐克軒等[3]基于秸稈、青蒿提取物等原材，提出了一種具有抗菌功能的木塑復(fù)合材料，驗(yàn)證其具備高強(qiáng)高韌、耐疲勞以及抗菌防霉等性能，并在醫(yī)院建筑有抑菌需求的場(chǎng)所中具有很好的適用性。而在抗擊新冠肺炎疫情期間，PVC木塑復(fù)合材料就憑借防水、防霉、抗菌以及利于裝配式施工等特性，在火神山、雷神山等醫(yī)院建筑的建設(shè)中得到了大量應(yīng)用。楊守祿等[4-5]總結(jié)闡述了木塑復(fù)合材料在地板、墻板等綠色建筑領(lǐng)域的應(yīng)用情況，并研究了木塑復(fù)合材料的功能化改性途徑，以實(shí)現(xiàn)阻燃抑煙與耐老化等性能，達(dá)到拓寬應(yīng)用范圍、提高使用壽命的目的。劉磊[6]基于試驗(yàn)研究，分析了新型木塑保溫墻板的保溫性能與造價(jià)經(jīng)濟(jì)性，為綠色醫(yī)院建筑的節(jié)能墻板選用提供了思路。

2.2 廢舊高分子材料的應(yīng)用

塑料、纖維與橡膠等高分子材料在日常生活中應(yīng)用廣泛，每年產(chǎn)生的廢棄物數(shù)量也相當(dāng)巨大，對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的負(fù)擔(dān)。目前，我國(guó)的廢舊高分子材料處理方式較為落后，主要為焚燒、填埋或者是初級(jí)的物理回收利用，在浪費(fèi)資源的同時(shí)帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。

醫(yī)院建筑在選材上有其自身特殊性，而通過(guò)對(duì)廢舊高分子材料的改性復(fù)合，能制備獲得滿足綠色醫(yī)院建筑要求的復(fù)合材料，既可以緩解廢舊高分子材料的“白色污染”問(wèn)題，又能取得社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益的統(tǒng)一。曹艷[7]對(duì)當(dāng)前廢舊高分子材料的回收利用情況開(kāi)展了總結(jié)闡述，分析了新技術(shù)的回收方式，包括生物侵蝕法、熱解法以及制造共混體等，為基于廢舊高分子材料再生的綠色醫(yī)院建筑用材制造提供了理論基礎(chǔ)。路小軍等[8]依托廢舊高分子材料的輕質(zhì)高強(qiáng)、耐磨絕緣等特性，通過(guò)回收改性再造，實(shí)現(xiàn)了具有特定功能復(fù)合材料的制備，并在醫(yī)院建筑中得到了良好的應(yīng)用。

2.3 高強(qiáng)防輻射混凝土的應(yīng)用

高強(qiáng)防輻射混凝土屬于一種特殊用途混凝土，為實(shí)現(xiàn)射線屏蔽功能，混凝土中主要添加了比普通骨料重的重骨料（如廢鐵塊、褐鐵礦、重晶石等），并使用較低水化熱的特種水泥，如鎂氧水泥、高鋁水泥等，其強(qiáng)度一般在C60等級(jí)以上，容重逾3000kg/m3，且具備防輻射功能，也叫高強(qiáng)屏蔽混凝土。

高強(qiáng)防輻射混凝土能替代造價(jià)昂貴的鉛板或鋼板，用以屏蔽γ射線、X射線或中子輻射等，適用于醫(yī)院直線加速器等存在輻射的儀器設(shè)備用房中。丁華營(yíng)等[9]依托深圳市龍華新區(qū)綜合醫(yī)院施工案例，闡述防輻射大體積混凝土在直線加速器機(jī)房頂板與側(cè)墻中的施工技術(shù)，并對(duì)鋼筋定位、模板加固以及大體積混凝土澆筑等工藝控制點(diǎn)進(jìn)行了分析。李睿卿等[10]、王杰之等[11]均對(duì)醫(yī)院建筑直線加速器機(jī)房中的高強(qiáng)防輻射混凝土應(yīng)用進(jìn)行了介紹與應(yīng)用。

2.4 新型地面潔凈材料的應(yīng)用

在以往的醫(yī)院地面材料中，傳統(tǒng)選用的水磨石、大理石或瓷磚等材料具備美觀、大面易清洗等優(yōu)勢(shì)，但也存在接縫、地腳與墻角等局部位置污漬難以徹底清除的問(wèn)題，加之接縫處在施工中使用的填縫劑和膠體等物質(zhì)，逐漸成為有害病菌繁殖的溫床。因此，有必要在綠色醫(yī)院建筑中選用新型的地坪潔凈材料，在保證潔凈耐用的環(huán)境條件下，提供防滑、吸聲或耐磨損等使用功能。

陳遵厚[12]介紹了一種適用于醫(yī)院建筑地坪的新型潔凈地面材料，即錫鈦消音地坪，并認(rèn)為其作為一種新型的綠色環(huán)保材料，具有耐磨耐刮、防滑防霉、吸聲降噪、無(wú)縫連接以及安全無(wú)毒等特點(diǎn)，非常適合醫(yī)院建筑中病房的康復(fù)環(huán)境要求。趙奇?zhèn)b等[13]闡述了彩晶砂環(huán)氧地坪在醫(yī)院建筑中的應(yīng)用工藝，其由無(wú)機(jī)彩晶砂與透明環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合形成，應(yīng)用于大面積的醫(yī)院公共區(qū)域后，能實(shí)現(xiàn)防滑、耐腐蝕的無(wú)縫整體裝飾地面，而在衛(wèi)生間或病房浴室中使用時(shí)，則能克服傳統(tǒng)鋪裝材料接縫多、易滲水等不足。

3 基于復(fù)合材料應(yīng)用的綠色醫(yī)院建筑造價(jià)思考

在“雙碳”背景下，現(xiàn)代化新型復(fù)合材料的應(yīng)用能實(shí)現(xiàn)低碳減排的目的，有力保障綠色醫(yī)院建筑的可持續(xù)發(fā)展，但也存在制造技術(shù)落后、生產(chǎn)成本高以及固廢回收程度低等不足，尤其是使用復(fù)合材料導(dǎo)致的高造價(jià)，已成為制約復(fù)合材料擴(kuò)大應(yīng)用的瓶頸之一[14]。因此，為在綠色醫(yī)院建筑中能更經(jīng)濟(jì)合理地實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料應(yīng)用，基于造價(jià)角度，主要提出以下幾點(diǎn)思考。

（1）以自然能源替代復(fù)合材料，降低造價(jià)成本。在綠色醫(yī)院建筑建造過(guò)程中，采取自然環(huán)保的創(chuàng)新材料是節(jié)約造價(jià)的重要途徑，也非常契合綠色的理念。首先應(yīng)當(dāng)充分考慮利用太陽(yáng)能、風(fēng)能與地?zé)崮艿鹊目赡苄?，這類“材質(zhì)”環(huán)保無(wú)污染，取之不盡用之不竭，通過(guò)合理設(shè)計(jì)，替代高成本的復(fù)合材料應(yīng)用，不僅能為綠色醫(yī)院建筑的持續(xù)運(yùn)營(yíng)提供能源，而且能大幅減少?gòu)?fù)合材料的造價(jià)支出。

（2）選擇性應(yīng)用復(fù)合材料，保證造價(jià)均衡。對(duì)于綠色醫(yī)院建筑，高性能的環(huán)保保溫外墻是降低建筑整體能耗的關(guān)鍵一環(huán)，外墻材質(zhì)應(yīng)盡量選用節(jié)能保溫效果突出的新型復(fù)合材料，如硅酸鋁復(fù)合保溫涂料、膨脹?；⒅閺?fù)合材料以及膠粉聚苯顆粒復(fù)合材料等，而其他相對(duì)普通的環(huán)節(jié)則可以采用傳統(tǒng)材料，以此實(shí)現(xiàn)造價(jià)均衡，保證綠色醫(yī)院建筑的良性運(yùn)營(yíng)。

（3）因地制宜，預(yù)留造價(jià)空間。在造價(jià)受限時(shí)，應(yīng)綜合考慮醫(yī)院建筑的使用場(chǎng)景與頻率，對(duì)復(fù)合材料的應(yīng)用區(qū)域、部位等開(kāi)展精細(xì)設(shè)計(jì)，將有限的造價(jià)預(yù)算用于關(guān)鍵場(chǎng)合，充分發(fā)揮復(fù)合材料的性能優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，在滿足功能的前提下，控制普通材料費(fèi)用投入，為特殊部位的復(fù)合材料應(yīng)用預(yù)留造價(jià)空間。

（4）發(fā)展復(fù)合材料低成本技術(shù)，從根源上控制造價(jià)。目前，先進(jìn)復(fù)合材料的成本較高，導(dǎo)致應(yīng)用受限。為此，西方發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)逐步建立了復(fù)合材料的低成本發(fā)展計(jì)劃，涵蓋低成本的設(shè)計(jì)、材料及制造技術(shù)，而我國(guó)相關(guān)的低成本計(jì)劃則缺乏研究與實(shí)踐，導(dǎo)致復(fù)合材料價(jià)格居高不下。比如同樣的某復(fù)合材料成品構(gòu)件，國(guó)外成本為4000~10000 元/kg，而國(guó)內(nèi)一般則需要10000~15000 元/kg，甚至是20000元/kg[15]。因此，應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到復(fù)合材料應(yīng)用中存在的高造價(jià)問(wèn)題，積極發(fā)展低成本的復(fù)合材料綜合技術(shù)，從根源上實(shí)現(xiàn)造價(jià)控制。

4 結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前，在“碳達(dá)峰”、“碳中和”的雙碳倡議背景下，為改善傳統(tǒng)醫(yī)院建筑的高能耗現(xiàn)狀，降低碳排放，打造建設(shè)綠色醫(yī)院建筑勢(shì)在必行。而考慮綠色建筑的環(huán)保理念與醫(yī)療建筑的特定功能，兼顧環(huán)保和性能的復(fù)合材料非常契合“綠色+低碳”的原則，逐漸成為綠色醫(yī)院建筑選材的重要方向。

本文基于“雙碳”背景，總結(jié)了木塑復(fù)合材料、廢舊高分子材料、高強(qiáng)防輻射混凝土以及新型地面潔凈材料等幾種現(xiàn)代化復(fù)合材料在綠色醫(yī)院建筑中的應(yīng)用情況，并基于復(fù)合材料應(yīng)用中存在的制造技術(shù)落后、生產(chǎn)成本高以及固廢回收程度低等不足，重點(diǎn)對(duì)綠色醫(yī)院建筑在復(fù)合材料使用過(guò)程中的造價(jià)問(wèn)題進(jìn)行了分析，提出了未來(lái)發(fā)展低成本復(fù)合材料綜合技術(shù)的必要性。