新型建筑技術(shù)與建筑材料在可持續(xù)發(fā)展中的應(yīng)用

張志萱

（青海建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，西寧 810001）

1 前言

可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略思想已然滲透到了社會(huì)生產(chǎn)和生活的方方面面，可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略思想的滲透為建筑行業(yè)帶來(lái)了全新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。新型建筑技術(shù)和建筑材料是開(kāi)展建筑工程的關(guān)鍵要素，其創(chuàng)新和發(fā)展對(duì)推動(dòng)建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要作用。隨著綠色環(huán)保技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，使得節(jié)能環(huán)保材料被應(yīng)用于多個(gè)行業(yè)，在節(jié)約能源的同時(shí)，減少了在生產(chǎn)方面投入的資金成本，助力生態(tài)環(huán)境保護(hù)。對(duì)于建筑工程而言，建筑工程與人們?nèi)粘５墓ぷ骱蜕铌P(guān)聯(lián)緊密，只有采用高質(zhì)量且環(huán)保的新型建筑技術(shù)與建筑材料，才能保證人們的工作生活環(huán)境得到較好的保護(hù)，并助力實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略思想的目標(biāo)。

2 建筑行業(yè)面臨新形勢(shì)

面對(duì)全球變暖問(wèn)題，建筑行業(yè)面臨著新形勢(shì)，氣候變化與建筑安全的聯(lián)系越來(lái)越緊密。建筑行業(yè)面臨著許多環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，比如火災(zāi)、能源短缺、氣候變化、生物多樣性減少等，這些氣候風(fēng)險(xiǎn)為建筑安全和健康發(fā)展帶來(lái)了嚴(yán)重威脅[1]。

2.1 提高建筑工程質(zhì)量

高質(zhì)量的建筑對(duì)于提高建筑物的耐久性、穩(wěn)定性和舒適度至關(guān)重要，這些特征都可以通過(guò)優(yōu)化建筑物的設(shè)計(jì)、建造技術(shù)以及建筑材料來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，隨著人們對(duì)環(huán)境、氣候、資源、環(huán)保、綠色、節(jié)能以及建筑材料的關(guān)注，傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)方法可能不能有效地應(yīng)對(duì)新的挑戰(zhàn)[2]。

2.2 提高建筑結(jié)構(gòu)和材料性能

為了更好地適應(yīng)城市發(fā)展需求，需對(duì)城市建筑環(huán)境進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以提高城市居民的生活質(zhì)量和健康水平。提高建筑結(jié)構(gòu)和材料性能不僅可以幫助建筑物更好地適應(yīng)外部環(huán)境，也有助于改善室內(nèi)舒適度和減少二氧化碳排放。使用太陽(yáng)能板進(jìn)行屋頂太陽(yáng)能發(fā)電，可以減少溫室氣體排放，從而減少對(duì)環(huán)境影響。另外，可以通過(guò)增加或更換建筑材料，改變建造結(jié)構(gòu)來(lái)提升建筑性能，如改變混凝土和鋼筋材料制備過(guò)程中所使用的化石燃料，從根本上減少碳排放[3]。

2.3 發(fā)展可再生能源

光伏、風(fēng)電、太陽(yáng)能電池板、生物質(zhì)能發(fā)電等可再生能源，是緩解能源危機(jī)不可缺少的手段之一。目前可再生能源發(fā)電量占全球總發(fā)電量的比例在不斷上升，但發(fā)電量和可再生能源使用量之間仍存在較大差距。建筑行業(yè)在使用能源時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮使用可再生能源，優(yōu)先使用可再生能源中可再生燃料產(chǎn)生電力是能源利用效率中重要部分，可再生能源發(fā)電與傳統(tǒng)發(fā)電相比，不僅不需要產(chǎn)生二氧化碳排放，而且可減少污染物排放，對(duì)環(huán)境無(wú)影響。光伏電池板及其它可再生能源產(chǎn)品，如生物質(zhì)能發(fā)電等，還可以替代石油資源，另外，在條件允許的情況下，可以將天然氣或風(fēng)能等可再生能源轉(zhuǎn)換為電能，供建筑內(nèi)部使用。

2.4 降低能源成本

隨著氣候變化的影響越來(lái)越大，世界各地人們對(duì)建筑能耗造成的壓力越來(lái)越大。建筑行業(yè)需要積極地采用低碳技術(shù)，以降低能耗水平。在城市中，應(yīng)積極使用可再生能源（包括可再生能源供暖系統(tǒng)），在農(nóng)村地區(qū)應(yīng)積極推廣太陽(yáng)能和沼氣等新能源建筑。另外，還要進(jìn)一步降低能源成本。為城市供熱部門(mén)提供能源補(bǔ)貼，以確保清潔能源得到利用。對(duì)于那些不使用可再生能源結(jié)構(gòu)不合理或未能獲得補(bǔ)貼的建筑，應(yīng)采取其他措施降低能源成本。

3 新型建筑技術(shù)與建筑材料在可持續(xù)發(fā)展中的應(yīng)用

3.1 低碳住宅

根據(jù)中國(guó)國(guó)情，低碳住宅與傳統(tǒng)住宅的區(qū)別主要表現(xiàn)在：綠色環(huán)保、節(jié)能降耗和減少污染。低碳住宅通過(guò)采用高科技材料和綠色設(shè)計(jì)方法，降低建筑使用能源，降低二氧化碳排放；低碳住宅通過(guò)采用低能耗的技術(shù)如太陽(yáng)能技術(shù)、水處理技術(shù)等，可有效降低建筑能耗；低碳住宅是低污染低耗能的建筑模式，是綠色環(huán)保節(jié)能類(lèi)型住宅。

3.2 低能耗技術(shù)應(yīng)用

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，建筑耗能逐漸增加，在使用中造成了巨大污染，建筑能耗又成為了一大問(wèn)題。節(jié)能降耗是一項(xiàng)長(zhǎng)期、艱巨而又復(fù)雜的任務(wù)，建筑節(jié)能關(guān)鍵在于選擇合適的節(jié)能技術(shù)，有效降低建筑能耗。國(guó)內(nèi)外的建筑節(jié)能專(zhuān)家們總結(jié)出了諸多可降低建筑物耗能的方法，其中包括太陽(yáng)能、自然通風(fēng)、水處理和空氣調(diào)節(jié)等。對(duì)于住宅來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)能是一種最理想的能量來(lái)源；自然通風(fēng)是自然空氣中有效成分較少的空氣輸送至室內(nèi)的過(guò)程；而空氣調(diào)節(jié)則是采用自然風(fēng)與空氣流通方法來(lái)提高建筑熱舒適性、空氣質(zhì)量和室內(nèi)外溫差。從目前技術(shù)情況來(lái)看，主要有室外自然通風(fēng)和室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)兩種方法，自然通風(fēng)是通過(guò)空氣的流動(dòng)降低建筑熱舒適性；而空氣調(diào)節(jié)則是通過(guò)提高室內(nèi)空氣溫度來(lái)提高建筑熱舒適性與室內(nèi)外溫差。另外，水循環(huán)也是非常重要的一項(xiàng)技術(shù)內(nèi)容，它不僅能有效降低建筑用水量還可以從水中獲得一些天然凈化物質(zhì)，如氯氣、硫酸根離子等物質(zhì)來(lái)進(jìn)行凈化處理。

3.3 綠色建筑技術(shù)

綠色建筑技術(shù)是指在建筑設(shè)計(jì)和建造過(guò)程中對(duì)資源、環(huán)境和人體健康等方面的影響降至最低或者最少的一種技術(shù)，是保障建筑系統(tǒng)運(yùn)行的效率、節(jié)能，降低對(duì)環(huán)境和人體健康的影響，從而促進(jìn)建筑可持續(xù)發(fā)展的建筑技術(shù)方案及產(chǎn)品。例如：太陽(yáng)能光伏發(fā)電、地下綜合管廊技術(shù)等綠色低碳技術(shù)是應(yīng)對(duì)氣候變化和減緩全球變暖的關(guān)鍵技術(shù)，可以為建筑提供理想的氣候保護(hù)措施如降溫和調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度等。綠色建筑技術(shù)不僅在建筑節(jié)能方面效果顯著而且在保護(hù)環(huán)境方面效果顯著，因此受到了全球政府和社會(huì)對(duì)其的高度重視與廣泛關(guān)注。近幾年來(lái)圍繞該領(lǐng)域開(kāi)展了大量研究與創(chuàng)新活動(dòng)，尤其涉及生態(tài)建筑節(jié)能等領(lǐng)域方面。生態(tài)屋頂技術(shù)是指在住宅中通過(guò)設(shè)計(jì)合理的屋頂系統(tǒng)，使房間內(nèi)空氣濕度、光照等達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)并減少二氧化碳排放的技術(shù)方法。通過(guò)構(gòu)建合理、高效的屋頂循環(huán)系統(tǒng)以及與外部自然環(huán)境融合共存的室內(nèi)空間環(huán)境，以降低建筑物能耗和碳排放并改善室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)的關(guān)鍵技術(shù)，也是當(dāng)前世界范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用的綠色建筑技術(shù)方案。

3.4 室內(nèi)環(huán)境管理技術(shù)

室內(nèi)環(huán)境管理即以環(huán)境健康為目標(biāo)，根據(jù)其運(yùn)行特性，通過(guò)優(yōu)化管理，以達(dá)到良好的室內(nèi)外環(huán)境品質(zhì)。環(huán)境管理可以通過(guò)以下幾個(gè)方面來(lái)實(shí)現(xiàn)：

其一是改善室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量：包括控制室內(nèi)溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度、粉塵濃度等主要污染物釋放量。其二是提高空調(diào)的使用效率：空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行期間最大耗能的主要能源消耗是風(fēng)機(jī)，根據(jù)氣候條件可調(diào)節(jié)風(fēng)量；定期更換濾芯和濾網(wǎng)；合理使用冷凝水和新風(fēng)循環(huán)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備；改善通風(fēng)方式等。其三是提供舒適、健康的室內(nèi)空間環(huán)境：通過(guò)減少室內(nèi)二氧化碳等有害氣體、改變室內(nèi)溫濕度特性來(lái)改善室內(nèi)空氣質(zhì)量。其四是降低室內(nèi)污染度：室內(nèi)空氣質(zhì)量與空氣中有害物質(zhì)含量有關(guān)。空氣中的污染物包括塵埃、煙霧、甲醛及苯系物等揮發(fā)性有機(jī)物，還包括二氧化碳、氮氧化物和揮發(fā)性有機(jī)化合物等污染物，同時(shí)污染物還會(huì)通過(guò)空氣進(jìn)行擴(kuò)散和影響空氣質(zhì)量，降低室內(nèi)外空間環(huán)境品質(zhì)。其五是提高居住舒適度：合理使用空調(diào)系統(tǒng)或者設(shè)置新風(fēng)過(guò)濾系統(tǒng)有效去除室內(nèi)異味；利用自然光或自然通風(fēng)等方式實(shí)現(xiàn)居住舒適性目標(biāo)。

供暖與制冷系統(tǒng)是建筑提供熱量的主要來(lái)源，但隨著室內(nèi)環(huán)境溫度的降低，采暖能耗也隨之增加。高效供暖與制冷系統(tǒng)不僅可以提高室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)，還可以減少建筑的二氧化碳排放量。為了減少二氧化碳對(duì)環(huán)境和人體健康的影響，可通過(guò)提高建筑空氣的溫濕度來(lái)降低碳排放。目前全球已有超過(guò)2 億人居住于高效供暖與制冷系統(tǒng)提供的室內(nèi)環(huán)境下，采用高效供暖與制冷系統(tǒng)可以有效地降低二氧化碳生成量，高效供暖與制冷系統(tǒng)能夠有效地提高冬季建筑供暖溫度，降低夏季建筑制冷溫度，從而使空氣變得更加舒適。另外，可通過(guò)改造房間結(jié)構(gòu)以增加空氣溫度和濕度來(lái)減少二氧化碳排放量?？梢酝ㄟ^(guò)使用新型節(jié)能門(mén)窗來(lái)減少熱能能耗的消耗，可以通過(guò)斷橋和穿條的方式，提高門(mén)窗的隔熱性能。

3.5 屋頂綠化與雨水收集利用技術(shù)

屋頂綠化技術(shù)與雨水收集利用是目前世界范圍內(nèi)最為先進(jìn)的綠化技術(shù)之一，其主要是指在屋頂形成綠化平臺(tái)，把降雨吸收和儲(chǔ)存在平臺(tái)中的雨水通過(guò)自然滲透系統(tǒng)和過(guò)濾裝置，然后經(jīng)合理灌溉系統(tǒng)排出建筑物。在實(shí)際操作中，屋頂綠地的覆蓋面積往往比地面大得多，因此能有效減少建筑物的能耗，并且不需要對(duì)雨水進(jìn)行凈化處理，這就能夠減少建筑內(nèi)部污水排放。

3.6 新型建筑材料的應(yīng)用

作為人類(lèi)生活和生產(chǎn)的基本要素，可持續(xù)發(fā)展將成為當(dāng)今時(shí)代的一項(xiàng)重要戰(zhàn)略目標(biāo)。雖然社會(huì)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的關(guān)系是多方面的，但其本質(zhì)是共同目標(biāo)與共同責(zé)任的結(jié)果。目前全球正處于經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展與環(huán)境壓力加劇的時(shí)代，為了實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)和建設(shè)綠色家園的使命，各國(guó)政府和企業(yè)積極響應(yīng)全球可持續(xù)發(fā)展政策，大力實(shí)施低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展戰(zhàn)略，大力支持可持續(xù)能源生產(chǎn)和利用等領(lǐng)域研究開(kāi)發(fā)。因此可持續(xù)建筑是一種以新材料為基礎(chǔ)、綠色環(huán)保、生態(tài)安全的新型建筑形式。對(duì)傳統(tǒng)建材而言，其生產(chǎn)過(guò)程中往往會(huì)產(chǎn)生大量有害氣體和廢棄物。而隨著人類(lèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境保護(hù)問(wèn)題日趨嚴(yán)峻，人們對(duì)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)注度也日益提高，建筑材料從單一生產(chǎn)制造到多功能集成服務(wù)等方面得到了巨大突破。隨著材料工藝不斷改進(jìn)，新型建材在建設(shè)過(guò)程中具有綠色環(huán)保、無(wú)污染環(huán)保、低能耗低耗環(huán)保型特性和使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。

新技術(shù)與新材料的發(fā)展為建材的可持續(xù)發(fā)展提供了重要支持，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展與資源利用方面產(chǎn)生了巨大的協(xié)同效應(yīng)。傳統(tǒng)建筑材料的生產(chǎn)過(guò)程中通常會(huì)產(chǎn)生大量有害氣體和廢棄物，影響著人類(lèi)健康與生存環(huán)境。而新型材料將生產(chǎn)和消費(fèi)過(guò)程中產(chǎn)生的有害氣體和廢棄物進(jìn)行處理后再循環(huán)利用，可以大大減少建筑材料的生產(chǎn)與使用數(shù)量。除此之外，新型材料以其優(yōu)越的性能特點(diǎn)深受消費(fèi)者喜愛(ài)，其中以粉煤灰、硅藻土、礦渣、水泥和石灰等為主要原材料制成的建筑建材具有良好的防水、耐寒、耐老化、不易燃燒、隔音、隔熱、抗震、防火、防潮等優(yōu)良性能，是目前建材領(lǐng)域最先進(jìn)可持續(xù)發(fā)展技術(shù)之一。當(dāng)前新型建筑材料中最有代表性的產(chǎn)品為超輕水泥基材料（超細(xì)水泥、粉煤灰和礦渣）、玻璃纖維增強(qiáng)預(yù)制構(gòu)件產(chǎn)品、耐火纖維增強(qiáng)保溫砂漿等產(chǎn)品。

另外，對(duì)建筑廢棄物再利用也是助力可持續(xù)發(fā)展的有效途徑。垃圾焚燒發(fā)電是一種環(huán)保的能源利用方式，其燃燒過(guò)程中釋放出二氧化碳、一氧化碳等溫室氣體，同時(shí)排放出水以及其他非燃燒廢棄物如廢金屬、廢紙等，可以將其回收再利用，不僅降低了環(huán)境污染，同時(shí)也減少了能源消耗。根據(jù)聯(lián)合國(guó)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，到2030年，人類(lèi)社會(huì)將全面實(shí)現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保、低碳社會(huì)。我國(guó)已經(jīng)頒布了《國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略綱要》，在相關(guān)政策的引導(dǎo)下，逐步建立了低碳建筑標(biāo)準(zhǔn)體系。同時(shí)我國(guó)也制定了相關(guān)法律法規(guī)，對(duì)可持續(xù)建筑給予支持和鼓勵(lì)。對(duì)于建筑廢棄物再利用的方式來(lái)說(shuō)，從原材料供應(yīng)、原材料存儲(chǔ)、生產(chǎn)過(guò)程中的廢棄物處置到資源化、能源化回收利用都需要技術(shù)革新，所以需要不斷研發(fā)創(chuàng)新技術(shù)及設(shè)備才能提高垃圾處理能力和處理水平。

4 結(jié)論

綜上所述，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和節(jié)能科學(xué)技術(shù)的不斷變革，可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略思想將會(huì)繼續(xù)影響到環(huán)境保護(hù)和節(jié)能減耗等領(lǐng)域的發(fā)展，新型建筑技術(shù)與建筑材料作為推動(dòng)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，滲透在國(guó)民生活和工作的各個(gè)環(huán)節(jié)之中，是未來(lái)建筑行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，同時(shí)也是未來(lái)綠色低碳建筑行業(yè)發(fā)展的核心構(gòu)成部分?；诖耍ㄖ袠I(yè)需要持續(xù)性地進(jìn)行新型建筑技術(shù)與建筑材料的研發(fā)工作，并不斷探索節(jié)能材料在建筑行業(yè)中的應(yīng)用，通過(guò)從實(shí)踐中吸取經(jīng)驗(yàn)，為實(shí)現(xiàn)節(jié)能和環(huán)保兩個(gè)方面進(jìn)行不斷的探索，充分利用節(jié)能環(huán)保材料的可循環(huán)利用特性，提高建筑投資成本，降低建筑能耗，為建設(shè)出促進(jìn)人類(lèi)和自然和諧共存的低碳環(huán)保建筑助力。