“雙碳”目標(biāo)下生態(tài)巖棉在綠色建筑中的應(yīng)用

曹 羽

（上海新型建材巖棉有限公司，上海 201106）

0 引言

2020年9月22日，中國在第七十五屆聯(lián)合國大會(huì)上向全世界承諾，力爭(zhēng)于2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰,于2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。

目前，我國有95%以上的既有建筑為高耗能建筑，能耗水平比同緯度歐洲國家高1倍，我國綠色建材僅占建筑業(yè)用材的10%左右。根據(jù)中國建筑節(jié)能協(xié)會(huì)能耗專委會(huì)發(fā)布的《中國建筑能耗研究報(bào)告（2020）》，2018年全國建筑全壽命周期能源消耗總量占全國能源消耗總量的46.5%，其中建筑材料生產(chǎn)階段的耗能占全國能源消費(fèi)總量的23.8%，建筑材料運(yùn)行階段耗能占全國能源消耗總量的21.7%。因此，建筑領(lǐng)域的節(jié)能減排、低碳轉(zhuǎn)型是我國實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的關(guān)鍵一環(huán)。為了進(jìn)一步推進(jìn)建筑領(lǐng)域減碳工作，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布了GB/T 51350—2019《近零能耗建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》、GB/T 50378—2006《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》等國家標(biāo)準(zhǔn)，明確要求居住建筑節(jié)能率必須達(dá)到80%以上[1]。

使用保溫隔熱材料是減少能耗的有效手段。巖棉材料是保溫隔熱材料的重要組成部分，能夠有效維持建筑的溫度平衡，減少供暖和制冷過程中的能源消耗及建筑運(yùn)行中的能源消耗，是節(jié)能環(huán)保的重要材料。

隨著人們生活水平的提高，住房條件不斷得到改善，促進(jìn)高質(zhì)量綠色建筑快速發(fā)展。生態(tài)巖棉作為綠色建筑材料，全生命周期內(nèi)可減少對(duì)天然資源的消耗，減輕對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，具有“生產(chǎn)階段低碳節(jié)能、使用階段健康安全”的特征，可為居住者提供健康、舒適的室內(nèi)居住環(huán)境。

1 生態(tài)巖棉保溫材料生產(chǎn)階段的節(jié)能減排

生態(tài)巖棉保溫材料是以玄武巖、白云石等天然優(yōu)質(zhì)巖石為主要原料，經(jīng)高溫熔融、高速離心成纖而制成的無機(jī)纖維材料。生態(tài)巖棉在1 500℃的高溫下才能熔融，此過程需要消耗大量能源，而傳統(tǒng)的巖棉生產(chǎn)以焦炭作為燃料，在燃燒過程中會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵及CO、CO2、SO2等氣體。為了實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，我國巖棉生產(chǎn)企業(yè)從清潔能源、工藝設(shè)備、自動(dòng)化流程、環(huán)保裝備技術(shù)、回收利用等方面進(jìn)行改進(jìn)，積極開展巖棉制品綠色生產(chǎn)技術(shù)與應(yīng)用研究，實(shí)現(xiàn)了生態(tài)巖棉生產(chǎn)的零碳排放。以上海新型建材巖棉大豐有限公司為例，詳細(xì)闡述生態(tài)巖棉的生產(chǎn)技術(shù)升級(jí)。

1.1 使用綠色能源

生態(tài)巖棉生產(chǎn)線由傳統(tǒng)的沖天爐焦炭熔化工藝轉(zhuǎn)變?yōu)殡娙蹱t熔化工藝，采用全新清潔能源的電熔爐熔化工藝，大大減少了焦炭燃燒帶來的大氣污染，熱效率高達(dá)85%以上，且電熔爐熔化工藝可使熔液成分更均勻，融化效率提高近1倍，產(chǎn)品質(zhì)量更加穩(wěn)定。與傳統(tǒng)的沖天爐熔化工藝相比，電熔爐熔化工藝具有顯著的節(jié)能環(huán)保優(yōu)點(diǎn)。

1.2 自動(dòng)化生產(chǎn)線

自動(dòng)化系統(tǒng)在生態(tài)巖棉生產(chǎn)中的應(yīng)用，大幅提高了對(duì)資源控制的精準(zhǔn)度，調(diào)節(jié)生產(chǎn)線的運(yùn)行功率和運(yùn)行負(fù)載，通過彈性控制程序降低資源浪費(fèi)率，從而減少生產(chǎn)運(yùn)行中電量及能源消耗，提高資源利用率。

1.3 廢料在線回收

自動(dòng)化生產(chǎn)線的引入，大大減少了物料損耗。在生態(tài)巖棉切割、打包過程中，應(yīng)用碎邊回收系統(tǒng)和收塵回收系統(tǒng)，將生產(chǎn)過程中收集的廢棉、廢渣和粉塵重新送回熔爐熔化，實(shí)現(xiàn)廢料100%的在線回收再利用。不僅在生產(chǎn)過程中可以在線處理固廢，也可以在原料及巖棉全生命周期中最大化地回用固廢，減少對(duì)天然礦石的需求。

2 生態(tài)巖棉保溫材料使用中的健康舒適

建筑體的主要功能是為人服務(wù)，綠色建筑可在減少能耗、實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的同時(shí)，體現(xiàn)“以人為本”的新時(shí)代特征。為了深入推進(jìn)綠色建筑高質(zhì)量發(fā)展，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部于2019年3月13日發(fā)布了最新版的GB/T 50387—2019《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》，該標(biāo)準(zhǔn)包括安全耐久、健康舒適、生活便利、資源節(jié)約、環(huán)境宜居等評(píng)價(jià)指標(biāo)[2]，并提高了對(duì)室內(nèi)空氣環(huán)境、聲環(huán)境、室內(nèi)熱濕環(huán)境等有利于人們健康舒適指標(biāo)的要求。生態(tài)巖棉的應(yīng)用有利于為居住者提供健康、舒適的室內(nèi)居住環(huán)境，提升居住者的體驗(yàn)感，有助于推進(jìn)綠色建筑高質(zhì)量快速發(fā)展。

2.1 無有害氣體釋放，保證室內(nèi)空氣質(zhì)量

建筑材料中釋放的甲醛、苯、揮發(fā)性有機(jī)化合物等氣態(tài)污染物質(zhì)是室內(nèi)空氣的主要污染源。室內(nèi)有害氣體會(huì)刺激人體呼吸系統(tǒng)，使體內(nèi)毒性增大，降低人體免疫能力，對(duì)人體造成不可逆的傷害[3]。

生態(tài)巖棉的主要原材料是礦石纖維，為了在應(yīng)用過程中確保其力學(xué)性能和保溫性能，須使用黏結(jié)劑，使得松散的巖棉纖維具有穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)。在傳統(tǒng)的巖棉生產(chǎn)過程中，普遍使用酚醛樹脂作為黏結(jié)劑，隨著使用時(shí)間的推移，游離醛持續(xù)釋放到空氣中，對(duì)人體的傷害也會(huì)逐漸累加。

生態(tài)巖棉采用純天然糖基黏結(jié)劑代替了傳統(tǒng)的酚醛樹脂，從根源上解決了有害氣體問題。針對(duì)倍適舒?生態(tài)巖棉，使用北美地區(qū)領(lǐng)先的揮發(fā)性有機(jī)化合物CDPH測(cè)試方法檢測(cè)甲醛、苯、甲苯等35種有害氣體，結(jié)果表明，依據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18883—2022《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的限值及上海新型建材巖棉有限公司倍?適舒 生態(tài)巖棉產(chǎn)品檢測(cè)報(bào)告的結(jié)果對(duì)比，該生態(tài)巖棉中的有害氣體遠(yuǎn)低于GB/T 50387—2019《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)于室內(nèi)污染物含量的限值要求，如表1所示。

表1 室內(nèi)污染物的限制及巖棉檢測(cè)結(jié)果（Tab.1 Limits of indoor pollutants and test results of rock wool）

2.2 吸聲隔聲

現(xiàn)代生活中充斥著各種噪聲，來源于廣場(chǎng)舞、重型卡車、吸塵器、冰箱、空調(diào)等發(fā)出的噪聲，嚴(yán)重影響人們的日常生活。如長(zhǎng)期處在噪聲環(huán)境中，會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的心理和生理疾病。

生態(tài)巖棉采用的Nature-Fiber成纖和固化工藝，使纖維呈穩(wěn)定的開放式三維結(jié)構(gòu)，能夠有效消耗聲波的傳播能量，起到吸聲隔聲的作用。厚度為50 mm、密度為100 kg/m3的生態(tài)巖棉的降噪系數(shù)NRC為0.95。與普通巖棉相比，有更加明顯的吸聲效果。檢測(cè)結(jié)果對(duì)比見表2。NRC系數(shù)是指聲波接觸吸聲介面后失去的能量占總能量的比例，值越高表明其吸聲能力越強(qiáng)。對(duì)于學(xué)校、醫(yī)院、養(yǎng)老院等對(duì)聲環(huán)境要求較高的建筑，使用生態(tài)巖棉可有效降低房間之間的聲音傳播，提供低干擾的聲音環(huán)境。

表2 巖棉降噪系數(shù)結(jié)果對(duì)比（Tab.2 Comparison of noise reduction coefficient results of rock wool）

2.3 維持穩(wěn)定的室內(nèi)溫度環(huán)境

我國的氣候環(huán)境復(fù)雜，溫度差異大，但是適宜人類居住的室內(nèi)溫度僅為15～18℃。供暖或制冷設(shè)備的使用雖然能提升居住環(huán)境的舒適性，但也帶來了嚴(yán)重的能源消耗。這不符合新時(shí)代綠色建筑的要求，也違反了低碳節(jié)能的發(fā)展理念。

巖棉作為建筑保溫材料，因其優(yōu)異的保溫性能被廣泛運(yùn)用于建筑外墻外保溫系統(tǒng)中。巖棉的纖維具有特殊結(jié)構(gòu)，將其作為室內(nèi)隔墻材料，可有效降低熱量傳遞，維持室內(nèi)溫度的穩(wěn)定，減少空調(diào)的使用，有助于實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。

2.4 循環(huán)使用

隨著人們對(duì)生活品質(zhì)要求的不斷提高，可能會(huì)因居住需求改變房間格局，拆卸室內(nèi)隔墻。生態(tài)巖棉作為安全健康的室內(nèi)隔墻保溫隔聲材料，經(jīng)規(guī)范拆卸后，仍可繼續(xù)使用，不會(huì)降低其保溫及隔聲性能。生態(tài)巖棉的循環(huán)使用，不僅節(jié)約了使用者的生活成本，也降低了能源消耗。

3 結(jié)語

建筑行業(yè)的能源消耗在社會(huì)整體能源消耗中占比較高，為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，在建筑行業(yè)大力推進(jìn)綠色建筑發(fā)展十分重要。生態(tài)巖棉作為綠色建筑材料，在生產(chǎn)階段通過優(yōu)化生產(chǎn)工藝和管理方式，不僅能大幅降低能源消耗，減少碳排放，也可為使用者提供健康舒適的居住環(huán)境。由此可見，通過建筑材料的不斷提升、創(chuàng)新，可為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)作出貢獻(xiàn)。