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木材是一種多功能的原材料,也是唯一的可再生建筑材料。木結構建筑各部件共同體現了木材良好的承重、隔熱、隔音、防潮、防火和耐用的特點(diǎn)。
增加木材在建筑中的使用,能夠減少對其他材料如混凝土、鋼筋和磚的使用。這些材料不但不可再生,而且制造過(guò)程能耗高,碳排量很大。
Roadmap2050(2050路線(xiàn)圖)是歐盟低碳經(jīng)濟的長(cháng)期計劃,其中最重要的就是提高能效。一個(gè)低碳的經(jīng)濟系統需要更多的可再生能源、節能的建筑材料、節能的建筑和低耗的交通。
這么說(shuō)來(lái),建筑行業(yè)的短期和長(cháng)期發(fā)展目標,都是要通過(guò)運用環(huán)保材料和節能建筑來(lái)減少碳排放。增加木制品使用就是一個(gè)解決方案。
近20年來(lái),在歐盟成員國修改建筑法規的過(guò)程中,木材在建筑中的運用有了快速發(fā)展。將木材運用于大型建筑成為可能。
鋸木產(chǎn)品的生產(chǎn)只需要少量的外部能源,這些能源大多來(lái)自木材自身生產(chǎn)過(guò)程中的副產(chǎn)品。瑞典鋸木生產(chǎn)所需能源的80%來(lái)自樹(shù)皮轉化的生物燃料等副產(chǎn)品,20%為電能。板材干燥過(guò)程是生產(chǎn)過(guò)程中最耗能的,大部分的能源用于干燥機中的風(fēng)扇。
然而,在生產(chǎn)其他建筑材料的過(guò)程中,人們很少使用可再生資源,提煉和加工都需要很多能量,消耗大量的化石燃料。
例如,生產(chǎn)水泥和鋼筋的過(guò)程中都會(huì )釋放大量的二氧化碳。所有這些建筑材料都有較高的碳足跡值。
碳足跡值衡量一件產(chǎn)品或者一個(gè)活動(dòng)的二氧化碳和其他溫室氣體釋放量,可以幫助使用者減少對氣候變化的影響。木材的碳足跡值是負數,因為在采伐、運輸和使用過(guò)程中,排放的二氧化碳遠遠少于被固定在木材中的二氧化碳。
木材可以代替許多建筑材料,并且實(shí)現相同的功能。例如橋的結構,木橋能夠完全達到與鋼筋水泥橋相同的功能和使用年限。使用木材能夠明顯減少二氧化碳釋放量,因為其他材料生產(chǎn)過(guò)程中使用的化石燃料的碳足跡,遠遠大于木材生產(chǎn)的碳足跡。研究證明,每使用1立方米木材替代其他建筑材料,相當于減少了大約1.6噸二氧化碳排放量。一間普通的公寓如果使用木材結構,則少釋放了16噸的二氧化碳。節能和環(huán)保的概念應該貫徹在最初的選材階段,考慮用木材替代其他材料具有重要的意義。
在所有的建筑材料中,只有木材是可回收再次使用的。對于木材甚至有兩個(gè)生態(tài)循環(huán)方式:短期回收重復使用木構件和材料,長(cháng)期作為燃料,實(shí)現自然回收。
在建筑、物流和包裝領(lǐng)域的短期循環(huán)屢見(jiàn)不鮮。例如,窗戶(hù)、門(mén)的木料可以回收用于運輸托盤(pán)、包裝盒、電纜卷筒等。瑞典有相關(guān)組織將回收木材分配用于不同的產(chǎn)品,實(shí)現新的用途。
即使木材不能夠直接回收利用作為纖維板或板材,也能繼續當燃料使用。木材釋放出來(lái)的能量,其實(shí)就是自身存儲的太陽(yáng)能,所以對環(huán)境是無(wú)害的。
為了讓木材使用達到最佳的環(huán)境效應,我們應該根據相關(guān)原則——下文闡述的木材的“環(huán)保層級”來(lái)進(jìn)行。當我們考慮使用木材時(shí),應該優(yōu)先選擇“環(huán)保層級”最高級的、生命周期最長(cháng)的用途。例如,將剛采伐的原木用于燃料就不是最佳的使用方法,但這樣還是比使用其他化石燃料更環(huán)保。值得一提的是,木材永遠都不需要作廢棄填埋處理。
瑞典是聯(lián)合國全球氣候變化委員會(huì )的一員。作為歐盟成員國的瑞典,也一直以抑制全球變暖為環(huán)保目標。
2008年歐盟議會(huì )提出抑制全球變暖的整體目標:到2020之前,控制全球溫度比前工業(yè)時(shí)代增長(cháng)在2攝氏度以?xún)?。具體目標可描述為20-20-20:
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與1990年相比,減少20%的溫室氣體排放量
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減少20%能源消耗
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可回收能源占所有能源使用的20%
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生物燃料占交通運輸能耗的10%
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可再生能源指的是非化石燃料,包括了風(fēng)能、太陽(yáng)能、水電和生物燃料。歐盟積極響應遏制全球變暖的號召。根據2013年9月聯(lián)合國政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì )發(fā)布的聯(lián)合國氣候公約,為了達到將全球氣溫升高控制在2 攝氏度的目標,近期內還會(huì )有更多措施控制化石能源的使用。
建立一個(gè)環(huán)保的社會(huì ),既需要提高能源利用效率,還要更廣泛地可回收材料的使用。
建筑和房地產(chǎn)業(yè)要在最終產(chǎn)品和建造過(guò)程兩個(gè)方面考慮環(huán)保問(wèn)題。對于新建建筑,既要將建造過(guò)程對環(huán)境的影響降到最低,又要最終建造出節能的建筑。對于既有建筑則主要考慮自身建筑的節能。
瑞典的目標是,到2050年80%的建筑(包括既有建筑)都能改造升級為節能建筑。所以我們如此關(guān)注建筑能效問(wèn)題也就不足為奇了。我們也要求新建建筑達到這一節能標準,這也為今后建筑設計明確了目標。
以前,建筑使用期間的能耗遠遠大于其建造過(guò)程中的能耗,所以建筑生產(chǎn)建造過(guò)程中的能耗常被忽視。如今,我們對節能建筑的要求日益嚴格,甚至能達到“零消耗”,因此,建筑生產(chǎn)建造過(guò)程中的能耗比重越來(lái)越大。
建筑業(yè)面臨的主要挑戰,就是適應未來(lái)發(fā)展需要而改變材料、設計和建造方式。增加木制品和木結構的使用是這一過(guò)程中的重要舉措,因為木材具有固碳能力和替代效應。
為了評估建筑對環(huán)境的影響,歐盟及其成員國正在積極起草新規范標準和文件。在瑞典,瑞典標準學(xué)會(huì )(SIS)與各大公司和協(xié)會(huì )共同編寫(xiě)規范標準。
為了讓所有建筑都達到節能環(huán)保目標,建筑的每個(gè)環(huán)節都應該考慮:建筑材料的生產(chǎn)、建筑過(guò)程、管理使用以及建筑報廢后的拆除和廢物管理都要達到要求。建筑師在設計新建筑的過(guò)程中也要考慮建筑對環(huán)境的影響,幫助開(kāi)發(fā)商比選最佳方案。
如今,建筑需要嚴格依照相關(guān)標準和文件,依次如下:
所有環(huán)境標準的基礎前提是達到ISO 9001和ISO 14001,才能進(jìn)行生命周期評估。ISO 14040, ISO 14044 和 ISO 14025則描述了如何將全生命周期分析評估結果轉化為環(huán)保產(chǎn)品聲明(EPD)。
產(chǎn)品類(lèi)別規范(PCR)用來(lái)指導編寫(xiě)環(huán)保產(chǎn)品聲明,受SS-EN 15804建筑產(chǎn)品標準的管轄。SS-EN 15978則規定了以全生命周期評估為基礎的計算方法,用于判定整棟建筑的環(huán)保性能。
這一系列新的建筑標準,實(shí)現了通過(guò)計算和數據對比來(lái)評估建筑全生命周期的可持續發(fā)展情況SS-EN 15804標準劃分了建筑全生命周期的各個(gè)階段:
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A 1-5:建筑材料的生產(chǎn)和建筑建造過(guò)程
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B 1-7:建筑使用階段
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C 1-4:報廢建筑的拆除和廢物處理
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D:建筑材料的循環(huán)使用
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圖表8里列出了更多細分層次,目的是讓所有數據分別說(shuō)明環(huán)境影響和環(huán)保優(yōu)勢。這些標準不是環(huán)保證書(shū),但是可以作為市場(chǎng)中各種環(huán)保認證的基礎。開(kāi)發(fā)商需要認證自己的建筑,這也是建筑用戶(hù)和相關(guān)部門(mén)的要求。這兩個(gè)標準方法的區別在于,SS-EN 15978提供了建筑環(huán)境影響的對比基礎,而SS-EN 15804幫助專(zhuān)門(mén)的材料或者產(chǎn)品進(jìn)行環(huán)保聲明。木材與鋼筋水泥是沒(méi)有可比性的,所以人們可以比較不同的建筑,看它們的環(huán)境影響。這些標準應用來(lái)研究不同材料應用在不同建筑環(huán)境下的效果和對環(huán)境的影響。
建筑的生命周期 | 其他信息 | |||
A 1-3 | A 4-5 | B 1-7 | C 1-4 | D |
A1 原材料 | A4 運輸 | B1 使用 | C1 拆除 | 系統之外的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),比如環(huán)境測評、能源回收等 |
準備階段 | 中心 | 后階段 | ||
盡可能提供細節信息 | 建筑現場(chǎng)運輸和建造的具體信息,能源回收和廢物產(chǎn)生 | B1-B5 參照保養和維修附件。能源使用通過(guò)C1-C4計算,廢物棄置方法根據當時(shí)規定處理 | 展示項目的其他相關(guān)環(huán)境信息. |
資料來(lái)源: Tyréns
舉個(gè)例子,我們可以簡(jiǎn)單地在既有建筑基礎上采用輕型結構(木結構)進(jìn)行擴建,這樣節省了材料,符合條例A。采用輕質(zhì)、可移動(dòng)的墻體,可以使改造避免較大的改動(dòng),這符合了條例B5。我們還可以回收利用木結構梁和其他結構構件,這樣會(huì )節省大量材料,符合條例D。
木材的優(yōu)點(diǎn)
木材是自然可回收的材料,在瑞典可以實(shí)現本地生產(chǎn),運輸距離短。生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品可以作為生產(chǎn)能源,達到廢棄最小化。木材將二氧化碳固定在材料內,無(wú)法做成其他產(chǎn)品的情況下還可以當做生物燃料使用,替代對環(huán)境危害較大的化石燃料。
目前世界上還沒(méi)有統一方法計算建筑全生命周期對氣候環(huán)境的影響,但許多建筑公司都會(huì )給客戶(hù)提供這類(lèi)數據。
現在世界上已經(jīng)有了一批建筑環(huán)保認證體系,主要是針對建筑能效。這些體系可以用來(lái)評估新建建筑,也可用來(lái)評估既有建筑。
生態(tài)建筑(Milj?byggnad)基于瑞典建設部的有關(guān)規定,可評估建筑使用周期內的能耗、室內環(huán)境和記錄所使用的建筑材料。但是這個(gè)體系并沒(méi)有考慮建筑材料對環(huán)境的影響。
綠色建筑(Green Building)是一個(gè)泛歐的體系,只考量建筑使用周期內的能耗。
LEED綠色能源與環(huán)境設計先鋒獎(Leadership in Energy and Environmental Design, LEED)是美國的綠色建筑評分認證體系,比上述兩種體系更為全面。LEED考慮了建筑材料生產(chǎn)過(guò)程對環(huán)境的影響。
英國建筑研究所環(huán)境測評估方法(BRE Environmental Assessment Method, BREEAM)與LEED類(lèi)似,在一定程度上考量了建筑建造過(guò)程對環(huán)境的影響和從全生命周期的角度考慮了建筑材料生產(chǎn)對環(huán)境的影響。
松茲瓦爾的Inre港口,五棟公寓樓,均采用正交膠合木作為結構框架,膠合木作建筑立面的面層
攝影師:Per Bergkvist
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