新型建筑技術與建筑材料在可持續發展中的應用

張志萱

（青海建筑職業技術學院，西寧 810001）

1 前言

可持續發展戰略思想已然滲透到了社會生產和生活的方方面面，可持續發展戰略思想的滲透為建筑行業帶來了全新的機遇和挑戰。新型建筑技術和建筑材料是開展建筑工程的關鍵要素，其創新和發展對推動建筑行業可持續發展具有重要作用。隨著綠色環保技術的發展和廣泛應用，使得節能環保材料被應用于多個行業，在節約能源的同時，減少了在生產方面投入的資金成本，助力生態環境保護。對于建筑工程而言，建筑工程與人們日常的工作和生活關聯緊密，只有采用高質量且環保的新型建筑技術與建筑材料，才能保證人們的工作生活環境得到較好的保護，并助力實現可持續發展戰略思想的目標。

2 建筑行業面臨新形勢

面對全球變暖問題，建筑行業面臨著新形勢，氣候變化與建筑安全的聯系越來越緊密。建筑行業面臨著許多環境風險，比如火災、能源短缺、氣候變化、生物多樣性減少等，這些氣候風險為建筑安全和健康發展帶來了嚴重威脅[1]。

2.1 提高建筑工程質量

高質量的建筑對于提高建筑物的耐久性、穩定性和舒適度至關重要，這些特征都可以通過優化建筑物的設計、建造技術以及建筑材料來實現。然而，隨著人們對環境、氣候、資源、環保、綠色、節能以及建筑材料的關注，傳統的建筑設計方法可能不能有效地應對新的挑戰[2]。

2.2 提高建筑結構和材料性能

為了更好地適應城市發展需求，需對城市建筑環境進行適當的調整，以提高城市居民的生活質量和健康水平。提高建筑結構和材料性能不僅可以幫助建筑物更好地適應外部環境，也有助于改善室內舒適度和減少二氧化碳排放。使用太陽能板進行屋頂太陽能發電，可以減少溫室氣體排放，從而減少對環境影響。另外，可以通過增加或更換建筑材料，改變建造結構來提升建筑性能，如改變混凝土和鋼筋材料制備過程中所使用的化石燃料，從根本上減少碳排放[3]。

2.3 發展可再生能源

光伏、風電、太陽能電池板、生物質能發電等可再生能源，是緩解能源危機不可缺少的手段之一。目前可再生能源發電量占全球總發電量的比例在不斷上升，但發電量和可再生能源使用量之間仍存在較大差距。建筑行業在使用能源時應優先考慮使用可再生能源，優先使用可再生能源中可再生燃料產生電力是能源利用效率中重要部分，可再生能源發電與傳統發電相比，不僅不需要產生二氧化碳排放，而且可減少污染物排放，對環境無影響。光伏電池板及其它可再生能源產品，如生物質能發電等，還可以替代石油資源，另外，在條件允許的情況下，可以將天然氣或風能等可再生能源轉換為電能，供建筑內部使用。

2.4 降低能源成本

隨著氣候變化的影響越來越大，世界各地人們對建筑能耗造成的壓力越來越大。建筑行業需要積極地采用低碳技術，以降低能耗水平。在城市中，應積極使用可再生能源（包括可再生能源供暖系統），在農村地區應積極推廣太陽能和沼氣等新能源建筑。另外，還要進一步降低能源成本。為城市供熱部門提供能源補貼，以確保清潔能源得到利用。對于那些不使用可再生能源結構不合理或未能獲得補貼的建筑，應采取其他措施降低能源成本。

3 新型建筑技術與建筑材料在可持續發展中的應用

3.1 低碳住宅

根據中國國情，低碳住宅與傳統住宅的區別主要表現在：綠色環保、節能降耗和減少污染。低碳住宅通過采用高科技材料和綠色設計方法，降低建筑使用能源，降低二氧化碳排放；低碳住宅通過采用低能耗的技術如太陽能技術、水處理技術等，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，是綠色環保節能類型住宅。

3.2 低能耗技術應用

隨著社會經濟發展，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題。節能降耗是一項長期、艱巨而又復雜的任務，建筑節能關鍵在于選擇合適的節能技術，有效降低建筑能耗。國內外的建筑節能專家們總結出了諸多可降低建筑物耗能的方法，其中包括太陽能、自然通風、水處理和空氣調節等。對于住宅來說，太陽能是一種最理想的能量來源；自然通風是自然空氣中有效成分較少的空氣輸送至室內的過程；而空氣調節則是采用自然風與空氣流通方法來提高建筑熱舒適性、空氣質量和室內外溫差。從目前技術情況來看，主要有室外自然通風和室內空氣調節兩種方法，自然通風是通過空氣的流動降低建筑熱舒適性；而空氣調節則是通過提高室內空氣溫度來提高建筑熱舒適性與室內外溫差。另外，水循環也是非常重要的一項技術內容，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，如氯氣、硫酸根離子等物質來進行凈化處理。

3.3 綠色建筑技術

綠色建筑技術是指在建筑設計和建造過程中對資源、環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，是保障建筑系統運行的效率、節能，降低對環境和人體健康的影響，從而促進建筑可持續發展的建筑技術方案及產品。例如：太陽能光伏發電、地下綜合管廊技術等綠色低碳技術是應對氣候變化和減緩全球變暖的關鍵技術，可以為建筑提供理想的氣候保護措施如降溫和調節光照強度等。綠色建筑技術不僅在建筑節能方面效果顯著而且在保護環境方面效果顯著，因此受到了全球政府和社會對其的高度重視與廣泛關注。近幾年來圍繞該領域開展了大量研究與創新活動，尤其涉及生態建筑節能等領域方面。生態屋頂技術是指在住宅中通過設計合理的屋頂系統，使房間內空氣濕度、光照等達到最優狀態并減少二氧化碳排放的技術方法。通過構建合理、高效的屋頂循環系統以及與外部自然環境融合共存的室內空間環境，以降低建筑物能耗和碳排放并改善室內環境品質的關鍵技術，也是當前世界范圍內廣泛應用的綠色建筑技術方案。

3.4 室內環境管理技術

室內環境管理即以環境健康為目標，根據其運行特性，通過優化管理，以達到良好的室內外環境品質。環境管理可以通過以下幾個方面來實現：

其一是改善室內環境質量：包括控制室內溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度、粉塵濃度等主要污染物釋放量。其二是提高空調的使用效率：空調系統運行期間最大耗能的主要能源消耗是風機，根據氣候條件可調節風量；定期更換濾芯和濾網；合理使用冷凝水和新風循環空調系統設備；改善通風方式等。其三是提供舒適、健康的室內空間環境：通過減少室內二氧化碳等有害氣體、改變室內溫濕度特性來改善室內空氣質量。其四是降低室內污染度：室內空氣質量與空氣中有害物質含量有關。空氣中的污染物包括塵埃、煙霧、甲醛及苯系物等揮發性有機物，還包括二氧化碳、氮氧化物和揮發性有機化合物等污染物，同時污染物還會通過空氣進行擴散和影響空氣質量，降低室內外空間環境品質。其五是提高居住舒適度：合理使用空調系統或者設置新風過濾系統有效去除室內異味；利用自然光或自然通風等方式實現居住舒適性目標。

供暖與制冷系統是建筑提供熱量的主要來源，但隨著室內環境溫度的降低，采暖能耗也隨之增加。高效供暖與制冷系統不僅可以提高室內環境品質，還可以減少建筑的二氧化碳排放量。為了減少二氧化碳對環境和人體健康的影響，可通過提高建筑空氣的溫濕度來降低碳排放。目前全球已有超過2 億人居住于高效供暖與制冷系統提供的室內環境下，采用高效供暖與制冷系統可以有效地降低二氧化碳生成量，高效供暖與制冷系統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，可通過改造房間結構以增加空氣溫度和濕度來減少二氧化碳排放量。可以通過使用新型節能門窗來減少熱能能耗的消耗，可以通過斷橋和穿條的方式，提高門窗的隔熱性能。

3.5 屋頂綠化與雨水收集利用技術

屋頂綠化技術與雨水收集利用是目前世界范圍內最為先進的綠化技術之一，其主要是指在屋頂形成綠化平臺，把降雨吸收和儲存在平臺中的雨水通過自然滲透系統和過濾裝置，然后經合理灌溉系統排出建筑物。在實際操作中，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，并且不需要對雨水進行凈化處理，這就能夠減少建筑內部污水排放。

3.6 新型建筑材料的應用

作為人類生活和生產的基本要素，可持續發展將成為當今時代的一項重要戰略目標。雖然社會經濟和環境可持續發展的關系是多方面的，但其本質是共同目標與共同責任的結果。目前全球正處于經濟快速發展與環境壓力加劇的時代，為了實現“雙碳”目標和建設綠色家園的使命，各國政府和企業積極響應全球可持續發展政策，大力實施低碳轉型發展戰略，大力支持可持續能源生產和利用等領域研究開發。因此可持續建筑是一種以新材料為基礎、綠色環保、生態安全的新型建筑形式。對傳統建材而言，其生產過程中往往會產生大量有害氣體和廢棄物。而隨著人類社會經濟與環境保護問題日趨嚴峻，人們對可持續發展的關注度也日益提高，建筑材料從單一生產制造到多功能集成服務等方面得到了巨大突破。隨著材料工藝不斷改進，新型建材在建設過程中具有綠色環保、無污染環保、低能耗低耗環保型特性和使用壽命長等特點。

新技術與新材料的發展為建材的可持續發展提供了重要支持，在經濟發展與資源利用方面產生了巨大的協同效應。傳統建筑材料的生產過程中通常會產生大量有害氣體和廢棄物，影響著人類健康與生存環境。而新型材料將生產和消費過程中產生的有害氣體和廢棄物進行處理后再循環利用，可以大大減少建筑材料的生產與使用數量。除此之外，新型材料以其優越的性能特點深受消費者喜愛，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、防潮等優良性能，是目前建材領域最先進可持續發展技術之一。當前新型建筑材料中最有代表性的產品為超輕水泥基材料（超細水泥、粉煤灰和礦渣）、玻璃纖維增強預制構件產品、耐火纖維增強保溫砂漿等產品。

另外，對建筑廢棄物再利用也是助力可持續發展的有效途徑。垃圾焚燒發電是一種環保的能源利用方式，其燃燒過程中釋放出二氧化碳、一氧化碳等溫室氣體，同時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，不僅降低了環境污染，同時也減少了能源消耗。根據聯合國可持續發展目標，到2030年，人類社會將全面實現節能、環保、低碳社會。我國已經頒布了《國家可持續發展戰略綱要》，在相關政策的引導下，逐步建立了低碳建筑標準體系。同時我國也制定了相關法律法規，對可持續建筑給予支持和鼓勵。對于建筑廢棄物再利用的方式來說，從原材料供應、原材料存儲、生產過程中的廢棄物處置到資源化、能源化回收利用都需要技術革新，所以需要不斷研發創新技術及設備才能提高垃圾處理能力和處理水平。

4 結論

綜上所述，隨著社會經濟發展和節能科學技術的不斷變革，可持續發展戰略思想將會繼續影響到環境保護和節能減耗等領域的發展，新型建筑技術與建筑材料作為推動實現可持續發展戰略目標中的關鍵環節，滲透在國民生活和工作的各個環節之中，是未來建筑行業發展的趨勢，同時也是未來綠色低碳建筑行業發展的核心構成部分。基于此，建筑行業需要持續性地進行新型建筑技術與建筑材料的研發工作，并不斷探索節能材料在建筑行業中的應用，通過從實踐中吸取經驗，為實現節能和環保兩個方面進行不斷的探索，充分利用節能環保材料的可循環利用特性，提高建筑投資成本，降低建筑能耗，為建設出促進人類和自然和諧共存的低碳環保建筑助力。