“雙碳”目標下生態巖棉在綠色建筑中的應用

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合國大會上向全世界承諾，力爭于2030年前實現碳達峰,于2060年前實現碳中和。

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用材的10%左右。根據中國建筑節能協會能耗專委會發布的《中國建筑能耗研究報告（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%，其中建筑材料生產階段的耗能占全國能源消費總量的23.8%，建筑材料運行階段耗能占全國能源消耗總量的21.7%。因此，建筑領域的節能減排、低碳轉型是我國實現雙碳目標的關鍵一環。為了進一步推進建筑領域減碳工作，住房和城鄉建設部發布了GB/T 51350—2019《近零能耗建筑技術標準》、GB/T 50378—2006《綠色建筑評價標準》等國家標準，明確要求居住建筑節能率必須達到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行中的能源消耗，是節能環保的重要材料。

隨著人們生活水平的提高，住房條件不斷得到改善，促進高質量綠色建筑快速發展。生態巖棉作為綠色建筑材料，全生命周期內可減少對天然資源的消耗，減輕對生態環境的影響，具有“生產階段低碳節能、使用階段健康安全”的特征，可為居住者提供健康、舒適的室內居住環境。

1 生態巖棉保溫材料生產階段的節能減排

生態巖棉保溫材料是以玄武巖、白云石等天然優質巖石為主要原料，經高溫熔融、高速離心成纖而制成的無機纖維材料。生態巖棉在1 500℃的高溫下才能熔融，此過程需要消耗大量能源，而傳統的巖棉生產以焦炭作為燃料，在燃燒過程中會產生大量的粉塵及CO、CO2、SO2等氣體。為了實現“雙碳”目標，我國巖棉生產企業從清潔能源、工藝設備、自動化流程、環保裝備技術、回收利用等方面進行改進，積極開展巖棉制品綠色生產技術與應用研究，實現了生態巖棉生產的零碳排放。以上海新型建材巖棉大豐有限公司為例，詳細闡述生態巖棉的生產技術升級。

1.1 使用綠色能源

生態巖棉生產線由傳統的沖天爐焦炭熔化工藝轉變為電熔爐熔化工藝，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，產品質量更加穩定。與傳統的沖天爐熔化工藝相比，電熔爐熔化工藝具有顯著的節能環保優點。

1.2 自動化生產線

自動化系統在生態巖棉生產中的應用，大幅提高了對資源控制的精準度，調節生產線的運行功率和運行負載，通過彈性控制程序降低資源浪費率，從而減少生產運行中電量及能源消耗，提高資源利用率。

1.3 廢料在線回收

自動化生產線的引入，大大減少了物料損耗。在生態巖棉切割、打包過程中，應用碎邊回收系統和收塵回收系統，將生產過程中收集的廢棉、廢渣和粉塵重新送回熔爐熔化，實現廢料100%的在線回收再利用。不僅在生產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，減少對天然礦石的需求。

2 生態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，綠色建筑可在減少能耗、實現雙碳目標的同時，體現“以人為本”的新時代特征。為了深入推進綠色建筑高質量發展，住房和城鄉建設部于2019年3月13日發布了最新版的GB/T 50387—2019《綠色建筑評價標準》，該標準包括安全耐久、健康舒適、生活便利、資源節約、環境宜居等評價指標[2]，并提高了對室內空氣環境、聲環境、室內熱濕環境等有利于人們健康舒適指標的要求。生態巖棉的應用有利于為居住者提供健康、舒適的室內居住環境，提升居住者的體驗感，有助于推進綠色建筑高質量快速發展。

2.1 無有害氣體釋放，保證室內空氣質量

建筑材料中釋放的甲醛、苯、揮發性有機化合物等氣態污染物質是室內空氣的主要污染源。室內有害氣體會刺激人體呼吸系統，使體內毒性增大，降低人體免疫能力，對人體造成不可逆的傷害[3]。

生態巖棉的主要原材料是礦石纖維，為了在應用過程中確保其力學性能和保溫性能，須使用黏結劑，使得松散的巖棉纖維具有穩定的空間結構。在傳統的巖棉生產過程中，普遍使用酚醛樹脂作為黏結劑，隨著使用時間的推移，游離醛持續釋放到空氣中，對人體的傷害也會逐漸累加。

生態巖棉采用純天然糖基黏結劑代替了傳統的酚醛樹脂，從根源上解決了有害氣體問題。針對倍適舒?生態巖棉，使用北美地區領先的揮發性有機化合物CDPH測試方法檢測甲醛、苯、甲苯等35種有害氣體，結果表明，依據現行國家標準GB/T 18883—2022《室內空氣質量標準》規定的限值及上海新型建材巖棉有限公司倍?適舒 生態巖棉產品檢測報告的結果對比，該生態巖棉中的有害氣體遠低于GB/T 50387—2019《綠色建筑評價標準》中對于室內污染物含量的限值要求，如表1所示。

表1 室內污染物的限制及巖棉檢測結果（Tab.1 Limits of indoor pollutants and test results of rock wool）

2.2 吸聲隔聲

現代生活中充斥著各種噪聲，來源于廣場舞、重型卡車、吸塵器、冰箱、空調等發出的噪聲，嚴重影響人們的日常生活。如長期處在噪聲環境中，會引發嚴重的心理和生理疾病。

生態巖棉采用的Nature-Fiber成纖和固化工藝，使纖維呈穩定的開放式三維結構，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的生態巖棉的降噪系數NRC為0.95。與普通巖棉相比，有更加明顯的吸聲效果。檢測結果對比見表2。NRC系數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。對于學校、醫院、養老院等對聲環境要求較高的建筑，使用生態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境。

表2 巖棉降噪系數結果對比（Tab.2 Comparison of noise reduction coefficient results of rock wool）

2.3 維持穩定的室內溫度環境

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

巖棉作為建筑保溫材料，因其優異的保溫性能被廣泛運用于建筑外墻外保溫系統中。巖棉的纖維具有特殊結構，將其作為室內隔墻材料，可有效降低熱量傳遞，維持室內溫度的穩定，減少空調的使用，有助于實現節能減排的目標。

2.4 循環使用

隨著人們對生活品質要求的不斷提高，可能會因居住需求改變房間格局，拆卸室內隔墻。生態巖棉作為安全健康的室內隔墻保溫隔聲材料，經規范拆卸后，仍可繼續使用，不會降低其保溫及隔聲性能。生態巖棉的循環使用，不僅節約了使用者的生活成本，也降低了能源消耗。

3 結語

建筑行業的能源消耗在社會整體能源消耗中占比較高，為實現“雙碳”目標，在建筑行業大力推進綠色建筑發展十分重要。生態巖棉作為綠色建筑材料，在生產階段通過優化生產工藝和管理方式，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境。由此可見，通過建筑材料的不斷提升、創新，可為實現“雙碳”目標作出貢獻。