摘要：目前我国环境污染严重、资源存在枯竭情况，这就需要在建筑工程中充分贯彻低碳和绿色理念，在建筑材料的应用中以环保与生态为原则，加大对建筑保温材料的应用，从而实现经济效益与环境效益的有效结合。本文建立模型对建筑保温材料生命周期以及环境经济效益进行评价，希望能够对于建筑行业的可持续发展带来借鉴意义。
关键词：建筑保温材料；生命周期；经济效益；环境效益；评价
建筑节能在所有节能途径中意义重大。在房屋建筑中，墙体在建筑维护结构中发挥着主体作用，因此要想控制建筑能耗，就必须要进行墙体节能，做好建筑的保温工作。在建筑保温的材料中，外墙外保温材料最为重要，其种类多样，具有明显的生态性和绿色化。
一、建筑节能评价的发展
过去的个体建筑热工分析主要针对建筑运行时的能量消耗，目前电脑辅助设计即CAD取得了不错的发展，并在建筑能耗研究中广泛应用，现如今一种建筑热环境分析软件即DeST在CAD的基础上诞生，它能够在对象一定参数条件下，对建筑全年的能耗、室温等进行模拟计算，但是现如今人们对其以及建筑全生命周期评价研究即LCA研究较少，难以发挥其既评论又管理的综合优势。目前，人们对保温材料的节能效果、种类选择以及使用厚度等非常重视，主要是因为保温材料的选择关乎着节约能源、建筑后期产生垃圾对环境的污染情况，所以必须要分析保温材料的生态破坏水平以及资源能耗情况，按照不同地区有针对性的应用生命周期原理来对建筑外墙保温材料等进行选择分析非常具有必须性。
二、节能模型的DeST模拟计算
DeST-h为HVAC系统以及建筑环境模拟的软件平台，它在针对建筑热特性影响因素、热特性指标、住宅室温、建筑全年动态负荷以及末端设备系统经济性的计算和分析中广泛应用。该软件不但能够保证冷热负荷全年累计的精确结果，还能在逐时动态室温模拟上领先世界。第一是建筑模型，根据建筑的层高、朝向、房间数量及尺寸、外围结构总尺寸等建立建筑模型。第二是热工参数设计，按照建筑热工分区以及模型所在地确定室外气象参数，这些数据是通过随机算法模拟计算形成，涉及到室内热环境设计指标（卧室冬夏季的设计温度以及换气次数）以及外部气候参数信息（采暖和空调的度日数、冬夏两季的空调采暖两室的干球温度）。另外需要对建筑不同朝向的外窗传热系数以及窗墙比等进行模拟，计算出采暖和空调季的日期，按照相关标准确定耗热量，从而根据DeST软件计算出外墙保温面积占建筑总面积的比值以及传热系数等。第三是热工模拟以及效益计算。对节能模型以及未进行外墙保温的参考模型的空调、采暖进行负荷统计，通过比较来确定全年总能耗节约值。如果将每年节省的能耗换算成电价以及相应的煤耗，并计算出减少的二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、碳粉尘以及烟尘等污染物数量，再将这些污染物排放量用价值来表示出来。从而得出能源效益以及经济效益。给出几种常见保温材料投资成本生命周期某时间段如50天的回收周期（如表1所示），立足生产成本考虑，比较聚氨酯、岩棉、XPS、EPS等的生产成本、投资资金回收年限、预期环境效益。表1常见保温材料投资成本建筑生命周期回收周期
三、外墙保温材料生命周期模型
建筑物生命周期总能耗需要应用以下公式。即E总=E生+E施+E居+E拆+E废。六者依照次序分别表示为建筑物生命周期总能耗、建材生产阶段总能耗、建筑施工阶段总能耗、居住使用阶段总能耗、破坏拆除阶段总能耗以及废旧建材处置阶段总能耗。因为钢筋水泥等材料有不可替代性，因此只考虑保温材料，并简化成保温材料生产、运输、运行三个阶段。单位面积外墙总费用则只考虑这三个方面，即保温材料生产费用、材料运输费用以及采暖空调费用。就生产阶段来说。它的能耗包括保温材料直接能耗、开采运输及生产上一级材料的能耗以及生产所需一次能耗。其与制造时保温材料废弃比率、保温材料厚度、保温材料密度以及单位建材生产能耗有关。就运输阶段来说，其与更换时的允许消耗、供应商到建筑工地的距离等有关，涉及到运输单位保温材料能耗、运送保温材料维修产生的废弃物送至建筑垃圾掩埋场的距离、保温材料从供应商到建筑工地的平均距离、保温材料厚度、保温材料密度以及制造时保温材料的废弃比率等几个概念。就运行阶段来说，其采暖制冷能耗包括采暖运行能耗以及制冷运行能耗，针对采暖度日数以及空调度日数在不同的地区有不同的数值，运行阶段采暖制冷能耗与供热系统运行效率、除保温层外墙体热阻和、保温材料使用寿命有关。在计算中考虑聚氨酯、岩棉、XPS、EPS集中材料的使用寿命以及各阶段的能耗，计算出这几种材料的总能耗，其全生命周期总能耗顺序可以判断出来，从大到小依次为聚氨酯、RPS、XPS和岩棉。而各阶段能耗由大到小依次是运行、生产及运输。四种物质能耗回收期从大到小分别是聚氨酯、XPS、EPS、岩棉四种。
四、外保温材料科学评价和政策发展方向
建筑保温材料的科学评价较为复杂且具有研究意义。关于生命建筑材料其定义为，满足建筑使用要求情况下建筑材料从开发、生产再到使用的整个阶段中不仅对生态环境影响下，而且在整个阶段中所需消耗的能源和资源也很少，并能够循环利用的一种建筑材料。国外学者在建筑全生命周期评价研究的基础上结合了经济效益和环境效益的分析，形成了与传统模式不同的现代可持续LCA分析。它评价内容包括社会、经济以及环境三个方面，就社会方面来说，主要有工人收入、工人健康检查就诊率、工人社会福利、女性就业率、事故率等。就经济方面而言，主要有制造费、电费、燃料费、原料费、废弃物处理费等。就环境方面来说主要有地球变暖、人体毒性、富营养化、臭氧消耗、生态毒性等方面。虽然我国试图推广这种评价方式，但是因为该方法成本高、开发时间长，而且还需要用户给出明确的需求，但是用户大多数对需求不确定，整体参与和调查积极性不高。现如今我国对有机保温材料燃烧性能有了更高的要求，需要保温材料中有无卤阻燃剂。这种新型保温材料阻燃体系，有例如金属氢氧化物和磷系化合等的无路无公害阻燃剂等，其在燃烧时不仅产生的烟量小，还不会产生有毒有害气体。保温材料燃烧后性能综合评价等技术指标得以变化，这也在一定程度上影响了保温材料的评价和选择。
五、结语
建筑保温材料通过建立DeST模拟节能模拟模型以及生命周期模型，能够有效了解各材料的环境和经济效益，通过综合比较，从而采用综合效益最强的材料。在保温材料生命周期中，涉及到生产、运输到运行等流程以及生产、建设、业主等主体，对这些流程和主体综合考虑，从而保证建筑保温材料全生命周期的优化。
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作者：黄婧奕 卢斌 单位：江西生物科技职业学院 江西省建筑科学研究院
