我国绿色建材评价、认证的研究进展综述

摘要

本文从绿色建材发展及趋势入手，分析了我国目前绿色建材产品评价方面的现状、取得的成果和存在的问题，并在此基础上，对生命周期法展开重点研究，并利用该方法对绿色建材产品的评价过程展开论述，最后指出该方法的进一步研究方向及对环保的意义。

关键词: 绿色建材，绿色建材产品评价，生命周期法

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第一章 绿色建材发展及趋势综述

20世纪70年代，发达国家就已开始研究建筑材料对室内空气质量的影响及对人体健康的危害。我国在1992年发布的《中国21世纪议程》中，也把保护环境、发展绿色产品作为可持续发展战略的重要内容。

国际学术界于1992年提出绿色材料的定义:绿色材料是指在原料采取、产品制造、使用或者再循环以及废料处理等环节中对地球环境负荷最小和有利于人类健康的材料，亦称之为“环境调和材料”。

自从绿色建材被定义以来，不少发达国家都针对绿色建材提出规定的性能标准，如德国的“蓝天使”环境标志计划、加拿大的Ecolog。环境标志计划、丹麦的建筑材料室内气候标志(DICL)系统以及日本的“环境调和材料研究计划”等。同时，英国建筑研究院开发了一些绿色建材产品，美国各个州对建材污染均有严格限制。由此可见，发达国家早已认识到绿色建材的重要性，并针对其制定了标准和措施。目前我国有关绿色建材的评估标准主要是环境标志产品认证。我国从1993年开始在全国开展环境标志工作，由国家环保部环境认证中心对环境标志产品实施认证，发放环境标志。有关建材的I型环境标志标准已达到20多项，如环境标志产品认证技术要求—轻质墙体板材(HBC19一2005)、卫生陶瓷(HBC16一2003)、壁纸(HBC23一2004)、人造板及其制品(HBC17一2003)等等[1]。我国已施行对自我环境声明的n型标志的认证，而In型环境产品声明(EPD)计划近年来刚刚启动。

从我国的建材环保标准可以预见，我国绿色建材将朝着资源节约型、能源节约型和环境友好型方向发展。具体来说，有如下的发展方向:

(l)合理选择绿色建材的原材料。用废弃物或回收物代替部分或全部天然资源，采用传统工艺制作生态建材。如将粉煤灰、炉渣等工业废料掺入土中，制成工业废料稳定土作为路面结构层材料使用;用粉煤灰、煤研石、页岩、矿渣、煤渣、钢渣、水淬渣、硫铁矿废渣等工业废渣代替或掺人少量勃土，采用烧结法制造空心砖或实心砖;把粉煤灰、硅灰掺人混凝土中制成混凝土混合料，用于建筑工程或道路工程建设;用化学石膏(磷石膏、氟石膏、排烟脱硫石膏)代替天然石膏制造石膏制品;利用煤渣、煤研石和粉煤灰为主要材料制作新型墙体材料等。

(2)采用新工艺制作生态建材。通过对水泥石进行纤维结构研究、界面化学研究及水化合物设计理论研究，优选最佳硅酸盐系矿物组成，最佳颗粒组配和超塑化剂、缓凝剂等外加剂，采用纳米技术开发硅酸盐系胶凝材料的超细粉碎技术和颗粒球形化技术以及可实用化的先进技术，可大幅度地提高水泥熟料的水化率。在保障混凝土强度的条件下，若能降低水泥熟料用量，则会产生巨大的经济效益，对降低资源和环境负荷、实现建材工业可持续发展做出贡献。

(3)使用新型功能材料。TioZ具有成本低廉、催化活性好、化学稳定性和热稳定性高、安全无毒等特点，是最具有开发前景的绿色环保催化剂之一。作为一种节能、高效、绿色、环保的新型功能材料，TioZ在涂料、玻璃、陶瓷等为代表的绿色建材领域具有广阔的应用前景。

第2章 绿色建材的评价方法及其现状

2.1绿色建材的评价方法

目前国内国际关于绿色建材的评价方法主要有五种:

第一类是单因子评价方法。即根据单一因素及影响因素确定其是否为绿色。如某种新型墙体材料能够代替实心戮土砖节省土地资源，从这一点上就可以说它是绿色建材。又如对人造板材中含有的有害物质限量做出具体数值的规定，符合规定的就确定为绿色建材，反之则为非绿色。单因子评价方法的优点是评价方式简单，易于操作。不足之处在于，其并不能成为实践中用以指导绿色建材发展的操作方法。因为其系统性较差，很容易造成为了达到单一目标而不考虑整体效果，甚至以牺牲整体利益为前提的结果。

第二类是分级模型。同济大学的张莹等利用物元分析建立绿色建材综合评价模型，对绿色建材进行分级，并排除非绿色建材。

第三类是模糊数学评价模型。昆明理工大学的王志强等利用信息论和模糊理论，构造了基于嫡值权的绿色建材模糊数学评价模型并给出了详细的评价步骤。

第四类是评估体系框架模型。中国建筑材料研究院的同继锋、赵平等提出了绿色建材的评估体系框架，为建筑材料的绿色度评价提供了基本方向和思路，但总的来说还处于起步阶段，尚待进一步完善。

第五类是国际公认的生命周期(LCA)评价体系。它是根据绿色建材的定义，从材料的整个生命周期对自然资源、能源、环境和人类健康的影响等多方面多因素进行定量的评估。该评价体系原理简单，能全面而真实地反映某种建筑材料的绿色化程度，但其数据库的建立和评估软件的建立以及评估过程的复杂程度很高，费用较大。西安建筑科技大学的惠彦涛以全生命周期评价方法进行了建筑部品对建筑环境影响的相关基础研究工作，采用多层次模糊综合评价法对5种墙体材料的绿色度进行了综合评价。由清华大学等组成的团队完成的“绿色奥运建筑评估体系”，采用全生命周期法，通过确定和量化相关的资源、能源消耗、废弃物排放来评价某种建筑材料的环境负荷，评价过程包括该建筑材料的寿命周期全过程，即原料采集、产品生产、运输、使用、循环再生等整个生命循环过程。其指标体系包括:引人建筑材料生命周期评价方法及评价内容;建立建筑材料生命周期评价的定量评价指标:资源消耗、能源消耗、环境污染、本地化;研究建筑材料对不同建筑结构体系的影响。

2.2国内外绿色建材评价和认证的现状

由定义可知，绿色建材需要用按照全生命周期的理念和方法制定的科学评价体系进行评价才能予以认定，其评价体系的公正和完善与否影响着绿色建材的发展。国外发达国家都是以制定建材产品环保“绿色”标志认证制度入手，并辅之以完善而有效的制度使绿色建材逐步推广。目前采用最为广泛的是各种不同形式的环境标志产品。国际上已有几十个国家采用不同的环境标志。环境标志是一种产品的“证明性商标”，它表明该产品不仅质量合格，而且在生产、使用和处理过程中符合特定的环境保护要求。实施环境标志认证，实质上是对产品全生命周期的环境行为进行控制。

各国的环境标志产品的应用领域、评价内容和评价指标各不相同。大多数计划是针对室内建筑材料(装饰装修材料)的污染物指标制定定量规定，从评价方法上基本采用单因素评价，对一些具体而单一的污染物指标如甲醛含量进行成分限制。

国内对建筑材料的定性和简单定量评价工作已在很多领域开展，已编制相应标准并在企业和建筑工程中得到应用和检验。其中建材产品环境标志产品技术要求、绿色建筑中建材的标准规定等应用的最多。我国的环境标志自1993年国家环保局正式颁布实施，由国家环保总环境认证中心实施认证。目前有68种环境标志产品标准，其中包含近20种建材产品。数百家建材企业获得不同产品的环境标志。《奥运绿色建筑评估体系》[2]首次对建筑用建材的绿色化指标进行了定量评价，确定了资源消耗指标、能源消耗指标、环境污染指标、本地化指标和再利用(再循环)指标。《中国生态住宅技术评价手册》、《绿色建筑评价标准》(GBT50378-2006)也都设立独立章节对建筑材料规定指标体系进行评价。

近年来，中国加大了绿色建材的研究投入，支持建材行业开展有关绿色建材环境协调性的评价、认证方面的专项研究，取得一系列成果。2007年，依托中国建筑材料科学研究总院建立了绿色建筑材料国家重点实验室，绿色建材评价认证工作也是该实验室首要的研究工作之一。作为行业的管理部门，中国建材工业协会也开展了“绿色建材产品认定”工作，制订了 10 余项量大面广的建材产品的绿色技术要求，并作为常规性的工作长期进行。

2.3国内外绿色建材评价方法的研究

绿色建材的评价是国际绿色建材领域研究和关注的热点。目前，对绿色建材的评价主要有以下3种方法：(1)概念性评价；(2)单因子定量评价；(3)LCA生命周期评价体系。前两种方法由于过于简单，容易得到片面或者是错误的结果，不能系统评价建筑材料的绿色化指标。第三种评价体系已在ISO14000国际认证标准中加以规范化，非常复杂，不易操作，但却是解决建材的绿色评价问题最科学的分析方法。

材料的全生命周期分析(LCA)研究主要是通过统计材料系统从原材料获取阶段到最终废弃过程的物质和能量输入流及污染排放和废物输出流，综合使用一系列定性和定量方法对这些输入输出流的潜在环境影响进行评估，进而寻找改进材料环境表现的途径。国际上的研究和应用主要可以归结成以下三方面开展：(1)关于材料环境协调性评价的系统框架和评价方法的研究。典型的例子是IS014000系列国际环境管理标准的颁布和实施；(2)国家或企业根据自身的要求提出各自的环境负荷评价指标，并针对具体的实际过程建立了环境影响数据库，国家层次上最具代表性的是日本从1998年启动的持续国家MLCA计划；(3)将LCA方法应用于实际的材料或产品的设计和生产过程中，这主要体现在全生命周期软件系统的开发与应用。由于不同国家的资源、能源占有量不同、科学与技术水平的不平衡，表现为LCA数据具有很强的地域性，几乎各个国家和地区都需要建立自己的产品(材料)环境影响数据库。

国内早在上世纪末就开展了对绿色建材(环境协调材料)评价方法的研究。以中国建筑材料科学研究总院牵头承担的“十五”科技攻关项目开展了绿色建材技术及分析评价方法的研究，基本建立了适合国情的绿色建材及部品的评价体系框架，建立了绿色建筑用建筑材料分类体系与基础数据库；按照全生命周期分析方法分别对主要6类建材产品5类建筑部品作出环境影响评价[3]。在此基础上，“十一五”科技支撑计划更加完善了绿色建材综合评价体系及评价软件，同时开展了绿色建材产品标准研究及建立标准动态数据库的研究；编制了绿色建材检测认证分类标准，编制了典型绿色建材产品认证规程。第一批建材产品(浮法玻璃等)生命周期评价技术规范国家标准已公示。更为积极的是，开展了绿色建材与绿色建筑相互影响方面的研究，开发了绿色建材与绿色建筑的互动软件系统，为绿色建筑的材料选择提供了指导和帮助。建立了对水泥、玻璃、建筑卫生陶瓷和烧结墙体材料制造过程的环境负荷数据库，建立了述四种材料制造过程绿色化的评价体系和方法，进行定量评价。

2.4我国绿色建材评价存在的问题

在绿色建材评价技术的应用方面，由于绿色建材评价技术的复杂和客观条件的限制，评价技术对建材产品自身的环境评价方面尚没有大规模的应用。但近年来，利用建材全生命周期评价理念、方法及评价指标方面的成果应用于建筑环境评价影响方面进行了初步的尝试。《绿色奥运建筑评估体系》中初步建立了建筑材料对建筑影响的评价方法及指标体系，并利用研究成果建立了《绿色建筑评价标准》中“节材与材料资源利用”的评价指标。同时对北京地区典型住宅和办公建筑生命周期的能耗和环境负荷进行了分析，用LCA(Life Cycle Assessment,全生命周期评价)方法对不同建筑物生命周期能耗和环境影响进行了初步研究。受时间、研究基础及研究条件的限制，我国绿色建材的LCA 研究成果仍缺乏系统化、集成化和可操作性，很多基础数据缺乏，上述研究还有以下诸多待完善之处。

(1)评价体系不完整

目前建材LCA研究基本是针对主要建材产品生命周期中的生产阶段，数据库只是生产阶段的资源消耗、能源消耗和环境排放数据，而基本未涉及生命周期其他阶段，评价出的结果也存在一定误差。

(2)研究方法不规范

受数据采集困难等客观条件的限制，有些前期LCA评价指标体系是定性或定性与定量的结合，完全采用LCA规范方法建立的环境负荷数据库只局限在水泥、玻璃、建筑卫生陶瓷及极少部分墙体材料。

(3)未建立与建筑评价的衔接

由于没有建立全面的建材产品对建筑环境性能影响的有效研究手段和方法，且缺乏科学的建材全过程LCA清单数据库作支撑。目前的建材产品基础数据库和评价指标体系更多的作用是对建材产品自身环境性能的评价，难以形成建材对建筑环境影响的全面而科学的评价。

(4)未普遍应用推广

绿色建材LCA评价在建材行业生产企业尚未开展有效的应用推广。建材LCA对建筑方面示范性应用研究更是未曾涉及。

第3章 生命周期法及其应用

3.1生命周期法

自从1969年由美国中西部资源研究所针对可口可乐公司的饮料包装瓶进行的评价研究以来，生命周期法一直作为企业内部产品开发与管理的决策支持工具而存在，直到1990年由国际环境毒理学与化学学会(SETAC)首次主持召开有关生命周期评价的国际研讨会，在该次会议上首次提出生命周期评价(Life cycle Assessment, LCA)的概念。此后1993年出版的纲领性报告《生命周期评价(LCA)纲要:实用指南》[4]为LCA方法提供了一个技术框架，成为生命周期评价方法论研究的里程碑式的起源点。

目前生命周期评价已被纳人ISO14040环境管理体系。工业产品生命周期评价发展较完善，是进行工业产品环境影响评价的主要方法之一，其应用主要包括:为节约原料和能源，企业在产品开发设计的过程中对不同的替代方案进行比较研究，为政府环境管理部门公共政策的制定提供依据。农业生命周期评价发展较晚，但目前也已经有一个比较完善的体系。其研究方向主要集中在单一农产品生命周期评价、不同种植模式或方法下农产品生命周期评价以及农业生命周期评价方法等。建筑生命周期评价是近年来生命周期评价的新分支。国外建筑生命周期评价主要集中在绿色或低碳建筑，用于提供绿色建筑环境影响信息；国内的研究主要集中在建筑生命周期评价方法应用以及建材产品生命周期评价应用。

在环境保护领域,生命周期评价也有一些较为成熟的研究,如水处理工艺评价、生活垃圾处理方式评价等。电厂建设领域生命周期评价是目前生命周期评价的热点之一,内容涵盖生命周期评价模型的建立直至实际的应用;在节能技术评价方面,目前已有部分专家和学者尝试将生命周期评价引人该评价体系。

3.2生命周期法评价绿色建材产品

ISO14040系列标准提供了进行生命周期评价的技术框架,通过汇总和编辑一个产品(或服务)体系在整个生命周期的所有输人和输出的清单,评价其对环境造成的潜在影响，最后对清单和影响进行解释[5]。LCA评价方法的技术框架一般包括4部分：目标与范围界定、生命周期清单分析、生命周期影响评价和生命周期解释。

1.目标与范围界定

这是LCA研究的第一步，也是最关键的部分。它一般先确定LCA的评价目的和意图，再按照评价目的确定研究范围。

2.生命周期清单分析

这是对建材产品从原材料的获得与运输、材料生产、部品制造、施工、使用、回收与报废的整个生命周期阶段的能源使用以及向环境排放废物等进行定量分析的技术过程，如图3-1。

3.生命周期影响评价

影响评价是对编目分析中的环境影响做定量或是定性的描述和评价。

生命周期影响评价是根据清单分析后所提供的资源、能源消耗数据以及各种排放数据对产品所造成的环境影响进行定性定量的评估,确定产品环境负荷，比较产品环境性能的优劣，或对产品重新设计。目前一般采用STEAC建立的框架[6]，将生命周期影响评价分为分类、特征化和评价三个步骤，分类和特征化是必选过程，评价是可选过程。分类属于定性作业，是将清单分析结果划分到各个影响类型的过程，将对环境有一致或类似影响的数据分作一类。在LCA中一般按照对人类健康的影响、对生态环境的影响和对资源的影响分为三大类，每一大类又细分为许多具体的环境类型，如对生态环境的影响包括全球变暖、臭氧层损害、富营养化、酸化等具体的环境类型。特征化是使用特征化因子将同一个影响类型中的清单分析结果转化和汇总成为同一单元。评价是通过归一化、分组和加权将分类并定量化的各种环境类型的参数结果统一归结为一个指标,归一化采用基线或基准信息，分组和加权采用价值选择。

图3-1生命周期清单流程

4.生命周期解释

依据一定的评价标准对编目分析结果和影响评价结果做出评价，识别出建材产品生产或使用中的薄弱环节和潜在的改善机会，为达到生态最优化目的而提出改进建议。

第4章 结论和展望

开展对建材及产品整个全生命周期的环境负荷评价研究，是改造乃至淘汰该建材产品或生产工艺的基础性工作，是我国建材工业可持续发展的需要也是世界各国研究的热点。但基于LCA研究的局限性及我国的具体国情，开展建筑材料的绿色评价还要有许多基础性研究工作要做。

首先建材产品的生命周期评价是一个复杂的系统化过程,其中需要建立完善的部品数据库清单查询库,远非某个人或某个课题组可以实现。同时,由于其中还涉及建材的生产和运输等方面的计算,因此数据库的建立必须跨行业、跨部门配合才能实现。

第二，确定关键建材产品的评价体系。选择有代表性的建材产品，从其生产、制备工艺、运输、回收、再利用等方面进行资料收集、分析，获取材料性能、工艺、流向、能源消耗，废弃物的产生、种类、数量和去向等基本数据 ；确定其环境负荷的表征及评价方法，完善各工艺和使用环节对环境的影响的评价体系，从而确定这些具代表性产品的评价体系。

第三，制订完善相关配套的标准体系。制订绿色建材评价标准及关键产品的产品和应用标准，形成完整的评价和应用技术体系。

第四，开展绿色建材及关键产品的认证。制订绿色建材认证规程，为建材领域开展绿色建材认证提供原则性指导和理论框架，为进一步开展绿色建材认证继而达到国际互认奠定基础。绿色建材评价工作更深远的意义和目标是使绿色建材的评价成为指导建材科技工作者设计、开发产品的工具和手段，使新设计开发的产品从其生命的起点即符合与地球环境负荷最小和有利于人类健康的宗旨，并不断在建材工艺过程改进、区域规划和行业宏观决策等不同层次获得应用，只有这样才能逐步实现建材行业自身的良性循环。

参考文献

[1]杨倩苗. 建筑产品的全生命周期环境影响定量评价仁[D]. 天津大学博士论文，2009，2.

[2]朱颖心. 绿色奥运建筑评估与绿色建材评价[J]. 中国建材，2007，7.

[3]习赵平，同继锋，马眷荣. 我国绿色建材产品的评价指标体系和评价方法[J]. 建筑科学，2011，(4).

[4]Niels Frees. Crediting aluminium recycling in LCA by demand or by disposal[J]. The International Journal of Life Cycle Assessment. 2008 (3)

[5] 王红芬，崔宁，张伟 绿色建材LCA评价体系与方法[J]. 中国建材科技，2007，4.

[6]PENNINGTON DW，YUE P L.Options for the comparison of process design alternatives in the context of regional to,colosieal impacts[J]. Journal of Cleaner Production，2009，8(2)：1—9．

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为了不影响您真情的挥洒，这里我就不给出模板了。

写不写都行。不写的话就删除这章好了。

仅“同等学历”的同学需要写这个。什么是“同等学历”？我也不懂。

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