北京林业大学教授高颖木结构有着明显的低碳

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北京林业大学材料科学与技术学院教授高颖

我从事木结构建筑研究工作将近20年,看到我国木结构从幼小到发展壮大,在专家、院士引领和同业者的携手努力下,不断实现突破,感到非常欣慰。木结构有着明显的低碳可持续发展优势,可从三个方面加以解读。

一、木结构的低碳特性

(一)木材具有天然的固碳特性

据测算,1m3木材可吸收1t二氧化碳,木结构建筑使用木质建材,为绿色发展带来契机,为可持续发展带来支持力量。

(二)木质建材碳排放量低

据全球多家权威机构研究数据,使用1m3木材代替1m3其他建筑材料(混凝土、石材或砖材),平均能减少0.7t至1.1t二氧化碳的排放。国内学者对不同树种碳排放进行了测算,验证了木结构建筑的减排优势。

木结构减碳优势明显

(三)木质建材加工过程能耗低

木质建材、钢材、混凝土在加工制造过程中的能源消耗分别为MJ/m3、MJ/m3、MJ/m3。

(四)木结构建筑是碳的储存库

木结构可以有效储碳,被誉为城市的“第二森林”。

(五)木结构建筑将碳汇从森林扩展到城市建筑

碳库形成:生物质碳源掩埋风化形成能源物质,陆地碳储量增加,大气碳储量减少;碳库消耗:城市和工业发展下,矿物基建材的大量使用加速了能源消耗和温室气体排放;碳库补充:发展木竹结构建筑,形成木竹结构建筑碳汇,补充陆地碳储存。

雄安新区白洋淀游客服务中心木结构建筑

以雄安新区白洋淀游客服务中心木结构建筑为例,与等效钢混结构建筑相比,整体木结构建筑在建材生产阶段碳排放降低约10%,考虑木材固碳量后,降低约19%。

雄安新区白洋淀游客服务中心木结构建筑与等效钢混结构建筑碳排放量比较

使用传统建材和使用木材的示范建筑全寿命期单位面积碳排放量(来源:中国建筑科学研究院有限公司技术报告)

与基准钢混结构建筑相比,木结构建筑全生命周期碳排放降低约11%。

二、木结构的环保特性

木结构建筑能源消耗较少,是业界普遍认可的特征。从木结构全生命周期过程看,运行阶段碳排放占比较大。

木结构建筑示范项目不同阶段碳排放占比分析

同时,在发展被动式建筑过程中,木结构优势越来越明显。从国内外的项目实践经验看,木结构建筑运行碳排放占比将呈下降趋势,被动式木结构优势凸显。

瑞典CIK体育与文化中心(被动式木结构建筑)

加拿大Skeena学生宿舍(被动式木结构建筑)

应用木结构有助于实现社区零排放,世界上也已经有木结构零碳建筑、负碳建筑项目落地。年,瑞典韦克舍市议会宣布:韦克舍将成为无化石燃料的城市,年将实现二氧化碳排放量为零的目标。瑞典无化石燃料城—韦克舍有大量的木结构建筑,基本实现了应用可再生能源实现采暖节能效果。木结构建筑是实现零碳、负碳的一种较佳选择。

三、木结构的可持续发展特性

(一)木材是天然可再生的绿色建材

面对资源危机,如何应用生物可再生材料,是建筑业当前需要考虑的问题。木材无疑是一种较优选择。

(二)可持续的森林利用能够满足木质建材的不断供给

有专家提出,生态保护修复和自然资源的合理利用是可以协调共进的。我们也发现,欧洲生态修复过程中并没有停止林木采伐,而是执行了严格和有效的控制措施。合理的种植和采伐,有利于促进森林里树木生长。在建筑中增加木材的使用能促进森林资源的可持续发展,减少对化石燃料密集型材料的消耗。

与限伐、减伐等途径相比,加强回收利用、生物能源利用及工程木质材料制造,可以更高效地发挥森林资源可持续利用特性,助力建筑行业可持续发展。

(三)木结构建筑安全耐久性优异

谈到可持续发展,就会想到木结构的耐久性。尤其是近几十年来,木结构建筑的保温防潮设计、材料处理技术、抗震安全性能、施工及维护技术都有了长足的发展,木结构建筑的耐久性和使用寿命明显增强。以应县木塔为例,建成将近一千年,经历过风雨洗礼和地震考验,战争时期遭受炮弹的袭击,可谓久经风霜,屹立不倒。日本广泛应用木结构,实现了很好的居住和使用功效,比如曾经建设了上百个木结构消防署,通过示范作用打消了民众对木结构消防隐患的担忧。

(四)木结构建筑绿色建造技术优势凸显

木结构建筑过程均采用干式作业,现场环境污染少,几乎没有扬尘污染,同时可做到“零”建筑垃圾,国外对建筑垃圾的处理和回收有良好的体系。

干式作业没有扬尘污染

(五)木结构建筑拆除后回收率高

木材在建材的可持续发展领域有着无可替代的优势,建筑拆除后的木材绝大部分可以实现再利用。一是未腐朽变质的木料做成木质家具供人们使用;二是重新加工制作为刨花板、木塑复合材料等工程木质材料;三是可用于制备纸浆;四是可制成工艺品或室内装饰部件等。

联合国提出17个可持续发展目标,大多基于材料、资源、气候变化和生活方式,其中多项和木结构发展直接或间接关联。对我国来说,木结构是构建低碳节能社会、实现生态文明和可持续发展的重要途径,期待也相信木结构建筑在我国将有更好的发展。

(根据作者在建筑杂志社主办“新时代现代木结构建筑发展论坛”上的演讲整理)

原标题:木结构低碳可持续发展优势分析

原文见《建筑》年16期第19~21页

编辑:高梦冉




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