选择健康低碳的材料

低碳建筑和能源改造的设计策略主要作用于围护系统和能源设施，以与可再生能源系统共同优化建筑能源性能。因此，低碳设计策略、设施和建筑材料（如隔热材料）对于最大限度地减少因隐含能源 (EE) 和全球变暖潜能值 (GWP) 而产生的运营和能源消耗至关重要。

作为建筑师或建筑专业人士，您的决策对于最大限度地减少环境影响至关重要，例如，通过选择地基、墙壁、屋顶和地板的隔热材料。根据对加拿大 503 户家庭总排放量的分析，加拿大气候行动与被动建筑建筑商发布的《住宅建筑材料排放基准评估》报告强调：

研究中 73% 的碳排放仅来自三种材料类别：混凝土（地基墙、板和基础占 33%）、隔热材料（地基、墙和屋顶占 26.1%）和外墙覆层（13.4%）。因此，减少材料碳排放的努力应集中在这些材料类别上。

在本文中，我们从碳和热性能以及健康影响等多角度讨论隔热材料的决定性作用。

“隔热材料图解指南”是 2050 Material s 正在进行的研究的一部分，旨在帮助设计师做出更注重气候的决策。这项工作在一定程度上得益于 GHA Glenn Howells Architects提供的数据和建议。该信息图列出了最传统的隔热材料，这些材料按其 全球变暖潜能值 (GWP)（通常称为“碳足迹”）排序。

 通过对建筑材料的  整个 生命周期评估(LCA)分析 GWP 和其他 环境指标，有助于我们了解制造过程中涉及的资源、能源和水的消耗，从而了解其对环境的影响和对全球变暖的贡献。基于我们广泛的数据库和 免费使用平台中汇编的约 2200 个 EPD（环境产品声明） ，我们研究了 17 种不同资源来源（无机矿物、有机化石燃料、有机植物和动物衍生或来自创新工程工艺）的隔热材料 的碳性能。

对于这项工作，我们考虑了生命周期阶段 A1-A3（即从摇篮到大门或制造排放），并排除了生物碳。某些材料的报废排放可能会产生重大影响。然而，由于材料在其使用寿命结束时会发生什么情况存在高度不确定性，以及报废阶段的数据稀缺，我们决定在本海报中省略这些内容。

请记住，在实际的建筑项目中，必须考虑所涉及的特定材料的整个生命周期（即它们的最终寿命——填埋处理、焚烧、回收潜力），以及建筑物的整个 LCA（A1-A3 产品、A4-A5 建筑、B1-B7 使用、C1-C4 寿命终止）。这样，您将看到碳绩效的全貌（隐含碳——建设、退役、运营、再利用）和实施 9R 循环经济战略的机会。

该研究的另一个重点是  为 GWP 选择的 统一功能单元 (FU) ：1 平方米墙体所需的绝缘材料 U 值为 0.12 W/m2K。热透射率（U 值）源自热导率（k 或 λ），表示通过结构（可以是单一材料或复合材料）的传热率除以该结构之间的温差。 较低的 U 值表示结构传导的热量较少。 根据每种材料的表观密度和热性能，相同的 U 值需要不同厚度的绝缘材料。因此，这转化为不同的量，这些量因绝缘材料的类型而异，随后对环境的影响也不同。

根据 欧盟 关于欧盟保温材料行业竞争格局的报告，欧洲建筑保温材料市场以矿物和化石燃料衍生的保温材料为主，这些材料在单位成本方面表现最佳。

玻璃 (36%) 和石棉 (22%) 占据欧洲市场的 58%，其次是 EPS (27%)、PUR/PIR (8%) 和 XPS (6%)。然而，这些隔热材料可能会在建筑物退役时或由于生产阶段的高能耗而对环境产生负面影响。

在政府采取措施减少温室气体排放、提高成本效率和出台节能建筑法规的推动下，2016 年至 2027 年期间，全球建筑对隔热材料的需求预计将以 4.5% 的复合年增长率增长。

研究论文强调了以动物和植物为基础的材料以及来自回收来源的塑料作为隔热材料的潜力  ，以避免土壤和水被低生物降解物质污染，以及空气被燃烧或自然腐烂产生的温室气体（如二氧化碳或甲烷）污染（F. Asdrubali 等人，2015 年）。

在整个“绝缘材料图解指南”中，您可以比较天然材料（木纤维、稻草、软木、大麻、纸绒）低于 10 千克 CO2e/FU 的低碳性能与有机化石燃料衍生和无机矿物衍生（PUR、XPS、泡沫玻璃）的GWP 超过 30 千克 CO2e/FU 的高碳性能。

隔热材料用于建筑物中四个主要易受热量损失的部分：地基、内外墙、地板和屋顶。隔热材料的选择取决于 天气条件 以及 满足湿热舒适度和建筑法规所需的隔热水平 。墙体隔热是建筑隔热市场中最大的应用（按价值计算），约占 47%，其次是屋顶（37%）和地板（15%）（Visiongain，2017 年）。

目前建造高能效建筑的缺点之一是，建筑围护结构需要使用大量的隔热材料来达到所需的高热阻。

除了设计更优良的材料和施工方法外，所有新建筑和大多数翻修建筑都常见厚厚的隔热层，厚度通常在 10-30 厘米之间，具体取决于相关立法、建筑元素、设计师和利益相关者的决定（G. Grazieski 等人，2021 年）。

除了通用材料的环境指标外，在选择绝缘材料时，您还需要考虑热性能（热导率、衰减延迟等）和其他物理特性（表观密度、水蒸气渗透性、吸水率、化学危害、防火性能等），以避免建筑病理等

在本次隔热材料研究中，我们依靠 GHA Glenn Howells Architect的专业知识 来理解和计算鲜为人知的热参数，例如 衰减延迟，该参数在墙体和屋顶系统的整体热性能中起着重要作用。不要错过我们 与Sophia Ceneda  （GHA 助理兼可持续发展负责人）和 Celia Shen （GHA 可持续发展助理） 合作撰写的下一篇关于该主题的 文章 。

疫情期间，我们学到了在灵活、舒适、健康的室内空间生活的重要性。然而，即使在建筑学校，人们仍然缺乏 对设计、施工和材料健康方面的认识。我们可能仍然忘记了地球，因为首先，我们忘记了人类；因此，我们的设计决策对他们健康的影响。

众所周知，某些特定的建筑材料（例如某些 油漆、涂料和粘合剂 ）被认为会对 健康产生负面影响 （呼吸系统、神经系统、免疫系统、胃肠道等），尤其是长期暴露在室内环境中时。但是隔热材料中的有害化学物质呢？

接触某些绝缘产品会对健康造成一定影响。幸运的是，大多数类型的绝缘材料只有在处理不当、使用不当、损坏或在某些环境中使用错误产品时才会造成危险。因此，安装人员和制造商的说明的质量和知识水平对于避免绝缘健康危害至关重要。

通过遵循 美国环境保护署 (EPA) 和建筑认证机构的这些建议，您可以在隔热方面做出更好的选择：

1. 务必聘请 经验丰富的安装人员 ，并向 制造商索取 安装建议和 材料安全数据表 (MSDS)。

2.  在拆除或修复时， 依靠专家和 安全规划。

3. 选择更安全的绝缘材料，避免 有害化学化合物。石棉、阻燃剂（溴化物——HBCD、TBBPA；禁止使用阻燃剂五溴二苯醚、八溴二苯醚和十溴二苯醚）、VOC（挥发性有机化合物——甲醛、苯）、添加剂。

4. 留意某些 类型的隔热材料 ，它们可能含有有害毒素。XPS（挤塑聚苯乙烯）、EPS（发泡聚苯乙烯）、SPF（喷涂聚氨酯泡沫）、细矿物纤维（玻璃棉、岩棉、矿渣棉、玻璃丝和耐火陶瓷纤维）、泡沫橡胶和可能被石棉（蛭石）污染的隔热材料。

5. 注意相关的 健康后果。呼吸道和皮肤影响、致癌物（石棉、某些阻燃剂）和病态建筑综合症。

6. 避免接触，特别是在 安装 或怀疑有 损坏或劣化时。接触绝缘材料主要有两种方式：a) 吸入空气中的化学成分；b) 呼吸或皮肤接触绝缘粉尘。

7. 注意 湿度和极端温度如何 影响某些隔热材料。

8. 检测有害化学物质，特别是如果怀疑有石棉或绝缘层损坏时。

如果您觉得需要更多有关建筑材料危害性的特殊指导，请查看  建筑认证中的 环境毒素清单，例如生活建筑挑战 （“LBC 红色清单”）或 BREEAM 挪威 （“清单 A20”）。

如果您正在研究指定隔热材料，请依赖 2050 Materials 支持和教育内容。我们将帮助您编制一份最适合您项目要求的产品和供应商清单。我们的免费 2050 Materials 库 提供全球市场上各种创新、低影响和健康的材料。

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