绿色产品的评价与选择

作者John Amatruda, RA, LEED研究员,BREEAM国际评估员
Socotec公司。

更新:
12-01-2022

简介

在许多建设项目中,建筑材料的评价和选择都是基于性能美学,成本.对于"绿色"或对环境有利的产品,这些选择参数扩大到包括健康和环境影响。环保产品(EPPs),由联邦政府定义第13101号行政命令,是指那些“与具有相同用途的竞争产品相比,对人类健康和环境的影响较小或更小”的产品。正如目前设计师和制造商所强调的那样,绿色产品是指那些减少了生命周期影响(通过生命周期分析定义)并减少或消除有害化学物质含量的产品。

绿色建筑的日益普及和绿色建筑评级制度等LEED®绿色地球仪,WELL建筑标准,活建筑挑战赛,以及其他一些措施,扩大了绿色产品的需求和供应。同样重要的是,环境和与健康有关的详细材料信息(通常称为产品透明度数据)的可获得性有所增加。虽然这些发展为改善许多建筑产品的“绿色”特性提供了更大的机会,但评估材料的健康和环境影响是一个复杂的过程,涉及新的技能组合和审查过程。幸运的是,越来越多的资源和工具可用来简化评估过程,并协助项目团队做出适当的、知情的选择。

会议室布鲁克环境中心,弗吉尼亚海滩,弗吉尼亚州

布洛克环境中心-弗吉尼亚海滩,弗吉尼亚州。在这座LEED白金建筑中,来自美国东南部的天然材料(木材,未涂层的金属)加强了场所感,同时减少了化学成分。材料成分记录,以确保不包括LBC红色名单化学品。产品在当地采购(密集材料半径500公里),大多数材料,如木墙板,锌瓦,干墙,照明,机械系统,电器和饰面都是美国制造。在设计中广泛使用了回收的建筑产品。所有原始(未回收)木材都经过fsc认证。
图片来源:Prakash Patel摄影,由SmithGroupJJR提供

描述

虽然评估绿色材料最全面的方法是使用产品透明度数据(下文将进一步讨论),但绿色产品最常见的指标是以下一项或多项健康和/或环境属性:

  • 他们提倡好的室内空气质素(通常通过减少挥发性有机化合物和/或甲醛的排放);
  • 它们经久耐用,维护要求低;
  • 它们包含了可回收的内容(后消费和/或后工业);
  • 它们是从现有或被拆除的建筑物中回收再利用;
  • 它们是使用自然和/或可再生资源制作的;
  • 它们的“隐含能量”(生产和运输材料所需的能量)较低,相应的隐含碳排放量也较低;
  • 它们不含氯氟烃、氟氯烃、氢氟碳化物或导致臭氧消耗或高度全球变暖影响的类似化学品;
  • 它们不含剧毒化合物,其生产不会产生剧毒副产物;
  • 它们来自当地资源和制造商;
  • 对于木材或生物基产品,他们采用“可持续收获”的做法;
  • 它们可以很容易地重复使用(整体或通过拆卸);
  • 它们很容易回收(最好是在闭环“循环”回收系统中);
  • 它们在使用寿命结束时是可生物降解的。
华盛顿大学生命科学研究中心的西立面

西façade华盛顿大学生命科学研究中心。该项目获得了AIA COTE十佳奖和UL认证。设计强调了材料的巧妙使用,增强了更广阔的校园生态。设计团队实施了改善施工期间和施工后室内空气质量的解决方案,确保粘合剂、密封剂、油漆、地板和复合木材的挥发性有机化合物含量低或没有。10%的建筑材料是回收的,10%是当地采购的。
图片来源:凯文·斯科特

绿色产品的特性因材料类型的不同而有显著差异。以混凝土为例,最具影响力的问题涉及波特兰水泥生产中固有的高含碳;一种“更环保”的混凝土通常包括使用磨碎的高炉矿渣(一种消费前回收材料)、回收的玻璃火山灰或其他利用回收资源并减少混合中的硅酸盐水泥量的补充胶凝材料。相比之下,室内涂料的绿色属性可能集中在低VOC含量和减少有害化学物质含量上。在某些可持续性或健康类别下,特定材料具有积极属性,但在其他类别中具有消极属性,这也并不罕见。

由于这些程度的可变性和复杂性,绿色产品的评估需要具备以下方面的工作知识:

  1. 与不同材料类型相关的健康和环境生命周期问题;
  2. 绿色产品的政府、行业和第三方标准(如果存在);而且
  3. 市场上可用的绿色产品,包括其特定的绿色属性、性能概况、外观和成本。

为了帮助那些刚开始进行这一过程的人,以下各节定义了关键术语,建议了评估材料的环境和健康特性的方法,并介绍了关键的可用资源。

答:定义

从上面的描述可以看出,在绿色产品领域已经发展出了广泛的术语。以下定义是讨论对环境有利的材料不可或缺的一些术语的抽样。

认证或可持续收获的木材-来自“管理良好的森林”的木材产品,通常通过第三方机构认证。虽然目前业界对什么是可持续森林管理还没有共识,但一些组织已经建立了标准,其中最著名的是森林管理标准森林管理委员会(FSC).一般来说,管理良好的森林可以保护生物多样性、水资源、土壤和森林的整个生态系统。

循环经济的定义美国环保局的国家回收战略在美国,循环经济是一种设计上具有恢复性或再生性的工业体系。这是对线性模式的一种改变,从这种模式中,资源被开采出来,制成产品,然后被丢弃。循环经济减少了材料的使用,重新设计材料和产品以降低资源密集度,并将“废物”重新作为资源用于制造新材料和新产品。循环经济系统中的材料类似于“闭环”回收过程中的材料(在回收过程中,已制造的产品被回收成相同或类似的产品,而产品质量没有明显恶化)。然而,循环经济方法强调整个系统思维,在整个材料生命周期中创造效率和效益。

闭环回收说明,包括零售食品店到学校收集到回收工厂到环制造商到饮料供应商,再回到零售食品店。

内含能和内含碳生产一件成品所需的总能量,包括种植、提取、制造和运输到使用地点所需的能量。内含碳同样是指在产品生命周期中产生的碳排放,用CO表示2e.这包括在产品及其组件的制造、运输、建造过程和寿命结束过程中发生的排放。

排放测试-将产品样品置于标准化的实验室测试程序中,以测量产品在指定时间内目标化学物质(通常为挥发性有机化合物,见下文定义)的排放。绿色建筑评级系统,如LEED和WELL,是指特定的行业测试程序,最常见的是加州公共卫生部(CDPH)标准方法.产品排放测试结果通常与最大VOC阈值浓度(在CDPH标准方法中定义)进行比较,以确定产品是否“通过”排放测试。大多数对其产品进行排放测试的制造商都会提供由测试机构出具的证明或报告,以验证测试结果。

环保产品声明(环保署)-一份透明、客观的报告,传达产品的构成以及产品在整个生命周期中对环境的影响。epd符合产品类别规则(PCR)的所有要求,并遵循国际标准,包括ISO 14044、ISO 14025和ISO 21930。

健康产品申报(HPD)-通过将产品成分与一套优先“危险”列表进行比较,详细披露产品中潜在的关注化学品的文件更安全化学品的绿屏还有其他政府机构提供的名单。HPD旨在作为产品披露的标准化格式,并不一定意味着产品是“健康的”。然而,HPDs可以用来比较各种产品中可能包含的危险化学物质的含量。有关更多信息,请参阅保健品申报合作

室内空气质素-根据美国环境保护署国家职业安全与健康研究所,良好的室内空气质量的定义包括:(1)引入和分配足够的通风空气;(2)空气污染物的控制;以及(3)保持可接受的温度和相对湿度。IAQ是室内环境质量(IEQ)的一个方面,它还包括其他重要问题,如照明质量、日光和视野进入、热舒适和声学质量。

可接受的室内空气质量是由ASHRAE标准62.1-2019所谓“空气中不存在公认权威机构确定的有害浓度的已知污染物,而且绝大多数(80%或更多)暴露在其中的人没有表示不满。”

生命周期分析-用于评估的方法环境影响与商业产品、过程或服务的生命周期的所有阶段相关的。根据ISO 14040, LCA的定义如下:LCA研究产品整个生命周期(即从摇篮到坟墓)从原材料获取到生产、使用和处置的环境方面和潜在影响。需要考虑的环境影响的一般类别包括资源使用、人类健康和生态后果。

消费前回收材料-从生产过程中去除的材料(包括废料、破损或副产品),并在消费者分配之前在替代工艺中重新使用。例如:矿物(矿渣)羊毛,一种钢高炉工艺的副产品,用于矿物纤维隔音天花板。

GAP总部可持续采伐的木地板

GAP总部可持续采伐的木地板
EcoTimber提供

消费后回收物料-已为消费者服务,并已从废物管理收集系统转移或分离用于回收的回收废物。例如:被制成建筑隔热材料的旧报纸。参见定义- iso 14021 -环境标签和声明-自行声明的环境声明(II类环境标签)。

回收棉/聚酯绝缘材料照片
照片中,一名男子将乳胶漆罐堆放在卡车后面,以便回收

回收棉/聚酯绝缘和纤维素绝缘是危险的玻璃纤维绝缘的可行替代品。
由绿色建筑资源指南提供

乳胶漆可以送到涂料回收厂,再加工成优质涂料。
礼貌的亚马逊油漆

安全数据表(SDS)- osha要求含有危险化学品的产品制造商提供的文件。sds包含有关潜在的重大空气污染物水平、储存和处理预防措施、健康影响、气味描述、挥发性、预期燃烧产物、反应性和泄漏清理程序的信息。

第三方认证-由独立于产品或过程生产者的组织执行的特定产品或过程的认证。认证通常用于证实特定产品的环境属性(如可回收成分的百分比)或过程(如森林的可持续采伐作业)。

挥发性有机化合物-含有碳分子的化学物质,具有足够高的蒸汽压,可以在常温下从材料表面蒸发到室内空气中(这一过程称为脱气)。虽然大多数挥发性有机化合物在典型的室内浓度下是相对惰性的,但它们可以与氧化剂(如臭氧,可能还有氮氧化物和二氧化氮)发生反应,形成活性物质,并可能形成强烈的刺激物,包括各种酸和醛。挥发性有机化合物可能引起眼睛和上呼吸道刺激、鼻塞、头痛和头晕。含有挥发性有机化合物的建筑材料包括但不限于溶剂、油漆、粘合剂、地毯和刨花板。

应用程序

做出选择

考虑到评估和确定对环境有利的材料所涉及的广泛问题,对许多人来说,最初的问题可能是,“我如何开始?”虽然选择绿色材料没有一个明确的过程,但从业者不可避免地会在不同程度上采用以下策略:

  1. 熟悉行业工具和资源。有大量且不断增长的可用资源,其中许多对于做出明智的材料选择至关重要。下面的工具和资源部分列出并描述了开始此过程的关键信息源。

  2. 开发一个系统的研究和审查过程,从可管理的水平开始,然后随着专业知识的发展进一步发展系统。以下部分建议初级和高级水平的方法。

初学者水平

  • 定义范围:
    • 如前所述,建筑材料具有许多可持续性和健康特性,根据材料类型的不同,问题可能有很大差异。为了使这个过程易于管理,首先定义你打算处理的最优先级的材料类型。初始范围可包括:

      • 常用的地板,墙壁和天花板饰面。这些产品最初的重点可能是健康和保健方面的考虑,因为建筑物的居住者最直接地接触到这些材料。

      • 主要结构材料包括混凝土、钢、砖石和木材。这些高质量的材料通常代表了项目中最高的碳元素(木材除外),因此最初的重点可能是可以减少碳足迹的特性,例如回收成分和当地采购。在以木材为主的结构中,森林产品的可持续采购通常是重点。

    • BuildingGreen的“12条产品规则”也是一个有用的指南,制定材料优先级的决定。最后,重要的是要考虑材料采购过程中对你、你的客户和项目用户特别重要的方面。例如,社会公平是评估所考虑的公司和产品的一个重要因素。
  • 依赖评级系统:
    • 绿色建筑评级系统经过多年的发展,吸取了许多建筑专业人士的专业知识。这些体系为材料建立的标准为从业者“快速启动”使用绿色产品的过程提供了最直接的方式,而不管是否正在追求实际的认证。一旦熟悉了评级系统标准,使用工具和资源部分中确定的来源,以确定满足可持续性和/或健康要求的实际产品。
  • 熟悉产品透明度信息来源:
    • 披露详细的产品透明度数据正日益成为建筑产品制造商的规范。从业人员需要熟悉诸如epd、hpd、排放测试报告等文档,以及本资源页的定义、工具和资源部分中描述的其他资源。作为第一步,请求项目中优先级产品的产品透明度数据,即使您还不准备将这些信息用于优化目的。请求数据表明了拥有这些信息对制造商的重要性,并允许从业人员开始处理信息并识别产品之间的差异。
  • 熟悉绿色产品清单和认证:
    • 许多制造商在其网站上直接提供产品透明度和其他可持续性/健康信息。然而,使用专业的绿色产品网站,如考虑到材料UL现货寻找具有可比绿色建筑信息的多个产品。熟悉这些资源,以及它们所提供的信息的差异,可以帮助简化寻找合适产品的过程。大部分的认证网站,如生命周期SCS,还提供了已获得认证的产品清单。
  • 制定初步的绿色产品规格:
    • 虽然产品审查是将绿色材料纳入项目的一个关键方面,但在项目规范中定义绿色性能标准也很重要。许多项目允许对建筑文件中列出的产品进行“或同等”替代,因此承包商了解必须满足的绿色性能标准以及必须提供的支持文件是至关重要的。作为第一步,关注项目开始时确定的优先级材料类型。参考下面列出的规范资源作为绿色规范语言的模型。

先进水平

除了扩大审查材料类型的范围外,先进材料研究还涉及使用更复杂的工具和优化评估。考虑因素包括以下几点:

  • 利用“红色名单”进行产品筛选:
    • 正如工具和资源部分所提到的,诸如“生活建筑挑战”、“从摇篮到摇篮”、“声明”、“绿屏认证”和“六类”等项目使用化学“红色清单”的概念来优先考虑应该从产品中排除的有害成分。虽然这些程序都有不同于其他程序的方法,但总体意图是一致的,并且程序之间有重叠。高级用户可以使用产品透明度数据和认证,如C2C、Declare和GreenScreen Certified,作为审查产品和创建低毒性选项列表的基础。
  • 使用产品透明度数据对关键材料类型进行“深入研究”:
    • 在“初级水平”一节中,有人指出,所有关键材料类型都应要求提供产品透明度数据,如epd、hpd和排放测试。高级用户可以开始使用这些数据作为比较产品和寻找优化机会的基础。如上文红色清单部分所述,hpd等透明度文件可用于根据既定的有害化学品红色清单审查产品。HPDs在识别某些材料类型中使用的最常见化合物以及每种化合物在产品中的百分比方面也非常有用(例如,地毯衬垫中pvc或其他聚合物的百分比,墙板中回收石膏的百分比,弹性地板产品中表面涂层处理的类型和数量)。在比较类似的产品类型时,这种级别的信息可以提供有意义的见解。

      epd侧重于产品的生命周期影响,在评估类似产品之间的隐含碳差异时特别有用。然而,环保署必须仔细进行比较,以确保制造商和产品之间的范围和报告方法(pcr)是一致的。LEED提供与产品制造商准备的具体碳优化报告或行动计划相关的信用,作为其epds的补充文件,目的是让制造商提供确认其优化产品的经过验证的研究。

    • 下面部分描述的工具可以进一步帮助团队进行“深入研究”过程。
  • 开始使用EC3、Pharos等工具:

    除了审查个别产品透明度文件外,使用在线工具和其他专业软件可以帮助项目团队执行更高级的产品审查。

    • 建筑含碳计算器(EC3),例如,允许用户对许多主要材料类型进行具体碳比较。根据用户对考虑的材料的选择标准(例如,石膏墙板),EC3工具使用广泛的经过验证的epd数据库来定义每个标准化单位(例如,kgCO)的体现碳强度范围2每1000平方英尺的墙板体现e)。该范围反映了行业的变化,该工具进一步定义了绩效基准水平以及建议的“可实现的”具体碳目标。用户还可以直接通过EC3工具访问特定产品的epd,并查看这些产品在既定的包含碳范围内的比率。

    • 为了了解整个建筑的LCA影响,使用软件工具,如tallely,一键LCA和ATHENA。这些程序允许用户量化建筑中使用的各种材料,并汇总它们的综合影响,以建立一个完整的建筑轮廓。用户可以调整建筑的各种设计因素和/或选择替代材料,看看这些策略如何影响整体LCA数字。LEED和BREEAM等评级系统为执行整个建筑LCA评估提供学分。

    • 为了评估产品中的化学成分,在线灯塔工具为从业者和研究人员提供了许多有用的特性。从业人员最有可能使用Pharos的“常见产品”列表,其中提供了常用材料“通用”版本中使用的化合物/化学品的详细分解(例如,矿物纤维声学天花板)。对于每一种确定的成分,Pharos提供了一个基于绿屏危害识别系统的危害等级。这些概要文件可以为从业人员在评估单个产品hpd时提供有用的基线。法罗斯还告知HomeFree网站,该网站提供了一些产品类别中低毒材料的建议。

  • 回顾诸如仿生学和社会公平等新兴举措:

    虽然与无害环境材料有关的许多资料侧重于消除或减少不利影响,但也应考虑采取其他主动行动,在材料设计和生产方面以及在制造商的经营政策方面采取积极措施。

    • 生物仿生指的是在自然界中观察和“模仿”生物和系统的过程,作为人类工程的灵感。这个想法是采用已经被证明是基于自然界进化过程的解决方案。虽然仿生学概念可以应用于许多领域(能源、农业、时尚、建筑设计等),但越来越多的建筑材料正在基于仿生学开发,包括粘合剂、着色剂和鸟类安全玻璃涂料。的生物仿生研究所提供有关概念的信息,以及正在进行的实现示例。

    • 社会公平作为一项重要的实质性审查考虑因素正在受到关注。这一概念通常适用于产品制造商一级,而不是产品一级,并从社会健康和公平的角度处理公司经营政策和生产过程。

      公平问题通常在制造商的年度环境、社会和治理(ESG)或企业和社会责任(CSR)报告中得到解决。制造商通常根据其内部制定的目标报告采取的具体举措或实现的基准。

      从第三方标准的角度来看,符合国际劳工组织(ILO)公约的供应商行为准则可以作为公司社会公平承诺的证据。劳工组织守则涉及以下四个标题下的八个基本问题:

      • 平等(包括非歧视和平等薪酬)
      • 结社自由
      • 废除强迫劳动
      • 消除童工。

      目前,LEED根据从符合国际劳工组织公约的公司中选择产品提供试点信用。

      考虑到材料图书馆包括一个专门关于社会健康与公平的报告部分;然而,在撰写本报告时,这一主题的报告标准仍在制定中。

      此外,只是由国际生活未来研究所(管理生活建筑挑战的同一组织)开发的披露工具是一项旨在帮助所有类型的组织——包括产品制造商——报告社会公平、多样性、员工健康和福利、管理和公平采购的倡议。虽然该程序主要由设计专业人员和建筑公司采用,但预计随着时间的推移,更多的制造商将采用该系统。

  • 制定先进的审查和规范标准:
    • 虽然参考资料部分中提到的规范工具为开发绿色规范提供了一个很好的起点,但本节中回顾的高级“深入研究”类型也需要同样高级的规范。先进的审查和规范标准往往是根据产品类型定制的,通常包括红色名单化学品的细化清单(最适用于手头的材料),具体的碳限制,以及比绿色建筑评级系统中使用的标准更严格的最大排放水平和/或VOC限制。还可以制定额外的定制标准,以解决从产品循环度到社会公平报告等问题。

      随着越来越多的信息和研究的进行,以及制造商不断改进他们的产品和工艺,这些类型的规格将继续发展。随着时间的推移,可能还会开发出更复杂的工具,以帮助项目团队整合这些更详细和更复杂的需求。

各级考虑事项

选择对环境有利的材料需要研究、批判性评估和常识。除了需要审查的各种可持续性和健康特征外,还必须仔细考虑传统问题,如耐久性、符合性、保证书和绿色产品(特别是新引入的材料)的性能“跟踪记录”。说明者应该预料到一些绿色产品可能会受到有限的供应或较长的交货时间。最后,用户应该警惕未经独立来源证实的环境声明(无论是积极的还是消极的)。

对环境有利的材料最成功的应用是从所选产品中提取多种效益的材料。通过仔细的选择和分析,可以识别出结合了诸如高耐久性和高使用回收成分(例如,使用回收成分纤维或衬底或减少嵌入碳的地毯瓷砖)等属性的产品,或具有低排放的快速可再生材料(例如,不含甲醛的秸秆纤维板)。当这种结果组合出现时,“绿色”材料的选择可能会更多具有成本效益的而不是典型的产品。这与其他关键产品标准形成了双赢局面。

相关守则及标准

工具和资源

关于绿色建筑材料的大量信息已经被开发(并将继续开发)。为了有效地评估和指定绿色产品,设计师和说明人员必须熟悉这些资源。下面的主题代表了广泛的绿色产品信息,从广义概念(定义材料可持续性目标的指导原则)到项目细节(产品清单和规格指南)。

上面的“应用”部分提供了如何将这些信息吸收到可行的材料选择过程的进一步指导。

可持续材料指导原则

一些组织和私人公司根据可持续性概念确定了原则,作为开发新产品或重新配制产品的长期指导方针。这些准则定义了诸如闭环回收和消除含有生物累积毒素的产品等目标。虽然目前有有限的产品满足这些项目的全部可持续发展目标,但这些标准对于评估当前材料与理想材料的比较是有用的,而不是与其他可用产品的比较。指导原则的例子可在以下网址找到:

生命周期评估(LCA)工具

与…有关的与…有关的,但不能混淆的生命周期经济LCA是一种评估材料在其整个“生命周期”(从最初的生产到最终的再利用、回收或处置)中对环境影响的方法。LCA试图识别和量化所有相关的材料对环境的影响,以便进行全面的比较。虽然LCA报告在本质上通常是复杂和技术性的,但可以使用以下工具:

  • LCA过程文件根据ISO标准如14025、14044和14071定义。这些标准包括产品类别规则部分,帮助制造商为特定材料类型定义一致的LCA参数。
  • 环境产品声明(EPDs),为个别产品或物料类型提供LCA数据。
  • 建筑中嵌入碳计算器(EC3),包括一个基于环境保护署的信息数据库,可以进行材料比较。
  • 设计行业使用的整个建筑软件工具,包括:

    这些程序允许设计团队构建其建筑设计的模型,以了解哪些系统和材料对环境的影响最大。备选方案可用于评估减少隐含碳和其他环境因素的最有效途径。

不应将LCA与生命周期成本分析(LCCA),尽管LCCA可以是全生命周期评估的一个组成部分。生命周期成本分析可以考虑环境成本,在上面链接的LCCA资源页中详细解释。

绿色建筑评级制度

绿色建筑评级系统为整个建筑、室内和社区建立了整体环境性能标准。在美国,领先的国家绿色建筑评级系统是能源与环境设计领导力(LEED®)美国绿色建筑委员会(USGBC).目前的LEED v4.1程序可在网上获得,USGBC提供了详细的支持文件和培训。正在使用的其他绿色建筑评级系统将绿色材料作为更大流程和要求的一部分,包括:

绿色产品标准

为了始终如一地确保某些材料的环保性能,一些公共机构和私人组织制定了绿色产品标准。这些标准为各种材料类型定义了具体的绿色标准。在某些情况下,“绿色”商标可以用于符合要求的产品。

绿色产品标准的范围可以从政府法规和指导方针(如环保署综合采购指南产品中的可回收成分)到行业指南(地毯和地毯协会的)绿色标签加),到第三方认证标准(例如,绿色密封油漆标准,FSC的标准对于木制品,NSI可持续发展标准对于天然石材)。由于绿色产品标准中阐明了详细的标准,其中许多标准还可以帮助制定项目规范(参见下面的规范指南部分)。

虽然绿色产品标准概述了不同材料类型的重要标准,但它们通常不会审查特定制造商的单个产品的性能和变化。然而,一些绿色产品标准确实包括符合标准的样品产品或制造商的名单。

参见:

规范指南

一旦绿色材料被评估并为项目选择,重要的是在建设文件中包含明确和有约束力的规范语言。一些最广泛使用的A/E规范软件包括可持续材料语言,通常遵循主要可持续发展评级系统(如LEED)的标准。

绿色产品数据库

该信息描述了来自特定制造商的单个产品。绿色材料数据库提供可用产品的清单(通常由CSI部门组织)与制造商声称的环境属性。

产品认证服务

其他

培训

Baidu
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