大学刚毕业时，我在一家全球领先的绝缘制造商找到了一个具有挑战性和令人兴奋的职位。在这家公司工作的十年里，我学到了很多东西，这些东西塑造了我的职业生涯，包括我的价值观，以及我希望在建筑行业中做出改变的声音。几年后，我和妻子有机会在加拿大安大略省(气候区5)与一家中型生产建筑商一起建造新房。这是一个实现我的建筑科学和建筑知识的机会，并利用我在参与加拿大国家研究委员会(NRCan)的ecoEII净零能耗住房示范项目时所学到的技能。

ecoEII项目聚集了来自加拿大各地的五家生产型住宅建筑商，用现成的材料建造适合市场的净零能源住宅。在项目结束时，建筑商已经建造了11个净零能耗(NZE)单户住宅，一个四单元的NZE联排住宅，一个由六个单元组成的NZE多单元住宅(MURB)，以及五个单元零能耗准备就绪(新西兰)房子。这些房屋代表着朝着低运营碳房屋的更广泛目标迈出的重要一步，并为如何以低成本的方式建造这些房屋提供了关键的见解。(该示范项目的完整调查结果可在此找到在这里．)

NZER或NZE房子的配方包括一个建筑围护结构:结合优化的绝缘水平，限制热桥，2。达到特殊级别的气密性，3。4.使用低u值窗口;实施高效机械设备。有了这个想法，在建筑商的支持下，我自己的NZER房子在2014年建成，并具有如下表1所示的属性。

在HOT2000中开发了一个能源模型，以近似房屋的年度能源消耗，其模型为61千兆焦耳(GJ)(下图1)。如果这座房子是按照安大略省建筑规范(OBC) 2017 SB-12补充标准的最低要求建造的，那么它每年将额外消耗36吉焦的能源。进一步的建模揭示了可以采取进一步减少能源消耗的额外措施;它们包括三层玻璃窗和一个空气源热泵热水箱．他们将每年减少10到15吉焦的能源消耗。在当时，这两项技术的实施成本都很高。值得庆幸的是，成本已经下降到足以让这些措施在项目中实施，以进一步降低能源消耗。

超越运行能量

根据到目前为止的信息，你可能会问，“从可持续发展的角度来看，这座房子是如何或在哪里失败的?”在回答这个问题之前，让我们考虑一下可持续发展是如何定义的。在我看来，可持续性是指在满足当代人的需求的同时，不损害子孙后代的需求。

我建造的NZER房子的运行碳很低，但当时，没有对具体碳进行分析。一个建筑要被认为是可持续的，既要有可操作性和隐含碳必须很低，以减少对环境的影响。造成我的NZER房子高碳足迹的三种材料是混凝土、砖覆层和XPS绝缘材料(图2)。

有替代的混合材料可以减少混凝土的隐含碳;它们包括补充胶结材料(SCMs)。scm取代了部分波特兰水泥，通过减少温室气体排放(GHG)和空气污染物，改善了混凝土的环境足迹。scm通常是其他工业过程的副产品，因此通过在混凝土混合物中使用这些材料，它们从垃圾填埋场转移过来。通过引入不需要高温烧制的制造材料，并限制在制造过程中使用硅酸盐水泥等材料，砖也在改善其环境足迹。如果您所在的市场上没有低碳砖，则替代包层选择包括纤维水泥板或碳捕获产品，如木材或木材复合包层(图3)。

图2中的图形可能引用了XPS泡沫绝缘的旧配方，但事实并非如此新的配方这两种产品有什么不同吗?旧的配方使用HFC-134a，而新配方不含HFC-134a或者使用限制HFC-134a含量的混合物。

产品的可用性取决于项目的位置。自2021年1月1日起，加拿大环境和气候变化部禁止生产含有氢氟碳化合物发泡剂的泡沫产品。在美国，环境保护署(EPA)在2015年表示，HFC-134a的使用将于2021年1月1日结束，但后来撤销了这一规定，转而支持HFC-134a建议规则23这是在一个名为“重大新交替政策”(SNAP)的项目下实施的。美国环保署将接受HFC-134a在三种特定“混合物”中的使用。值得注意的是，只有一家XPS制造商带头反对修订，而其他XPS制造商指出，他们能够生产不含HFC-134a的产品。

总之，在加拿大生产和销售的任何XPS产品都不能含有HFC-134a，而美国的某些州允许XPS使用HFC-134a的混合物，而其他州要求XPS绝缘不含HFC-134a。

有些问题需要回答

那么，新的XPS公式比旧的好多少呢?Logix Brands的Halo Exterra等石墨膨胀聚苯乙烯刚性绝缘材料(GPS)与之相比如何?它能取代XPS泡沫绝缘材料，为NZER或NZE住房实现真正可持续的解决方案吗?

想要建造可持续房屋的人通常会选择膨胀聚苯乙烯(EPS)，因为它的发泡剂戊烷具有较低的全球变暖潜能值(GWP)。GPS是一种简单的EPS绝缘材料，它被注入了石墨，以增强产品的耐热性。新的XPS配方在制造过程中减少了约2.14 MJ的能源消耗(表2)，这是一个小但可测量的数量。

根据GPS绝缘的类型，该产品在制造过程中消耗的能量比XPS绝缘低得多或略高。由于某种原因，生产过程中使用的淡水增加了0.09米^3.转向新的XPS公式，代表淡水使用量大约是GPS绝缘的45到58倍。

正如XPS制造商所宣传的那样，由于去除了HFC-134a，总全球变暖潜能值显著降低。然而，新型XPS绝缘的全球变暖潜能值仍然比等效GPS绝缘高2至3倍。虽然XPS绝缘的配方有所改进，但在比较各种绝缘的碳排放时，它仍然排名第一(图4)。

产品影响环境概况

在设计和建造可持续住宅时，材料的选择很重要，这些房屋应该具有较低的前期和运营碳排放。它的排放特性使GPS绝缘成为一个值得尊敬的选择。

在过去十年中，建筑业利益相关者对量化制造产品的环境影响的需求出现了爆炸式增长。这些影响可以在单个产品的基础上考虑，也可以在整个行业的平均水平上考虑环境产品申报(EPD)报告．本文档讲述了一个产品的生命周期故事，从原材料的提取到使用寿命的结束;这是一个来自制造商或代表各种制造商的协会的信号，表明他们致力于测量(并希望减少)产品对环境的影响。

不幸的是，epd是针对个别材料的单一文件，没有允许快速比较产品的综合报告。值得庆幸的是，气候行动建设者开发了一种名为建筑排放核算材料(梁)。它根据典型的指定材料计算出建筑物的大致碳排放量，然后显示如何通过选择替代材料来减少这些排放量。

使用该软件非常简单——用户只需输入建筑物的尺寸(仅限低层和中层住宅结构);所有可用材料的综合列表将填充为每个建筑组件。每种材料都有一个碳排放值，可以快速比较适合项目的材料。

最终的想法

我希望通过这篇文章来阐明建造低能耗排放的房屋的重要性和减少制造材料的隐含碳排放。正如Chris Magwood所指出的，建筑行业擅长减少运营碳排放，但该行业需要停止开发高碳建筑。我们必须在未来5到10年内转向低碳或碳储存材料，以应对气候变化所固有的问题。epd和BEAM等工具帮助行业利益相关者评估和选择低碳材料，这些材料可以被纳入真正可持续的建筑中，满足当前和未来几代人的需求。

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泰勒·辛普森是被动式房屋的认证设计师和创始人TWS建筑科学．除特别注明外，图片由作者提供。