摘 要:随着可持续观念的深入人心,对于自然资源的生态利用也成为了业界关注的热点。本文针对现代建筑环境中的木资源的应用,从具体的设计手法、木材抛弃物的再利用和木材加工手段与技术三个层面对生态设计手法进行了探讨。
关键词:建筑环境 木资源 生态设计
随着可持续发展战略的确立,一种新的生态价值观正在成为规范建筑行为的一种指导原则,科学技术的选择也因此发生了较大的变化,即呈现出生态化选择态势。在科学领域,木材的生态学和建筑环境生态学日益受到重视;在建筑领域,生态建筑学愈来愈深刻地揭示出建筑材料的生态运用规律,客观上为人们利用建筑材料创造了条件,实现人与自然的持续发展和协同进化;在木材的技术领域,对技术的运用不仅要从人的物质及精神需要以及生活的健康和完善出发,而且要求木材的技术选择与生态环境相适应。
一、利用具体的设计手法获得生态效应
木材的生态应用观念应该贯穿家具产品从设计、生产到营销的整个过程。而家具的生态设计本身也应该是一个广义的概念,要将整个家具工业体系作为一个整体而非一个个分散的组成部分进行全方位的设计,是将环境性能作为产品的设计目标和出发点,力求使产品对环境的影响最小。因此,在木制家具产品的整个生命周期内,要最大效率地利用木材资源,最少量地排放废弃物。
1.采用生态材料 木材本身的生态特性在前面章节中已有论述。木制材料是可回收、可再利用的材料,同时也是在制造过程中耗能少、节水、排放污染少的材料。在木材的选材中应该注意以下几点:
一是,强度允许的前提下,尽可能采用轻质的木制材料,减少在原料生产和运输中的能源消耗;二是,尽量采用人工速生林木材、竹材和符合环保标准的人造板材,少用甚至不用珍稀树种木质材料,以达到保护原始森林和热带雨林的目的;三是,在产品制造过程中,也要使用符合环保标准的辅助材料。例如,增加水基涂料和粉状涂料用量,减少溶剂型涂料的使用量;开发新的水基型胶粘剂,减少溶剂型胶粘剂的使用量,从而减少挥发性有机化合物(VOC)的释放量,避免对室内环境造成污染。
2.造型设计以人为本,减少不必要的装饰 在木制家具产品造型设计上,把握功能本质,做到符合人体工程学的要求,尽量减少与功能无关的装饰元素。将装饰性融入产品的材质、结构、构造中,以整体造型的美取代附加装饰来表达作品的形式美。这种对木材的生态设计恰恰和欧洲简约主义艺术的思想是不谋而合的。欧洲简约主义艺术的出现有来自于意识形态、思想方式等方面的原因,一是,如果设计作品中具有诸如“系统精确性”“功能明晰性”等特点时,则产品会具有超越自然力的价值——秩序感;二是,有来自技术方面的原因,当产品的简约性成为降低成本以适应大规模生产的要求时,那些复杂的方式将被淘汰。当然,简约并不是单纯节俭的直接结果。
3.增加零部件可互换性,提高再利用率 减少木制产品之间零部件的种类,增加零部件之间的可互换性,从而减少生产、储存和管理成本,同时有利于产品的回收再利用。在零部件的安装设计时,要注意尽可能使得拆卸时不破坏部件,以便回收利用。
同时,在设计时要注意产品如何再利用的问题。是可以翻新成产品,供二手货市场销售,还是翻新成零部件,重用或移用于新产品当中。对于无法翻新的材料,是回炉成原材料(如金属、玻璃)还是加工成原材料的部分成分(如木材粉碎后成为刨花板的原材料)。
虽然,上述对家具生态设计手法只是一个个案,但是它反映了木材在建筑室内环境的生态设计的普遍原理。
二、通过对木材抛弃物的再利用获得生态效应
我国是个木材消费大国,但又是个森林资源十分匮乏的“穷”国。当下伴随着经济的持续增长和人民生活水平的不断提高,城市化步伐加快,城市基本建设快速发展,旅游业、装修业、家具业、餐饮业、会展业等蓬勃兴起,无一不构成对木材及其制品的强力需求,于是逐年逐月也产生了大量的“垃圾”。其实,从木材可循环利用这一特性而言,把废弃的木材认为是垃圾是极不合适的。准确地说,应称之为木材抛弃物。
木材抛弃物的再利用可以借鉴国外已有的经验,而利用的关键则在于废旧木材资源再生利用产业化,因为只有产业化才能真正地做到对木材抛弃物的高效利用,避免零星的、无组织的、无序的回收对环境的危害和资源的浪费。
三、通过改进木材加工手段与技术获得生态效应
随着森林结构的变化,原始森林所提供的大径级木材愈来愈少,人工林、间伐林和速生丰产林提供的幼龄材、小径木越来越多。在这种情况下,改良木材的某些特性,提高木材生态使用价值显得尤为重要。
1.现代木家具的表面装饰 当前家具的装饰方法随着科学技术的发展和对生态环境的关注而发生变化,但其目的可归纳为掩盖缺陷、提高档次、模仿珍贵木材、保护基材、增强基材强度、降低成本、提高生产效率等。当前木家具用材与传统木家具用材应该有所不同。传统的木家具主要以锯材(天然实木)为原料,为了尽可能保护和利用林木资源,当前家具则要以刨花板和中密板为主要基材,因此表面装饰技术在现代木家具生产过程中发挥了重要的生态作用。
当前木家具表面装饰方法种类很多。根据加工方法为手工和机械两大类;根据饰面材料分为贴木皮、贴装饰纸、贴浸渍纸、贴装饰层积板、贴PVC、贴金属片、贴布、贴皮革、贴转印膜等;根据基材分为实木、中密板、高密板、刨花板、细木工板、橡胶等;根据加工技术分为平面贴面技术、包覆技术、真空覆膜技术、热转印技术、直接印刷技术等。这些装饰方法都能在一定程度上,防止原木在建筑室内环境中的过度浪费与消耗。
2.压缩木技术 压缩木是木材经过一定的温度和压力加工处理后,产生的一种质地坚硬、密度大和强度高的强化处理材料。木材经压缩密实后,其组织构造、物理力学性质都发生了重大变化——力学强度增强,变形很小,耐磨性、耐久性好,从而有效地改善了木材的性能,提高了木材的利用价值。压缩木技术即可以使材质轻软、密度较低、加工工艺性能差的木材在物理力学性能方面得到较大的改善。
3.木材保护的热处理技术 在欧洲,热处理过的木材广泛应用于房屋建筑中,大型建筑和小型建筑,甚至是墙壁的骨架中都应用这种材料,而且在庭院家具、木栅栏、门窗中也大量应用。2004年,芬兰制定了新的规定,在民用市场,一律不准销售化学浸渍过的木材及其制品,只能销售经热处理过的木材及其制品。美国也禁止进口经CC、CCA这种铜铬砷盐化合物处理过的木材及木制品。这个决定促使加拿大木材业用热处理的方法来代替化学处理的方法对云杉木材(Spruce)进行保护。
这种处理技术的优点是:处理过的木材具有良好的耐候性,这是因为在高温下,糖分和淀粉被分解了或者变成其他的化合物,结果使处理后的木材不保留有菌类和虫类的食物,而且经热处理过的木材免受菌害和虫害的损伤;热处理可以减少木材的毛重,所以随后的运输和装运成本可以降低;提高了木材的尺寸稳定性;增加了木材的强度;改善了着漆和胶合性能;还改善了木材的热学性能。
4.木屑的综合治理技术 木屑是一种生物材料。
家具生产企业产生的木屑颗粒大小和形状都不规则的,可能还包含小木块和杂质。尽管木材的品种很多,木屑的主要成分是碳水化合物,含有少量的矿物质。目前木屑的综合利用可有几种途径:木屑的热能利用、木屑加工成产品、将木屑制成原料。
要实现木屑的综合利用,环保生产的第一步是木屑的收集。家具生产的特点是生产工序比较分散,一般运用中央吸尘系统收集,对于个别分散的可用单机吸尘设备收集。木屑贮存室内的木屑要及时处理,因木屑含有的水分在室温中会迟缓氧化,若氧化产生的热量不发散,当热量积聚至一定值就会发生自燃。所以贮存木屑的安全问题不可小视,贮存室应干燥不能漏水。
家具生产企业可以利用木屑作燃料。通过燃烧木屑产生热水、蒸汽作为干燥木材、生产和生活的热源。这样既解决木屑的出路,又节省一笔燃料开支。普通锅炉是按燃煤要求设计的,木屑比煤轻得多,所以燃烧木屑的锅炉需专门设计。现有一种燃烧木屑的热管生物质气化锅炉,该锅炉是根据木屑在一定温度内会产生热解随之气化的原理进行设计,并在炉内装置高效节能热管提高热交换效率。这种锅炉由于是木质废料在高温下热解成为可燃气体,实现无烟燃烧、无尘排放。很适宜作为中小企业干燥木材、生产和生活的热源。
随着世界经济的发展和人口的增长,未来的对木材和木制产品的需求也必将增长,特别是在当代的建筑环境中,从建筑、景观、室内到家具都涉及到对木资源的生态应用,笔者针对自己发现的问题进行了思考并提出相应的解决方法,希望能够引起业界和大众的反思。
参考文献:
[1] 周浩明,张晓东.生态建筑——面向未来的建筑[M].南京:东南大学出版社,2002.
[2] [英]布莱恩·爱德华兹.可持续性建筑[M].周玉鹏,宋哗皓译.北京:中国建筑工业出版社,2003.
[3] 夏云等编著.生态与可持续建筑[M].北京:中国建筑工业出版社,2001.
作 者:彭洪斌,硕士,四川文理学院美术系副主任,讲师,主要从事环境艺术设计教学研究。
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