木材在建筑節能和優化社會材料結構中的作用
1 節能降耗是社會經濟發展的必然選擇
2005年國務院下達了關于建設節約型社會的通知，將節能降耗提到了重要位置。這是落實科學發展觀、實現社會經濟全面協調可持續發展的必然要求，也是針對我國目前所處的發展階段、生態環境現狀及所面臨的發展機遇而做出的戰略決策。
由于我國經濟粗放型增長的方式尚未根本改變，造成經濟的快速增長，在很大程度上是靠大量消耗物質資源實現的。我國萬元GDP的能源、原材料和水資源消耗，大大高于世界平均水平，萬元GDP的能耗是發達國家的4倍多。
另一方面，我國各種資源均相對不足，耕地、水資源、森林、石油、天然氣等的人均占有量，分別只有世界平均水平的1/3、1/4、1/5、1/10和1/22，資源對經濟的制約作用也越來越大。石油和鐵、銅、鋁等礦產的國內保障程度很低，對國際市場的依存度很高。2006年我國的石油對外依存度為47%，鐵礦石對外依存度已達51.1%。因此，黨中央、國務院高度重視節能降耗，在“十一五”計劃中提出了，單位國內生產總值能耗下降20%的約束性目標。
2 木材是具有節能降耗功能的優良建材
隨著石油、煤炭、電力等能源供應的日趨緊張、價格上漲，社會節約能源的問題擺在了每一個行業的面前，而能源消耗大戶的建筑業，理當成為節能挖潛的重點行業。
在各項能源消耗中，建筑能源所占的比例呈逐年增高趨勢。據初步測算：我國建筑物的使用能耗，已從上世紀的10%上升到了30%左右；在開采、生產和運輸過程中，建筑材料的制造能耗約占16.7%，因而與建筑相關的能耗已占總能耗的46.7%左右，單位建筑面積的能耗，為發達國家的2~3倍，其重要原因之一是不重視建材的合理利用。
木材作為優良的建筑材料，具有吸音、隔熱和強重比大等優點，其熱導率僅為0.15~0.30W/（m k）,而鋁、鋼分別為174和50W/（m k），相差數百倍。有資料介紹：要達到想太多保溫效果，使用木材的厚度僅是水泥1/16、磚的1/30、鋼的1/400、鋁的1/1600。
充分利用木材優異的保溫性能，可以大大減少建筑物圍護結構的能力損失，而且，與礦物原材料相比，木材是可以再生的材料，在生長、開采和加工過程中排出的CO少，造成的環境污染少。如果將木材加工的制造能耗設為1，則水泥的制造能耗為5，塑料為34，鋼鐵為191，鋁為791。
推廣和實現建筑的節能，木材的特殊作用不可忽視。盡管不可能照搬發達國家草原木結構住在的模式，但是完全可以根據中國的國情和建筑特點，把木質建材用在節能降耗的關鍵部位。這方面，林產工藝發達國家有許多成熟的木質建材和木制建筑部件的生產及應用經驗，制得我國研究和借鑒。
2.1 現代高性能木窗
無論是采暖還是制冷，都是建筑能耗的主要方面，且全社會的總量很大。而現代高性能木窗在降低建筑能耗、減少環境污染、提高居住質量方面，有明顯的優勢。
建筑物的熱量傳遞有傳導、對流和輻射3種形式：對流發生在門窗的密封處和縫隙；輻射主要發生在玻璃表面；傳導主要發生在窗框、窗扇和玻璃。因此，窗戶是建筑物散發熱量最多的部位，因為是圍護結構中的薄弱環節。據建筑部門測定，一般的建筑物，通過窗戶散發的能耗約占30%。
由于木材的尺寸穩定性變異大，導致了傳統木窗的密封性差、使用壽命短。加之傳統木窗的結構形式陳舊、性能落后，在一段時間內，鋼材、鋁材、塑料相繼成為替代木窗的窗材主材，木窗幾乎被鋼窗、鋁窗、塑料窗擠出市場。隨著市場的競爭和淘汰，特別是當今木材加工技術的進步，鋼材、鋁材逐步淡出市場，而木材作為環保的窗戶材料重新得到重視。現代化的木窗已成為高檔的建筑部件，在歐洲窗戶市場，木窗的份額已達1/3。
我國由于木材供應緊張，在過去的幾十年里，對木窗結構和加工技術的研究基本停滯。近年來，我國的木材加工工業和建筑業，已開始重新認識木窗的優良性能，通過學習和引進國外先進的加工設備和技術，運用科技手段，完全可以克服和限制木材的缺點，使木材成為最佳的窗用材料。
木制窗戶最大的優點是保溫性能好，現代高性能木窗的結構設計，有效地保證了氣密性和防雨水滲漏性，能減少15%的建筑熱能損耗；而在夏季，同樣可以減少室外熱量的傳入，降低空調能耗。
和其他類型的窗戶一樣，木窗的基本性能，也必須符合門窗基礎標準中的相關要求。對于建筑外用窗，主要的性能標準有：
1）抗風壓性能；2）空氣滲透性能；3）防雨水滲透性能；4）保溫性能；5）空氣隔聲性能；6）采光性能。在正常加工條件下，高性能木窗的抗風壓性能、空氣滲透性、雨水滲透性、保溫性能，均可以達到相關標準規定的I 、II級指標，同時，還有裝飾性好、隔音性能好的優點。在合理的制造工藝和適當的維護下，木窗的使用壽命遠比塑料窗長久。
木窗用材宜選用強度、彈性模量和握釘力較高的樹種，一般使用針葉材。我國北方地區多用落葉松作為窗戶原料，一是因為落葉松是我國北方主要造林樹種，有一定的資源蓄積量，且目前尚未開發其高效利用的途徑；二是落葉松木材強度較好，握釘力較高，有一定的天然耐腐性。其缺點是節子、松脂囊多及易翹曲，但可以通過加工制成集成材來克服。另外，用于窗戶的木材必須經過干燥處理，最好經過防腐處理。
2.2 坡頂結構用木質復合工程材料
我國傳統的建筑物也曾是以坡屋面為主，后因木材供應緊張，改為混凝土的平屋面。鑒于平屋面的諸多缺點，也曾提出要適當發展坡屋面，但因屋架的材料問題而發展緩慢。近幾年來開始實施的平改坡工程，基本上都是在混凝土屋面的基礎上，搭建 一個鋼帽子，耗費了大量鋼材。
國外的輕型木結構住宅，大多采用木質復合工程材料作為屋面材料，北美稱為結構復合材料（Structral Composite Lumber,SCL）。其種類有：單板層積材、平行單板條層積材、定向刨花成材、還有預制木質工字梁、膠合木或集成材、指接結構材（Finger Joint,FL）等。
木質復合工程材料用作屋面的坡頂材料，其重量大大輕于鋼筋混凝土的平屋面，而且保溫性能好，還可美化和改善建筑物的外觀造型，增加有效使用面積，是非常優秀的屋面材料。
木質復合工程材料也是一種綜合利用率高、附加值高的人造板制品，其原料幾乎全部可以采用人工林木材、小徑材，為小徑材、間伐材的增值利用開辟了重要途徑。
經多年的研究和試產，對上述木質復合工程材料中的大部分產品，我國已具備成熟的生產工藝和一定的加工能力，并已接受國外的訂貨合同，但在國內的推廣應用卻和遲緩。究其原因，主要是上述產品還需要根據中國建筑的特點，進一步開展應用研究、工程設計標準規范的研究與規范的制定。
2.3 節能墻材用無機人造板
墻體是建筑圍護結構中散發熱量最集中的部位之一，其散發的熱量占整個建筑物能耗損失的40%。我國絕大多數采暖地區的建筑圍護結構，其熱工性能均比氣候條件相近的發達國家差，外墻的傳熱系數是其3.5~4.5倍，差距主要體現在墻體材料和結構上。
另外，我國的墻材以磚為主，每年取土燒磚，損失大量農田，而且還消耗大量的能源。因此，墻材改革一直是我國建材行業的努力目標。
石膏刨花板、石膏纖維板、水泥刨花板、水泥纖維板等，均是以木刨花板或木纖維為骨料，以水泥、天然石膏、電廠脫硫石膏、磷石膏等無機材料為粘結劑而制成的幾種人造板，板材具有良好的力學性能、加工性能和熱工性能好，熱導率可以降到0.22W（m k），保溫性能優于磚和混凝土，還可以制成復合墻體。其次，由于其隔熱、隔音性能良好，因而可大大減少建筑物墻體的厚度，同等的建筑面積下，房屋的使用面積可增加10%。
此外，脫硫石膏和磷石膏是電廠脫硫和磷酸廠生產排出的廢物，而石膏鍛煉出來的耗能，僅為水泥生產耗能的1/4。利用這些原材料，符合循環經濟的理念。
2.4 地面保溫用木質地材
木質地面材料有實木地板、實木復合地板、強化木地板、軟木地板、竹地板等。室內鋪設木地板，不僅改善居住條件，更有利于地面的保溫。其中強化木地板是以小徑材、木材加工剩余物為原料，經加工后成為性能優良、美觀的木地板，值得推廣。
3 木材對優化社會材料結構的作用
社會材料結構，指一個社會所采用的主要原材料的格局和比例關系。不同的歷史時期，人類對社會經濟的發展和自然的關系的認識不同。
工業革命以來，社會材料結構變化的大趨勢，先是礦物資源的開采利用迅猛發展，但由于礦物資源不可再生、能耗大、污染嚴重，人類的材料利用，轉向可持續利用、對環境更友好的可再生資源。評價社會的材料結構，不僅要看本國本地區的資源現狀和當前的經濟效益，還需要著眼全局和長遠的發展，盡可能多的利用可再生、節能、污染少的經濟適用材料。
從社會材料結構優化的觀點來看，四大材料（鋼鐵、水泥、木材、塑料）中，木材的利用最有利于社會材料結構的優化。工業發達國家均把木材利用防在十分重要的位置，木材一直是其建筑業優先考慮使用的材料，這也是這些國家的建筑能耗較低的重要原因之一。
根據國家林業局公布的資料：森林每生長1m3木材，吸收CO2 達1.83t，釋放O2 達1.62t最新的研究也表明，在加工過程中，木材的能耗亦低少，并可替代不可再生的高能耗材料和化石能源：木制品在使用周期中還要貯碳作用。充分顯示了增加木材的合理利用，是減緩氣候變暖的有效途徑。
與發達國家相比，我國木材利用存在的問題主要體現在：
1）消費量低。我國人均木材消費量僅為世界人均消費量的60%；2）利用范圍狹小，木材制品的生命周期短，木材綜合利用率低。許多可以使用木材或木制品的地方，卻在消耗水泥、鋼材、鋁材等高能耗的材料，木材的利用被取代或逐步收縮；3）應用形式不合理，木材的利用檔次偏低，短周期的消耗性利用占據主導。
按照木材利用的生命周期，其利用形式可分為：1）長周期的保存性利用，如工程木結構、輕型木制住宅、建筑部件、門窗、家具、藝術品等；2）短周期的消耗性利用，如能源、紙制品、一次性木制品以及模板、支撐、腳手架等建筑施工用材。我國建筑業中，長周期、保存性的木材利用較少，即用于結構材很少，而消耗性的施工用木材的比例卻在不斷提高。據估計：民用建筑中，門窗、裝修用材與施工用材各占40%：而工業建筑中，門窗和裝修用材僅占20%，施工用材卻占到了80%。把具有獨特節能優勢、且在使用周期中又有貯碳作用的可再生材料，僅僅作為短周期的消耗性利用。這種不合理的社會材料結構，直接影響到我國的產業結構，也是導致我國萬元GDP能耗和建筑能耗居高不降的重要原因，必須轉變。
4 實現社會材料結構合理化的可行性
表面上看，在森林資源本已不足的情況下，增加木材利用的數量和擴展木材利用的范圍，似乎會給短缺的森林資源再增加壓力，事實上，在市場機制的引導下，充分擴大木材合理利用的范圍哦價值，反而可以通過林業產業的發展，刺激和拉到林業的發展，形成良性循環。
4.1 加快造林和實施科學的營林措施
對于不可再生的資源，需求擴大，只能意味著加速資源的消耗。而木材是可以再生的資源，只要政策穩定、措施得當，擴大的需求可產生推動林業發展的巨大動力。我國改革開發初期，開發對糧食、棉布、食油等農產品市場的成功經驗，已為正確認識我國木材利用和木材供應問題，提供了借鑒。
一些林業發達國家，以幾代人的努力，已建立起以現代科技支持的林業和林產工業，實現了良性循環，為解決林業發展和木材生產問題，提供了很好的經驗。在可持續發展的前提下，大量生產木材，大量使用木材，完全可以實現生態環境的改善和社會材料結構優化的統一。
以我國江蘇省為例，20世紀80年代的森林覆蓋率只有2%，自90年代開始發展人造板工業以來，對楊木的大量需求，刺激了造林的發展，現在全省森林覆蓋率達到14%，其中蘇北地區超過了30%。
另一方面，改革開放以來，我國的林業建設成績顯著，人工林面積已有5330多萬hm2 ，相當于我國森林總面積的32%，占世界人工林面積的38%。但是，我國人工林的平均蓄積量只有34.6m3/hm2，年生長量僅3.36m3/hm2。與林業發達國家相差2~6倍。這些數字表明，只要實施科學的經營管理，提高單位面積木材產量的潛力巨大。
4.2 適度進口木材以緩解內需
如前所述，我國的能源和重要礦產資源的緊缺已是不爭的事實，而這些資源、能源既是國際市場上激烈爭奪的對象，也是大國封鎖和制約我國經濟發展的重要手段。最近幾年，圍繞著鐵礦砂的進口貿易，國外的鐵礦業聯手打壓中國鋼鐵業，大幅度漲價的事例，充分說明了對不可再生的礦產資源的爭奪，已經到了白熱化的程度。
而對于木材這以可再生的資源（除了產自天然林的木材以外），許多林業發達國家，其森林均已達到年生長量高于年采伐量的水平，希望在國際市場上找到買主。因此，在一段時間內，適當擴大木材進口，充分合理利用木材，減少石油和金屬礦產資源的消耗和對外的依賴，對我國的國家安全非常有利。特別是我國目前處在林業生態建設的大局。要滿足我國旺盛的木材需求，在一段時期之內，木材進口是必需的，也有利于我國的生態建設和經濟發展。
4.3 提高利用率和拓展木材長周期保存性利用
較大幅度地提高木材綜合利用率，相當于增加了木材的產量。我國現有的木材利用方式，還存在嚴重的浪費現象，木材節約的潛力很大。主要表現在：
1）木材利用范圍狹窄；2）木材利用的檔次偏低，木材加工的附加值低；3）通過加工利用賺取的利潤，來反哺林業發展的作用很小，林業惡化木材加工之間缺乏良性的、互動的機制；4）用于短生命周期的施工耗材比例高，長周期的保存性利用比例低；5）木材干燥、木材保護、木材防腐及木材改性處理的比例低。
4.4 拓展可再生的生物質資源利用途徑
我國還有大量的竹資源、農作物秸稈等植物纖維原料資源，通過合理利用，均可補充木材供應的不足。只要真正做到“開源節流”，充分合理利用木材，木材完全可以在節能降耗中發揮重要作用。