天然石材——物美价廉、经济实用

天然石材——物美价廉、经济实用
天然石材——物美价廉、经济实用
天然石材——物美价廉、经济实用
天然石材——物美价廉、经济实用

在对天然石材幕墙和玻璃幕墙的比较进行广泛研究后发现:与 玻璃幕墙相比,天然石材幕墙具有更加引人注目的节能优势。

专家认为法兰克福歌剧大楼是多年来德国最为壮观的办公楼。在进行了广泛的研究和技术调查之后,著名建筑师Mäckler和建筑公司铁狮门出于对节能 的考虑选择了使用天然石材幕墙,而放弃使用纯玻璃幕墙。由于其天然石材幕墙,法兰克福歌剧大楼获得了美国绿色建筑协会LEED评级系统的黄金评级——成为 欧洲第一座获得此项令人艳羡殊荣的建筑。

开发商、建筑师和用户都越来越认识到玻璃幕墙系统的建造和维护带来的巨大能源消耗。一直以来政治领域和媒体对此给予了许多关注。巴伐利亚州最高审计 法院于2008年提出了一项仅在特殊情况下使用玻璃幕墙的建议。早在2004年,德国新闻杂志“明镜周刊”(第47号刊)指出,玻璃建筑所必需的空调系统 是能源成本暴增的主要原因。

德国天然石材协会(DNV),将人们对节能幕墙日益增长的兴趣视为一次契机,并开展了可持续发展研究以评估天然石材幕墙和玻璃幕墙在环保方面的性 能。全球大型咨询公司PE International同意并承担了此项研究。

这个研究分为两部分,包括天然石材幕墙以及玻璃幕墙的生命周期评估,对玻璃和天然石材的生产、使用和回收(寿命终结)属性的调查。这项研究还在主要 能源使用及其对环境的影响方面比较了幕墙施工的不同方法。

在建筑物的使用期间,必须对一些建筑材料进行更新或换代。建筑材料的生命周期是根据德国联邦建设部发布的可持续建筑手册确定的。本手册规定了天然石 材的平均生命周期为80年。应该指出的是,这个规定的生命周期只是一个估计,不排除具有更长生命周期的可能性。

生命周期评价——内容

这项研究基于LCA——方法(LCA——生命周期评估),有系统地分析了产品在其整个生命周期(从生产到报废)对环境的影响。这包括在生产、使用、 处置以及上游和下游过程中产品对环境的影响(如原材料和用品)。

生命周期评估——第1部分

本研究的第一部分分析了两个典型的幕墙设计——天然石材幕墙与玻璃幕墙在100多年的时间里对环境的影响。将一平方米底部通风的天然石材安装在具有 隔热功能的钢筋混凝土上与安装在铝制内部结构上的一平方米同延幕墙玻璃相比。

结果——第1部分

在100多年的时间里,同玻璃幕墙相比,天然石材幕墙具有更为可观的生态优势。总之,研究表明,无论是其生产过程还是使用期间,天然石材幕墙所需的 主要能源远远低于玻璃幕墙。在整个生命周期中,玻璃幕墙所需要的主要能源数量是天然石材幕墙(见图1)的三倍。

同时,天然石材幕墙对环境的影响大大低于玻璃幕墙(见图2):

——全球增温潜能值(CO2——当量;GWP)高于2.5倍
——臭氧消耗潜能值(R 11;ODP)高于1.5倍
——酸化潜能值(SO2当量;AP)高于3倍
——富营养化潜能值(PO4当量;EP)高于4倍
——臭氧烟雾潜能值(C2H4当量;POCP)高于4倍

生命周期评估——第2部分

本研究第二部分的重点为下列替代幕墙设计,以法兰克福 Opernturm为例,观察期为50年:

——幕墙选项1:

本幕墙根据DIN18516-3天然石(33%)修建于法兰克福的Opernturm,玻璃元件含量为(50%),由一个单元化、背部通风的天然石 材幕墙(17%)组成。

——幕墙选项2:

背部通风幕墙根据DIN 18516-3建造,窗口比例为50%。

——幕墙选项3:

玻璃幕墙,由玻璃元件(90%)和背部通风天然石材幕墙按照DIN 18516-3(10%)组成

结果——第2部分

研究的第二部分对各种外墙替代设计进行了比较,展示了天然石材相对于玻璃元件而言的显著生态优势,尤其是对于大约3万平方米的整个幕墙而言。 玻璃幕墙(幕墙选项3)的主要能源要求是同等天然石材幕墙的2倍以上(选项1和2,图3)。

玻璃幕墙的环境影响比天然石材幕墙高60%至175%。总之,如果考虑整个生命周期,玻璃幕墙的环境足迹显著高于天然石材幕墙(图4):

——全球增温潜能值(CO2——当量;GWP)超过1.5倍
——臭氧消耗潜能值((R 11; ODP)超过2.5倍
——酸化潜能值(SO2当量;AP)超过1.5倍
——富营养化潜能值(PO4当量;EP)超过1.5倍
——臭氧烟雾潜能值(C2H4当量;POCP)超过1.5倍

天然石材的经济优势

天然石材幕墙不仅在环境方面具有优越性,而且还极具成本效益:例如,天然石材外幕墙的传热系数为0.32 W/m2,远低于玻璃幕墙的传热系数1.25 W/m2。由于材料的导热系数低,天然石材幕墙建筑的热量需求也明显较低。此外,本研究并未考虑冬季热损失和夏季降温所需的大量降温工作导致的负面经济和 生态效应。

根据一项由Darmstadt Institut Wohnen und Umwelt执行的研究,一种传统天然石材幕墙的能源需求预计介于100和150千瓦时每平方米每年[kWh/m²a],而玻璃建筑的主要能源消耗可达 300和700千瓦时每平方米每年,这是上个世纪之初非隔热建筑的水平。

最后,同玻璃幕墙相比,天然石材幕墙的施工具有更大的成本效益。通过对20个幕墙进行调查,巴伐利亚最高审计法院得出的结论是,投资成本的上升同建 筑所用 玻璃的数量成正比。玻璃含量为35%的穿孔幕墙的造价为400欧元/平方米,而玻璃含量为90%的幕墙的造价为1.280欧元每平方米。常用穿孔幕墙所需 的每一额外百分比玻璃含量所需造价为16欧元/平方米,包括相关成本(2006年11月建筑指数)。同样,天然石材幕墙的维护成本仅仅为玻璃幕墙的一半。 此外,每年清洁玻璃幕墙表面所需的平均费用为每平米1.5欧元。更具体地说,清洁穿孔幕墙的费用为每平米1欧元,而常规玻璃幕墙需要每平米4欧元。具有双 幕墙的玻璃建筑、包含需要经常清理的施工元件的幕墙或者不易接近的幕墙的清洁成本更高。

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