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設計參考

設計師們更喜歡石材幕墻

新聞來源: 發布時間:2016.08.26 關注人氣:


設計師們在對天然石材幕墻和玻璃幕墻的比較進行廣泛研究后發現:與玻璃幕墻相比,天然石材幕墻具有更加引人注目的節能優勢。
    專家認為法蘭克福歌劇大樓是多年來德國最為壯觀的辦公樓。在進行了廣泛的研究和技術調查之后,著名建筑師Mickler和建筑公司鐵獅門出于對節能的考慮選擇了使用天然石材幕墻,而放棄使用純玻璃幕墻。由于其天然石材幕墻,法蘭克福歌劇大樓獲得了美國綠色建筑協會LEED評級系統的黃金評級——成為歐洲第一座獲得此項令人艷羨殊榮的建筑。
    開發商、建筑師和用戶都越來越認識到玻璃幕墻系統的建造和維護帶來的巨大能源消耗。一直以來政治領域和媒體對此給予了許多關注。巴伐利亞州最高審計法院于2008年提出了一項僅在特殊情況下使用玻璃幕墻的建議。早在2004年,德國新聞雜志“明鏡周刊”(第47號刊)指出,玻璃建筑所必需的空調系統是能源成本暴增的主要原因。
    德國天然石材協會(DNV),將人們對節能幕墻日益增長的興趣視為一次契機,并開展了可持續發展研究以評估天然石材幕墻和玻璃幕墻在環保方面的性能。全球大型咨詢公司PE International同意并承擔了此項研究。
    這個研究分為兩部分,包括天然石材幕墻以及玻璃幕墻的生命周期評估,對玻璃和天然石材的生產、使用和回收(壽命終結)屬性的調查。這項研究還在主要能源使用及其對環境的影響方面比較了幕墻施工的不同方法。
    在建筑物的使用期間,必須對一些建筑材料進行更新或換代。建筑材料的生命周期是根據德國聯邦建設部發布的可持續建筑手冊確定的。本手冊規定了天然石材的平均生命周期為80年。應該指出的是,這個規定的生命周期只是一個估計,不排除具有更長生命周期的可能性。
    生命周期評價——內容
    這項研究基于LCA——方法(LCA——生命周期評估),有系統地分析了產品在其整個生命周期(從生產到報廢)對環境的影響。這包括在生產、使用、處置以及上游和下游過程中產品對環境的影響(如原材料和用品)。
    生命周期評估——第1部分
    本研究的第一部分分析了兩個典型的幕墻設計——天然石材幕墻與玻璃幕墻在100多年的時間里對環境的影響。將一平方米底部通風的天然石材安裝在具有隔熱功能的鋼筋混凝土上與安裝在鋁制內部結構上的一平方米同延幕墻玻璃相比。
    在100多年的時間里,同玻璃幕墻相比,天然石材幕墻具有更為可觀的生態優勢??傊?,研究表明,無論是其生產過程還是使用期間,天然石材幕墻所需的主要能源遠遠低于玻璃幕墻。在整個生命周期中,玻璃幕墻所需要的主要能源數量是天然石材幕墻的三倍。
    同時,天然石材幕墻對環境的影響大大低于玻璃幕墻:
    ——全球增溫潛能值(CO2——當量;GWP)高于2.5倍
    ——臭氧消耗潛能值(R 11;ODP)高于1.5倍
    ——酸化潛能值(SO2當量;AP)高于3倍
    ——富營養化潛能值(PO4當量;EP)高于4倍
    ——臭氧煙霧潛能值(C2H4當量;POCP)高于4倍
    生命周期評估——第2部分
    本研究第二部分的重點為下列替代幕墻設計,以法蘭克福 Opernturm為例,觀察期為50年:
    ——幕墻選項1:
    本幕墻根據DIN18516-3天然石(33%)修建于法蘭克福的Opernturm,玻璃元件含量為(50%),由一個單元化、背部通風的天然石材幕墻(17%)組成。
    ——幕墻選項2:
    背部通風幕墻根據DIN 18516-3建造,窗口比例為50%。
    ——幕墻選項3:
    玻璃幕墻,由玻璃元件(90%)和背部通風天然石材幕墻按照DIN 18516-3(10%)組成。
    結果——第2部分
    研究的第二部分對各種外墻替代設計進行了比較,展示了天然石材相對于玻璃元件而言的顯著生態優勢,尤其是對于大約3萬平方米的整個幕墻而言。玻璃幕墻(幕墻選項3)的主要能源要求是同等天然石材幕墻的2倍以上。
    玻璃幕墻的環境影響比天然石材幕墻高60%至175%??傊?,如果考慮整個生命周期,玻璃幕墻的環境足跡顯著高于天然石材幕墻:
    ——全球增溫潛能值(CO2——當量;GWP)超過1.5倍
    ——臭氧消耗潛能值((R 11; ODP)超過2.5倍
    ——酸化潛能值(SO2當量;AP)超過1.5倍
    ——富營養化潛能值(PO4當量;EP)超過1.5倍
    ——臭氧煙霧潛能值(C2H4當量;POCP)超過1.5倍
    天然石材的經濟優勢
    天然石材幕墻不僅在環境方面具有優越性,而且還極具成本效益:例如,天然石材外幕墻的傳熱系數為0.32 W/m2,遠低于玻璃幕墻的傳熱系數1.25 W/m2。由于材料的導熱系數低,天然石材幕墻建筑的熱量需求也明顯較低。此外,本研究并未考慮冬季熱損失和夏季降溫所需的大量降溫工作導致的負面經濟和生態效應。
    根據一項由Darmstadt Institut Wohnen und Umwelt執行的研究,一種傳統天然石材幕墻的能源需求預計介于100和150千瓦時每平方米每年[kWh/m2a],而玻璃建筑的主要能源消耗可達 300和700千瓦時每平方米每年,這是上個世紀之初非隔熱建筑的水平。最后,同玻璃幕墻相比,天然石材幕墻的施工具有更大的成本效益。通過對20個幕墻進行調查,巴伐利亞最高審計法院得出的結論是,投資成本的上升同建筑所用玻璃的數量成正比。玻璃含量為35%的穿孔幕墻的造價為400歐元/平方米,而玻璃含量為90%的幕墻的造價為1.280歐元每平方米。常用穿孔幕墻所需的每一額外百分比玻璃含量所需造價為16歐元/平方米,包括相關成本(2006年11月建筑指數)。同樣,天然石材幕墻的維護成本僅僅為玻璃幕墻的一半。
    此外,每年清潔玻璃幕墻表面所需的平均費用為每平米1.5歐元。更具體地說,清潔穿孔幕墻的費用為每平米1歐元,而常規玻璃幕墻需要每平米4歐元。具有雙幕墻的玻璃建筑、包含需要經常清理的施工元件的幕墻或者不易接近的幕墻的清潔成本更高。
 

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