論不銹鋼建材的低碳優(yōu)勢
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可再生能力強(qiáng)
相比而言，不銹鋼含有的可再生成分較高，一般在60%～90%，而且，這種比例在不銹鋼的所有形式中都是一樣的。其他金屬的不同產(chǎn)品含有的可再生成分比例可能是不同的。比如，碳鋼板帶含有的可再生成分比例只有25%～35%;建筑用的鋁板，其含有的可再生成分為零(表1)。建材的回收率方面，不銹鋼使用壽命結(jié)束后，大概92%可以被回收。由此特征，不銹鋼可回收制成原來的產(chǎn)品形式，或制成其他形式建材。例如，Wil-liamPennPlace是1952年建成的建筑，地處賓夕法尼亞州的匹茲堡，其門廳采用不銹鋼作為室內(nèi)裝修材料，在2002年大廳改造時，將原來的不銹鋼拆下來進(jìn)行簡單的清洗后重新安裝利用，效果依然很好(圖1)。還有，紐約的SoconyMolil大樓，其立面建筑材料是不銹鋼產(chǎn)品(圖2)，在使用40多年間，沒有進(jìn)行過大規(guī)模的表皮清洗，承包商雇傭的清潔人員，只是用一些很簡單的清洗劑或者清水就對大樓進(jìn)行了清洗，而且對環(huán)境沒有什么影響。
使用壽命周期內(nèi)成本低
不銹鋼有較長使用壽命，甚至可以和建筑同壽命。并且，相比之下，不銹鋼在壽命周期內(nèi)的成本最低。由美國某屋面承包商提供的資料中，他們對各種屋面材料的壽命和壽命周期內(nèi)的成本進(jìn)行比較，涉及幾種常用的屋面材料(表2)。通過材料的預(yù)計(jì)壽命和每平方米的初始成本比較，發(fā)現(xiàn)鋁的初始成本比較低，但在使用過程中需要更換若干次。而不銹鋼、銅和瓷磚等材料，都有比較長的使用壽命，可以和建筑同壽命。如果以100年為壽命階段，不考慮通貨膨脹因素，不銹鋼是壽命周期內(nèi)需要成本最低的一種材料，這也是為什么不銹鋼被經(jīng)常用在公共建筑中的原因。紐約JamaicaTrainTerminal火車站在設(shè)計(jì)之初，業(yè)主希望建筑的使用壽命可以達(dá)到100年，同時是免維護(hù)或者低維護(hù)，設(shè)計(jì)師最終選用316牌號的不銹鋼表皮(圖3)。這個火車站處在海邊，而且有中等的城市污染，空氣中的酸、堿性物質(zhì)會造成不銹鋼表面的氧化，影響立面效果，316牌號的不銹鋼解決了表皮氧化的問題，同時不銹鋼的使用壽命也滿足業(yè)主要求。雖然不銹鋼表面的鈍化處理能推遲表面氧化的時間，但是建筑所處的環(huán)境因素是選擇不銹鋼牌號的重要依據(jù)，在選擇不銹鋼作為建筑表皮時，應(yīng)該注意［3］。
降低建筑能耗需求
不同粗糙、不同光滑程度的不銹鋼產(chǎn)品，對太陽能的反射量存在差異，所以，根據(jù)不同設(shè)計(jì)要求，應(yīng)選擇適合的不銹鋼產(chǎn)品作為建筑表皮，從而降低能源的消耗，減少城市的熱島效應(yīng)。根據(jù)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境條件，選用合適牌號和表面形式的不銹鋼材料，能起到降低建筑制冷能耗的作用。美國綠色建筑評價(jià)體系(LEED)中規(guī)定，對于坡屋面或外墻，坡度大于1∶6時，SRI必需要大于29;對于平屋面和低坡屋面，SRI應(yīng)該大于79。不銹鋼材料用作遮陽構(gòu)件時，SRI也很重要。例如，舊金山的一個聯(lián)邦辦公大樓，表皮遮陽屏為不銹鋼產(chǎn)品，其減少建筑吸熱的效果明顯(圖4)。還有，德國的一個展覽中心，展廳也采用不銹鋼絲網(wǎng)做成的遮陽屏，其減少建筑吸熱的效果也不錯。根據(jù)LBNL提供的CoolRoofingMaterialsDatabase數(shù)據(jù)和供應(yīng)商提供的資料顯示，SRI根據(jù)不銹鋼表面的不同，值也不同。黯淡無光的不銹鋼表面，SRI在39～60之間，適合作屋面材料，鍍鋁不銹鋼表面的SRI值接近60。表面越光亮的不銹鋼，SRI值越高，任何帶有白色涂層的不銹鋼，SRI都比較高，大多高達(dá)107(表3)。PittsburghConventionCenter是第一個獲得LEED金牌認(rèn)證的建筑，建成于2003年，也是當(dāng)時世界上獲得LEED金牌認(rèn)證最大的建筑(圖5)。此建筑就地取材，建材都含有高再生成分，與低碳設(shè)計(jì)的理念相一致。屋面采用304牌號不銹鋼，可以緩解環(huán)境的低腐蝕性影響，且采用扣蓋設(shè)計(jì)，防止被大風(fēng)或者颶風(fēng)掀起。采用不銹鋼材料之后，建筑減少了33%的加熱和制冷的需求，同時符合至少50年設(shè)計(jì)壽命的要求。
屋面徑流對環(huán)境影響小
不銹鋼作為屋面材料，或者作為支撐綠化屋頂中防水膜的結(jié)構(gòu)，都會大大降低屋面徑流中的有害元素，減少徑流對周圍環(huán)境的影響。綠化屋頂由于成本低廉、能源消耗小、建筑加熱和制冷需求少而被廣泛關(guān)注，也是減少城市熱島效應(yīng)的好方法［4］。綠化屋頂中，支撐防水膜和過濾膜最好的材料是不銹鋼，而且最好采用316牌號不銹鋼(圖6)。如果植物使用化肥，會造成對環(huán)境的腐蝕性比較強(qiáng)，鋁或者碳鋼材料很快會發(fā)生穿孔，不銹鋼則不會。同時，不銹鋼作為屋面材料或者支撐結(jié)構(gòu)，由于其成分和制造工藝的原因，用它作為屋面材料時，屋面徑流中的有害物質(zhì)會大大減少，如果屋面材料選擇不好，屋面徑流中可能含有有害物質(zhì)，所以應(yīng)限制徑流作為飲用水或者將其排入水循環(huán)系統(tǒng)中。屋面采用不同材料，屋面徑流中的成分也不同。瀝青作為屋面材料，會造成砷等有害金屬的釋放;采用生了銹的鍍鋅鋼、鍍鋅鐵皮，或者混凝土磚，屋面徑流中的鋅含量都比較高(表4)，鋅是一種生物殺傷劑，它對魚類和植物有害。新西蘭的屋面評價(jià)機(jī)構(gòu)，對屋面材料中鋅的釋放量有規(guī)定，因?yàn)樗鼤斐僧?dāng)?shù)厮锏氖芎?。不銹鋼屋面也做過相應(yīng)的研究，其徑流中的鋅含量大大低于檢測線，鉻和鎳的含量也都在檢測線之下，遠(yuǎn)低于日常飲用水中鉻和鎳的含量(表5)。因此，飲用水緊缺或者受到污染的地區(qū)，就可以采用不銹鋼屋面收集水，收集的水經(jīng)過循環(huán)處理，用作飲用水或者灌溉植物。例如，悉尼奧運(yùn)會主會場(圖7)，屋面采用316牌號不銹鋼，所有屋面水都被收集到地下蓄水罐中，用來澆灌草地和沖馬桶。
目前，世界各地很多獲獎作品或創(chuàng)新設(shè)計(jì)都采用不銹鋼作為建筑表皮，這些作品利用不銹鋼獲得具有吸引力的外觀效果和產(chǎn)生低碳性能。通過建筑師、開發(fā)商、承包商、技術(shù)顧問等多方的探討、咨詢，不銹鋼作為建筑材料在建筑設(shè)計(jì)中的不斷出現(xiàn)，使建筑達(dá)到了更好的設(shè)計(jì)效果并滿足低碳的要求。（本文作者：孫鳳明、王茜 單位：河北工程大學(xué)建筑學(xué)院）