论不锈钢建材的低碳优势

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可再生能力强

相比而言，不锈钢含有的可再生成分较高，一般在60%～90%，而且，这种比例在不锈钢的所有形式中都是一样的。其他金属的不同产品含有的可再生成分比例可能是不同的。比如，碳钢板带含有的可再生成分比例只有25%～35%;建筑用的铝板，其含有的可再生成分为零(表1)。建材的回收率方面，不锈钢使用寿命结束后，大概92%可以被回收。由此特征，不锈钢可回收制成原来的产品形式，或制成其他形式建材。例如，Wil-liamPennPlace是1952年建成的建筑，地处宾夕法尼亚州的匹兹堡，其门厅采用不锈钢作为室内装修材料，在2002年大厅改造时，将原来的不锈钢拆下来进行简单的清洗后重新安装利用，效果依然很好(图1)。还有，纽约的SoconyMolil大楼，其立面建筑材料是不锈钢产品(图2)，在使用40多年间，没有进行过大规模的表皮清洗，承包商雇佣的清洁人员，只是用一些很简单的清洗剂或者清水就对大楼进行了清洗，而且对环境没有什么影响。

使用寿命周期内成本低

不锈钢有较长使用寿命，甚至可以和建筑同寿命。并且，相比之下，不锈钢在寿命周期内的成本最低。由美国某屋面承包商提供的资料中，他们对各种屋面材料的寿命和寿命周期内的成本进行比较，涉及几种常用的屋面材料(表2)。通过材料的预计寿命和每平方米的初始成本比较，发现铝的初始成本比较低，但在使用过程中需要更换若干次。而不锈钢、铜和瓷砖等材料，都有比较长的使用寿命，可以和建筑同寿命。如果以100年为寿命阶段，不考虑通货膨胀因素，不锈钢是寿命周期内需要成本最低的一种材料，这也是为什么不锈钢被经常用在公共建筑中的原因。纽约JamaicaTrainTerminal火车站在设计之初，业主希望建筑的使用寿命可以达到100年，同时是免维护或者低维护，设计师最终选用316牌号的不锈钢表皮(图3)。这个火车站处在海边，而且有中等的城市污染，空气中的酸、碱性物质会造成不锈钢表面的氧化，影响立面效果，316牌号的不锈钢解决了表皮氧化的问题，同时不锈钢的使用寿命也满足业主要求。虽然不锈钢表面的钝化处理能推迟表面氧化的时间，但是建筑所处的环境因素是选择不锈钢牌号的重要依据，在选择不锈钢作为建筑表皮时，应该注意［3］。

降低建筑能耗需求

不同粗糙、不同光滑程度的不锈钢产品，对太阳能的反射量存在差异，所以，根据不同设计要求，应选择适合的不锈钢产品作为建筑表皮，从而降低能源的消耗，减少城市的热岛效应。根据当地的环境条件，选用合适牌号和表面形式的不锈钢材料，能起到降低建筑制冷能耗的作用。美国绿色建筑评价体系(LEED)中规定，对于坡屋面或外墙，坡度大于1∶6时，SRI必需要大于29;对于平屋面和低坡屋面，SRI应该大于79。不锈钢材料用作遮阳构件时，SRI也很重要。例如，旧金山的一个联邦办公大楼，表皮遮阳屏为不锈钢产品，其减少建筑吸热的效果明显(图4)。还有，德国的一个展览中心，展厅也采用不锈钢丝网做成的遮阳屏，其减少建筑吸热的效果也不错。根据LBNL提供的CoolRoofingMaterialsDatabase数据和供应商提供的资料显示，SRI根据不锈钢表面的不同，值也不同。黯淡无光的不锈钢表面，SRI在39～60之间，适合作屋面材料，镀铝不锈钢表面的SRI值接近60。表面越光亮的不锈钢，SRI值越高，任何带有白色涂层的不锈钢，SRI都比较高，大多高达107(表3)。PittsburghConventionCenter是第一个获得LEED金牌认证的建筑，建成于2003年，也是当时世界上获得LEED金牌认证最大的建筑(图5)。此建筑就地取材，建材都含有高再生成分，与低碳设计的理念相一致。屋面采用304牌号不锈钢，可以缓解环境的低腐蚀性影响，且采用扣盖设计，防止被大风或者飓风掀起。采用不锈钢材料之后，建筑减少了33%的加热和制冷的需求，同时符合至少50年设计寿命的要求。

屋面径流对环境影响小

不锈钢作为屋面材料，或者作为支撑绿化屋顶中防水膜的结构，都会大大降低屋面径流中的有害元素，减少径流对周围环境的影响。绿化屋顶由于成本低廉、能源消耗小、建筑加热和制冷需求少而被广泛关注，也是减少城市热岛效应的好方法［4］。绿化屋顶中，支撑防水膜和过滤膜最好的材料是不锈钢，而且最好采用316牌号不锈钢(图6)。如果植物使用化肥，会造成对环境的腐蚀性比较强，铝或者碳钢材料很快会发生穿孔，不锈钢则不会。同时，不锈钢作为屋面材料或者支撑结构，由于其成分和制造工艺的原因，用它作为屋面材料时，屋面径流中的有害物质会大大减少，如果屋面材料选择不好，屋面径流中可能含有有害物质，所以应限制径流作为饮用水或者将其排入水循环系统中。屋面采用不同材料，屋面径流中的成分也不同。沥青作为屋面材料，会造成砷等有害金属的释放;采用生了锈的镀锌钢、镀锌铁皮，或者混凝土砖，屋面径流中的锌含量都比较高(表4)，锌是一种生物杀伤剂，它对鱼类和植物有害。新西兰的屋面评价机构，对屋面材料中锌的释放量有规定，因为它会造成当地水生物的受害。不锈钢屋面也做过相应的研究，其径流中的锌含量大大低于检测线，铬和镍的含量也都在检测线之下，远低于日常饮用水中铬和镍的含量(表5)。因此，饮用水紧缺或者受到污染的地区，就可以采用不锈钢屋面收集水，收集的水经过循环处理，用作饮用水或者灌溉植物。例如，悉尼奥运会主会场(图7)，屋面采用316牌号不锈钢，所有屋面水都被收集到地下蓄水罐中，用来浇灌草地和冲马桶。

目前，世界各地很多获奖作品或创新设计都采用不锈钢作为建筑表皮，这些作品利用不锈钢获得具有吸引力的外观效果和产生低碳性能。通过建筑师、开发商、承包商、技术顾问等多方的探讨、咨询，不锈钢作为建筑材料在建筑设计中的不断出现，使建筑达到了更好的设计效果并满足低碳的要求。（本文作者：孙凤明、王茜 单位：河北工程大学建筑学院）