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    铝单板幕墙生命周期分析和铝外墙建筑构件

    时间:2020-09-10   访问量:36

    设计金属建筑系统时,必须考虑多种环境因素,包括幕墙,铝单板,商用窗户,防晒霜和百叶窗。幸运的是,生命周期分析(LCA)及其相关工具正在帮助建筑/工程/施工专业人员解决这些问题。LCA提供了ISO指导的,基于科学的环境绩效标准化度量。可以对特定产品,系统或整个建筑物进行评估,评估包括从原材料提取到使用寿命(即从摇篮到坟墓)的所有使用阶段。许多第三方绿色建筑评估系统,例如《 2030年建筑产品挑战与能源和环境设计领导力》(LEED),


    铝单板幕墙生命周期分析和铝外墙建筑构件


    LCA源自于1960年代开始流行的简单能源分析,现在包括检查产品和建筑物的整体环境负担。最近的工作集中在标准化传达环境影响的方法以及组织和量化成本上。结果,作为LCA框架的一部分,已经开发了产品类别规则(PCR)和环境产品声明(EPD)。

    PCR在ISO 14025的《环境标签和声明– III类环境声明》中定义为“用于为一个或多个产品类别制定III类环境声明的一组特定规则,要求和指南。” 由利益相关者组织开发的基于共识的文档,它们为EPD中使用的数据类型设置参数。根据ISO 14025,制造商生产EPD之前必须始终进行PCR。EPD包含LCA结果的摘要,并且是设计人员直接使用的文档-但是,设计人员有必要熟悉PCR和EPD,以验证各个EPD符合方法学前提。


    LCA数据库(例如Tally?,Autodesk?Revit?插件)使设计人员可以在整个设计过程中进行整栋建筑的LCA和基准测试对环境的影响。数据库填充了整个行业的平均生命周期影响和特定于产品的EPD,从而使设计方案的比较变得快速,灵活和容易。

    铝建筑构件和LCA


    铝单板幕墙生命周期分析和铝外墙建筑构件


    铝制外部建筑组件以各种方式为建筑物的环境性能做出贡献。铝的一些好处是固有的。例如,曾经生产的所有铝中有65%仍在使用,而再生铝仅消耗生产原铝所需能量的5%。此外,铝可以反复循环使用而不会损失物理性能。由于材料的日益普及,铝回收行业在最近几十年中增长了两倍。


    与铝的预处理和/或精加工阶段相关的环境影响需要特别考虑。例如,阳极氧化涉及增加自然发生的保护性氧化层厚度的电化学过程。此修整选项具有一些优点:成本效益高;产生非常坚硬,耐刮擦的表面;并具有流行的金属外观。但是,它也是水密集型的,每年使用数百万加仑。它需要使用腐蚀性的酸和化学物质,以及极高的电力消耗(通常使用碳燃料产生)。


    使用建筑涂料的建筑物避免了与阳极氧化有关的问题。尽管预处理方法中使用的铬酸盐历来具有环境成本,但是通过采用三价铬或无铬预处理方法可以减轻这些成本。为了避免在预处理过程中使用铬,已经开发了使用“原位干燥”非反应性涂层的转化涂层,该涂层以薄膜形式涂覆在金属上。


    铝单板幕墙生命周期分析和铝外墙建筑构件


    使用阶段和寿命终止期间的好处

    与铝的使用相关的其他生命周期收益在建筑物使用寿命期间产生,并且源于对封闭系统的最新技术改进。建筑物的运营阶段(即“使用阶段”)对环境的影响最大。从历史上看,玻璃开孔是建筑物内部不必要的热量损失或热量吸收的重点。使合金铝导电性高的事实加剧了这个问题。但是,釉面铝开窗产品的优势确保了它们的持续流行,并推动了其技术的多项进步。


    在上个世纪,由于玻璃本身代表了发生热传递的最大表面积,因此低辐射涂层和中空玻璃组件(IGU)极大地改善了玻璃开孔的热性能。另一个重要的热路径或桥是垫片的热路径。用暖边垫片(由低导电性材料,例如聚合物或低导电性不锈钢制成)代替传统的铝制垫片,是改善框架的第一步。尽管这些系统中剩余的热桥很小,但它们也很重要,特别是考虑到越来越多的高层建筑被设计为具有幕墙。


    幕墙由薄的,通常为铝框架的系统组成,并带有通常由玻璃制成的填充铝单板。早期的幕墙框架由不间断的金属横截面组成,形成了热桥。但是,经过工程设计的系统(将聚合物或结构塑料置于特殊设计的通道中)成功中断了该桥并阻止了能量传递。


    对于低层商业或住宅结构,金属屋面系统可以降低空调成本,减少峰值能源需求,并有助于减轻城市的热岛效应。金属屋顶基材通常是铝,镀锌金属或镀锌/铝的钢。在工厂环境中,将涂料涂覆到这些金属上。除了金属本身带来的环境效益外,某些特种涂料还包含陶瓷和无机红外反射颜料,这些颜料旨在反射红外能量,同时仍吸收可见光能量。反光颜料的颜色与传统颜料相同,但保持低温,将阁楼温度降低了35度。

    在建筑物使用寿命结束时,可以无限回收铝制建筑组件,从而避免了填埋的环境负担,并抵消了铝生产的能源需求。


    铝单板幕墙生命周期分析和铝外墙建筑构件


    产品使用寿命:使用阶段的耐用性和维护

    衡量产品对环境影响的另一种常用方法是耐久性。铝制框架的强度可以满足抗冲击性标准(针对风中的碎屑等)以及爆炸载荷的标准(在不使用钢筋的情况下测试为40,000 psi)。金属屋顶的耐用性足以使某些地方法规(特别是在容易发生森林火灾的地区)指定(以及其他不易燃材料)。


    涂层金属的任何美学或功能恶化都可能会缩短建筑物的使用寿命或需要进行大量维修。高层建筑中涉及的建筑表面积的范围使得维修和翻新特别具有挑战性。因此,诸如建筑完成之类的考虑变得至关重要。

    国家贸易协会美国建筑制造商协会(AAMA)建立的标准是自愿性的,包括铝型材和铝单板上有色有机涂料的规格,性能要求和测试程序(仅适用于工厂应用的有机涂料)。


    根据AAMA的定义:

    ?AAMA 2603识别有色有机涂料,它们将提供良好的性能水平,南佛罗里达州45度的一年耐候性突出了这一点。

    ?AAMA 2604专注于高性能有机涂料,这些涂料将提供并保持高水平的性能,这需要南佛罗里达州进行5年的风化。

    ?AAMA 2605专注于有机涂料,该涂料将提供并保持优异的性能水平,这需要在南佛罗里达进行10年的暴露。


    符合AAMA 2605标准的涂料适用于高端建筑外墙,并有望持续使用。

    选择涂层时,一个相关的考虑因素是使用冲突矿物(那些在地理冲突区域提取的矿物,据信会加剧冲突)。建议与涂料供应商合作,该供应商可以根据美国证券交易委员会(SEC)关于冲突矿物的最终规则提供其产品的政策声明。

    设计者和说明者必须对各种产品和材料如何影响环境有越来越复杂的了解。诸如“绿色”和“可持续性”之类的通用术语已被产品和建筑物的环境绩效的更具体和标准化的测量方法所取代。因此,对于任何设计人员而言,了解PCR,EPD和LCA以及有助于其实现的软件工具现在都至关重要。


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