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。