外墙的碳足迹 ： 玻璃的重要性

外墙的碳足迹：玻璃的重要性 16种立面类型和18,000种设计模拟的生命周期评估结果 汤姆·帕特森剧院，安大略省，加拿大 Diamont上的COOL-LITESKN076II ©ScottNorsworthy 了解具体碳和运营绩效之间的关系是做出有针对性的决策以减少供应链和设计过程中的排放的关键。 合作交付：Arup和Saint-GobainGlass 这项研究由Arup和Saint-GobainGlass合作完成。通过这次合作，合并后的团队能够利用独特的专业知识、详细的数据集、行业背景和现有的分析工具来探索玻璃在立面上的生命周期碳影响。 Contents 前言04 设计选择的影响24 附录39 格雷厄姆·多德 Arup研究员 作为立面的关键组成部分，玻璃和玻璃单元在减少建筑环境的整个生活碳方面发挥着主要作用。 玻璃在现代建筑中所需的质量和性能特征对于建筑的长期运行性能是复杂和不可或缺的。然而，与生产、安装和更换相关的具体碳有助于建筑立面的具体碳足迹。 对于建筑物围护结构，至关重要的是并行考虑可操作的碳和具体的碳。 改善外壳的热性能通常涉及添加更多的材料,导致增加的内含碳。 玻璃的隔热和太阳能热保护性能不仅取决于玻璃的程度 ，还取决于涂层的选择，绝缘玻璃单元（IGU）空腔的宽度以及IGU内气体的存在。 了解具体碳和运营绩效之间的关系是做出有针对性的决策以减少供应链和设计过程中的排放的关键。 研究的第一部分集中于理解不同立面设计的含碳量的可变性，并考虑了许多类型，材料和设计变量，例如阴影 。发现立面的整个生命周期的含碳量根据所使用的立面类型而有很大差异。 研究的第二部分重点是评估单元幕墙系统的碳含量及其对建筑物运营需求的影响。 Weinvestigatetheinfluencethatdifferentdesignandmaterialdecisionshave.Aunifiedcurrentwallfavadesystemwasselectedasthefocusforthisstep, 基于英国和欧洲住宅和商业物业的普遍使用。 这项研究的结果表明了未来的挑战；作为一个行业，我们必须在我们所承担的每个项目的背景下，接受理解低碳设计和制造解决方案的复杂性。 即使气候变化并不新鲜（让我们提醒一下，具有里程碑意义的布伦特兰报告已发布 35年前！），在过去的几年中，对该主题的兴趣迅速增长。自《巴黎协定》（2016年）以来，两份主要报告的发表动摇了建筑业：LETI研究和RIBA2030气候挑战。两者都为建筑物设定了具体的碳阈值。 在圣戈班，我们承诺到2050年实现零净碳排放。我们遵循明确的路线图，通过关注这枚硬币的两面：体现和运营碳。 在操作碳方面，我们不断创新并提高涂料的性能，以降低建筑使用过程中的能耗：更少的冷却，更少的加热 ，更少的人工闪电。 在体现碳方面，圣戈班玻璃是2011年第一家发布EPD的玻璃制造商。从那时起，我们不断创新。我们在玻璃配置器CalumenLive中添加了碳足迹（GWP：A1-A3 ），作为使玻璃选择对环境的影响更加明显的手段。 我们缺少的是了解玻璃和立面之间的“碳”关系。就每m2立面的具体碳而言，我们在哪里？不同立面类型和不同设计选择的影响如何，例如窗墙比例和遮阳系统的选择？ 玻璃的影响是什么？低碳玻璃是立面脱碳的解决方案吗 ？ 我们很高兴有机会与Arup合作进行这项研究。这项重要工作的结果是为这一主题带来理解和可见性的关键基石。我们认为这只是一个开始。需要更多的建筑生命周期评估来微调未来最舒适和可持续的外墙。 我们希望你喜欢阅读！ BrunoMauvernay 总经理业务单元玻璃幕墙 关键成果 通过对一系列立面设计的探索，本分析做出了以下关键观察： •立面的具体碳将根据系统类型和设计而显著变化。对于所研究的16个立面，具体碳（A1-A5，B4和C1-C4）的范围为160至520kgCO2e/m2的立面。 •玻璃在为我们的建筑提供日光的能力方面是独一无二的。它是立面碳含量的重要贡献者（通常仅次于铝），并且随着其他行业的脱碳，百分比贡献可能会增加。玻璃的贡献随立面类型而显著变化（在这项研究中，从26％到60％）。 •导致玻璃在整个结构寿命中体现碳贡献的一个关键因素是IGU的使用寿命（30年），因此需要在立面的使用寿命内更换IGU。实际上，单独更换玻璃并不常见，尤其是商业建筑。相反，整个立面更常见。 •没有观察到关于全寿命碳（WLC）的“最佳”组合幕墙（UCW）立面的单一解决方案。为了在体现碳和操作碳方面做出明智的决定，需要根据项目的特定需求评估设计选项。 •由于不同立面系统和独特立面系统的不同设计对碳的影响差异很大，设计师有广泛的范围和责任，采取知情的方法来最大限度地减少整个生活碳。这可以通过作为设计过程的一部分在建筑物级别系统地执行完整的生命周期评估来实现。 •为了实现这一目标，行业必须团结一致并保持透明，以确保提供必要的数据和指导，以使设计师和制造商了解他们的影响力。 •许多立面/建筑设计变量会影响运营绩效和具体碳 ，有时会紧张。了解这些影响和设计选择的“碳回收期”会影响碳结果。 •玻璃涂层是减少全寿命碳的有效方法：与外部阴影和内部百叶窗相比，它们具有改善的“投资回报”，因为它们对所体现的碳（约1gCO2e/m2）的影响可以忽略不计，并且对操作碳产生相对较高的积极影响，减少了太阳能增益，加热要求和对人工照明的需求。就操作碳而言，最佳的阴影解决方案将取决于建筑物的方向。 •更一般地说，必须平衡设计决策的具体碳收益和操作碳收益；需要了解每个设计决策的权衡。 Introduction 全球建筑环境部门是全球近40％的来源 Energy-relatedcarbonemissions1.Untorecently,littleattentionhasbeenpaidtothecarbonimpactsoftheconstructionandrefurbishingofbuildings,withthemajorityoffocusontheiroperationalperformance. Globaldecarbonization 轨迹表明，如果要在本世纪中叶达到净零排放并实现《巴黎协定》的气候目标，该行业需要到2030年将这些排放量减少50％。 特别是，必须迅速减少与原材料供应，建筑材料生产和建筑相关的“前期碳”。 为了创造一个净的零建筑环境，体现的碳必须处于设计师思想的最前沿。英国和欧盟以及世界各地的许多组织正在建立体现的碳减排的基准和目标，C40城市仅在2021 年就记录了144项政策和行动。3 英国皇家建筑师学会（RIBA）2030年气候挑战目标国家设计师应在2030年之前将建筑物的具体碳减少至少50 -70％。对于商业办公室，这需要将整个生命周期的具体碳减少到低于750kgCO/m24。 伦敦能源转型倡议（LETI）气候应急设计指南体现碳 目标为新建筑到2030年可能实现的目标提供2 了重要背 通过更严格的能源规范，设计简报中更高的能源效率以及向可再生能源生产的转变，减少了建筑物的运营能源碳排放。 现场和场外。随着建筑物性能的提高，与操作碳相比，具体碳的比例贡献正在增加。 虽然在建筑物的整个生命周期中可以继续优化操作碳（OC）， 建筑完成后，具体碳（EC）被“锁定”。建筑20302预测，如果从现在到2040年没有任何变化，具体碳将占新建筑排放总量的近60％。 景。对于商业办公室，LETI目标将前期体现碳减少到低于350kgCO/m25。 Itcanbeconcludedfromtheliterature4thatthefavadeaccountsfor10-20%ofthebuilding’sembri2vedcarbonfootprint.Itisclearfromstudiesconductedacrossindustrythatthecarbonfootprintsofbuildingsarestillabovethesethremellim 全球建筑和施工碳排放量占2019年总排放量的37%。资料来源：《2021年全球建筑和施工状况报告》，全球建筑和施工联盟 2Architecture2030https://architecture2030.org/emolved-carbon-actions/ 3解决具体排放的政策数量不断增加©C40清洁建设政策浏览器。检索到01/07/2021 4RIBA2030气候挑战V2(2021) 5立面在建筑总碳足迹中的比例：（a）LETI的《气候紧急设计指南》体现了2020年的碳目标：16％；（b）全生命周期碳：立面（https：//www。建筑物。co.英国/全生活碳立面/5078620。文章），2015年：从8％到21％；（c）净零建筑物我们站在哪里？Arp＆WBCSD，2021年：19％；（d）体现碳-了解房地产的影响（https：//www。英国.com/sites/british-lad-corp/files/press-release/pdf/emolved-carbo-real-estate.pdf）：11%。 绩效与环境影响 Glazingisessentialtobuildingfaexpades;itprovidesuswithnaturallightandaconnectiontotheoutdoor,andcontributetothemanagementofheatingandcooling. ofthebuilding.However,theemolvedcarbonassociatedwiththeproduction,installation,and 更换玻璃(通常至少一次 制作绝缘玻璃单元 与中空玻璃单元生产相关的具体碳由与该单元相关的几种30 材料选择和设计选择相关的碳组成，包括： 17.5 17.3 16.4 21.9 23.2 24.4 25 GWP[kgeqCO2/m2] •玻璃的厚度20 •浮法玻璃的原料和加工选择15 •应用热处理10 5 0 透明玻璃- PLANICLEAR®额外的透明 玻璃- 太阳能控制-COOL-LITE® 钢化玻璃-夹层玻璃-搪瓷玻璃- 6mm 60年建筑的寿命)有助于•层压的材料和能量6mmDIAMANT® 6mmSECURIT® 6mm STADIP®33.2EMALIT®6mm 外墙的碳足迹。 材料可持续性是关于在性能优势、建筑愿望、客户要求以及设计解决方案、材料选择和规范要求的环境和社会影响之间取得适当的平衡。应使用一种方法来检查材料的整个生命周期，以最大程度地减少整体影响，同时最大程度地提高其提供的性能优势。 关于产品的选择，规格和制造的决定通常会对其他属性产生影响。例如，要生产具有非常高的美学控制，强烈质量的玻璃 •任何涂层的材料和能量 •生产绝缘玻璃单元(垫片、密封剂、干燥剂)所需的材料和能量。 右图显示了与圣戈班玻璃产品和工艺相关的具体碳。在热处理过程之后,通常进行热浸泡测试以最小化由于存在硫化镍夹杂物引起的自发破裂的风险。应当注意,在右侧呈现的数据不包括与该过程相关的具体碳。 与玻璃产品相关的EC ©圣戈班玻璃EPD2021，GWP[kgeqCO2/m2玻璃板]，A1-A3（EMALIT除外，EPD2016） 1.1 火 4.7 涂层回 6.8 Lami DGU 9.9 TGU 18.1 20 GWP[kgeqCO2/m2] 15 10 5 通常需要对输入材料进行控制和更多要求，减少碎玻璃的数量 0 [用于4mm] [xx.2] [16mm] [2*16mm] 但是，增加碎玻璃含量是减少玻璃产品前期碳含量的关键方法。 玻璃转化工艺（不包括玻璃生产） ©圣戈班玻璃。EPD2021，GWP[kgCO