Почему стальные конструкции зданий «зелёного» типа являются приоритетом для устойчивого развития

Возможность вторичной переработки стали и её вклад в циркулярную экономику при строительстве зданий с повышенной экологичностью

Бесконечная возможность вторичной переработки и замкнутый жизненный цикл несущих стальных конструкций

Сталь выделяется в кругах «зеленого» строительства, поскольку сохраняет около 90 % своей прочности даже после многократной переработки. У большинства других строительных материалов ограниченный срок службы, тогда как сталь действительно соответствует тому, что мы называем настоящей замкнутой циклической системой. Старые здания по окончании срока эксплуатации просто превращаются в сырьё для возведения совершенно новых объектов, поэтому ничего не попадает на свалки и нет необходимости добывать новые природные ресурсы. Согласно данным Всемирной ассоциации производителей стали за 2023 год, переработка одной тонны стали позволяет сэкономить около 1,7 тонны железной руды, а также почти две трети тонны угля. Это делает сталь весьма привлекательным материалом для тех, кто стремится к устойчивому строительству без потери высоких эксплуатационных характеристик.

Сталь против бетона и древесины: сравнительное экологическое воздействие в течение жизненного цикла в «зелёном» строительстве

Сталь превосходит бетон и древесину по трём базовым показателям устойчивости:

Древесина действительно обладает преимуществом низкого содержания «встроенного» углерода, однако здесь есть подвох. Она склонна к гниению, легко воспламеняется и привлекает вредителей, поэтому нам приходится применять всевозможные химические средства для её обработки и регулярно заменять. В долгосрочной перспективе это полностью сводит на нет изначальную цель использования устойчивых строительных материалов. Бетон также не намного лучше с точки зрения вторичной переработки. Согласно данным Программы Организации Объединённых Наций по окружающей среде (ЮНЕП) за 2023 год, отходы от демонтажа бетонных конструкций составляют около 40 % всех отходов, направляемых на свалки по всему миру. А вот сталь представляет собой совершенно иную историю. Она сочетает высокую прочность с малым весом, может многократно использоваться повторно, а её углеродный след в настоящее время даже сокращается благодаря усовершенствованию методов производства в электродуговых печах. Для тех, кто планирует строить инфраструктуру, способную противостоять климатическим вызовам и способствовать достижению целей по обеспечению чистого нулевого баланса выбросов парниковых газов, сталь сегодня выглядит наиболее разумным выбором.

Повышение энергоэффективности и сокращение эксплуатационных выбросов углерода за счет систем зеленого строительства на основе стали

Интеграция прохладных крыш, высокоэффективной теплоизоляции и естественного освещения в зданиях с каркасом из стали, построенных по принципам зеленого строительства

Стальные каркасы делают здания значительно более эффективными с точки зрения энергосбережения, поскольку они позволяют применять точное проектирование и гибкие варианты архитектурных решений. Возьмём, к примеру, «прохладные кровли»: они оснащены специальными отражающими покрытиями, способными снижать температуру поверхности примерно на 50 градусов по Фаренгейту, что существенно уменьшает потребность в кондиционировании воздуха. Что касается теплоизоляционных материалов, таких как минеральная вата или напыляемая пенополиуретановая изоляция с закрытыми ячейками, то они идеально вписываются в стальные конструкции без образования нежелательных тепловых мостиков или воздушных утечек, приводящих к значительным потерям энергии. Такая система обычно позволяет сократить расходы на отопление и кондиционирование на 20–30 %. Кроме того, решения для естественного освещения — такие как несущие стеклянные панели, фонари и световые полки — используют способность стальных конструкций перекрывать большие пролёты без опорных колонн, мешающих прохождению света. Благодаря этим элементам внутрь помещений проникает значительно больше естественного света, что позволяет предприятиям сократить расходы на электрическое освещение — потенциальная экономия составляет от 15 до 25 % в год. В совокупности применение всех этих мер может сократить годовой энергопотребление здания более чем на четверть, что помогает соответствовать требованиям системы сертификации LEED, а также приближает нас к амбициозным целям достижения «нулевого баланса» энергопотребления, которые сегодня ставят перед собой многие города.

Оптимизация систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC) и долгосрочная экономия энергии в стальных конструкциях зданий с повышенной экологичностью

Постоянные размеры стальных конструкций, а также их открытые ферменные решения значительно упрощают интеграцию систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (ОВК) в зданиях. Такая конфигурация обеспечивает более рациональное размещение воздуховодов, снижает сопротивление движению воздуха и в целом улучшает воздушный поток по всему помещению. Здания со стальным каркасом демонстрируют значительно более высокие эксплуатационные характеристики при совместном использовании с современными энергоэффективными системами, такими как технологии переменного расхода хладагента (VRF) или интеллектуальные системы управления зданием. Исследования показывают, что такие стальные конструкции позволяют сэкономить от 25 до 40 процентов на энергозатратах систем ОВК по сравнению с традиционными методами. Рассматривая ситуацию в долгосрочной перспективе — примерно на шестидесятилетнем горизонте — эти усовершенствования фактически снижают общий объём выбросов углерода примерно на 30 процентов, одновременно обеспечивая экономию на расходах на техническое обслуживание и эксплуатацию, несмотря на более высокие первоначальные затраты. Высокая совместимость стали с инженерными системами делает её важным материалом выбора для всех, кто серьёзно относится к сокращению углеродного следа в строительных проектах сегодня и в будущем.

Сборное строительство, точность и снижение скрытого углеродного следа в стальном строительстве зданий с учетом экологических требований

Снижение объема отходов, повышение эффективности графика работ и уменьшение скрытого углеродного следа за счет предварительно спроектированных стальных конструкций

Стальные здания, изготавливаемые вне строительной площадки, обеспечивают реальные экологические преимущества, которые можно отслеживать и измерять. Когда производители контролируют процесс изготовления на заводах, они, как правило, используют более 95 % своих материалов, что означает, что почти никакие отходы не остаются на строительных площадках. Традиционные методы строительства приводят к тому, что около 30 % материалов попадают на свалки. Высокая точность заводского производства снижает так называемый «встроенный углеродный след». Согласно исследованию, опубликованному в журнале Building and Environment, сборные здания выделяют приблизительно на 15 % меньше выбросов уже на начальном этапе по сравнению со зданиями, возводимыми непосредственно на площадке. Стальные модули также ускоряют строительство, сокращая сроки возведения примерно на 30–50 %. Это позволяет сэкономить средства на эксплуатации оборудования и снижает неудобства для близлежащих сообществ в период строительства. Особенность таких систем заключается в высокой эффективности использования стали при одновременном соблюдении всех требований к эксплуатационным характеристикам. Кроме того, поскольку сталь подлежит неограниченному вторичному использованию, такие системы хорошо вписываются в цели круговой экономики и соответствуют большинству современных сертификатов «зелёного» строительства.

Прочность, устойчивость и долгосрочная устойчивость в соответствии с глобальными целями «зеленого» строительства

Стальные здания практически вечны, что делает их идеальными для устойчивого развития. Большинство стальных каркасов способны прослужить от 50 до 100 лет. Они также хорошо справляются со множеством проблем: коррозия не представляет серьёзной угрозы при наличии надлежащих защитных покрытий, а по сравнению с деревянными или традиционными кирпичными конструкциями они значительно лучше выдерживают землетрясения, сильные ветры и экстремальные температуры. То обстоятельство, что такие здания редко требуют полной реконструкции, имеет большое значение, поскольку строительство порождает около 30 % всего твёрдого мусора в мире. В случае стихийных бедствий здания из прочной стали позволяют сообществам сэкономить на ремонте — иногда сокращая расходы примерно на 40 %. Кроме того, такие здания можно адаптировать для различных целей со временем, не разрушая их полностью. С более широкой точки зрения, долговечные стальные здания способствуют снижению объёмов отходов на всём протяжении их жизненного цикла и упрощают последующую демонтажную переработку и повторное использование материалов. Это полностью соответствует усилиям по созданию «зелёных» городов и поддерживает планы многих стран по достижению нулевых выбросов углерода в строительной отрасли.

Роль стали в получении сертификации «зелёного» здания и соблюдении нормативных требований

Кредиты по программам LEED, BREEAM и местным нормам «зелёного» строительства, поддерживаемые профильной стальной конструкцией из холоднокатаной и низкоуглеродистой стали

Холоднокатаная сталь (CFS) наряду с каркасами из низкоуглеродистой стали стали важными компонентами в системах сертификации «зелёных» зданий. При рассмотрении стандарта LEED v4.1 здания могут получать баллы за несколько критериев, связанных со сталью: кредит MR 3 — за содержание вторичного сырья, кредит MR 5 — за использование региональных материалов и кредит MR 2 — за управление строительными отходами. Сталь способствует выполнению всех этих требований, поскольку большая её часть подвергается повторной переработке (обычно более 90 %) и производится на заводах, где обеспечивается более высокий контроль качества. Система сертификации BREEAM также учитывает сталь при начислении баллов за длительный срок службы, гибкость в проектировании и минимальное долгосрочное воздействие на окружающую среду, особенно с учётом аспектов, связанных с материалами и энергопотреблением. Местные строительные нормы и правила также ужесточаются. Так, в Калифорнии (раздел Title 24), в Нью-Йорке (местный закон № 97) и по всей Европе (в рамках директивы ЕС об энергетических характеристиках зданий — EPBD) начинают признавать роль стали в снижении углеродного следа, сокращении объёмов отходов и эффективной интеграции в ограждающие конструкции зданий. По мере того как политика смещается в сторону оценки полного жизненного цикла зданий с применением методов LCA (оценки жизненного цикла), сталь выделяется тем, что её происхождение можно проследить, точно известен состав и технология производства, а всё больше компаний внедряют экологически чистые производственные процессы, такие как плавка в электродуговых печах и водородное восстановление. Всё это делает сталь не просто соответствующим сегодняшним требованиям материалом, но и разумным выбором для зданий, которые будут соответствовать и будущим «зелёным» стандартам.