Екологічно чисті варіанти сталевих конструкцій для «зеленого» будівництва

Чому сталева конструкція є сталім вибором для «зеленої» будівництва?

Безмежна перероблюваність та зниження вуглецевого сліду протягом усього життєвого циклу

Сталь особливо виділяється з точки зору циркулярності у будівельних роботах. Цей матеріал зберігає всі свої початкові властивості навіть після багаторазового перероблення. Згідно з даними Всесвітньої асоціації сталевих виробників за 2023 рік, приблизно 90 % конструкційної сталі відновлюється безпосередньо на місцях демонтажу. Така замкнена система дійсно значно скорочує потребу в абсолютно нових первинних матеріалах та практично повністю усуває відходи будівельних конструкцій, що потрапляють на сміттєзвалища. У будівлях, де використовується вторинна сталь замість первинної, загальний вуглецевий слід протягом усього терміну експлуатації скорочується на 35–50 %. Більша частина цього скорочення досягається завдяки тому, що виробництво сталі в електродугових печах вимагає приблизно на 75 % менше енергії порівняно з традиційними методами. Багато будівельних компаній починають звертати увагу на ці переваги як з екологічних, так і з економічних міркувань.

Порівняння вбудованого вуглецевого сліду: сталь проти бетону та деревини в проектах низькоповерхових комерційних будівель

Досягнення у виробництві сталі на основі електродугових пічей зменшили — а в багатьох випадках навіть змінили на протилежне — історичну перевагу сталі щодо викидів вуглекислого газу. Для будівель комерційного призначення малої висоти конструкційна сталь забезпечує конкурентоспроможні показники втіленого вуглецю, одночасно пропонуючи вищий потенціал зменшення відходів:

Джерело: Міжнародне енергетичне агентство (IEA), «Ефективність матеріалів у чистих енергетичних переходах» (2019 р.)

Інженерна деревина має трохи кращі показники вуглецевого сліду щодо самих матеріалів, але сталь пропонує й інші важливі переваги. Точність, з якою сталь зберігає свої розміри, дозволяє значно ефективніше планувати використання матеріалів під час виробництва. Це означає менше відходів на будівельних майданчиках і може скоротити приблизно на 30 % ті неприємні викиди під час будівельних етапів завдяки повному виконанню робіт з попереднього виготовлення. Крім того, сталь має виняткову міцність у співвідношенні з власною вагою, що фактично зменшує навантаження на фундаменти будівель. Для будівель середньої висоти це часто означає загальне зниження використання бетону приблизно на 25 %. А оскільки виробництво бетону є одним із найбільших джерел вуглецевого сліду, такі економії суттєво накопичуються на рівні всіх будівель.

Як виробництво сталі з низьким вмістом вуглецю сприяє створенню екологічніших сталевих конструкцій

Електродугові печі стали ключовим елементом у виробництві сталі зі зниженим вуглецевим слідом. Ці системи працюють переважно з вторинною металевою стружкою й усе частіше живляться чистими джерелами енергії. Перехід на цей метод зменшує викиди двокису вуглецю приблизно на 60 % порівняно з традиційними доменними печами. Зараз у галузі відбувається значна активність: організації, такі як Всесвітня асоціація сталеварів, активно реалізують свої плани кліматичних дій, а великі сталеві компанії зобов’язуються досягти нульового рівня чистих викидів до середини століття. Це свідчить про те, що сталеве виробництво змінює свій імідж — від проблеми для сталості до справжнього сприяння будівництву екологічно чистих споруд у наших містах і спільнотах.

Внесок сталевих конструкцій у сертифікацію зелених будівель

Кредити LEED v4.1, які забезпечуються будівельною сталлю (MRc2, MRc3, EA Prerequisite 1)

Щодо сертифікації LEED v4.1, конструкційна сталь відіграє ключову роль у набутті кількох важливих кредитів. Більшість конструкційної сталі містить приблизно 93 % вторинного матеріалу, що робить її чудовим кандидатом для отримання кредиту MRc2, пов’язаного з постачанням сировини. Крім того, сталепромисловість розробила комплексні декларації екологічних показників продукції (EPD), які відповідають вимогам кредиту MRc3 щодо звітності про склад матеріалів. Ще одне перевага використання сталі полягає в її розмірній стабільності та готовності до використання у процесах попереднього виготовлення. Ці характеристики сприяють кращому виконанню будівлями обов’язкової вимоги EA Prerequisite 1 щодо базових процесів введення в експлуатацію. Дослідження показують, що це може зменшити кількість помилок під час введення в експлуатацію на 15–30 % порівняно з традиційними методами каркасного будівництва. Також однорідна форма сталевих елементів полегшує монтаж безперервного утеплення та повітряних бар’єрів — це абсолютно необхідно для запобігання тепловим мостам і виконання суворих вимог до будівельної оболонки. Якщо також врахувати менші вимоги до навантаження на фундамент, сталь, за даними Американського інституту сталевого будівництва (American Institute of Steel Construction), зазвичай забезпечує від 5 до 7 кредитів LEED для комерційних будівельних проектів.

Стратегії проектування, що максимізують стійкість сталевих конструкцій

Переваги попереднього виготовлення: зменшення відходів та емісій на будмайданчику на 30–50 % (дані NIST, 2022 р.)

Сталеві компоненти, виготовлені на заводах за суворого контролю якості, набагато точніше відповідають заданим специфікаціям порівняно з традиційними методами. Це означає, що під час будівництва витрачається менше матеріалів, менше потрібно різати на місці та значно менше потрібно вносити корективи на пізніших етапах. Згідно з дослідженням NIST 2022 року, будівлі, що використовують такі попередньо виготовлені елементи, зазвичай генерують на будмайданчику на 30–50 % менше відходів. Крім того, існує ще одна варта уваги перевага: коли виробники краще планують транспортування цих компонентів, викиди вуглекислого газу зменшуються через скорочення кількості рейсів вантажівок та перевезення менших партій вантажу. Уся ця процесуальна ланцюжок також прискорюється, що скорочує тривалість робіт бригад на місці й, врешті-решт, зменшує загальні енерговитрати на етапах будівництва.

Оптимізація теплових характеристик: сумісність сталевого каркасу з безперервною теплоізоляцією та стратегіями герметизації повітря

Узгоджена форма сталі робить її чудовим базовим матеріалом для будівель, які повинні мати високі теплові характеристики. Звичайні матеріали неправильної форми або з різними перерізами просто не так добре працюють під час монтажу безперервних шарів теплоізоляції та запобігання витоку повітря. Стальні профілі холодного формування дають забудовникам змогу розміщувати ці важливі елементи точно там, де потрібно, що фактично усуває дратівливі тепловтрати саме в точках каркасу. Поєднавши це з ефективними методами герметизації повітря, ми отримуємо реальну економію. Деякі дослідження показують, що будівлі можуть знизити витрати на опалення та кондиціювання приблизно на 40 % протягом року. Крім того, існує ще одна велика перевага, про яку недостатньо говорять: сталь не горить. Це означає, що архітектори можуть створювати надзвичайно щільні й добре ізольовані конструкції, одночасно виконуючи всі вимоги пожежної безпеки. Отже, ми отримуємо кращі енергетичні характеристики І безпечніші будівлі одночасно.

ЧаП

Що робить сталь сталевим вибором для будівель з точки зору сталого розвитку?

Сталь є сталішою через свою безмежну перероблюваність, здатність зменшувати вуглецеві викиди протягом усього життєвого циклу та потенціал скорочення потреби в первинних матеріалах і кількості відходів, що потрапляють на звалища. Використання вторинної сталі значно знижує вуглецевий слід і споживання енергії.

Як сталь порівнюється з іншими матеріалами за показником вбудованого вуглецю?

Сталь демонструє конкурентоспроможні показники вбудованого вуглецю, особливо коли її виробляють у електродугових печах. Вона часто перевершує традиційні матеріали, такі як бетон, зокрема щодо зменшення відходів матеріалів і потреби в фундаментних рішеннях.

Яку роль відіграє сталь у сертифікації «зелених» будівель?

Сталь значно сприяє отриманню кредитів LEED v4.1 завдяки своїй перероблюваності, можливості попереднього виготовлення (префабрикації) та низькій розмірній мінливості, що сприяє ефективному формуванню будівельної оболонки й зменшенню теплових мостів.

Як попереднє виготовлення зі сталі впливає на будівництво?

Збірне будівництво зменшує обсяги відходів та емісій на будмайданчику, підвищує точність конструкцій і скорочує загальні терміни будівництва за рахунок поліпшення логістики та зниження емісій під час транспортування.