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一、澳大利對石材產品隱含能的研究
南澳大學的科技人員對建筑物用裝飾石材的隱含能問題進行了研究，主要研究的內容是石材生產過程中所使用的能量，即隱含能，這項研究是為了證明，相對來講天然石材產品要比他建筑材料更具有可持續性。
這項研究是利用南澳的一座藍色大理石（一種云母狀片巖）礦山和一座專門生產國內住宅用石材產品的石灰石礦山上的研究成果，來測定兩種石材生產過程中的隱含能，研究結果證實了使用天然石材能夠大大降低住宅建筑物中所消耗的隱含能。
這項對比是和其他建筑產品進行的，從可持續性來講，對隱含能的測量得出的大量數據都證明天然石材是一種高檔建筑材料。
1. 研究石材隱含能的重要性
據估計，全世界至少有40%的能量和材料都是用于建筑上。有國外專家曾指出，在建筑業中的能耗上都占有很大比例：英國、歐盟和美國分別占50%，41%和36%。因此，過去在建筑物上節能工作就主要關注能量的保護措施，因而這也就成了實現經濟可持續性的現代促進動力。與傳統的住宅建筑相關聯的能耗，可分為“操作能耗”和“隱含能耗”。前者能量是建筑完工后建筑物當前使用所需求的能量，例如，為了取暖所用的能量。 后者是在生產建筑物建造所使用的材料過程中所耗費的能量，包括上游活動例如原材料開采以及材料加工時所耗費的能量。
隱含能被看作是建造中涉及到這兩種能量成分的最小量。但實際上這一能量的耗費也是可觀的，例如香港的住宅型摩天大樓的生命周期期間能量的消耗達40%；瑞典的一座兩層有露臺的公寓樓，隱含碳占整個50年時間跨度內能量總消耗量的45%；在國外專家的一份有關印度的報告中還表明，生產磚、水泥和鋼材就占了這一能量的絕大部分預算。因此降低隱含能就成了建筑業的一個意義非常重大的課題。
隱含能的研究對石材行業是非常重要的，因為過去和現在石材對建筑業都做出了重要的貢獻，并且和其他競爭性的產品相比，在其購買和加工過程中的能耗量都明顯是低的。
國外有關研究結果表明，生產磚、室內墻體飾面的石膏板以及玻璃，它們的隱含能分別超過石材的隱含能的3、7.7和20倍。
為了證明石材產品的隱含能和相關競爭性材料相比是有優勢的，就需要大量的數據去驗證這些有利于可持續發展的優點，因此南澳大學就進行了這項研究。

2. 南澳的具體研究案例
（1）研究所使用的石材
在這項調研中，南澳大學對以南澳的兩家石材開采和加工公司的產品樣板進行了石材隱含能的研究。兩家公司都是主要生產住宅用石材產品，以及外墻和花園建筑產品。 一家公司的石材是Kanmantoo藍色石材（Kanmantoo Bluestone），這是一種云母狀片巖石材，另一家公司的石材是Bruhn石灰石，這是一種淺色紋理石材，相對要軟，但會隨著使用時間變硬。他們的開采和加工作業都是在礦山上進行。
這兩家公司生產用這兩種石材除了生產住宅用石材成品外，其廢料也得到了充分利用，如Kanmantoo 藍色石材，其無法整形的荒料，用來做花園的裝飾件，或磨碎成密實的骨料用來鋪路；Bruhn石灰石，將其廢石料粉碎出售以用做鋪路石。此外，還將一部分石灰石廢石料磨粉在當地用作農業土壤添加劑。這樣礦山上所有產品都能利用，而無廢料。
（2）所使用的隱含能評估方法
隱含能一般用一數字系數進行評估，這一數字系數表明的是能耗，用一個具體單位將其標準化，這一能耗用產品質量去除，產品質量可以是產品噸量，或是使用的標準面積。系數測量單位可以是MJ/kg，或GJ/t、MJ/t以及MJ/m2。
國外一般有4種評估隱含能的方法：
a. 根據對實際生產過程的研究進行過程分析；
b. 根據國家經濟投入—產出圖表進行投入—產出分析；
c. 根據過程并根據上述1和2 的數據的綜合進行混合分析；
d. 根據投入-產出并根據對上述1和2 數據最全面的綜合進行混合分析。
選擇什么樣的方法直接關系到對隱含能的分析是否精確和全面。但實際上，通過分析投入-產出得出的隱含能系數也會有±20%的誤差，盡管這種分析方法比過程分析方法更加全面。在這項研究中，對石材產品的隱含能系數的評估就使用了簡化形式的混合分析法。對于這項研究對象的石材開采和加工作業，隱含能的計算還涉及到：
鑒定在礦山上消耗能的作業；
測定每一項作業的裝飾石材全部年產量；
測定為生產這一產量的石材產品全年所使用的基本能量。
對兩座礦山所使用的機械設備和所使用的所有種類的能及其使用數量—包括燃料—都進行了鑒定。對這一部分進行的是過程分析，并測定了對進行開采作業的地點所直接供應的能量。此外關于間接能耗，也就是為使用附屬設備、后勤和工具所耗費的能量，采用投入—產出方法進行評估。這一間接能耗，包括了為表達基本能量消耗數據的所有因素。評估不包括交付到建筑工地的運輸能耗。
對大部分建筑材料，隱含能系數（MJ/kg）都是按照建筑材料產量單位（公斤kg）消耗（MJ）能量計算。在這項研究中，除了對比研究建筑產品外，還計算了平米墻體，隱含能系數是以MJ/m2為單位測定的。

3. 研究結果
在Kanmantoo藍色石材礦山，在計算能耗時，需要考慮是只是柴油的消耗，計算出的隱含能系數為0.3MJ/kg（不包括運輸能耗）。關于Bruhn石灰石的開采，使用了柴油和標準汽油，這樣這兩種燃油的比重差異應當在使用公斤單位時已經考慮到了的。Bruhn石灰石的隱含能的計算結果是0.6MJ/kg（不包括運輸能耗）。根據距離，往建筑工地運輸，應當添加的隱含能系數，當地交貨（10km）為0.05 MJ/kg，路程遠的（100km）為0.5 MJ/Kg。但實際有時需要交貨的距離比這還會遠的多。如果將這些結果和其他較大的建筑材料相比，結果很明顯，石材產品是隱含能極低的材料。表1把所有常用建筑材料隱含能進行了對比。表中數據來源多種，屬平均數據。所有進行對比的隱含能系數都不包括運輸能耗。

還有一種對比隱含能的方法就是利用產品密度，這種方法適用于墻體。但如果隱含能需要考慮進生產一定量的建筑材料所需要的必要的能量，就不能評估材料的密度。因此，和高壓釜處理充氣混凝土砌塊相比，1m2建筑石材會需要消耗大量的材料。包括藍色石材和石灰石在內的一些建筑材料的強度是用下列公式計算出的：
材料強度=密度（kg/m3）× 墻體的寬度（m）
用這一公式就可以在每m2墻體耗費的能量范圍內計算出建筑石材的隱含能，并和其他材料建造的墻體進行對比。關于這點詳見表2，這份表列出的是澳大利亞和其他地區使用的其他墻體材料。

4.結論
研究結果指出，在隱含能方面，經對比，石材產品狀況要好于其他材料。在所有重型和中等重型材料中，石材墻體在能耗等級上是最低等。特別是致密性石材墻體上表現最為明顯，如果和燒結磚相對比的話，石材產品不像生產磚那樣，無需任何燒結處理就可以完善產品。在和木材或其他材料構件結構墻體對比時，這一優勢也得到了確認。
研究結果的意義啟示人們，石材產品作為“綠色”材料大有推廣的潛力，因為總的來講大部分建材產品都是用（直接或間接的）化石性燃料生產的。低隱含能材料溫室氣體排放量低，并且對氣候變化影響小。
隱含能及其排放量并不是材料的可持續性發展的唯一指數；其他的因素，例如熱性能和再循環的可能性，也是非常重要的。在這些因素當中，石材產品的優勢是最可靠的，因為它們具有很大的熱貯存能力，和使用的便利性。
使用計算隱含能的方法以在數量上表明，和其他建筑材料相比在加工石材時耗能低，這樣來推廣使用天然石材是非常有利的。由于全球工業化，資源的過度開發和與利用能源相關的二氧化碳的排放的擔憂，這些能量避免流失的統計工作正變得愈加迫在眉睫。
隱含能的數據可以被用來支持促進石材使用的其他可持續原則。例如，當石材作為建筑材料被循環使用時，在很多情況下，和磚瓦、金屬和塑料相比，若再利用時，需求的隱含能很少。此外，除了其他因素 —如壽命、熱質量、再利用的便利性和無毒 — 之外，隱含能還是可持續性的深層指數。因此，就需要更加充分地分析石材產品的性能，特別是要分析整個生命周期的能耗量，以驗證這種建筑材料和其他材料對比的所有明顯的優點。
二、德國對天然石材幕墻能耗的研究
德國天然石材協會非常關注幕墻節能和環保問題，為此和有關研究機構合作，開展了一項在環保、生態和經濟效益方面評估天然石材和玻璃幕墻的可持續性研究。研究以改用做寫字樓的法蘭克福大劇院塔樓為樣板。法蘭克福大劇院塔樓是改用做寫字樓的德國最壯觀的一座建筑物。正是由于使用了天然石材幕墻，從而顯出了在節能環保方面天然石材幕墻要比純玻璃幕墻具有優勢，因而這座建筑物獲得了美國綠色建筑委員會（Green Building Council U.S.）頒發的LEED（Leadership In Energy and Environmental Design）金獎。
這項研究包括：評估天然石材和玻璃幕墻的整個生命周期，研究在生產、使用和再利用（生命結束）方面天然石材和玻璃的性能。這項研究還就基本能量的使用和對環境影響對比了建造幕墻的三種方案。此外還另研究了各種百分比玻璃含量的幕墻建造模式在經濟成本方面的特點。
1. 在節能和生態環保方面的研究結果
這項研究使用的是LCA法（Life Cycle Assesment 生命周期評估法），系統地分析了產品在其整個生命周期（從開始到結束）中對環境產生的效應。這包括產品在其生產期間，在其使用期間，以及在其上游和下游流程（從原材料到供貨）中的處置。
（1） 生命周期評估 第一部分
研究的第一部分析了兩種方案也就是天然石材和玻璃制幕墻在100年的時間跨度上對環境的影響。研究的樣品是1m2的天然石材幕墻—石材飾面背后帶有通風隔熱層，通風隔熱層建在鋼筋混凝土上—和建造在鋁支撐結構的連續式玻璃幕墻，以此兩相對比。
① 第一部分研究結果
在100年的時間跨度上，天然石材幕墻表現出了顯著的生態優勢。總的來講，研究結果表明，無論在生產階段還是在使用階段，天然石材幕墻和玻璃幕墻體系相比，其需要的能耗要低的多。
在整個生命周期期間，玻璃幕墻需要的基本能量是天然石材幕墻所需的3倍（見圖1）。

圖1 100年時間跨度內，天然石材幕墻和玻璃幕墻在整個生命周期中的能耗量需求對比（單位：MJ/m2）。圖中淺色圖示代表天然石材幕墻，深色圖示代表玻璃幕墻。
② 玻璃幕墻對環境的影響大于天然石材幕墻對環境的影響：
—全球變暖潛能值（GWP；CO2當量）高2.5倍以上；
—臭氧消耗潛能值（R11；ODP）高1.5倍以上；
—酸化潛能值（SO2當量；AP）高3倍以上；
—過營養化潛能值（PO4當量；EP）高4倍以上；
—臭氧煙霧潛能值（C2H2當量；POCP）高4倍以上。
（2） 生命周期評估 第二部分
這項研究的第二部分，還是以法蘭克福大劇院塔樓為例，以50年為觀察期，集中研究了下面的幕墻選擇性方案：
—備選幕墻1：
在法蘭克福大劇院塔樓上建造的現有幕墻，由執行DIN18516-3標準（33%）的背后通風式天然石材幕墻（17%）以及和玻璃構件（50%）組合而形成一體而成。
—備選幕墻2：
按照DIN18516-3標準建造的背后通風式天然石材幕墻，窗戶比例占50%。
—備選幕墻3：
是玻璃幕墻，包括玻璃構件（90%），和執行DIN18516-3標準的背后通風式天然石材幕墻 （10%）。
① 第二部分研究結果
在這項研究的第二部分，對比了各種不同的幕墻選擇性方案，結果表明在整個面積為3萬m2的幕墻上，天然石材和玻璃構件對比，具有著顯著的生態優勢。第3種備選幕墻為玻璃幕墻，其基本能量需求是相等的天然石材幕墻（第1和2種備選幕墻）的2倍以上（見圖2）。

圖2 以法蘭克福大劇院塔樓為例，全部使用天然石材建造的現有幕墻、備選的玻璃幕墻和備選的傳統天然石材幕墻的整個生命周期對能量的需求對比（MJ/m2）。
圖中白色圖示代表的是全部采用天然石材建造的幕墻；淺色代表的是備選的天然石材傳統幕墻；深色代表的是典型的玻璃幕墻。
② 在對環境的影響方面，玻璃幕墻的能耗超過用天然石材建造的現有幕墻的能耗的60％?175%。總之，從整個生命周期來看，玻璃幕墻的對生態的損害大大超過等量的天然石材幕墻對生態的損害：
—全球變暖潛能值（GWP；CO2當量）高1.5倍以上；
—臭氧消耗潛能值（R11；ODP）高2.5倍以上；
—酸化潛能值（SO2當量；AP）高1.5倍以上；
—過營養化潛能值（PO4當量；EP）高1.5倍以上；
—臭氧煙霧潛能值（C2H2當量；POCP）高1.5倍以上。
2. 天然石材在經濟成本上的優勢
天然石材幕墻不僅僅在生態保護方面有優勢，更主要是在經濟成本上有極佳優勢。例如熱傳導系數，天然石材幕墻的是0.32W/m2，而玻璃幕墻的是1.25W/m2。由于導熱系數小，所以使用天然石材幕墻的建筑物的熱耗也非常低。此外，這項研究還沒有考慮進由于冬天熱損失和夏天為了冷卻建筑物而使用大量必要的空調所造成的大面積玻璃幕墻的負面經濟與生態效應。
根據有德國關單位所進行的另一項研究，一面傳統的天然石材幕墻，其每m2的年能耗估計在100到150kWh（kWh/m2a），而上個世紀末的沒做保溫層的玻璃幕墻建筑的基本能耗為每年每m2300?700 kWh/m2a。
更重要的是，建造天然石材幕墻的成本要大大低于建造玻璃幕墻的成本。本項目研究了20面幕墻，巴伐利亞最高審計法院(Bavarian Supreme Court of Audit)工程到了收尾階段，而由于在建造時隨著玻璃用量的增加，其投資也隨之大大增加。玻璃含量為35%的鑿孔幕墻，需花費400歐元/m2，而玻璃含量為90%的幕墻，則需花費1,280歐元/m2。每增加1個百分點的玻璃含量，正常的成本花費就增加16歐元/m2(2006年的建造指數)。同樣，天然石材幕墻的維護成本費用只為玻璃幕墻維護成本的一半。此外，玻璃表面每年都要清潔一次，這樣其維護費用平均每m2還要增加清潔費用1.5歐元/ m2。再具體說，鑿孔幕墻的清潔費用為1歐元/ m2，標準玻璃幕墻的清潔費用是4歐元/ m2。（參照表3）而雙層玻璃幕墻的建筑物，或使用需要經常清潔的構件或很難接觸的構件的建筑物，它們的清潔費用還會更高。

在考量成本時，這項研究以50年為一完整的生命周期，考察了各種天然石材和玻璃幕墻的經濟效能。研究的內容包括生產、維護、清潔成本，以及在整個使用時期內為取暖、制冷、通風和照明所消耗的能量。為確定制定參照年的整個季節周期的各種備選幕墻的能耗性能，進行了建筑物和各種設施的熱模擬測試。
結果表明，窗戶比例占50%的天然石材幕墻要比全部都是玻璃的幕墻在成本上有很大的優勢。以面積為14.7 m2外表面的一塊幕墻構件為例，在其整個生命周期中，相關節約的費用約為15,800歐元。這個數字包括了估計增長的能耗成本4%。如果能耗成本估計增長是6%，那么這個數字約為16,400歐元（參見表4）。這一成本差別，都是按照整個使用期的最低的生產成本和最低的能耗計算出。

來源：石材雜志