外墙采用钢筋混凝土,配以EPS隔热材料和石膏。分隔楼层的楼板结构采用混凝土,然后是水泥结合EPS和EPS隔热层。室内隔墙采用常规轻型钢板,铺有石膏石膏板,内衬玻璃棉,所有室内表面均采用石膏。

如表1所示,本次研究的生态计算使用了以下7项指标。目前,这七项指标被广泛认可为国际建筑生态影响分析的权威标准,具有显著的官方性和可参考价值。

表1.计算生态影响的7项指标
·GWP(全球升温潜能值):是一个用于衡量温室气体对全球变暖潜在影响的相对指标
·PERT(一次能源、可再生能源及总量):是一个衡量可再生能源消耗的指标
·PENRT(一次能源、不可再生能源及总量):是一个衡量不可再生能源消耗的指标
·ODP(臭氧消耗潜能值):是一个用于衡量化学物质对臭氧层破坏能力的指标
·AP(酸化潜能值):用于衡量产品在生产、使用和处理过程中所产生的酸性污染物的总量
·EP(富营养化潜能值):代表产品在制造过程中对富营养化的贡献
·POCP(光化臭氧生成潜能值):用于衡量光化学生成臭氧的潜能值

根据计算,就木结构建筑而言,全球升温潜能值(GWP)的指标显示为负值,因为木质建筑物储存了二氧化碳。相比木结构建筑的外壳,混凝土建筑的外壳对环境的影响最大,如图3、图4所示。

图3.木结构(W)和钢混(RC)建筑的外壳和内部所体现的生态影响

图4.木结构(W)和钢混(RC)建筑构件的生态影响

木结构建筑的内部结构被拆分为7项(如下表所示),按照7个计算指标进行计算,计算结果显示如图6。
在其中的5个指标(PERT、AP、ODP、EP、POCP)中,承重结构的占比最大,分别为87%、55%、47%、59%、67%,
建筑的楼层结构与地板则占了全球升温潜能值(GWP)的最大份额(43%+10%)。同时,有研究表明,CLT比GLT(胶合层压木材)能耗低40%,
因此在木结构建筑的承重结构、楼层结构和地板中通过使用CLT替代GLT,可进一步实现建筑物的生态优化。
①load-bearing structure(承重结构)
②floor structure(楼层结构)
③flooring(地板)
④partition walls(隔墙)
⑤insulation(绝缘材料)
⑥exterior plaster(外部石膏)
⑦sealings and membranes(密封和隔膜)

图6.木结构建筑内部构件的生态影响
钢混建筑的内部结构被拆分为8项(如下表所示),按照7个计算指标进行计算,计算结果显示如图7。在其中的6个指标中(GWP、PENRT、AP、ODP、EP、POCP),承重结构的影响占比最大,分别为79%、65%、70%、61%、79%、63%。与木结构建筑的情况一样,楼层结构与地板加在一起占据各项指标影响的第二位,约占11%至60%,这证明混凝土建筑的承重结构和楼层结构、地板对生态影响最大。
①load-bearing structure(承重结构)
②floor structure(楼层结构)
③flooring(地板)
④partition walls(隔墙)
⑤insulation(绝缘材料)
⑥exterior plaster(外部石膏)
⑦sealings and membranes(密封和隔膜)
⑧interior plaster(内部抹灰)

图7.钢混建筑内部构件的生态影响

两座建筑均采用燃气和集中供热作为供能能源,通过系统的计算得出,建筑产品阶段(模块A1-A3)占生态影响的最大份额。木结构的产品阶段具有负的全球升温潜能值。
同时,在两种能源供应方式中,木结构建筑对环境的影响平均比混凝土建筑少7%,如图5所示。
图5.木结构建筑( W )和钢混建筑( RC )各阶段的生态影响比较

专家们假设两栋建筑所处地域温度不低于20°C,不高于27°C,其模拟采暖与制冷能源需求的结果如表2所示。可以明显看出,
两个建筑物的年供暖能耗随着时间的推移而减少,而制冷需求增加。同时,相比木结构建筑,为了保持保持20°C的全年温度,
钢混建筑在冬季需要消耗更多能耗进行供暖。

表2.木结构建筑与钢混建筑的冷热负荷

研究表明,对于多层建筑的施工,不管是木结构还是钢混结构,都需要考虑各个内部结构的优化设计,尤其是承重结构和楼层、地板结构的优化设计。
其次,相比钢混结构,木结构建筑对生态影响更小,维持室内温度所需能源更少。因此,通过推广木结构建筑,提高CLT的使用占比,
可以有效降低建筑对生态环境的影响。在奥地利的这份案例研究中,展示了木结构建筑建造住宅的诸多生态优势,
这一研究将为奥地利建造更多生态建筑提供理论依据和数据参考,也将为全球各地城市的建筑发展指明方向。


奥地利维也纳错落木盒公寓
©Hertha Hurnaus