Материальная эффективность - Material efficiency

Строительство здания может потребовать значительных материальных затрат.

Материальная эффективность это описание или метрика который отражает степень, в которой сырье потребляется, внедряется или расходуется впустую по сравнению с предыдущими мерами в строительных проектах или физических процессах.^[1] Изготовление годного к употреблению предмета из более тонкого материала, чем предыдущая версия, увеличивает эффективность использования материалов в производственном процессе. Эффективность использования материалов идет рука об руку с Зеленое здание и Энергосбережение, а также любые другие способы включения Возобновляемые ресурсы в процессе строительства от начала до конца.

Эффективность использования материала также может означать степень, в которой материал может выдерживать определенную нагрузку, нагрузку или вес. Материальная эффективность может быть достигнута за счет использования переработанных материалов, материалов, использующих возобновляемые источники энергии, и других способов. Например, использование переработанной стали вместо новой стали «снижает количество энергии, производимой при производстве стали, на 75 процентов, а также экономит место на свалках».^[2] Материальная эффективность "предполагает использование технических стратегий, бизнес-моделей, предпочтений потребителей и инструментов политики, которые привели бы к значительному сокращению производства больших объемов энергоемких материалов, необходимых для обеспечения благополучия людей. Эффективность включает снижение спроса на энергию, сокращение выбросов и других воздействий промышленности на окружающую среду, а также повышение национальной ресурсной безопасности. С ростом населения и увеличения благосостояния спрос на добычу и переработку материалов, вероятно, удвоится в следующие 40 лет. Воздействие на окружающую среду необходимая обработка станет критической ".^[3]

Эффективность использования материалов в процессе строительства

Использование более «эффективных» материалов в строительном процессе сегодня может быть менее затратным и энергоемким, чем использование новых строительных материалов. Примером этого может быть использование переработанной стали для возведения каркаса здания вместо использования деревянных балок. Использование переработанной стали экономит место на свалках, которое в противном случае занимала бы сталь, экономит 75% энергии, необходимой для производства стали в производственном процессе, и спасает деревья от вырубки для строительства домов. Из переработанной стали можно придать точные размеры, необходимые для строительства, и из нее могут быть изготовлены «индивидуальные стальные балки и панели, подходящие для каждой конкретной конструкции».^[2] Эти новые, более эффективные материалы могут изначально стоить дороже при использовании в строительстве, но со временем сэкономят деньги за счет более низких счетов за отопление / охлаждение, меньших счетов за электричество и других видов счетов. Со временем вы сможете окупить свои деньги и сэкономить еще больше, не выходя из дома.

Освещение

Сегодня очень популярны три типа лампочек: лампы накаливания, компактные люминесцентные лампы (CFL) и светоизлучающие диоды (LED). Одно только электрическое освещение может составлять около 14% ваших текущих счетов за электроэнергию.^[4] В дополнение к этому, только 10 процентов электроэнергии, потребляемой лампой накаливания, генерирует свет; остальное потрачено впустую.^[4] Вот две таблицы, в которых сравниваются три типа лампочек:

Энергоэффективность и затраты на энергию	Светодиоды	Лампы накаливания	КЛЛ
Продолжительность жизни (средняя)	50 000 часов	1200 часов	8000 часов
Годовые эксплуатационные расходы (эквивалент 30 ламп накаливания в год)	32,85 долл. США в год	328,59 $ / год	76,65 $ / год
Содержит ртуть (токсичен)	Нет	Нет	да
Соответствует RoHS	да	да	Нет
Выбросы углекислого газа (30 ламп в год)	451 фунт / год	4500 фунтов / год	1051 фунт / год
Чувствительность к низким температурам	Никто	Немного	да
Чувствительность к влажности	Нет	Немного	да
Влияние циклического включения / выключения	Нет	Немного	Да - может резко сократить продолжительность жизни.
Включается мгновенно	да	да	Нет необходимости сначала разогреться
Долговечность	Очень прочный	Не прочный	Не прочный
Выделяемое тепло	3,4 БТЕ / час	85 БТЕ / час	30 БТЕ / час
Режимы отказа	Не типично	Немного	Да, может загореться, задымиться или издать запах.

^[5]

Визуальное представление об использовании электроэнергии по типу лампы с галогенными лампами в комплекте.

Световой выход	Светодиоды	Лампы накаливания	КЛЛ
Люмен излучаемый	Ватты использованные	Ватты использованные	Ватты использованные
450	4-5	40	9-13
800	6-8	60	13-15
1,100	9-13	75	18-25
1,600	16-20	100	23-30
2,600	25-28	150	30-55

^[5]

Еще один способ снизить потребление электроэнергии и сэкономить на освещении - установить диммирующие переключатели с этими лампочками. Диммер может увеличивать или уменьшать количество света, излучаемого лампой, по вашему желанию. Он не может сделать лампочку ярче, чем ее максимум, но он может уменьшить ее, тем самым потребляя меньше электроэнергии и экономя ваши деньги.^[4]

Методы изоляции

Популярные материалы, используемые для изоляция это стекловолокно, минеральная вата и шлаковая вата. После изготовления эти предметы не требуют энергии для использования и не требуют обслуживания, если они не повреждены. Правильное использование инфляции - наиболее эффективный способ сократить потребление энергии и выбросы парниковых газов.^[6]

Факты о сегодняшнем утеплении:

Использование изоляции снижает средние затраты на отопление и охлаждение дома примерно на 20%.^[6]
На каждую британскую тепловую единицу, потребляемую при производстве изоляции, за счет использования изоляции ежегодно экономится 12 британских тепловых единиц.^[6]
На каждый фунт диоксида углерода, выделяемого при производстве изоляции, удается избежать 330 фунтов диоксида углерода за счет использования изоляции.^[6]
Стекловолокно и изделия из минеральной и шлаковой ваты многоразового использования. Их легко снять и снова поставить на место.^[6]
По данным Министерства энергетики США, системы отопления и охлаждения используют более половины энергии, потребляемой в американских домах. Как правило, 42% расходов средней семьи за коммунальные услуги уходит на поддержание в доме комфортной температуры. Источники энергии, питающие эти системы отопления и охлаждения, выбрасывают более 500 миллионов тонн диоксида углерода и 12% выбросов оксида азота, активных компонентов в кислотных дождях. Сочетая надлежащее обслуживание оборудования, модернизацию, изоляцию, утепление, а также управление термостатом, вы можете вдвое сократить свои счета за электроэнергию и выбросы.^[6]

Жесткая полиуретановая пена на растительной основе

В последнее время публике выпускается изоляция нового «поколения». Жесткая полиуретановая пена на растительной основе производится из таких растений, как бамбук, конопля и водоросли, которые «обладают высокой влаго- и термостойкостью, отличными акустическими характеристиками и защитой от плесени и вредителей. Кроме того, она имеет более высокий коэффициент сопротивления R, чем стекловолокно или полистирол, Это означает, что он имеет более высокое тепловое сопротивление и лучше изолирует ».^[2] По словам партнера проекта Патрисии Марии Перес Таранкон из Acciona, Мадрид, Испания, гигроскопические свойства изоляции на биологической основе означают, что они могут поглощать и удерживать влагу из окружающего воздуха. «Материал действует как буфер влаги, - говорит она, - это смягчает изменения относительной влажности в окружающей среде, снижая риски от распространенных загрязнителей, таких как бактерии, вирусы, химические реакции, аллергии и респираторные инфекции, а также уменьшая потребность в кондиционер."^[7] Эти методы изоляции на основе растений могут быть дешевле, безопаснее, экономить больше энергии в домах и зданиях, а также сокращать потребление энергии в процессе производства изоляции.

Классная кровля

Еще один более эффективный способ сократить потребление энергии и сэкономить деньги вместе с новой изоляцией на основе растений - это правильная кровля. "Классная кровля «предполагает использование кровли, которая направляет солнечный свет обратно в атмосферу, вместо того, чтобы поглощаться материалом и попадать в здание.^[2] Эта холодная кровля может сэкономить деньги за счет снижения затрат на поддержание прохлады в здании с помощью кондиционеров. Тот же процесс можно использовать для сохранения тепла и снижения стоимости счета за отопление. Холодная крыша спроектирована так, чтобы отражать больше солнечного света и поглощать меньше тепла, чем стандартная крыша.^[8] Холодные крыши могут быть сделаны из высокоотражающей краски, листового покрытия или высокоотражающей черепицы или черепицы.^[8] Преимущества крутой крыши:

Снижение счетов за электроэнергию за счет уменьшения потребности в кондиционировании воздуха.^[8]
Повышение комфорта в помещениях без кондиционирования.^[8]
Снижение температуры кровли, что может продлить срок службы кровли.^[8]
Снизить местную температуру воздуха (иногда городской остров тепла эффект).^[8]
Снижение пикового потребления электроэнергии, что может помочь предотвратить перебои в подаче электроэнергии.^[8]
Уменьшите выбросы электростанций, в том числе диоксид углерода, диоксид серы, оксиды азота и ртуть, за счет сокращения использования энергии охлаждения в зданиях.^[8]

Переработанные материалы против новых материалов

Включение переработанные материалы В процесс производства новых товаров происходит коренное изменение. Минеральные ресурсы конечны, например боксит руда для алюминия или ископаемое топливо для производства пластмасс, поэтому крайне важно начать повторно использовать то, что мы уже добыли, чтобы не истощить то, что осталось. Существует множество доступных технологий, которые значительно помогают в переработке отходов, например: ближний инфракрасный оборудование, которое «является распространенной технологией сортировки в крупных операциях по переработке и может точно идентифицировать многие различные типы полимеров».^[9] Оборудование ближнего инфракрасного диапазона - намного более простой способ сортировки пластмасс по сравнению с человеческим глазом.

Алюминий

Алюминий обеспечивает максимальную экономию, поскольку для изготовления банок из переработанного материала требуется всего 4% энергии, необходимой для изготовления таких же банок из бокситовой руды. Металлы не разлагаются, поскольку они перерабатываются так же, как пластик и бумага, волокна сокращают каждый цикл, поэтому многие металлы являются первыми кандидатами на переработку, особенно с учетом их высокой стоимости за тонну по сравнению с другими предметами переработки.^[10]

Пластмассы

Полистирол из переработанного материала стоит на 88% меньше, чем без переработки, но незначительное количество полистирола перерабатывается в Соединенных Штатах из-за того, что его сложно отделить от других пластиков. Производство других пластиковых продуктов, таких как бутылки из полиэтилентерефталата для безалкогольных напитков, на 76% дешевле при производстве из переработанных материалов, и ожидается, что этот процент, а также разнообразие пластиков, которые могут быть переработаны, увеличатся с появлением новых технологий разделения, таких как пенная флотация и кожная флотация. [3,6] Тем не менее, пластик разлагается каждый раз, когда он перерабатывается, поэтому некоторое количество пластика всегда нужно будет получать непосредственно из ископаемых масел, если такие продукты будут и дальше производиться.^[10]

Бумага

Бумага (в частности, газета) и стекло имеют меньшую экономию энергии, чем предыдущие материалы, при этом переработанные продукты стоят на 45% и 21% меньше энергии соответственно. Вторичная бумага имеет большой рынок в Китае, хотя еще предстоит проделать работу, чтобы облегчить переработку смешанной бумаги, а не газет.^[10]

Если бы мы использовали эти методы переработки, нам не пришлось бы тратить энергию и ресурсы на добычу полезных ископаемых, чтобы получить новые ресурсы для использования в производстве. Переработанный алюминий, например, имеет те же свойства, что и недавно произведенный алюминий, но затрачивает гораздо меньше энергии в производственном процессе. Однако это предполагает, что предприятия по переработке отходов работают наиболее эффективным образом.^[10]

Повторное использование материалов

Повторное использование существующих материалов требует даже меньше энергии, чем переработка. Повторное использование предпочтительнее рециркуляции, потому что оно исключает расходы на транспортировку на завод по переработке, сортировку, переработку, распространение, и нет необходимости выплачивать заработную плату сотрудникам за выполнение этих задач. Многоразовые контейнеры должны быть изготовлены только один раз для сотен или тысяч использований (например, бутылки с водой, используемые каждый день в течение многих лет), а затраты на электроэнергию между использованиями приблизительно равны стоимости очистки контейнера водой с мылом, что является незначительным расходом по сравнению с например, сортировка, плавление и повторная заливка материала в форму.^[10] Теоретически повторное использование контейнеров может заменить пригодные для повторного использования контейнеры и одноразовые контейнеры, если они сделаны из достаточно прочного материала.^[10] Однако повторное использование материалов сопряжено с неудобствами. Некоторые из этих неудобств включают необходимость чистить контейнеры между использованиями, носить с собой полные или пустые контейнеры, и они требуют определенного времени из-за необходимости держать их, а не выбрасывать.^[10]

Стекло и бумага

Для продуктов со стеклянной тарой система залога-возврата, побуждающая людей возвращать тару в магазин для повторного использования, кажется более полезной, чем переработка, учитывая долговечность стекла и небольшую экономию энергии при его переработке.^[10] Повторное использование не подходит для печатной бумаги, а также для металлических или пластиковых предметов, не являющихся контейнером, таких как электроника или упаковочный материал, поэтому переработка может быть лучшим вариантом в этих случаях.^[10]