建筑玻璃生命周期的再思考

重新思考的生命周期建筑玻璃 摘 要 本报告旨在将循环经济原则应用于建筑和城镇基础设施建设中使用的众多材料之一的生命周期。 在建筑行业中，玻璃用于各种产品，包括内部隔断和陈列柜，但主要用于所有建筑类型和所有行业的窗户和玻璃系统中的建筑玻璃。玻璃还用于应用于建筑物和基础设施项目的光伏面板。 玻璃是一种惰性材料，有可能在闭环系统中无限回收。再加上中空玻璃单元（双层和三层玻璃）的使用寿命短，材料的潜力和当前的利用率之间似乎存在差异。 在英国，我们每年产生近20万吨消费后的玻璃垃圾。其中大部分被填埋或粉碎成骨料。 使用回收玻璃制造新的玻璃产品可以节省大量的能源和二氧化碳，并有助于创造循环经济。本报告回顾了现有的线性玻璃制造工艺，并提出了一种循环方法，通过高水平的回收再利用，使玻璃材料达到使用寿命。 讨论了这种方法的局限性，障碍和可行性，并制定了用于实施运营系统的策略，该系统将为消费后建筑平板玻璃的回收提供可持续的商业案例。 A C K N O W L E D G E M E N T S 感谢UKMEA对Arup的投资，他们为该研究项目提供了资金，作为更广泛的Arup研究与建筑环境相关的循环经济原则的一部分。 图1协作者和贡献者 来自Arup的Graham Dodd和Kristian Steele在开发研究方法，记录和审查本报告的内容方面提供了宝贵的专业知识。 感谢英国玻璃和玻璃技术服务公司与Arp团队合作编写本报告。这些公司正在积极研究从英国翻新和拆除行业回收消费后建筑玻璃的潜力，并得到了FISSAC项目的支持，该项目已获得欧盟地平线2020研究与创新计划的资助。64215. 特别感谢Valli Murthy，英国玻璃的环境顾问和GTS的Chris Holcroft，他们都为本报告的研究和开发提供了时间和精力。 投资Arup 1.1.1Aim 091.2上下文091.3值10 4.9.2Verde SW1 53 4.1浮法玻璃制造工艺184.2Float位置204.3巨型玻璃板204.4玻璃加工214.5中空玻璃机组234.6现场安装和设计寿命234.7寿命结束24 10.10.1导言5410.2项目研究57 5.5.1碎玻璃等级315.2值315.3如何实现A级碎玻璃34 6.6.1原材料用途356.2能源使用356.3 CO26.4垃圾填埋场35 35 7.7.1翻新市场367.2拆除市场407.3财务考虑407.4浮法玻璃制造商427.5施工采购流程437.6施工评价方法43 8. 在格拉斯哥最近的翻新项目的设计开发过程中，我们开始了该翻新项目是Burrell文艺复兴项目,将成为本报告开发过程的试点项目。 1.1AIM 该报告的目的是研究消费后建筑平板玻璃闭环回收的经济，技术，环境和后勤可行性，包括对监管驱动因素，机会和障碍的研究。 1.2上 下 文 根据欧盟委员会的说法，建筑和拆除废物（CDW）是欧盟产生的质量最大，体积最大的废物流之一。它约占25％- 30％ 在整个欧盟范围内，所有建筑玻璃垃圾的适当回收比较 德勤的一项可持续发展研究表明，尽管具有可回收性，但报废建筑玻璃几乎从未回收成新的玻璃产品。 它经常与其他建筑材料一起压碎并放入垃圾填埋场或恢复到低等级填写申请。“ 在一切照旧的情况下，每年可避免92.5万吨填埋废物，每年可节省约123万吨初级原料(其中873, 000吨为沙子)，并每年减少超过23万吨的碳排放量[2]。 在欧盟产生的所有废物中，由许多材料组成，包括混凝土，砖，石膏，木材，玻璃，金属，塑料，溶剂，石棉和挖掘的土壤，其中许多可以回收利用[1]。 玻璃制造商准备回收废平板玻璃，以回收成新的平板玻璃产品，前提是质量规格得到满足。平板玻璃制造商同意并支持闭环回收的原则，以增加平板玻璃产品的回收含量，因为有可能增加制造过程中使用的回收玻璃的百分比[3]。 德勤可持续发展研究表明，尽管具有可回收性，但报废建筑玻璃几乎从未被回收成新的玻璃产品[2]。 通常与其他建筑材料一起压碎并放入垃圾填埋场或回收到低品位填充应用中。 废物框架指令（2008 / 98 / EC）的目标之一是为迈向欧洲回收社会提供一种工具特别是，第11.2条规定，“成员国应采取必要措施，旨在到2020年实现至少70％（按重量计） 建筑物中使用的平板玻璃大部分可以在玻璃窑炉中拆除和回收。平板玻璃行业开始探索报废建筑玻璃收藏的发展， 2分类和回收，并准备在其制造过程中使用更多的回收玻璃，因此节省原材料，能源并减少CO排放[3]。关键步骤是在解构和收集过程中保持消费后玻璃无污染。 非危险建筑和拆除废物… …应准备重新使用，回收或进行其他材料回收”[4] 图2伦敦的劳埃德大楼©Arup 1.3VALUE Arup对当前的回收物流结构以及典型的翻新施工流程和供应链有了了解。我们已经调查了为翻新项目中的建筑平板玻璃的回收编写稳健规范所需的流程。 新立面的设计和规格应遵循指导，以最大限度地提高玻璃的回收潜力。 这可以带动废弃建筑平板玻璃回收的增加，从而减少原始原料的使用，降低平板玻璃制造的碳强度。 很可能在未来几年，建筑和拆除行业将需要在其实践中变得更加资源高效和循环。例如，英国政府最近设定了一个目标，即到2050年实现“零可避免浪费” [5]。 “新的设计和规格外墙应遵循指导，以最大限度地发挥玻璃的潜力被回收”。 投资Arup 不可再生资源的稀缺不是一个新现象；无论你对气候的立场如何 改变，毫无疑问，人类对世界自然资源的过度使用。作为一个社会，我们必须摆脱这种情况接受、使用、处置作为建筑业的成员，我们有责任接受这一挑战。 循环经济方法为设计师和工程师提供了一个框架，以建立更可持续，更绿色的建筑和基础设施项目，并使经济增长与有限的资源消耗脱钩。 “我们认为，现有的有关材料，能源和废物产生的做法无法持续”。 图3 循环经济©艾伦·麦克阿瑟基金会1狩猎和捕鱼2可以将收获后和消费后的废物作为输入改编自Braungart &McDonough的摇篮设计协议 Arup是Ellen MacArthur基金会的“知识合作伙伴”，其使命是“加速过渡”to a circular economy ’ [6]. set up in 2010 thecharacy is at the foread of change acrossindustries. At Arup our focus is on the positivechange design can make. 图3，艾伦·麦克阿瑟基金会的图表，描述了循环经济，并显示了两个流。生物循环，在左边，包括农业和土壤肥力作为例子。More important for this research and in thebuilded environment are the Technical Cycles,shown on the right. This cycle considered limitedmaterial resources and routes to circular processsuch as reasonation, refurbishment and recycling. 在设计和制造中使用更少的材料。保持产品更长的时间；使用危害较小的材料重新使用 检查，清洁，修理翻新，修理，整个项目或备件。 将废物转化为新物质或产品。如果符合质量协议，则包括堆肥。 包括厌氧消化、焚烧能量回收、气化和热解生产能源(燃料、热能和电力)和废料；一些回填操作。 无能量回收的填埋和焚烧。 然而，这是一个重要的步骤，因为建筑围护结构中的大多数玻璃目前都是以密封的中空玻璃单元的形式使用，其组件不容易分离和重复使用。在建筑物中对玻璃进行热处理的广泛使用也使得玻璃的重新成型和重新使用成为问题。 现有建筑存量的再利用和再利用绝对符合这一理念，升级现有建筑时可能进行的不同程度的干预可能落入这些周期中的任何一个。 图4英国废物等级 通常，现有建筑物中的玻璃更换必须满足热性能和太阳能控制要求，以改善能源和燃料节约。 采用循环经济原则的新设计可以通过避免使用寿命结束时的障碍物，在建筑环境中重复使用或长期使用玻璃材料。 重要的是要理解，材料回收几乎是实现真正循环经济的最后手段和最不可持续的方法，因为它需要最主要的能源。 “作为一个社会，我们必须摆脱这种接受、使用、处置的心态，作为建筑行业的成员，我们有责任迎接挑战”。 投资Arup 玻璃制造是一个古老的过程。人造玻璃的历史可以追溯到公元前3000年之前，在罗马帝国蓬勃发展，并在欧洲13世纪和14世纪大教堂的彩色玻璃窗中成为一种艺术形式。 fi燕麦的原材料玻璃生产厂家：%原材料[7] 在目前为玻璃制造提供沙子的英格兰四个独立工厂中，只有一个被认为具有10年的许可储备-这是用于有色容器玻璃而不是透明玻璃。 “这种情况的长期风险有限资源是真实的即使是现在，提取成本也有些波动，而供应被认为是丰富的。” 主要成分是优质硅砂，占现代玻璃制造原料的70％以上。添加纯碱以协助 熔融过程和石灰石和白云石的耐久性和风化性能主要完成原材料的输入。所有这些材料在到达浮法线之前进行开采或采石、加工和运输。 苏格兰还有3个拥有较高储量的地点，这些地点已经为英格兰北部的玻璃制造商提供原材料。 二氧化硅含量超过95%或更多的砂称为硅砂。由于其在特定的非骨料应用中的使用，并且由于它仅在英国的有限数量的地点发生，因此在矿物规划方面，硅砂的处理方式与一般建筑骨料砂不同。只有最纯的硅砂用于玻璃制造，在1980年代中期，玻璃制造成为。英国最大的硅砂消费国。 总体而言，虽然英国玻璃行业没有迹象表明即将出现严重短缺，但对于支持英国玻璃制造的硅砂供应的长期安全性存在相当大的不确定性，该行业肯定会欢迎额外的供应选择。 Glass cullet is also a valid alternative to silicasand. All glass manufacture includes a percent ofglass cullet and for every one tonne of cullet usedin the manufacture of float glass, 1.2 tons of rawmaterial 虽然英国采砂场不面临适合广泛的专业最终用途的硅砂短缺，但在透明玻璃的情况下，满足化学纯度和一致性方面最严格要求的砂可能相对稀缺。 节省了[11]。碎玻璃是将碎玻璃返回到熔炉中进行重新熔化。大多数玻璃制造商使用来自自己的碎玻璃或来自当地玻璃加工者的废料的预消费玻璃。目前，进入欧洲玻璃制造商熔炉的碎玻璃的平均数量平均为20 - 25％，但可以在进入熔炉的原材料的10 - 40％之间[9]。 描述了现有的建筑玻璃制造的线性过程。我们已经确定了玻璃回收在每个步骤中的可能性和局限性。 4.1F L O A T玻 璃M A N U FA C T U R I N G P R O C E S S 我们今天所知并广泛用于建筑和汽车玻璃制造的浮法玻璃工艺由Alastair Pilkington爵士于1952年获得专利[7]。 现代操作允许玻璃厚度在0.4 mm至25mm之间，通常宽度约为3m。浮法玻璃生产线一年365天，每天24小时运行，通常在10 -15年内不会停止。单个缺陷可能需要停止该过程，因此可能会对生产产生严重影响。 原材料在超过1300摄氏度的炉中熔化，然后从炉中连续倒入浅的熔融锡浴中。在锡的表面上，玻璃铺开并形成水平表面。制造的玻璃的厚度可以通过改变玻璃带从浴中拉出的速率来控制。 A single float line can produce a bribon of glass6000km long over the year [7]. It is an en