寒区住宅外墙保温体系生命周期CO 2 排放性能研究与优化
发布时间：2021-11-17 17:37
从全球范围来看,建筑业能源消耗与碳排放已分别占其总能耗的40%和36%,且日益成为目前节能减排领域重点关注的热点,其中外墙传热所带来的热量损失高达30%。究其原因,一方面因外墙保温体系保温性能的优劣对建筑使用期的空调能耗以及碳排放等均有直接的影响,另一方面外墙保温体系在生产阶段同样带来能耗和碳排放。因此,仅靠增加保温材料厚度,在运行阶段起到的节能效果与因材料增加引起的物化能相比将得不偿失,反而会引起总能耗和排放的增加,因此对其展开生命周期评价与研究显得尤为重要。本文依托外墙保温体系生命周期评价理论,建立相应的数学模型,为外墙保温体系生命周期CO2排放提供理论基础。通过范围界定、来源分析、清单建立、影响评价等环节来完成对EPS、XPS、PUR、岩棉等主要墙体保温材料的生产阶段碳排放研究,并对单位体积各保温板CO2排放量大小排序。以典型房间为例,本文对使用阶段采暖空调能耗进行模拟,比较不同保温材料类型,不同气候分区以及不同朝向情况的能耗规律。还给出了当节能率达到50%时的保温板厚度取值。根据模拟出的采暖以及空调能耗,考虑相应的能源碳排放因子,给出...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
013年世界各国碳排放分布
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文3近年来我国致力于建筑节能减排开展了一系列工作，20世纪80年代开始，我国通过借鉴西方发达国家的经验，我国相继颁布了一系列相关的法律法规。1986年，我国颁布了第一个建筑节能标准《民用建筑设计标准》，2014年颁布《国家新型城镇化规范》，规范中明确指出将大力支持试点城市低碳发展，这一举措在全国各大城市中得到了积极响应，各城市依据自身情况与发展条件广泛开展了低碳城市建设规划与试点工程。2006年我国颁布了《绿色建筑评价标准》，给出了绿色建筑的相关评价标准，但有关建筑碳排放方面没有给出相应的量化方法以及指标。2014年，我国正式颁布了《建筑碳排放计量标准》，给出了建筑CO2排放的量化标准和指标，但尚缺乏各种建材的碳排放因子数据，评价方法仍然存在着许多不足之处。我国2016年出台的《中共中央国务院关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》对未来中国城市的发展路线进行了规划，并提出“适用、经济、绿色、美观”的指导方针。建设部及多个省市相继出台制定“绿色建筑评价标准”，旨在促进指导建筑业的绿色发展。尽管我国为建筑低碳化发展做了很多积极努力，我国关于建筑CO2排放的理论研究仍处于起步阶段，相关标准和评估体系的建立尚不完善，无法满足时代发展的需求。1.1.3外墙保温体系对建筑能耗的影响围护结构是建筑物的重要构件，墙体作为围护结构的主要部分，其生命周期贯穿建筑生命周期，并在建材生产以及建筑运行两大阶段产生主要作用。研究表明，在公共建筑的全年运行能耗中，暖通空调能耗占比达50%以上，由于围护结构传热所带来的热量损失高达20%-40%[9]，图1-3给出了围护结构能耗图1-2我国建筑能耗占全社会终端能耗比例变化趋势
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文4分布情况，建筑耗热量由围护结构传热耗损量、空气渗透耗损量等几部分组成，其中由于外墙传热引起的能耗比例最高，占30%左右。外墙保温体系作为一种由多种材料按一定构造形式相互配合形成的复合体系，建筑投入使用后的采暖空调能耗及碳排放会受保温性能的直接影响；另一方面，由于外墙保温体系在生产阶段同样带来能耗和CO2排放，增加保温材料厚度虽然可以在建筑使用阶段起到节能作用，但是保温材料的增加会引起生产阶段物化能的增加，如果节能作用无法抵消物化能的增加，反而会引起能耗和排放的增加[3]。因此，应该从生命周期的角度入手，对外墙保温体系的生命周期排放进行研究。此外，实际工程中还应该兼顾经济性需求，不能仅仅关注降低运行成本而忽略投资成本的增加，也不能仅以投资成本为优化目标。需要以生命周期成本为优化目标来全面权衡两个阶段的影响[10]。据相关研究，北方城镇采暖能耗在我国建筑能耗中占比最高，约占40%，2004年北方冬季供暖面积约为60亿平方米[11],采暖能源需求量大。寒区采暖能耗高，相应的由于能源消耗产生的碳排放量比例也很高，对于寒区保温体系的热工性能要求也更高，因此对于寒区外墙保温体系能耗以及碳排放的研究很有必要。为此，本文旨在从理论上建立寒区住宅外墙保温体系碳排放的理论分析框架，从生产及使用阶段两个部分实现对碳排放的量化计算。并根据分析结果给出相应的可以应用于工程实际中的优化意见。图1-3建筑围护结构能耗损失构成图
【参考文献】：
期刊论文
[1]住宅建筑外墙保温材料及保温层厚度优化措施[J]. 高柔媚,于威. 居舍. 2019(09)
[2]外墙发泡水泥保温板施工技术研究与应用[J]. 付员梅,彭振锋,何强龙. 建筑技术开发. 2019(01)
[3]商业建筑外墙保温层合理厚度研究[J]. 韩京彤,聂金哲,李德英. 新型建筑材料. 2018(12)
[4]严寒地区建筑外墙外保温构造保温层经济厚度研究[J]. 金虹,邵腾,陈德龙,金雨蒙. 南方建筑. 2018(02)
[5]我国北方地区采暖能耗特点研究[J]. 赵丽丽. 建材与装饰. 2016(25)
[6]建筑用岩棉生产的生命周期评价及节能减排分析[J]. 刘富成,赵薇,王天华,张文宇,孙一桢. 新型建筑材料. 2016(05)
[7]投入产出法测算CO2排放量及其影响因素分析[J]. 刘宇,吕郢康,周梅芳. 中国人口·资源与环境. 2015(09)
[8]聚苯板生产生命周期环境影响评价研究[J]. 马丽萍,蒋荃,赵春芝. 新型建筑材料. 2014(01)
[9]节能减排建筑业要有作为[J]. 吴硕贤. 中国经济和信息化. 2013(05)
[10]我国典型硬泡聚氨酯板生命周期评价研究[J]. 马丽萍,蒋荃,赵春芝. 化学工程与装备. 2013(01)
博士论文
[1]建筑碳排放量化分析计算与低碳建筑结构评价方法研究[D]. 张孝存.哈尔滨工业大学 2018
硕士论文
[1]寒冷地区既有居住建筑节能改造围护结构保温层厚度优化研究[D]. 郭大鹏.中国矿业大学 2019
[2]夏热冬冷地区居住建筑墙体保温优化方法研究[D]. 赵迎杰.湖南大学 2017
[3]浙江省建筑外墙保温体系物化过程CO2排放研究[D]. 周越.浙江大学 2017
[4]全球气候变暖背景下能源结构调整研究[D]. 陈荣翼.新疆大学 2016
[5]重庆地区典型建筑外墙保温体系生命周期CO2排放研究[D]. 竹世忠.重庆大学 2015
[6]绿色建筑结构体系碳排放计量方法与对比研究[D]. 张孝存.哈尔滨工业大学 2014
[7]两种不同材料外墙外保温系统生命周期评价[D]. 李朱.北京工业大学 2014
[8]碳排放配额在炭黑行业的分配研究[D]. 宋鹏飞.上海交通大学 2014
[9]基于全生命周期原理的建筑保温材料环境影响研究[D]. 肖君.西安建筑科技大学 2013
[10]住宅建筑外墙保温层厚度优化研究[D]. 郑飚.安徽工业大学 2012
本文编号：3501378
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
013年世界各国碳排放分布
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文3近年来我国致力于建筑节能减排开展了一系列工作，20世纪80年代开始，我国通过借鉴西方发达国家的经验，我国相继颁布了一系列相关的法律法规。1986年，我国颁布了第一个建筑节能标准《民用建筑设计标准》，2014年颁布《国家新型城镇化规范》，规范中明确指出将大力支持试点城市低碳发展，这一举措在全国各大城市中得到了积极响应，各城市依据自身情况与发展条件广泛开展了低碳城市建设规划与试点工程。2006年我国颁布了《绿色建筑评价标准》，给出了绿色建筑的相关评价标准，但有关建筑碳排放方面没有给出相应的量化方法以及指标。2014年，我国正式颁布了《建筑碳排放计量标准》，给出了建筑CO2排放的量化标准和指标，但尚缺乏各种建材的碳排放因子数据，评价方法仍然存在着许多不足之处。我国2016年出台的《中共中央国务院关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》对未来中国城市的发展路线进行了规划，并提出“适用、经济、绿色、美观”的指导方针。建设部及多个省市相继出台制定“绿色建筑评价标准”，旨在促进指导建筑业的绿色发展。尽管我国为建筑低碳化发展做了很多积极努力，我国关于建筑CO2排放的理论研究仍处于起步阶段，相关标准和评估体系的建立尚不完善，无法满足时代发展的需求。1.1.3外墙保温体系对建筑能耗的影响围护结构是建筑物的重要构件，墙体作为围护结构的主要部分，其生命周期贯穿建筑生命周期，并在建材生产以及建筑运行两大阶段产生主要作用。研究表明，在公共建筑的全年运行能耗中，暖通空调能耗占比达50%以上，由于围护结构传热所带来的热量损失高达20%-40%[9]，图1-3给出了围护结构能耗图1-2我国建筑能耗占全社会终端能耗比例变化趋势
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文4分布情况，建筑耗热量由围护结构传热耗损量、空气渗透耗损量等几部分组成，其中由于外墙传热引起的能耗比例最高，占30%左右。外墙保温体系作为一种由多种材料按一定构造形式相互配合形成的复合体系，建筑投入使用后的采暖空调能耗及碳排放会受保温性能的直接影响；另一方面，由于外墙保温体系在生产阶段同样带来能耗和CO2排放，增加保温材料厚度虽然可以在建筑使用阶段起到节能作用，但是保温材料的增加会引起生产阶段物化能的增加，如果节能作用无法抵消物化能的增加，反而会引起能耗和排放的增加[3]。因此，应该从生命周期的角度入手，对外墙保温体系的生命周期排放进行研究。此外，实际工程中还应该兼顾经济性需求，不能仅仅关注降低运行成本而忽略投资成本的增加，也不能仅以投资成本为优化目标。需要以生命周期成本为优化目标来全面权衡两个阶段的影响[10]。据相关研究，北方城镇采暖能耗在我国建筑能耗中占比最高，约占40%，2004年北方冬季供暖面积约为60亿平方米[11],采暖能源需求量大。寒区采暖能耗高，相应的由于能源消耗产生的碳排放量比例也很高，对于寒区保温体系的热工性能要求也更高，因此对于寒区外墙保温体系能耗以及碳排放的研究很有必要。为此，本文旨在从理论上建立寒区住宅外墙保温体系碳排放的理论分析框架，从生产及使用阶段两个部分实现对碳排放的量化计算。并根据分析结果给出相应的可以应用于工程实际中的优化意见。图1-3建筑围护结构能耗损失构成图
【参考文献】：
期刊论文
[1]住宅建筑外墙保温材料及保温层厚度优化措施[J]. 高柔媚,于威. 居舍. 2019(09)
[2]外墙发泡水泥保温板施工技术研究与应用[J]. 付员梅,彭振锋,何强龙. 建筑技术开发. 2019(01)
[3]商业建筑外墙保温层合理厚度研究[J]. 韩京彤,聂金哲,李德英. 新型建筑材料. 2018(12)
[4]严寒地区建筑外墙外保温构造保温层经济厚度研究[J]. 金虹,邵腾,陈德龙,金雨蒙. 南方建筑. 2018(02)
[5]我国北方地区采暖能耗特点研究[J]. 赵丽丽. 建材与装饰. 2016(25)
[6]建筑用岩棉生产的生命周期评价及节能减排分析[J]. 刘富成,赵薇,王天华,张文宇,孙一桢. 新型建筑材料. 2016(05)
[7]投入产出法测算CO2排放量及其影响因素分析[J]. 刘宇,吕郢康,周梅芳. 中国人口·资源与环境. 2015(09)
[8]聚苯板生产生命周期环境影响评价研究[J]. 马丽萍,蒋荃,赵春芝. 新型建筑材料. 2014(01)
[9]节能减排建筑业要有作为[J]. 吴硕贤. 中国经济和信息化. 2013(05)
[10]我国典型硬泡聚氨酯板生命周期评价研究[J]. 马丽萍,蒋荃,赵春芝. 化学工程与装备. 2013(01)
博士论文
[1]建筑碳排放量化分析计算与低碳建筑结构评价方法研究[D]. 张孝存.哈尔滨工业大学 2018
硕士论文
[1]寒冷地区既有居住建筑节能改造围护结构保温层厚度优化研究[D]. 郭大鹏.中国矿业大学 2019
[2]夏热冬冷地区居住建筑墙体保温优化方法研究[D]. 赵迎杰.湖南大学 2017
[3]浙江省建筑外墙保温体系物化过程CO2排放研究[D]. 周越.浙江大学 2017
[4]全球气候变暖背景下能源结构调整研究[D]. 陈荣翼.新疆大学 2016
[5]重庆地区典型建筑外墙保温体系生命周期CO2排放研究[D]. 竹世忠.重庆大学 2015
[6]绿色建筑结构体系碳排放计量方法与对比研究[D]. 张孝存.哈尔滨工业大学 2014
[7]两种不同材料外墙外保温系统生命周期评价[D]. 李朱.北京工业大学 2014
[8]碳排放配额在炭黑行业的分配研究[D]. 宋鹏飞.上海交通大学 2014
[9]基于全生命周期原理的建筑保温材料环境影响研究[D]. 肖君.西安建筑科技大学 2013
[10]住宅建筑外墙保温层厚度优化研究[D]. 郑飚.安徽工业大学 2012
本文编号：3501378
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