基于LCA-LCC的轻钢住宅节碳成效及技术经济分析
发布时间：2021-11-27 14:36
轻钢建筑以其生产过程清洁、材料可回收等优势成为建筑产业节能减排的重要切入点,但该看法仅是对单一阶段减排效应的定性认知,关于其全生命周期的节碳成效及节碳成本尚无定量论证。采用LCA-LCC方法,利用eFootprint工具对轻钢住宅及钢筋混凝土住宅的碳足迹进行精确测算,评估轻钢建筑的节碳成效,并在此基础上依据技术经济原理对比二者的成本及减排效果。结果显示轻钢住宅相比传统钢筋混凝土住宅可实现全生命周期23%的碳减排,材料可回收利用的特性对碳减排率贡献最大;实现1kg二氧化碳当量的减排仅需多支出0.35元,其中产品阶段的节碳成本最高,建设阶段最低。
【文章来源】：建筑钢结构进展. 2020,22(01)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
目标建筑平面布置
生产阶段的原材料投入数据主要来源于企业提供的用料表，并通过现场勘查对其进行补充和修正。生产阶段的能源消耗为施工机械消耗的电能、养护及清洗用水，以及办公区的生活消耗，其中耗电通过单一机械用电功率乘以使用时长得到，耗水量通过工程经验获得。使用阶段按使用期50年计算[15]，其主要消耗为照明、空调和生活热水耗费的电能，主要排放为生活垃圾。其中照明、生活热水耗电和生活垃圾的排放根据相关文献[16-18]和《2016年中国水资源公报》、《第一次全国污染源普查·生活源》计算获得，空调耗电则通过Dest进行模拟。由于现阶段轻钢住宅尚处于推广初期，缺乏废弃阶段的处理实践，因此参考文献资料对轻钢建筑的钢材和成套门窗按照90%的回收率进行回收，对其他材料进行焚烧或填埋处理[19-20]。钢筋混凝土建筑则全部进行焚烧或填埋[21]。两栋建筑的主要投入材料数据如表2所示。得到清单后在软件中分别建立同一规模和布局下的轻钢别墅和钢筋混凝土别墅的模型，软件建模效果如图3所示。接下来在生产阶段，将各构件所需原材料与数据库中的原材料生产数据进行匹配。在废弃阶段，将各废弃物与数据库中的废弃物处理数据进行匹配，并最终进入处理环节，以涵盖产品生产全过程。
经计算得到轻钢别墅和钢筋混凝土别墅各阶段的碳排放如图4所示。全生命周期中轻钢建筑相比钢筋混凝土建筑能够实现23%的碳减排。可以看出预想中的碳转移现象并没有发生，即使所使用的多数材料都为聚合物材料，轻钢建筑在物化阶段（产品阶段+建设阶段）的碳排放量依旧比钢筋混凝土建筑减少将近一半。而使用阶段由于轻钢建筑的保温性能较好，其空调耗电略小于钢筋混凝土建筑，且在其他消耗方面二者并无差异，因此实现了5%左右的碳减排。需要说明的是该结果是基于本案例中调查得到的结构做法及建材用量，不同的建筑设计能够实现的碳减排率未必相同，但产品和使用阶段应呈现“跷跷板”关系———在使用建材类型相同的情况下，围护结构性能通过建材用量来控制。使用的建材越多，保温性越好，使用阶段的节碳率也就越高，但与之对应的是产品阶段由于建材生产导致的碳排放增加，以至于节碳率降低甚至出现负值。因此应存在最佳做法使总体节碳率最高，未来可对其进行进一步研究。图4 各阶段碳排放量
【参考文献】：
期刊论文
[1]居民生活热水使用情况调研与分析[J]. 王珊珊,郝斌,彭琛,郭嘉羽,陈希琳,陆元元. 建设科技. 2016(16)
[2]钢结构住宅全寿命周期成本估算及评价研究[J]. 张晓丹,戚豹. 江苏建筑. 2015(05)
[3]住宅太阳能生活热水系统现状调研及能耗模型研究[J]. 于瑞,高岩,张野,丰晓航,燕达. 建筑科学. 2015(10)
[4]住宅集中生活热水系统现状调研及能耗模型研究[J]. 邓光蔚,燕达,安晶晶,于瑞,简毅文,张野,高岩. 给水排水. 2014(07)
[5]绿色建筑全生命周期成本效益评价[J]. 曹申,董聪. 清华大学学报(自然科学版). 2012(06)
[6]产品生命周期环境管理集成解决方案的研发[J]. 黄娜,王志慧,朱永光,孙宗林,王洪涛. 日用电器. 2012(04)
[7]通往节能减排目标的新途径——生命周期节能减排评价方法[J]. 王洪涛. 高科技与产业化. 2011(08)
[8]中国生命周期参考数据库的建立方法与基础模型[J]. 刘夏璐,王洪涛,陈建,何琴,张浩,姜睿,陈雪雪,侯萍. 环境科学学报. 2010(10)
[9]基于LCA的建筑节能综合评价体系研究[J]. 刘贵文,梁新宁. 建筑经济. 2009(10)
[10]基于生命周期评价的钢结构与混凝土结构建筑环境性能比较[J]. 苏醒,张旭,黄志甲. 环境工程. 2008(S1)
硕士论文
[1]基于BIM的绿色建筑分析及碳排放计算的应用研究[D]. 吴东东.哈尔滨工业大学 2015
[2]轻钢结构住宅的生命周期成本评价与研究[D]. 代高琴.长安大学 2013
本文编号：3522484
【文章来源】：建筑钢结构进展. 2020,22(01)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
目标建筑平面布置
生产阶段的原材料投入数据主要来源于企业提供的用料表，并通过现场勘查对其进行补充和修正。生产阶段的能源消耗为施工机械消耗的电能、养护及清洗用水，以及办公区的生活消耗，其中耗电通过单一机械用电功率乘以使用时长得到，耗水量通过工程经验获得。使用阶段按使用期50年计算[15]，其主要消耗为照明、空调和生活热水耗费的电能，主要排放为生活垃圾。其中照明、生活热水耗电和生活垃圾的排放根据相关文献[16-18]和《2016年中国水资源公报》、《第一次全国污染源普查·生活源》计算获得，空调耗电则通过Dest进行模拟。由于现阶段轻钢住宅尚处于推广初期，缺乏废弃阶段的处理实践，因此参考文献资料对轻钢建筑的钢材和成套门窗按照90%的回收率进行回收，对其他材料进行焚烧或填埋处理[19-20]。钢筋混凝土建筑则全部进行焚烧或填埋[21]。两栋建筑的主要投入材料数据如表2所示。得到清单后在软件中分别建立同一规模和布局下的轻钢别墅和钢筋混凝土别墅的模型，软件建模效果如图3所示。接下来在生产阶段，将各构件所需原材料与数据库中的原材料生产数据进行匹配。在废弃阶段，将各废弃物与数据库中的废弃物处理数据进行匹配，并最终进入处理环节，以涵盖产品生产全过程。
经计算得到轻钢别墅和钢筋混凝土别墅各阶段的碳排放如图4所示。全生命周期中轻钢建筑相比钢筋混凝土建筑能够实现23%的碳减排。可以看出预想中的碳转移现象并没有发生，即使所使用的多数材料都为聚合物材料，轻钢建筑在物化阶段（产品阶段+建设阶段）的碳排放量依旧比钢筋混凝土建筑减少将近一半。而使用阶段由于轻钢建筑的保温性能较好，其空调耗电略小于钢筋混凝土建筑，且在其他消耗方面二者并无差异，因此实现了5%左右的碳减排。需要说明的是该结果是基于本案例中调查得到的结构做法及建材用量，不同的建筑设计能够实现的碳减排率未必相同，但产品和使用阶段应呈现“跷跷板”关系———在使用建材类型相同的情况下，围护结构性能通过建材用量来控制。使用的建材越多，保温性越好，使用阶段的节碳率也就越高，但与之对应的是产品阶段由于建材生产导致的碳排放增加，以至于节碳率降低甚至出现负值。因此应存在最佳做法使总体节碳率最高，未来可对其进行进一步研究。图4 各阶段碳排放量
【参考文献】：
期刊论文
[1]居民生活热水使用情况调研与分析[J]. 王珊珊,郝斌,彭琛,郭嘉羽,陈希琳,陆元元. 建设科技. 2016(16)
[2]钢结构住宅全寿命周期成本估算及评价研究[J]. 张晓丹,戚豹. 江苏建筑. 2015(05)
[3]住宅太阳能生活热水系统现状调研及能耗模型研究[J]. 于瑞,高岩,张野,丰晓航,燕达. 建筑科学. 2015(10)
[4]住宅集中生活热水系统现状调研及能耗模型研究[J]. 邓光蔚,燕达,安晶晶,于瑞,简毅文,张野,高岩. 给水排水. 2014(07)
[5]绿色建筑全生命周期成本效益评价[J]. 曹申,董聪. 清华大学学报(自然科学版). 2012(06)
[6]产品生命周期环境管理集成解决方案的研发[J]. 黄娜,王志慧,朱永光,孙宗林,王洪涛. 日用电器. 2012(04)
[7]通往节能减排目标的新途径——生命周期节能减排评价方法[J]. 王洪涛. 高科技与产业化. 2011(08)
[8]中国生命周期参考数据库的建立方法与基础模型[J]. 刘夏璐,王洪涛,陈建,何琴,张浩,姜睿,陈雪雪,侯萍. 环境科学学报. 2010(10)
[9]基于LCA的建筑节能综合评价体系研究[J]. 刘贵文,梁新宁. 建筑经济. 2009(10)
[10]基于生命周期评价的钢结构与混凝土结构建筑环境性能比较[J]. 苏醒,张旭,黄志甲. 环境工程. 2008(S1)
硕士论文
[1]基于BIM的绿色建筑分析及碳排放计算的应用研究[D]. 吴东东.哈尔滨工业大学 2015
[2]轻钢结构住宅的生命周期成本评价与研究[D]. 代高琴.长安大学 2013
本文编号：3522484
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