基于BIM和GIS的装配式建筑生命周期温室气体排放分析

发布时间：2020-03-28 13:58

【摘要】：近些年,在环境日益恶劣的背景下,建筑产业的绿色发展作为社会各行各业的关注重点之一,已成为建筑研究领域所探讨的热点话题。因此,如何合理有效地减少建筑温室气体排放是当前阶段需要重点考虑的问题。装配式建筑作为当前中国政府大力推广的建筑类型,其全生命周期环境影响的水平有待进一步的探索。本研究在总结国内外现有研究成果以及资料文献的基础之上,通过对分析模型以及分析手段的结合创新,为装配式建筑的环境影响效益研究开辟出全新的、具有一定参考价值的方式方法。具体而言,本研究借助BIM模型的搭建,应用LCA方法对建筑材料或构件的环境影响程度进行计算处理,并借助蒙特卡洛模拟的手段获取装配式建筑温室气体排放的概率分布情况,同时通过GIS中的缓冲区分析及网络分析技术对所得数据进行空间分析,并且创新出将三种模型技术优势相结合的LCA+BIM+GIS模型。本研究得出如下结果:(1)LCA+BIM+GIS的模型创新对于装配式建筑环境影响效益的研究具有重大的意义,该模型通过对三种模型技术各自优势的提炼整合,方便研究者与行业相关人员对于环境影响数据进行查找利用,与此同时提升了分析的精确程度与相关决策的科学性;(2)通过案例研究发现,在预制构件的生产、运输及安装三个阶段分别存在有以下三个特征:(1)在预制构件的生产阶段,钢筋与混凝土这类建筑中不可或缺且用量巨大的材料所产生的温室气体排放量通常数量庞大,同时,作为基础能源之一的电的使用对于某一地区温室气体浓度亦能产生一定程度的影响,而作为预埋件的热镀锌钢管,虽然在使用量上与钢筋或混凝土等建筑必需材料相比较而言较少,但由于热镀锌钢管的碳排放因子较大,因此,其使用对温室气体产生的影响也较为可观;(2)在预制构件的运输阶段,不同构件温室气体排放量的多少主要与运输距离以及构件工程量有关;(3)根据案例的计算数据可知,装配式建筑预制构件的安装阶段是三个阶段中温室气体排放量最少的阶段,而其产生温室气体排放的主要原因是安装时所应用到的机械如塔吊等在工作过程中消耗柴油从而产生的温室气体。(3)温室气体排放的不确定性分析结果表明,由于传统建筑施工过程中会产生一定程度的新建建筑废弃物,而这些废弃物又具有较大的不确定性,故传统建筑施工的不确定范围较装配式建筑更大。(4)经过将新型装配式建筑与传统浇筑型建筑进行对比,发现装配式建筑在温室气体排放方面对环境的影响程度相较传统建筑模式而言具有一定程度的降低。但值得注意的是,在本研究案例中,传统现浇建筑运输阶段每平米温室气体排放为4.09kg,装配式建筑运输阶段每平米温室气体排放为6.71kg。因此装配建筑与传统现浇建筑相比,在运输阶段并不一定能减少温室气体的排放。
【图文】：

框架图,框架,构件,环境影响

施工时间地理信息图1-2 研究内容框架本研究的研究内容主要包括以下几个方面：（1）在 BIM 族库中提取构件的属性信息，包括材料属性，几何属性，对于没有图形的构件通过几何建模的方式，手动输入尺寸即可绘制构件的图形，分析构件在生产阶段、物流运输阶段、现场装配施工阶段的环境影响，本文以温室排放为例，则主要分析材料消耗及能源消耗，借助 efootprint 软件得出碳排放因子，从而建立构件属性和环境的数据关系。（2）根据数据关系建立环境分析库，在同类型构件数据库的基础上，只要知道构件的材料属性和几何属性，，系统则计算出其环境影响，对同一项目中的构件集成，即可得出项目中装配式建筑中使用预制构件的环境影响。（3）借助 GIS 技术展现温室气体排放的空间分布

界面图,软件操作,界面,背景数据

图2-4 efootprint 软件操作界面2.1.2 收集模型数据全生命周期模型中数据收集的基本单位是过程清单数据集，它表示的是全生命周期中某一个过程的单位产出（包括主产品和副产品）以及其相应的输入（包括原料、能耗、土地资源等资源消耗）和输出（包括环境排放和待处置废弃物）。全生命周期模型遵循的是线性假设，即整个数据集呈现比例变化。全生命周期模型中的数据一般可以通过两种形式获取：实景数据和背景数据。实景数据来自于企业及供应商，这一类数据可以完全代表所研究的案例，因此具有较高的精确性。然而，在很多情况下研究者没有办法追溯到供应商，有时即使是追溯到供应商或企业它们也并没有存储相应的数据。这时就需要使用背景数据了。背景数据主要来自于数据库，这些数据主要为行业的平均水平。因此背景数据在一定程度上并不能代表某一个公司或地区。
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X322

【参考文献】