装配式与现浇住宅基于全寿命周期的热力学与环境影响评价研究

以北京市某装配式民用住宅楼作为研究对象,建立装配式住宅全寿命周期能耗、耗及CO_2排放量的热力学计算模型。基于调研数据,应用此模型计算出该栋装配式住宅全寿命周期各个阶段的能耗、耗及CO_2排放量;并与传统现浇混凝土住宅进行对比分析,作出能比变化曲线。针对装配式住宅特点,建立围护结构形成阶段热力学计算模型。结果表明,该装配式住宅围护结构形成阶段三项数据均高于现浇住宅;且能比较高,装配式住宅建造需要消耗大量高品位能源。拆除阶段装配式住宅建材高回收利用率有效降低能耗及CO_2排放量。假定建筑50年使用年限,全寿命周期内装配式住宅总能耗及CO_2排放量分别减少15.0%、12.6%;但能比略高于现浇住宅。建立的围护结构形成阶段热力学计算模型能客观评价两类住宅该阶段在能源消耗、能源结构及对环境影响的差异,结合装配式住宅全寿命周期热力学计算模型分析对装配式住宅节能设计有指导意义。     

建筑围护结构建造过程能源消耗火用分析评价

建筑围护结构所需的建材从生产制造阶段、运输阶段到现场施工建造阶段都将消耗大量的能源,针对这3个阶段,提出了围护结构建造过程能耗及火用耗的计算方法,并提出火用能比的概念用来评价建筑能源利用的可持续性.以湖南地区某研发中心为研究对象,对其围护结构建造过程能耗进行定量分析,结果表明:围护结构建造过程能耗主要来自于建材生产阶段,其中混凝土及其砌块单位建筑面积生产能耗最大,约占整个生产阶段能耗的44%,其次为钢材,占比约41%;钢材单位建筑面积生产火用耗最大,达到整个生产阶段火用耗的48%左右,混凝土及其砌块占比38%左右.从火用能比角度分析,钢材最大,为0.92,水泥最小,为0.59.整个围护结构建造过程火用能比为0.79.结果可为研究"烂尾楼"能耗现状提供参考.提出的火用分析评价方法可以应用于其他类似建筑,并为围护结构可持续建造提供参考.     

装配式与现浇住宅基于全寿命周期的热力学与环境影响评价

以北京市某装配式民用住宅楼作为研究对象,建立装配式住宅全寿命周期能耗、耗及CO_2排放量的热力学计算模型。基于调研数据,应用此模型计算出该栋装配式住宅全寿命周期各个阶段的能耗、耗及CO_2排放量;并与传统现浇混凝土住宅进行对比分析,作出能比变化曲线。针对装配式住宅特点,建立围护结构形成阶段热力学计算模型。结果表明,该装配式住宅围护结构形成阶段三项数据均高于现浇住宅;且能比较高,装配式住宅建造需要消耗大量高品位能源。拆除阶段装配式住宅建材高回收利用率有效降低能耗及CO_2排放量。假定建筑50年使用年限,全寿命周期内装配式住宅总能耗及CO_2排放量分别减少15.0%、12.6%;但能比略高于现浇住宅。建立的围护结构形成阶段热力学计算模型能客观评价两类住宅该阶段在能源消耗、能源结构及对环境影响的差异,结合装配式住宅全寿命周期热力学计算模型分析对装配式住宅节能设计有指导意义。     

住宅建筑建材准备阶段能耗和碳排放灰色分析——以合肥地区为例

建筑生命周期内,尤其是建材准备阶段的能耗和碳排放统计数据相对较少,缺乏精度高且可操作性强的模型.将非等间距灰色系统预测模型应用于合肥地区住宅建筑建材准备阶段能耗和碳排放的分析预测,获得住宅建筑建材准备阶段能耗和碳排放的预测公式,经后验差检验显示预测结果具有足够的精度水平.在此基础上,提出以标准煤作为参考指标的单位碳排放条件下能源利用能力的评价指标.通过对比发现,建材准备阶段单位碳排放条件下的能源利用能力具有较大的提升空间.     

围护结构或被动式建筑的绿色性评价方法

以湖南地区5栋公共建筑为研究对象,基于全寿命期理论以及方法,分别计算了其全寿命期(即从围护结构形成阶段到拆除全过程)的建筑能耗、耗、二氧化碳排放量以及成本.在此基础上,引入各个建筑的能比和绿色性两项指标.采用层次分析法,得到建筑的绿色性指标,并对各个建筑的绿色性指标进行对比分析,结果表明,办公建筑的绿色性明显优于商业建筑.两个指标的交叉对比结果表明,能比存在一个最优的范围.能比反映建筑对优质能源的利用或消费程度,绿色性指标综合考虑了建筑全寿命期的资源消耗、成本投入和环境影响,因而这两项指标可作为现有可持续建筑评价体系中被动式节能条款的补充,具有一定合理性.     

碳减排下的汽车零部件循环取货路径优化研究

针对能源消耗严重和环境污染双重压力下的现象,提出对汽车企业零部件循环取货路径的优化建议。将CO2的排放量与满足汽车制造企业的生产需要相结合,根据货运车辆的碳排放需要选择合适的碳排放计算模型,分别建立不考虑碳排放的循环取货路径模型和考虑碳排放的循环取货路径模型,利用遗传算法及基本原理对所建模型进行算法设计,并运用Matlab软件编程,最后对考虑与不考虑碳排放量两种情况进行计算对比分析。结果表明:考虑碳排放的循环取货比不考虑碳排放的循环取货路径总长虽增加了3.8%,但总成本减少了1.6%,碳排放量减少比例为12.37%,改善了汽车零部件循环取货过程中车辆的碳排放和能耗量,一定程度上减少了循环取货的运输费用,取得了汽车企业零部件循环取货路径更加经济环保的效果。     

建筑围护结构节能设计火用分析及CO_2排放研究

以夏热冬冷地区株洲市某办公楼为研究对象,基于全生命周期理论与火用方法,对建筑围护结构不同节能设计方案能耗、火用耗及CO2排放量进行分析,并结合热经济学原理,建立了围护结构火用成本分析模型来综合评价节能设计方案的经济性及节能性.结果表明:当节能设计后建筑运行阶段节约的能耗或CO2减排量大于因节能而投入的能耗及CO2排放量时,才能达到真正意义上的节能.文中方案1,方案2中建筑运行阶段节约的能耗分别需要10年,11年才能抵消建材生产阶段产生的能耗,CO2减排量分别需要4,5年才能抵消建材生产阶段产生CO2排放量.且建材生产阶段的火用耗远远大于节能设计后运行阶段节火用量,火用成本的分析结果表明较低的单位火用成本,意味着选用投资较少的节能改造方案,较多的使用低品位能源,得到了火用效率较高的制冷量、制热量,建筑整体节能性和可持续性高.     

基于火用分析和生命周期评价的既有建筑围护结构节能改造

 为了定量系统地评价既有建筑改造的节能效果,提出了火用分析结合生命周期评价的方法。根据热力学第二定律,将能耗转换为火用,分析建筑生命周期中对能源、资源和环境影响较大的阶段,即建材的生产阶段和运行阶段。运用该方法对宁波建筑节能改造实例进行分析,结果表明,在建筑节能改造后的生命周期内,保温材料在生产阶段的能耗需要15年才能与运行阶段节约的能耗相等,CO2排放量需要16a才能与减排的CO2量相等,但对于保温材料,其在生产阶段消耗的火用,远大于其在运行阶段节约的火用。因此,对于既有建筑节能改造,新增保温材料在生产阶段的能耗和CO2排放量不能忽略。对于建造年代久远的建筑,在进行围护结构节能改造时,应当将改造后的节火用效果、节能效果和环境影响作为一个整体进行综合分析。     

上海市建筑碳排放核算研究

为有效实现建筑业的节能减排,实现碳达峰和碳中和,对建筑碳排放核算方法进行研究。以生命周期理论为基础建立了城市层面的建筑碳计算模型,并以上海市住宅及非住宅建筑为研究对象核算出上海市建筑领域碳排放。对比上海市住宅建筑及非住宅建筑碳排放量,研究上海市建筑碳排放趋势。研究结果表明,2010—2020年,上海市建筑领域碳排放持增长态势,其中建材生产阶段和建筑运行阶段是对建筑总体碳排放量贡献最大的两个阶段。从不同建筑材料碳排放量占比来看,钢材的碳排放量是建材碳排放量中最高的,所占比例超过了50%,其次是水泥、铝材。在建筑减碳路径方面,结合建筑各生命周期阶段的碳排放核算结果,提出了对应的减排对策。     

水泥生产能源消耗内含碳排放量分析

基于生命周期理论,根据能源内含阶段的能源消耗碳排放情况,提出能源消耗碳排放内含系数量化能源内含阶段碳排放,结合中国现有统计年鉴数据,计算得到2005-2007年部分能源消耗碳排放内含系数,煤炭和石油产品为1.04～1.08,天然气和火电约为1.4和3.1.通过对中国3种水泥产品生产过程能耗分析,熟料烧成和煤炭消耗分别为过程和能源种类碳排放大户,从水泥生产碳排放量看,P1525和P0425水泥比PS325水泥高50%和35%,通过计算,3种水泥产品生产二氧化碳排放量为295.4～445.6 kg/t水泥.     

常用塑料材料生命周期能耗计算分析

对塑料材料的生命周期能耗算法进行分析研究，认为在塑料材料生命周期能耗评价时，其能耗应包括生产原料的能量；多产品联产过程的能耗应按所有可用产品均摊；应考虑回收再生率、加工成材率和加工能耗对塑料材料能耗的影响．提出了塑料材料生命周期能耗的新算法．并对国内建筑常用塑料制品的材料生命周期能耗进行了计算，结果表明：PVC-U塑料窗框、PVC-U管、PP-R管和PE-X管的材料生命周期能耗分别为：1．18tce／t、1．46tce／t、1．81tce／t、3．43tce／t．     

基于SD的老旧住宅高能耗形成机理及改造策略研究

北方城镇老旧住宅在全寿命周期中消费了大量能源和资源,对构建节约型社会、推动绿色发展造成巨大影响。本文以包头市为例,通过构建系统动力学模型,在考虑老旧住宅高能耗影响因素前提下,对2016~2030年居住建筑能源消耗进行预测研究,并通过情景分析来模拟不同强度的影响因素对能源消耗总量的影响,为老旧住宅节能改造政策提供现实依据。研究结果表明：科技、碳减排、教育投入的增加、使用能效等级更低的家用电器、按照新版建筑规范改变传热系数等参数、居住者用能行为的改善,使用设备频率低、时间短都会不同程度的降低老旧住宅的能耗。因此,政府应加大一定财政投入,提高科研能力和居住者节能意识,改善老旧住宅围护结构的传热系数。此外,各家电企业应更积极推出高效节能的家用设备。     

车用汽油替代燃料生命周期能源消耗和排放评价

建立了石化汽油、乙醇、甲醇、液化石油气、液化天然气、压缩天然气等汽油替代燃料生命周期能源消耗和排放评价模型,提出汽油替代燃料生命周期净能源外部成本指标,并进行生命周期能源消耗和排放评价.结果表明,与汽油比较,乙醇、煤制甲醇的生命周期净能源外部成本升高,天然气制甲醇、液化石油气、液化天然气、压缩天然气的生命周期净能源外部成本降低.从降低生命周期净能源成本角度出发,天然气制甲醇、液化石油气、液化天然气、压缩天然气是优先选择的汽油替代燃料.     

二甲醚中巴客车生命周期分析研究

通过发动机台架试验和道路运行,比较了牡丹中巴车使用煤基二甲醚燃料和普通柴油的能耗与排放.结合燃料生产阶段和运输过程的数据,分析和比较了两种燃料在中巴车上应用的全生命周期指标.结果表明:与柴油车相比,在全生命周期内,二甲醚中巴车的总能耗、CO2、颗粒和SO2分别增加了201.3%、291.2%、94.2%和86.7%;挥发性有机化合物、CO和NOx分别下降了30.5%、65.3%和26.4%;在车辆应用阶段,除CO2外,二甲醚中巴车的所有排放均有降低.     

装配式建筑生态效益评价模型的构建和仿真

为量化评价装配式建筑的生态效益,为政府制定生态补偿政策提供依据,基于系统动力学理论,从全生命周期的视角,分析装配式建筑8个子系统各影响因素间的作用关系;并以能源消耗和二氧化碳排放量为衡量指标,对比装配式与现浇式建筑,建立生态效益评价因果关系图、流量存量图和计算方程,构建装配式建筑生态效益评价模型。仿真结果表明:相对于现浇式建筑,装配式建筑的生态效益在建材生产与运输阶段、PC构件生产与运输阶段、建筑维护阶段处于劣势,尤以建材生产阶段为主;在建材运输阶段以及建筑建造、运行和拆除阶段占据优势,尤以建筑运行阶段为盛;从全寿命周期看,装配式建筑的生态效益较大,并随着施工面积的增加而增大,效益相当可观。