91精品人妻互换日韩精品久久影视|又粗又大的网站激情文学制服91|亚州A∨无码片中文字慕鲁丝片区|jizz中国无码91麻豆精品福利|午夜成人AA婷婷五月天精品|素人AV在线国产高清不卡片|尤物精品视频影院91日韩|亚洲精品18国产精品闷骚

楊倩苗，付宇

(1．山東省綠色建筑協(xié)同創(chuàng)新中心，濟南25%1；

2．山東建筑大學(xué)，濟南25%1；

3．清華大學(xué)，北京100084)

 [摘要]為了評價、比較相同節(jié)能效果的不同建筑圍護結(jié)構(gòu)的環(huán)境表現(xiàn)，基于全生命期環(huán)境評價理論，論文建立了建筑圍護結(jié)構(gòu)全生命期環(huán)境影響計算模型，可以用單一結(jié)果“環(huán)境指標(biāo)”來計算、表征全生命期5個不同階段、11個環(huán)境影響類型的環(huán)境影響。并對居住建筑節(jié)能65%的外窗、填充墻進行了環(huán)境評價、分析，能夠在工程實踐中指導(dǎo)部品選型和進一步優(yōu)化建筑部品的環(huán)境表現(xiàn)。

 [關(guān)鍵詞]建筑圍護結(jié)構(gòu)；全生命期；環(huán)境影響；計算模型；環(huán)境指標(biāo)

O  引言

 建筑產(chǎn)品是建筑全生命期不同過程產(chǎn)品的總稱，包括建筑材料、建筑部品和建筑。目前，對建筑全生命期環(huán)境影響的研究主要有兩個方向，一是研究水泥、鋼筋、混凝土、砂石、再生石料、保溫材料等基礎(chǔ)建材生產(chǎn)過程中對環(huán)境的影響，進而比較再生骨料混凝土等再利用建材與常規(guī)建材的環(huán)境影響；二是研究整棟建筑全生命期的環(huán)境影響，重點研究建材生產(chǎn)、建筑物使用過程中的能源消耗或CO：排放。不難看出，建筑全生命期環(huán)境影響的研究缺少了對建筑部品的環(huán)境影響的研究，建筑部品是具有相對獨立功能的建筑產(chǎn)品，如結(jié)構(gòu)層、保溫層、防水層、門窗、圍護結(jié)構(gòu)等，建筑部品環(huán)境影響研究的缺失必然導(dǎo)致整棟建筑環(huán)境影響研究的不完善和不精確。另外，建筑設(shè)計實踐中也需要橫向?qū)Ρ认嗤�功能的不同建筑部品的環(huán)境影響，以選擇環(huán)境影響小的建筑產(chǎn)品。

 建筑圍護結(jié)構(gòu)是具有圍合空間、保溫隔熱功能的建筑部品，主要包括門窗、外墻、屋面和地面4種建筑部品。建筑節(jié)能是目前建筑行業(yè)的重點領(lǐng)域，因此本文以一定傳熱系數(shù)的圍護結(jié)構(gòu)為研究對象，基于生命周期評價理論，建立其全生命期環(huán)境影響計算模型，并計算、分析4種圍護結(jié)構(gòu)的環(huán)境指標(biāo)，對比其全生命期不同階段、不同影響類型的環(huán)境影響。

1  計算模型

1.1  模型概述

 本文確定的計算模型是在傳熱系數(shù)一定的情況下，應(yīng)用全生命期評價理論，評價建筑圍護結(jié)構(gòu)50年使用期限內(nèi)對環(huán)境的影響，作為優(yōu)化選取建筑圍護結(jié)構(gòu)的依據(jù)。建筑圍護結(jié)構(gòu)的全生命期邊界包括建材的生產(chǎn)和運輸、部品的施工、使用和廢棄處理5個階段。

1.2  建立模型

1.2.1  清單模型

建筑圍護結(jié)構(gòu)清單模型是統(tǒng)計建筑圍護結(jié)構(gòu)在建材的生產(chǎn)和運輸、部品的施工、使用和廢棄處理5個階段資源及能源消耗量和污染物排放量，計算公式如下。

式中：QE為建筑圍護結(jié)構(gòu)全生命期的環(huán)境影響清單；Q。、Q。、Q。、Q。、Q。分別為建筑圍護結(jié)構(gòu)在建材生產(chǎn)階段、建材運輸階段、部品施工階段、部品使用階段和部品廢棄階段的環(huán)境影響清單。

建筑圍護結(jié)構(gòu)全生命期產(chǎn)生的影響環(huán)境的物質(zhì)i的計算公式如下：

式中：i為建筑圍護結(jié)構(gòu)全生命期產(chǎn)生的影響環(huán)境的某物質(zhì)，包括消耗的資源、能源和排放的污染物；QE。為建筑圍護結(jié)構(gòu)全生命期產(chǎn)生的影響環(huán)境的物質(zhì)：的數(shù)量；Q。；、Q。、Q。；、Q。．、Q。。分別為建筑圍護結(jié)構(gòu)在建材生產(chǎn)階段、建材運輸階段、部品施工階段、部品使用階段和部品廢棄階段產(chǎn)生的影響環(huán)境的物質(zhì)i的數(shù)量。

 1)建材生產(chǎn)

建材生產(chǎn)階段產(chǎn)生的影響環(huán)境的物質(zhì)i數(shù)量的計算公式如下：

式中：j為建筑圍護結(jié)構(gòu)所使用的某建材；mj為單位數(shù)量的建材j生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的影響環(huán)境的物質(zhì)i的數(shù)量；N，為建材j的數(shù)量；R，為建材，的替換系數(shù)；其他參數(shù)含義同前。

 《全國統(tǒng)一建筑工程基礎(chǔ)定額》是住建部頒布的建筑工程量計算標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了完成單位工程量消耗的勞動力、建材、機械臺班的數(shù)量。根據(jù)《全國統(tǒng)一建筑工程基礎(chǔ)定額》、圍護結(jié)構(gòu)構(gòu)造做法，將建筑圍護結(jié)構(gòu)“分解”為若干建材種類及數(shù)量N，。

 建筑圍護結(jié)構(gòu)中的某些部品，如面層、保溫層、防水層、門窗在建筑50 a的使用期限內(nèi)需要維修更新，必將導(dǎo)致相關(guān)建材和施工機械的成倍增加。因此，使用建材的替換系數(shù)RJ、施工機械的替換系數(shù)R。計算由此增加的環(huán)境負(fù)荷。R，=R。=建筑部品使用年限+ 0.4，四舍五入取整數(shù)。

 2)建材運輸

建材運輸階段產(chǎn)生的影響環(huán)境的物質(zhì)i的數(shù)量的計算公式如下：

式中：tW、tT和tv分別是內(nèi)河水運、鐵路、公路運輸單位運輸周轉(zhuǎn)量貨物產(chǎn)生的影響環(huán)境物質(zhì)i的數(shù)量；Wj為建材，的重量；Dj為建材j的運輸距離。1.67為公路運輸空車返回的環(huán)境負(fù)荷系數(shù)（公路運輸空車的環(huán)境負(fù)荷是滿載的0. 67倍；其他參數(shù)含義同前。

 3)圍護結(jié)構(gòu)施工

圍護結(jié)構(gòu)施工階段產(chǎn)生的影響環(huán)境的物質(zhì)i數(shù)量的計算公式如下：

式中：，c為施工過程中的某施工機械；c。為每臺班施工機械，c產(chǎn)生的影響環(huán)境物質(zhì)；的數(shù)量；N。為施工機械K的數(shù)量。R。為施工機械K的替換系數(shù)；其他參數(shù)含義同前。

 根據(jù)《全國統(tǒng)一建筑工程基礎(chǔ)定額》確定建筑圍護結(jié)構(gòu)施工過程中需要的施工機械種類及數(shù)量N。。

 4)圍護結(jié)構(gòu)使用

圍護結(jié)構(gòu)使用階段產(chǎn)生的影響環(huán)境的物質(zhì)i數(shù)量的計算公式如下：

式中：M為生產(chǎn)1 MJ熱量產(chǎn)生的影響環(huán)境物質(zhì)i的數(shù)量；E為50 a使用期限內(nèi)通過圍護結(jié)構(gòu)損失的熱量，MJ；K為圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)，W/(m2．K)；F為圍護結(jié)構(gòu)的面積，m2，取1 m2。t。為冬季室內(nèi)計算溫度，取18℃；t。為供暖期室外平均計算溫度，℃；Z為計算供暖期天數(shù)，d；其他參數(shù)含義同前。

5)圍護結(jié)構(gòu)廢棄處理

圍護結(jié)構(gòu)的廢棄物處理主要是指建筑垃圾的填埋和可回收建材的再利用。因此圍護結(jié)構(gòu)拆除階段產(chǎn)生僅統(tǒng)計產(chǎn)生的建筑垃圾的重量，其計算公式見式(8)：

式中：Wa，為建材，的垃圾產(chǎn)生率，鋼筋、玻璃、木材等可回收建材的Waj =0，混凝土、砌塊、砂漿等不可回收建材的Wa．=1；其他參數(shù)含義同前。

1.2.2評價模型

 建筑圍護結(jié)構(gòu)評價模型是將得到的清單數(shù)據(jù)歸到11種不同的影響類型中，并將每一種影響類型中的不同物質(zhì)轉(zhuǎn)化、匯總成特征物質(zhì)，以1990年全國人均能源、資源消耗量和污染物排放量作為基準(zhǔn)值，將不同影響類型進行無綱量化，并根據(jù)不同環(huán)境影響類型的重要程度將11個無綱量影響結(jié)果加權(quán)成可供比較的單一結(jié)果——環(huán)境指標(biāo)EI。

建筑圍護結(jié)構(gòu)環(huán)境指標(biāo)的計算公式如下：

式中：El為建筑圍護結(jié)構(gòu)全生命期的環(huán)境影響指標(biāo)；EI。、EI．、El。、El。、El。分別為建筑圍護結(jié)構(gòu)在建材生產(chǎn)階段、建材運輸階段、部品施工階段、部品使用階段和部品廢棄階段的環(huán)境影響指標(biāo)；El，為建筑圍護結(jié)構(gòu)在第f種環(huán)境影響類型的環(huán)境影響指標(biāo)；f為某種環(huán)境影響類型，根據(jù)建筑圍護結(jié)構(gòu)的特點，選擇全球變暖、臭氧耗竭等11種環(huán)境影響類型；CC。為影響環(huán)境的物質(zhì)l的特征化系數(shù)；CN,為第l種環(huán)境影響類型的人均當(dāng)量基準(zhǔn)值；CWL為第l種環(huán)境影響類型的權(quán)重系數(shù)；其他參數(shù)含義同前。CN，、CW，按表1取值。

1.3  模型驗證

從大量研究建筑部品全生命期環(huán)境影響的學(xué)術(shù)論文中，選取評價結(jié)果單一、論文結(jié)論清晰、具有可比性的兩篇典型論文，使用原論文的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和本論文的計算模型，比較了20種建筑部品的環(huán)境影響。評價結(jié)果如表2所示，基本驗證了本文計算模型的準(zhǔn)確性。

2  算例分析

2.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

本文的研究對象是符合居住建筑節(jié)能65%要求的外窗和填充墻全生命期的環(huán)境指標(biāo)El。以山東省濰坊市某住宅為例，供暖期室外平均計算溫度te=0.3℃；計算供暖期天數(shù)Z=117 d。65%節(jié)能傳熱系數(shù)2. 10 W/( m2．K)的塑鋼窗構(gòu)造：四腔結(jié)構(gòu)型材，Low-E(5 +9 +3)中空玻璃，窗框面積占窗戶面積的35%；木窗構(gòu)造：70 mm厚木框料，Low-E(5 +12 +3)中空玻璃，窗框面積占窗戶面積的45%。表3給出了建筑50 a使用期限內(nèi)1m2上述規(guī)格塑鋼窗及木窗2個算例的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。65%節(jié)能傳熱系數(shù)0.57 W/( m2.K)的灰砂填充墻構(gòu)造：水泥砂漿面層+240 mm灰砂磚填充層+20mm水泥砂漿找平層+60 mmEPS保溫層+涂料面層；加氣混凝土砌塊填充墻構(gòu)造：水泥砂漿面層+240 mm粉煤灰加氣混凝土砌塊填充層+20 mm水泥砂漿找平層+20 mmEPS保溫層+涂料面層。表4、表5給出了建筑50 a使用期限內(nèi)1 m2的上述規(guī)格的灰砂填充墻、加氣混凝土砌塊填充墻2個算例的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。研究表明建材重量小于功能單元重量的2 %，則該建材對環(huán)境影響可忽略不計，因此在表4~5建材統(tǒng)計過程中，玻纖布、膠粉、膨脹劑等用量小的建材不統(tǒng)計。

2.2模型計算

 將以上數(shù)據(jù)代入式(1)~式(15)，得到塑鋼窗等4個算例模型的環(huán)境指標(biāo)El，涉及的建材生產(chǎn)過程的環(huán)境影響清單mj，運輸過程的環(huán)境影響清單tw、t，、tv，施工機械的環(huán)境影響清單c。，使用過程能耗的環(huán)境影響清單M，根據(jù)參考文獻[11]取值。塑鋼窗、木窗、加氣混凝土砌塊填充墻和灰砂磚填充墻50 a全生命期的環(huán)境指標(biāo)EI分別是21. 85、258. 08、11. 65和23. 74。

 1)全生命期不同階段的El

塑鋼窗、木窗在建材生產(chǎn)階段m、建材運輸階段t、部品施工階段c、部品使用階段u和部品廢棄階段w的環(huán)境影響指標(biāo)如圖1所示，其中EI。、El。、El。分別是0. 68和5.94、0.26和231. 24、0.01和0.00，El。、EI。都是0.00和20. 89。塑鋼窗、木窗的El。分別是其El。的30. 72倍和3.52倍，分別是其El。的80. 35倍和0.09倍。木窗的EI。占其全生命期EI的89. 6%。

加氣混凝土砌塊填充墻、灰砂磚填充墻在建材生產(chǎn)階段m、建材運輸階段t、部品施工階段c、部品使用階段u和部品廢棄階段w的環(huán)境影響指標(biāo)如圖2所示，其中El。、El．、El。、El。分別是3.84和12. 78、0.21和1.27、0.002和0.004、1.93和4.00，El。都是5.67。加氣混凝土砌塊填充墻、灰砂磚填充墻的El。分別是其EI。的1.48倍和0.44倍，分別是其El．的27倍和4.46倍，分別是其EI。的2.94倍和1. 42倍。

 2)全生命期不同環(huán)境影響類型的El，

塑鋼窗、木窗在全球變暖等1 1個類型的環(huán)境影響指標(biāo)如圖3所示，其中El。、E/c、E/E、E/F、E/c分別是2. 08和49. 52、18. 21和18. 38、0.84和50. 04、0. 22和114. 86、0.10和14. 76。塑鋼窗、木窗在E/E、E/F、E/c的差值分別占其EI差值的20. 8%、48.5 %和6.2%。

加氣混凝土砌塊填充墻、灰砂磚填充墻在全球變暖等11個類型的環(huán)境影響指標(biāo)如圖4所示，其中E/c、E/D、E/K分別是5.67和6.08、2.80和11.3、1. 94和4.03。加氣混凝土砌塊填充墻、灰砂磚填充墻在EID、EIK的差值分別占其EI差值的70. 3%和17. 3%。

2.3  結(jié)果分析

 從圖1、圖3的結(jié)果分析可知，長運輸距離是造成木窗環(huán)境影響大的主要原因，而運輸油耗也使木窗在光化學(xué)煙霧、酸化和全球變暖三個方面的環(huán)境影響顯著，因此實現(xiàn)木料國產(chǎn)化、本地化是使木門窗真正成為綠色建材的關(guān)鍵因素；不考慮運輸過程，窗戶使用階段的能耗是最其主要的環(huán)境負(fù)荷，因此進一步提高窗戶保溫性能是減少其環(huán)境影響的有效手段。

 從圖2、圖4的結(jié)果分析可知，灰砂磚外墻和加氣混凝土砌塊外墻全生命期的環(huán)境影響，主要發(fā)生在建材生產(chǎn)階段和部品使用階段，而且主要在礦石資源消耗、化石能源消耗、固體廢棄物方面環(huán)境負(fù)荷大。因此改進生產(chǎn)工藝、減少生產(chǎn)過程資源能源消耗，研發(fā)導(dǎo)熱系數(shù)小的新型墻體材料，是今后外墻材料重要的發(fā)展方向。

3  結(jié)論

 本文建立了建筑圍護結(jié)構(gòu)全生命期環(huán)境影響計算模型，并評價、分析了4種圍護結(jié)構(gòu)部品的環(huán)境指標(biāo)El，得到如下主要結(jié)論：

 1)建筑圍護結(jié)構(gòu)環(huán)境影響計算模型是基于圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能的全生命期環(huán)境影響數(shù)學(xué)模型，可以評價圍護結(jié)構(gòu)全生命期5個階段、11種環(huán)境影響類型的環(huán)境影響，評價結(jié)果單一、直觀，可從多方面比較、分析節(jié)能圍護結(jié)構(gòu)的環(huán)境影響。

 2)相同節(jié)能效果的圍護結(jié)構(gòu)的全生命期環(huán)境影響不同。4種居住建筑65%節(jié)能圍護結(jié)構(gòu)，木窗的環(huán)境影響最大，塑鋼窗和灰砂磚填充墻的環(huán)境影響次之，加氣混凝土砌塊填充墻的環(huán)境影響最小。木窗的全生命期環(huán)境影響是加氣混凝土砌塊填充墻的22. 15倍。從環(huán)保角度考慮，要優(yōu)先選用塑鋼窗和加氣混凝土砌塊填充墻。

 3)相同節(jié)能效果的圍護結(jié)構(gòu)的環(huán)境影響方面不同。4種居住建筑65%節(jié)能圍護結(jié)構(gòu)，環(huán)境影響的重點方面存在較大差異，塑鋼窗環(huán)境影響的重點是使用階段的化石能源消耗，也就是要使用更節(jié)能、傳熱系數(shù)更小的框料和玻璃。木窗環(huán)境影響的重點是運輸階段的光化學(xué)煙霧、酸化和全球變暖，因此木框料的國產(chǎn)化、本地化是解決木窗環(huán)保問題的重點。加氣混凝土砌塊填充墻、灰砂磚填充墻環(huán)境影響重點是建材生產(chǎn)階段、使用階段的礦石資源和化石能源消耗，因此填充外墻的環(huán)保重點是改進砌塊、保溫材料的生產(chǎn)工藝，減少對環(huán)境的影響；提高砌塊、保溫材料的保溫性能，減少使用過程的能耗。