建筑生命周期碳排放和废弃物处置碳减排量化评价方法研究

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本研究论文主要包括以下两部分内容:一是建筑生命周期碳排放的定量评价,二是建筑废弃物处理处置过程中的再利用潜力及碳减排量化方法研究。  论文首先调研总结了国内外建筑生命周期碳排放评价的政策、方法学及标准等现状,并调研了国内外的建筑生命周期碳排放的研究文献,分析总结了应用生命周期评价理论,研究建筑系统边界和评价范围、制定数据采集和分析方案、建立建筑生命周期各阶段定量计算方法等内容。并确定了论文建筑生命周期碳排放的系统边界,包括:生产建造阶段、使用阶段和拆除废弃阶段。并确定了每个阶段中主要的资源能源的消耗情况。  建筑废弃物处置阶段的评价,包括建筑废弃物再利用潜力指数的评价及废弃物再利用碳减排核算方法。废弃物再利用潜力评估是根据层级利用模型,即一种至上而下分等级打分的评价模型,将建筑废弃物的直接利用、高级利用、低级利用、中级利用、低级利用、废弃处置5种处置类型以百分制评分,利用再利用潜力指数对建筑的建筑材料的再利用潜力进行定性评价。根据层级利用模型计算得到案例建筑的建筑材料的再利用潜力指数为33.53;同时对比分析了木结构、轻钢结构和钢筋混凝土结构三种不同结构建筑,建筑材料总用量分别为:82.23t,81.48t,132.43t,再利用潜力指数分别为:24.25,33.31,30.8。轻钢结构的建筑材料用量最少,但是再利用潜力指数最高。这是因为轻钢结构建筑中钢材使用比例高,钢材的处置类型主要为直接利用或高级利用,模型中对应的分值高。结果表明再利用潜力指数的大小与建筑材料的种类及建筑材料的使用量有关。  论文建立了基于废弃物闭环循环的建筑废弃物再利用碳减排定量核算方法。闭环循环模型中根据不同的建筑废弃物处置方式、不同的废弃物的回收率、不同的再利用生产过程等因素,建立了定量计算公式。根据我国现阶段建筑废弃物再利用的状况、规划预期以及对比发达国家的情况,对回收率的选取设置了4种情景,依次为:0、20%-30%、50%、90%。4种情景中,拆除处置阶段的碳排放量依次为:149.51 kgCO2-eq/m2、79.69 kgCO2-eq/m2、-25.02 kgCO2-eq/m2、-164.66kgCO2-eq/m2。结果表明建筑废弃物碳减排最有效的手段是提高回收率。废弃物全部废弃处置时,为149.51 kgCO2-eq/m2;回收率为90%时,拆除处置阶段的碳排放量为-164.66 kgCO2-eq/m2,再利用过程产生的新材料的利用可以节约天然材料的使用和能源,从而减少碳排放。  建筑生命周期碳排放案例研究中碳排放量分别为:使用阶段:4940.88kgCO2-eq/m2、生产建造阶段:1059.66 kgCO2-eq/m2(其中建材生产加工过程:1045.74kgCO2-eq/m2,建材运输过程:13.92 kgCO2-eq/m2)、拆除废弃阶段:79.69kgCO2-eq/m2。使用阶段的碳排放量最大,约为生命周期总碳排放量的81.67%。其次为生产建造阶段,约为生命周期总碳排放量的17.5%。这两个阶段的总碳排放量占生命周期总碳排放量的90%以上。这也证明了现阶段我国建筑节能工作的重点为建筑材料生产阶段和建筑使用阶段两方面。  论文采用DQI-Monte Carlo方法对建筑生命周期碳排量的数据的不确定度进行分析。结果表明建筑生命周期各个阶段中拆除废弃阶段的数据不确定度最大,其次为使用阶段、生产建造阶段,不确定度分别为:35.04%、20.18%-22.60%(其中电力为22.60%、热力为22.44%、天然气为20.18%)、11.09%。建筑生命周期碳排放数据的不确定度的优化应重点关注拆除废弃阶段的数据,可相应提高能源碳排放因子数据的质量。
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