基于LCA-LCC的建筑屋顶碳排放与经济效益测算

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在全球节能减排的背景下,建筑行业作为能源消耗和气体排放的重要产业而备受关注。建筑屋顶约占城市面积的四分之一,为城市的可持发展提供了良好机会。绿色屋顶、太阳能屋顶和冷屋顶等技术屋顶的出现,能够有效地缓解城市所面临的环境污染、热岛效应等问题。技术屋顶在环境保护和经济效益上都有其优势,并且在不同环境下的效果不尽相同。基于我国现有建筑存量较大,并每年保持较大增量的国情,技术屋顶的推广和应用有巨大空间。因此,本研究从全生命周期角度出发,基于各省市的实际数据,对普通屋顶和3类技术屋顶进行了比较分析。本文的研究目的主要有以下几点:第一,通过全生命周期评价(LCA)和全生命周期成本评价(LCC),建立每平方米屋顶的碳排放测算模型和成本效益测算模型。第二,在研究过程中寻找影响屋顶碳排放量和成本效益的主要因素,分析全生命周期各阶段的特点,为未来的研究方向提供参考和建议。第三,结合我国主要城市的地理特点和气候差异,评估各类技术屋顶在不同城市的环境影响和经济效益,为技术屋顶的推广提供参考依据。通过文献研究法、理论分析法、定量分析法和对比分析法的结合使用,本文主要得出了以下几个结论:(1)技术屋顶全生命周期碳排放量低于传统屋顶,普通屋顶全生命周期CO2排放量平均值为1457kg/m~2,绿色屋顶为834kg/m~2,光伏屋顶为377kg/m~2,冷屋顶为1126kg/m~2。普通屋顶、绿色屋顶和冷屋顶的CO2排放主要集中在运营阶段,光伏屋顶则在生产阶段。(2)普通屋顶的折现成本为707元/m~2,绿色屋顶为501元/m~2,光伏屋顶为672元/m~2,冷屋顶为455元/m~2。普通屋顶全生命周期内运行阶段的成本最高,其他技术屋顶则在生产阶段的成本最高。(3)绿色屋顶的收益在三类技术屋顶中最高,平均折现收益为338元/m~2,光伏屋顶为1848元/m~2,冷屋顶为6元/m~2。(4)四类屋顶的净现值(NPV)均为负数,无法在生命周期内带来正现金流入,但技术屋顶的NPV均大于普通屋顶。绿色屋顶的静态投资回收期平均值为20年,光伏屋顶静态投资期平均值为24年,冷屋顶无法在使用寿命内收回投资成本。根据测算结果,本文提出了以下几点建议。首先,因地制宜,精准推广,安装每个城市适合的技术屋顶。海口、广州和南宁三个城市更适合安装绿色屋顶;重庆、长沙、成都年日照辐射量不足1200k Wh/m~2,不建议安装光伏屋顶;哈尔滨、呼和浩特、拉萨等地区适合安装冷屋顶。其次,完善产业链,降低屋顶全生命周期各阶段碳排放,如降低建筑材料用量、使用本地建材减少运输距离、降低屋顶导热性能等。最后,创新财政补贴方式,降低技术屋顶成本,提高运营阶段收益。各个地区根据自身经济发展条件对技术屋顶进行适当补贴,提高材料性能降低屋顶使用阶段成本,如通过研发新材料提高屋顶反射率,提高光伏板转化率等方式提高屋顶收益。
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