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内蒙古中部地区居住建筑碳排放测算与影响因素探讨

  • 论文价格:150
  • 用途: 硕士毕业论文 Master Thesis
  • 作者:上海论文网
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  • 论文字数:53966
  • 论文编号:
  • 日期:2025-01-19
  • 来源:上海论文网

建筑学论文哪里有?本研究以内蒙古中部地区为研究对象,通过查阅文献、排放因子法、计算机模拟研究等方法,以控制居住建筑的碳排放量,发展低碳、可持续发展建筑为目标,对居住建筑进行选型分类,最终选定呼和浩特市的8幢居住建筑作为本次研究的案例。

第一章绪论

1.2国内外研究现状

1.2.1建筑碳排放基础研究现状

(1)国外建筑碳排放相关政策、标准

自从能源危机爆发后,全球各国都逐渐加强了对节能和减少碳排放的关注,并对建筑领域的节能减排制定了更新的准则和标准。在建筑节能领域,欧美的发达国家已经取得了显著的进展。这些国家已普遍达到了对超低耗建筑的节能要求的标准要求。伴随着建筑技术不断的完善,众多国家都进一步出台了针对建筑节能的相关标准,这些标准中包含了建筑的零能耗发展趋势和某些特定的规定。

尽管欧洲在全球的能源储备和总人口中所占的比例相对较低,但其能源消耗却是巨大的,朝向低碳社会发展是确保经济和社会的持续发展取得进展的关键因素。为了实现降低排放的愿景,欧洲采取了诸多强制性的环境减排措施,并且为此也建立了奖赏体制与低碳发展方案。2003年英国发布的《能源的未来:低碳经济》这部能源策略白皮书,首次清晰地指出发展低碳经济是能源策略的核心重点。在2015年,德国实现了30%的可再生能源发电量,并且制定了《可再生能源法》,这项法律明确,终端用户需支付可再生能源额外费用的方式来弥补差价。德国在其发布的《建筑节能保温及节能设备技术规范》文件中明确规定,新建的建筑在设计时必须严格遵守与低能耗住宅相关的规定和标准。英国在其《可持续发展居住规范》文档中明确了实现零碳居住的三个主要步骤,这涉及到对可再生能源研究和开发的明确标准,以及针对建筑领域二氧化碳排放的明确减少目标。在低碳建筑研究领域,欧洲始终站在技术发展的前线,其秉持着提高建筑能源效率的理念,对低碳建筑能源的有效使用和物料的回收利用进行了深度研究和分析,他们也强调了需要进一步加强社会对低碳节能的认识和支持,同时积极推动和引导大众养成低碳生活消费的习惯。

第三章建筑全生命周期碳排放模型构建

3.1碳排放因子选取

3.1.1碳排放因子的概念

碳排放因子指的是每单位碳源消耗所导致的温室气体的排放总量[57]。建筑的碳排放计算依赖于碳排放因子,碳排放因子在能源使用和碳排放之间的转化中起到了关键的作用,这其中涵盖了能源、运输以及建筑材料的碳排放因子。

3.1.2碳排放因子的来源

确定碳的排放因子是通过对不同能源使用量进行测定。即使对一级能源的碳排放因子进行了深入研究,且不同的研究机构在取值上的分歧不大,但是关于特定建筑材料最终产品的数据清单依然不够全面。因此,当本文提及关于碳排放因子的取值,除非有权威研究机构给出的确切数据,否则将会参照国内多个科研机构和高等的研究成果,并计算其平均值。此外,也会参照国外的一些相关研究文献。

3.1.3国内能源数据库

国内能源数据库主要有四川大学CLCD数据库、清华BELES和北京工业大学Sino Center三个数据库。

四川大学在e Balance软件中运行的CLCD数据库是国内唯一一个能够公开访问的LCA基础数据库,CLCD0.8数据库覆盖了十大主要产品类别,包括了与能源和交通运输相关的碳排放因子。数据库里的信息主要集中在2013年之后的数据上。北京工业大学的Sino Center提供了中国生命周期数据中最丰富的材料种类和相对完整的基础数据,同时也给出了不同年代建材的碳排放因子数据。清华BELES能够计算和评估建筑和建材的生命周期能耗和碳排放,与前两者相比,BELES更加符合建筑师的使用习惯,也更便于建筑师操作和使用。

第五章居住建筑碳排放影响因素分析

5.1居住建筑碳排放规律分析

为了深入探讨总建筑面积、建筑高度、建筑结构与碳排放总量之间的联系,使用origin软件对这三个因素与碳排放总量的关系进行了详细的趋势分析。

5.1.1建筑面积与碳排放总量的关系

为了深入了解建筑面积与全生命周期居住建筑碳排放总量之间的相互关系,绘制它们的散点图,如图5-1中的数据所示。结果显示,建筑总面积与居住建筑全生命周期碳排放总量之间的离散性和关联性均较高。为了进一步深入探究这两者间的联系,采用origin软件进行趋势拟合,对8栋居住楼案例的建筑总面积与碳排放量进行了线性分析,并据此推导出居住建筑的建筑面积与全生命周期碳排放量之间的单变量线性回归关系,方程见式(5-1):y=-326.71+2.85x(式5-1)式(5-1)中,y为居住建筑全生命周期碳排放总量(tCO2);x为居住建筑总面积(m2)。

建筑面积与全生命周期碳排放量线性拟合散点图如图5-1所示,根据表5-1的数据,调整后的R2数值为0.983,这意味着居住建筑在全生命周期中的碳排放总量与其建筑总面积之间存在某种程度的相关性。使用origin软件对得到方程完成了显著性分析,并进一步探讨了建筑总面积与碳排放总量之间的相关性。

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5.2居住建筑物化阶段影响因素敏感性分析

在本文研究中,钢筋混凝土结构在砖混结构、钢结构、框架结构和框架剪力墙结构这四种主要的建筑结构形式中占据比重最高。是我国当前最为广泛使用的一种建筑类型是钢筋混凝土结构建筑物,在钢筋混凝土结构的建筑中,钢材和混凝土是主要的建筑材料,其使用量非常大,这导致了大量的能源消耗和较高的碳排放。因此,研究物化阶段钢筋混凝土结构建筑的建筑材料碳排放影响因素具有一定理论价值。本阶段提取建材消耗、建材强度、生产水平、运输方式和运输距离五个因素,进而对各因素的敏感性进行分析。

5.2.1确定影响因素

居住建筑材料的消耗与其建筑规模和高度成正向关联,同时这些居住建筑的尺度和标准将会直接对其所产生的碳量产生影响。如图5-5所示,展示了多种因素对钢筋混凝土建筑材料碳排放的影响。

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第七章结论与展望

本研究基于生命周期评估的理论,对内蒙古中部地区的住宅建筑在二氧化碳排放方面进行了深入探讨。选择了8幢呼和浩特地区的居住建筑为研究对象,对生命周期过程中的二氧化碳排放进行了详细的量化分析,研究居住建筑碳排放规律,并据此得出了以下的研究结论:

(1)基于生命周期的理论,构建了针对内蒙古中部地区(严寒地区)居住建筑的碳排放估算模型,并将居住建筑的生命周期细分为:物化阶段、使用与维护阶段、拆除与回收阶段各个环节。确定了生命周期评估的目标和评估范围,然后通过清单分析来识别不同阶段的碳排放原因,并基于碳排放因子法构建了相关的计算模型公式。

(2)估算了呼和浩特八幢居住建筑全生命周期的碳排放量,并探讨了建筑层数、建筑面积和建筑结构因素与碳排放总量间的关系,进行了详细的趋势分析。深入了解了居住建筑在物化阶段和使用与维护阶段的碳排放模式,分析了两个阶段中影响其碳排放的主要因素。首先对物化阶段各因素进行了敏感性分析,通过敏感性分析,得到了建材消耗、建材强度、生产水平、运输方式和运输距离五个因素的敏感系数,量化了不同物化阶段和不同影响因素对居住建筑碳排放的影响程度;其次对使用与维护阶段的使用年限、外窗传热系数、供热系统性能参数、外墙传热系数、屋顶传热系数五个因素使用正交试验的研究方法进行了各因素的显著性分析。

(3)提出内蒙古中部地区居住建筑全生命周期各个阶段的减碳优化策略。

(4)在物化阶段,建材生产阶段的碳排放量最高,达到了92.05%-96.65%,紧随其后的是建材运输阶段,为2.16%-5.44%,而在施工阶段,碳排放的占比仅为1.19%-2.77%。在8个居住建筑案例中,建材生产碳排放最高的是高层钢混结构居住建筑,最低的是高层框架结构居住,内蒙古中部地区居住建筑建材生产碳排放强度平均值为0.81tCO2/㎡·a。

参考文献(略)

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