發布時間：2020-01-15所屬分類：建筑師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘 要：以泡沫混凝土為研究對象，運用生命周期評價方法，對泡沫混凝土墻體生產過程中的資源消耗、能源消耗和污染氣體排放進行特征化、歸一化及敏感度分析，辨識在其生產過程中對環境產生最大影響的工藝環節，為工藝設備的進步和技術更新提供可靠依據. 關鍵詞
摘 要：以泡沫混凝土為研究對象，運用生命周期評價方法，對泡沫混凝土墻體生產過程中的資源消耗、能源消耗和污染氣體排放進行特征化、歸一化及敏感度分析，辨識在其生產過程中對環境產生最大影響的工藝環節，為工藝設備的進步和技術更新提供可靠依據.
關鍵詞：泡沫混凝土墻體;生命周期;特征化;歸一化;敏感度分析
隨著建筑節能政策的全面實施和綠色建筑、低碳建筑理念的日益推動，建筑保溫材料的應用獲得了長足的發展.泡沫混凝土作為一種新興的高防火墻材，由于其具有輕質、防火、保溫等優點，可以用于建筑物的外墻結構中，達到減輕自重、保溫節能的效果，有較為廣泛的工程應用前景，受到了建筑行業的廣泛關注[1-2].
生命周期評價簡稱LCA(lifecycleassessment)，是一種用于評估與產品相關的環境因素和潛在影響的技術，其研究內容包括原材料生產、產品生產與使用、產品報廢與回收，目的是分析材料在生命全過程中對環境的影響因素和潛在影響，是定量化的、系統的、敞開式的評價體系.目前LCA已經成為能源消耗及環境評價的重要工具，在當前國內外綠色建筑評價中也越來越多地將建筑材料LCA分析納入考量范疇.
國內關于節能保溫墻體的LCA評價處于起步階段，對泡沫混凝土墻體的LCA評價研究相關報道較少.本文基于LCA方法，對泡沫混凝土墻體進行生命周期分析評價，旨在探索我國泡沫混凝土墻體生命周期環境負荷的基本情況，以期為本地化泡沫混凝土墻體LCA數據庫的建立及綠色建筑生命周期環境負荷評價提供數據支持.
1研究方法
LCA是從整個生命周期對產品的環境負荷進行全面、科學、量化、客觀評價的方法，對各階段中使用資源、排放廢棄物等給環境造成的影響和負荷進行評價.它作為一種重要的環境管理工具被納入ISO14040環境管理系列標準.
依據ISO14040系列標準，LCA的研究技術路線主要分為以下步驟：選定研究目標并確定研究的范圍及邊界;根據選定的目標和范圍邊界，收集目標產品在整個生命周期中各個階段的每個流程對材料與能源的消耗、廢棄物排放等數據，并對收集的數據進行定量化和系統化評價;依托生命周期分析軟件對數據進行分析，并提供LCA研究結果，對研究目標存在的不足提出相應的建議.
期刊推薦：《沈陽大學學報》(雙月刊)創刊于1988年，是經國家新聞出版署批準、沈陽大學主辦、國內外公開發行的綜合性學術期刊。主要發表校內外基礎科學和應用科學領域的學術最新研究成果。學術論文可覆蓋工、文、史、理、法、農、經濟、教育、管理九個學科門類，是高校教師和科研人員的良師益友。主要刊登生物、環境、信息、建筑、機械、數學、物理、化學、土木工程、控制、文學、歷史、新聞、編輯、法律、社會、政治、經濟、管理、德育、藝術等學科的學術論文。
產品生命周期評價總結應包括3個部分：產品上游過程中的資源、原材料開采與生產及其中涉及的運輸消耗;產品在生產階段的污染物排放和處理過程;產品在下游的銷售、使用、廢棄回收過程.在研究過程中，上游和下游過程統稱為后臺過程，生產過程稱為現場過程.對于非終端消費品，其生命周期評價模型一般只包含上游過程和產品生產過程，即從“搖籃”到“大門”.在研究中，泡沫混凝土被用作建筑物的上游產品，因此使用從搖籃到大門的生命周期模型[3].
研究著重考慮不可再生資源消耗和溫室效應.現場數據主要通過對國內企業的調查獲得，背景數據主要來源于國內外公開數據庫.利用四川大學開發的eBalance生命周期分析軟件對所收集的清單數據進行計算處理，從而獲得泡沫混凝土功能單位產品的各類環境影響指標值[4].
2泡沫混凝土墻體犔犆犃
2.1目標與范圍定義
(1)目標的定義.對泡沫混凝土墻體產品進行生命周期評價，以期為我國本地化泡沫混凝土LCA數據庫的建立及低碳建筑生命周期環境負荷評價提供基礎數據.
(2)功能單位確定.綜合考慮泡沫混凝土墻體現場生產數據的一般統計規則及建筑物評價協調性與匹配性等因素，本研究選擇1個280mm厚，面積100m2的泡沫混凝土墻作為功能單位.
(3)系統邊界的確定.泡沫混凝土是先通過設備將混凝土發泡劑制成泡沫，然后將這些泡沫與石灰、水、水泥、外加劑及一些骨料混合攪拌而成[5].其生產工藝流程如圖1所示.
2.2清單分析
(1)現場數據和背景數據選擇.通過對泡沫混凝土現場施工生產開展深入調研，獲得泡沫混凝土生產場地單位產品的原材料消耗和能源消耗.背景數據來源于國內外公開數據庫，如表1所示.
(2)清單編目.以280mm厚，面積100m2的泡沫混凝土為1個功能單位，對生產現場數據及背景數據進行整理、計算，獲得本研究系統邊界內各單元過程的主要能耗和氣體排放量，如表2、表3
2.3特征化指標
特征化是指將不同的材料類型按照其對環境和資源的影響程度，用與其相關的貢獻大小得到所對應的特征化因子，并根據該因子對產品進行生命周期量化分析.結合泡沫混凝土墻體生產材料的比例，采用eBalance軟件分析和處理后，發現生產1個功能單位的泡沫混凝土墻的生命周期清單的特性化指標見表4.表4中ADP代表非生物資源消耗潛值、AP代表酸化潛值、CADP代表中國資源消耗潛值、PED代表一次性能源消耗、COD代表化學需氧量、EP代表富營養化潛值、GWP代表全球變暖潛值、IWU代表工業用水量、RI代表可吸入顆粒物、Waste代表固體廢棄物、WaterUse代表淡水消耗量.
通過分析表4中數據發現，普通硅酸鹽水泥、水泥板、電力和雙氧水是排放CO2的主要來源，占泡沫混凝土整個生命周期碳排放量的90%以上.其中，普通硅酸鹽水泥約占碳排放量的80%;電力產生的碳排放量相對較少，僅占總排放量的2%.SO2的排放量是環境影響評價關注的焦點，水泥生產過程中SO2排放量占泡沫混凝土的整個生命周期SO2總排放量的75%.從總體來看，普通硅酸鹽水泥對在COD、PED、GWP、EP和CADP中的特征值占比也很大.各項指標中其他材料的所占比例相對較小，影響程度較低.
2.4歸一化指標
歸一化是一種無量綱的方法，可以使物理系統值的絕對值變成一定的相對值關系.能夠解釋不同類別數據的相對比較性.特征化結果要經過歸一化處理，為了得到歸一化結果，可以用特征化指標與其相對應的歸一化基準值相除，對表4中的泡沫混凝土墻體生產材料清單特征化指標進行歸一化處理[6]，其結果如表5所示.
2.5敏感度分析
敏感度分析是用來確定分析對象環境影響評價、經濟效益評價、質量和安全評價可行性的重要方法.從通過敏感度分析所得到的數據中找出變量最大、影響最大、敏感度最大的因素，選擇相對合適的方案或者尋求替代方案來預測和控制該因素的影響程度，以此來盡量減少或者避免不利的因素[7].通過對表5數據分析，得到敏感度對比分析柱形圖，如圖2～圖5所示
整個生命周期評價過程中，水泥在AP、PED、mCO2、GWP這幾個特征化指標中所占的比例都超過了65%，所以，水泥材料在泡沫混凝土墻體的生產過程中對環境的影響因素是最大的，屬于最敏感因子.因此，選擇對環境負荷較小的水泥原材料來代替普通硅酸鹽水泥原材料，對改善泡沫混凝土墻體生產的整體環境行為尤為重要.
3結 論
(1)通過運用生命周期評價方法，對我國泡沫混凝土的一般生產方法給環境帶來的負荷現狀進行分析，并利用eBalance軟件對泡沫混凝土整個生命周期進行了詳細的分析和計算，根據水泥生產排放所占百分比，得到了泡沫混凝土環境影響排放由大到小依次為：mCO2、GWP、AP、PED.
(2)對溫室效應影響最大的水泥生產階產生的碳排放量占整個生命周期的碳排放總量的50%以上.因此，為了減少泡沫混凝土生產所造成的溫室效應給環境帶來的影響和壓力，有必要減少生產階段的能源消耗量，并提高能源燃燒的效率或采用更先進的燃燒技術.
(3)在泡沫混凝土的生產過程中，水泥和水泥板的生產對環境影響所占比例也較大.因此，在泡沫混凝土的生產過程中，原材料的選擇不容忽視.
SCISSCIAHCI
