从全生命周期考虑建筑节能

从全生命周期考虑建筑节能（精选5篇）

篇1：从全生命周期考虑建筑节能

从全生命周期考虑建筑节能

近日，中国工程院院士、清华大学教授倪维斗在媒体中指出，建筑节能不仅仅是某个建筑建成后的运行能耗，建筑物的建设本身也要耗费大量的钢铁、水泥、铝、玻璃……这些建材的生产能耗也应该计算在建筑能耗之内，即应该从全生命周期的角度把建房子的能耗摊到建筑能耗内。如果建筑的寿命很短，建成以后常年空置，没有发挥居住功能，全生命周期的能耗是非常高的。

倪维斗教授这一观点，为我们审视和开展建筑节能工作提供了更新的角度和更宽阔的视野。近年来，我们将更多的注意力放在建筑物建成后运行的能耗上面，包括节水、节电、节材、外墙外保温、热计量改革……而忽视了建筑物全生命周期的能耗问题。建筑物在建设施工过程中要消耗多少水、电、建材？能够为建筑降耗的各种新产品、新材料本身的生产过程，是否存在能源浪费、污染环境的问题？屡禁不止的短命建筑，又带来了多少资源的浪费？……这些环节中的能耗问题，虽不是建筑物运行过程中直接产生的能耗，但却与建筑物有着密切的关系。因此，建筑节能不能仅仅局限于建筑物运行中产生的能耗，而应将建筑物的全生命周期都纳入到节能减排的范畴，统筹考虑。

建筑节能工作是一项复杂的系统工程。从全生命周期去考虑建筑节能，似乎让问题变得更加复杂、事情变得更加庞杂，但是建筑节能作为整个社会节能减排的重要组成部分，绝不能头痛医头、脚痛医脚。站在全生命周期的高度去思考建筑节能，才能找到问题的根本、症结所在，才能对症下药、标本兼治。

篇2：从全生命周期考虑建筑节能

摘要：本文分析了生命周期视野下住宅建筑能源消耗的基本构成，探讨了节能推广应用面临的挑战，并提出了相应的对策建议。

关键词：生命周期；住宅建筑；节能

我国建筑物不仅建设过程中能源消耗大，建成后也需要消耗大量的能源，并且建筑物的生命周期较长，从而使得整个生命周期中都存在巨大的能源消耗。统计资料显示，建筑能耗已经占到我国终端能源消耗的27.5%，由此可见推动注重建筑节能的必要性，但从实践来看，截止到2011年底，城镇既有建筑总面积中仅23%为节能建筑。因此，从生命周期的视角出发探讨住宅建筑节能策略具有重要的意义。

一、生命周期视角下我国住宅建筑能源消耗的构成

虽然从总量来看，我国建筑能耗占社会总能耗的比重要低于发达国家33%的水平，但单位建筑面积能耗却是这些国家的2-3倍。从原材料的生产、运输与仓储，住宅的建造和维修，住宅的使用等全过程来看，每一个环节都存在大量的能源消耗。

1、建筑材料生产用能

在住宅建筑的建设过程中，需要消耗大量的钢筋、水泥、砼石块，此外还有石灰、各类装饰材料等等，首先，不同类型的材料会导致不同的能源消耗，如烧结空心砖块与实心砖块所需要的原材料数量、能源存在明显的差异。其次，从原材料消耗的数量来看，如果住宅建筑设计过程中能够对原材料的技术要求等计算更为准确，则可以有效的控制原材料的消耗，否则可能导致部分建筑原材料使用超标，或者由于不符合相应的技术标准而导致返工，这都会增加原材料的能源消耗。

2、建筑材料运输与仓储用能

首先，建筑材料运输与仓储过程中本身会产生能源损耗，建筑材料不仅消耗数量大，而且一般都需要经过运输才会到达建筑工地，而按照当前的管理水平，工地本身还难以做到“零库存”，从而在这一过程中要产生大量的能源消耗。其次，建筑材料运输与仓储过程中的损耗导致的能源消耗，这种损耗包括人为的因素带来的损耗以及气候变化等带来的损耗，等等。

3、住宅建筑建造与维修乃至最后的拆除用能

首先，从材料的消耗来看，除正常的消耗外，还存在由于返工等带来的消耗，由于施工过程中非人力因素导致的消耗，等等，这些消耗无疑会形成巨大的能源开销。其次，从废弃物的处理来看，在施工完成后，还需要对各种边角废料进行处理，这无疑也会形成诸多的能源消费。

4、住宅建筑使用过程中用能

住宅建筑使用过程中的用能包括照明、采暖、各类电器等等，这些用能会随着建筑的存在而不断延续，并且随着人们生活水平的提高，这种用能规模将不断加大。

二、生命周期视野下住宅建筑节能面临的挑战

公开数据显示，到2011年，全国城镇新建建筑设计阶段执行节能50%强制性标准的比例已基本达到100%，但离65%设计标准还有较大的距离，施工阶段也还没有全部达到国家预计标准，这都表明住宅建筑节能的实施还面临诸多的挑战。

1、节能型住宅建筑生产成本增加带来的挑战 住宅建筑的节能首先在于开发商，但开发商是以追求利润最大化为目标，而节能型建筑则会直接增加开发商的成本，在消费者没有对“节能环保”概念普遍接受的背景下，会导致产品竞争力下降，从而难于被开发商所接受。测算表明，一星绿色建筑每平方米约需新增成本50元左右，一套100平米的住宅增加了成本5000元，再考虑开发商的利润加成等因素，这就会导致成本更大程度的上升。

2、节能型住宅建筑在技术上面临挑战

首先，从设计人员来看，由于我国推广运用节能型建筑的时间不长，部分设计人员对节能型建筑设计的方法、材料等还不熟悉，甚至为了提高设计的中标率而放弃对节能型材料或者技术的使用。或者即使采用了这些技术，但在具体设计过程中存在技术上的问题，如构建设计和结构设计不合理等。其次，从施工过程来看，由于我国相关的规范还不是很健全，施工的系统化、标准化程度还不够，从而使施工阶段可能存在技术上的难题。

3、消费者的观念影响住宅建筑节能行动

研究表明，如果在建筑、电器等方面采用先进节能技术，能源方面的节约可以达到30%以上，但当前我国大量的消费者为了更好的享受“住房”、家电等带来的乐趣，在材料等的采购中注重“环保”不注重节能，注重品质不关心能耗等，从而影响了节能建筑的推广运用。特别是在我国广大农村地区，部分居民按照“一辈子建一套房就要跟上时代的步伐，建漂亮”的目标，很大程度上增加了能源消耗。

三、生命周期视野下促进住宅建筑节能的对策建议

当前，我国已经颁布实施《绿色建筑行动方案》等政策措施，在推动新建建筑节能的同时注重对已有建筑的节能改造，按照规划，到2015年，我国城镇新建建筑中绿色建筑的比例达到20%的目标，这无疑对于推动住宅建筑节能有着极大的好处。落实到具体的行动中就是要在建筑设计、促进新技术新材料的应用，落实到施工与建成后的管理过程中。

1、变更理念促进建筑节能设计

首先，国家要积极出台相应的政策措施鼓励和倡导建筑建筑节能，加强对这种节能举措的宣传，帮助广大居民特别是农村居民转变理念，努力营造一种有利于建筑节能的良好氛围。其次，要做好设计阶段的建筑节能工作，一方面，国家要出台相应的技术标准和规范，为设计人员提供参考，另一方面，国家要加强相应的技术培训，帮助技术人员转变观念，掌握新标准下住宅建筑设计的要点，推动节能型住宅建筑的应用。

2、促进节能型新材料新技术的使用

首先，要加大节能技术、材料的研发力度，建议企业加大研发投入力度，并积极完善这种新材料、技术产学研一体化机制，通过房地产企业、研究机构等多主体的合作加快研发步伐，而政府部门则可以通过设立相应的基金给予引导、奖励，特别是对于各种生活电器更是如此。其次，要进一步明确新技术、新材料推广应用的目标，要在进一步细化、量化、实化有关目标的基础上，形成切实可行的推进方案，甚至形成一种强制性的政策，如山东省2009年提出《关于加快太阳能光热系统推广应用的实施意见》等，从制度上进一步推动建筑节能。

3、建筑施工与建筑运行管理

首先，要加强对建筑施工的管理，有效降低各种非生产性的损耗，努力提高边角废料的利用价值，有效控制能源浪费。与此同时，还要加强对施工过程的管理，努力提高施工水平，避免返工等问题的产生。其次，要加强对建筑运行的管理，鼓励居民采购节能型的设备设施，在一些公共设施中积极加快节能改造的步伐。参考文献：

[1]苏义坤，罗蕴姣.住宅建筑节能减排综合评价模型的构建研究[J].工程管理学报，2012（3）

篇3：从全生命周期考虑建筑节能

1全生命周期成本的绿色建筑设计

绿色建筑设计理念包括以下几个方面:

节能能源———充分利用太阳能, 采用节能的建筑转护结构, 减少采暖和空调的使用。根据自然通风的原理设置风冷系统, 使建筑能够有效地利用主导风向。建筑采用适应当地气候条件的平面形式及总体布局。

节约资源———在建筑设计、建造和建筑材料的选择中, 考虑资源的合理使用和处置, 尽量采用天然材料, 力求使资源可再生利用。如节水。

回旭自然———外部强调与周边环境相融合, 和谐一致、动静互补, 做到保护自然生态环境。内部不使用对人体有害的建筑材料和装修材料。

绿色建筑的建造特点———对建筑的地理条件有明确的要求, 土壤中不存在有毒、有害物质, 地温适宜, 地下水纯净, 地磁适中。

据资料显示, 我国陆地每年接受的太阳辐射总量几乎等于1. 7万吨标准煤燃烧产生的热量, 可见将太阳能合理地应用于建筑中, 可以在实现我国建筑行业发展的同时达到对能源消耗的大幅度缩减, 真正实现节能减排的可持续发展目标, 但在此过程中需要注意, 建筑对太阳能的应用, 需要借助燃油、 燃气、热泵、电等辅助资源, 而在绿色建筑节能设计中采用何种辅助能源, 需要结合全生命周期成本优化理论及绿色建筑项目的实际情况进行确定[1]。

绿色通风空调系统强调在建筑通风空调系统全生命周期内尽可能应用可再生能源, 最大限度缩减能源、降低能耗, 既满足建筑使用者对建筑物舒适度的需求, 又能够使能源得到最充分的应用。而绿色建筑围护结构主要包括遮阳系统、外墙节能系统、门窗节能系统和屋面节能系统几个方面, 各方面充分有效的节能设计不仅对绿色建筑的耗能产生直接影响, 且对绿色建筑的建设成本也会产生至关重要的作用, 有利于实现建筑物的能耗降低以及居住舒适度。

2全生命周期绿色建筑节能设计优化

在对围护结构全生命周期成本进行分析的过程中, 需要结合建筑结构所在区域的自然特征、项目自身特征以及外围保温节能方式进行, 进而结合各种保温材料性能进行合理的材料选择, 确定保温体系方案, 构建建筑节能全生命周期成本模型, 并利用计算机模拟技术对方案成本进行计算[2]。

在外围结构经济性分析和方案选择过程中要结合建筑物所在区域的节能设计标准进行设计, 例如江苏省结合国家标准确定建筑面积在20 000 m2以上, 且存在集中空调系统的公共建筑节能设计标准要在65% 以上, 并利用正交试验设计法, 在满足设计标准的方案中进行选择, 利用节能软件对选择方案进行模拟, 确定其全年累计总负荷和围护结构的造型形式[3]。确定绿色建筑围护结构节能方案的初始化建设成本, 要求先对绿色建筑各部件每种构造形式的单位造价进行计算, 并换算出单位绿色建筑面积造价, 例如某项江苏省绿色建筑节能设计中存在两种最优方案, 其外窗类型均选用黏土多孔砖、 空心砖墙240; 窗户结构均采用断热铝合金单框普通中空玻璃窗; 屋顶类型均选择平屋面; 楼板类型前者选择底部自然通风的架空楼板, 后者选择水泥砂浆楼面, 经过初始化建设成本计算其每平方米的造价分别为324. 21元和318. 71元。通过计算第一种方案的全年累计总负荷和年能源成本, 其分别为每平方米134. 26元和116. 40元; 而第二种方案的全年累计总负荷和年能源成本分别为每平方米133. 78元和115. 99元。

首先, 确定全生命周期成本计算中需要的参数, 其通常包括研究和折现率两种。现阶段绿色建筑的折现期通常由安全报酬率和风险报酬率之和计算获取。其次, 确定全生命周期成本模型。

通常情况下, 在考虑资金时间价值的情况下, 动态的全生命周期成本的计算模型公式为:

其中A代表年能源成本、P代表初始建设成本, 50为寿命期, 可结合项目具体情况变动; 12% 为现代绿色建筑行业基准折现率, 也会发生变动; 当忽视资金时间价值的情况下, 静态的全生命周期成本则可以直接表示为P + A × 50, 通过将上文中阐述的两种方案的相应数值, 带入动态和静态全生命周期成本模型中, 可以发现第二种最优方案的每年单位建设成本仅为152. 83元, 在节能方面可节省近4万元, 因此其为相应绿色建筑节能设计的最优方案, 使该绿色建筑在节能的同时实现全生命周期成本的缩减。

3结语

综上所述, 绿色建筑节能设计是人们在追求建筑功能性、舒适性的同时更加注重其环保性的具体体现。基于此, 为推动绿色建筑节能设计的持续稳定发展, 缩减绿色建筑节能设计的实际成本, 人们开始逐步重视绿色建筑节能设计的重要意义, 并有意识的将全生命周期成本优化应用于绿色建筑节能设计中, 以此达到绿色建筑建设企业实现社会效益和经济效益双赢的目标, 最终实现建筑工程的可持续发展。

参考文献

[1]刘忠森.基于全生命周期理论建筑构件节能研究[D].西安:西安建筑科技大学, 2010.

[2]冯瑞翔, 马帅, 李灏檑.刍议基于全生命周期成本的绿色建筑节能设计[J].城市地理, 2015, (10) :100.

篇4：从全生命周期考虑建筑节能

【关键字】全生命周期成本；绿色建筑；节能设计；分析研究

引言

随着生态环保理念不断融入现代社会的各个行业，建筑行业也在大力发展建筑节能技术，提高建筑住宅的舒适度，降低建筑的投入成本。随着新型环保建筑材料出现，以及节能施工技术的发展，环保技术已经越来越多地被城市的高层建筑所使用。所以本文将对生态建筑设计原理及设计方法进行仔细的研究分析，提出合理的方法，为新技术的发展提供科学的借鉴。

一、基于全生命周期成本的绿色建筑节能设计优化研究的意义

由于近年来，建筑行业的发展速度较快，尤其是房地产开发产业日趋火热。这就是人们对建筑质量的要求越来越高。所以说进行生态建筑设计原理及设计方法研究，提出科学的设计方案，对于建筑行业的发展来说具有重要意义。除此之外，高质量的房屋是每个购房者的需求，人们总是希望买到价格合理且生态环保的房屋。由此可见，生态建筑设计原理及设计方法的研究是非常必要的，可以更好地满足购房者的消费需求。最后进行生态建筑的研究可以提高我国建筑行业的整体发展，促进中国生态建筑的发展。

二、全生命周期成本理论

全生命周期成本理论，它是指产品在有效使用期间所发生的与该产品有关的所有成本，它包括产品设计成本、制造成本、采购成本、使用成本、维修保养成本、废弃处置成本等。随着新型环保建筑材料出现，以及节能施工技术的发展，环保技术已经越来越多地被城市的高层建筑所使用。通过对建筑节能中环境伦理的研究，首先可以更好地将中国传统的自然观念融入到建筑中去，使节能建筑得到更好的发展。除此之外，通过对建筑节能中环境伦理问题的思考，可以为今后的生态建筑建设提供一个科学的标准，可以更好地促进建筑业的进一步发展，为构建建筑节能环境伦理提供科学的依据。

三、目前绿色节能建筑存在的问题

（一）节能技术利用率低

对于目前的公共建筑节能技术来说，取得了一定的成就。但是根据实际调查的情况来看，并不非常的乐观。近几年来，公共建筑节能技术在太阳能技术、通风技术、遮阳技术等方面有了很大的发展和提高，但显现的问题是这些高科技的使用率确实非常的低。也就是说技术研究成果很丰富，但是市场化的速度过慢，这样的结果不仅影响了节能建筑的发展，同时也影响了节能技术的研究进展。所以这种问题必须要尽快解决，要采取科学的方法和手段，促进节能技术市场化进程较慢的现状。

（二）缺乏监督机制

目前的节能建筑来说，普遍存在的问题就是对节能材料的不合理利用，像许多建筑商为了更多地赚取利润，过多地使用一些价格低廉的、节能质量不好的建筑材料来进行施工建设，这就导致了节能建筑质量的问题，长此下去就会对整个建筑业产生巨大的危害。所有这一切问题的原因就是缺乏有效的监督机制，不能很好地对市场的无序地交换行为进行监督管理，所以就造成了节能材料的质量问题。所以为了更好地促进节能建筑的发展，必须要加强市场监管，规范市场主体的行为，促进节能建筑工程的有序进行。

四、绿色建筑节能设计分析

（一）建立生态文明理念

建筑节能体现了生态文明理念，为进一步推进资源节约型、环境友好型社会的建设奠定基础。加强生态文明建设，要积极调整产业结构，大力发展低污染、低排放的绿色产业。推行激励与约束并举的节能减排新机制，加大排污费征收力度，强化节能环保指标，对于对未通过能通过评审的项目，不得批准开工建设，不得提供土地，不得提供贷款支持，不得供电供水，强制公开重污染建筑企业环境信息，加大处罚力度。

（二）注重单体建筑的通风与节能设计

在进行节能设计的时候，还要注意单体建筑的通风与节能设计。在建筑工程设计的时候，不能只考虑建筑用地的问题，尽量的缩小土地的利用，还要考虑住户对节能建筑的要求。进行一个合理的空间设计，加强那个通风空隙的设计，保证室内空气的流通，促进居民居住的舒适度。所以在节能建筑施工的过程中，要对提高通风面积的设计进行高度重视，合理地对门窗的角度、位置進行设计，保证通风效果。

（三）生态平衡原则

生态平衡是地球经过长期的演化形成的较为稳定的生态系统，通过实现系统的动态平衡，将生态环境控制在较为科学的范围之内。在该系统中，对于某些生物或者是物质的过度索取与利用都会破坏生态平衡，打破生态系统各组成结构之间的稳定性，降低生态系统多样性，最终给人来带来严重的环境后果。因此建筑节能的发展模式也必须遵守生态平衡的原则，建筑材料的使用方面应该坚持回收再利用的原则，实现物质反复循环利用，降低自然资源的开采与利用，实现经济发展与环境保护和谐统一。

（四）节约原则

地球上的资源不是取之不尽，用之不竭的，尤其是对于石油、天然气等不可再生能源来说，用一点就少一点，如果不加以节约，很快这些能源就会消失殆尽。建筑节能是节能减排的重要领域，应该始终将环境保护、节约传统能源、开发新能源等原则贯彻到建筑行业能源体系建设中。建筑行业应该大力寻找可再生资源及材料，将节能减排当作企业发展的核心要素，不断开发利用新能源，降低不可再生能源的使用，从根本上解决当前能源短缺的问题。

（五）公正原则

公正原则是解决当代人之间以及当代人与后人之间的资源矛盾，实现资源的合理利用与配置。当代经济发展不能以破坏环境为代价，也不能够将严重的环境问题留给后代人去解决。在资源开发与环境与利用中，应该本着公正原则，保证人人平等的享用自然资源以及持续发展的生存环境。不断通过建筑节能约束人类行为，将人类的建筑活动限制在一个环境可接受的范围内，以发展的眼光进行建筑资源的开发与利用，促进人类的可持续发展。

（六）注重单体建筑的通风与节能设计

在进行节能设计的时候，还要注意单体建筑的通风与节能设计。在建筑工程设计的时候，不能只考虑建筑用地的问题，尽量的缩小土地的利用，还要考虑住户对节能建筑的要求。进行一个合理的空间设计，加强那个通风空隙的设计，保证室内空气的流通，促进居民居住的舒适度。所以在节能建筑施工的过程中，要对提高通风面积的设计进行高度重视，合理地对门窗的角度、位置进行设计，保证通风效果。

结语

通过本文的进一步研究，可以看出对于节能建筑来说，它在建造的过程中，将中国传统的环境伦理概念融入其中，充分结合环境伦理理念，这样就可以进一步促进建筑节能的发展。希望本文的研究可以为今后的建筑节能中伦理理念方面的研究，提供科学的借鉴。

参考文献

[1] 田哲；绿色建筑全生命周期增量成本与增量效益研究[D]；大连理工大学；2011年.

[2] 王益；；绿色建筑设计的公众参与[J]；安徽建筑工业学院学报（自然科学版）；2010年05期.

[3] 王德林；冯廷龙；唐宏伟；陶金；李刚；；建筑物能效跟踪、控制、管理系统的应用与研究[A]；中国建筑学会建筑热能动力分会第十六届学术交流大会论文集[C]；2009年.

[4] 刘小根；玻璃幕墙安全性能评估及其面板失效检测技术[D]；中国建筑材料科学研究总院；2010年.

[5] 张辉；低能耗建筑主动动态复合围护结构研究[D]；华中科技大学；2011年.

篇5：从全生命周期考虑建筑节能

随着人们的环保意识不断加强以及相关环境法规的不断完善,人们逐渐意识到生产及消费的不可持续性是导致环境恶化的主要原因之一。特别是在电子电器行业,技术的进步大大提高了产品更新换代的速度,导致产品生命周期的缩短,每年产生大量的废弃电子产品。据国家统计局统计数据显示,2013年电冰箱的理论报废量为1278.57万台,而废弃冰箱累计拆解处理量仅为71.12万台。由于大量废弃冰箱得不到安全处理,对环境造成了严重的破坏。为了减少废弃电冰箱造成的资源浪费和环境污染,有必要对电冰箱全生命周期各个阶段的环境问题展开研究。

生命周期评价(LCA)可清晰分辨真正制约产品环境绩效提高的阶段。Guilherme[1]等运用全生命周期方法分析了一台往复式空气压缩机,从原材料提取、制造、使用到废弃阶段全过程的能量输入及环境排放输出。主要聚焦在废弃阶段,将此阶段按不同处理类型分为直接填埋、循环利用和再制造三种情况。分别比较了能源消耗、温室气体排放、土地占用等环境影响。结果表明,直接填埋对环境影响最大,而再制造对环境影响最小,比直接填埋可以减少40%的环境污染。Feng,Ma[2]等运用LCA方法对彩电从原材料提取、制造、使用以及废弃等七个阶段分析了能源消耗以及环境排放,其中废弃阶段按照部分塑料燃烧产生电能的方式处理。最后得出使用阶段及原材料提取阶段对环境影响最大的结论。Y.Barba-Gutierrez[3]等对欧洲WEEE法规中规定的洗衣机、冰箱、电视以及个人电脑进行全生命周期分析。在考虑回收运输距离的基础上,将废弃处理阶段分为直接填埋和回收利用两种方式。研究结果表明,当运输距离超过某一值时,回收将不再利于环境保护。另外,Christopher J.Koroneos[4]等运用LCA方法对太阳能热水器从原材料提取到废弃处理阶段进行研究。Huabo Duan[5]等对中国个人电脑进行LCA分析,并比较电脑不同部件对环境影响的大小。Robert W.Johnson[6]运用LCA方法对比了两种不同发泡剂冰箱在能源消耗以及温室气体排放方面的环境影响。上海交通大学的张建普[7]对一台170L的家用电冰箱按照生产环节、销售运输与使用环节以及废弃处理阶段进行生命周期评价,结果表明,由于化石燃料的燃烧导致销售运输与使用环节对环境影响最大。大连理工大学的刘志超[8]运用LCA方法对比了发动机原始制造与再制造对环境的影响大小,结果显示再制造在节约资源能源、减少环境排放中都有明显优势。

以上国内外学者均运用LCA方法,或对单一产品进行分析,或进行对比分析,这些对研究某产品整个行业对环境的影响存在一定的局限性,然而,反映产品整个行业平均水平的分析和评价更具有普适性和现实意义。本文以冰箱行业为对象,分析冰箱的原材料提取、制造、销售运输、使用和废弃处理阶段的能源消耗以及环境排放,其中废弃处理阶段考虑循环利用和直接填埋两种方式。通过生命周期评价(LCA)识别影响环境质量最大的阶段,从而对相关责任主体进行责任界定,为整个冰箱行业的环境管理提供参考和依据。

2 目标与范围的设定

生命周期评价是1990年由“国际环境毒理学与化学学会(SETAC)”主持召开的有关生命周期评价的国际研讨会上首次提出的。根据ISO 14040中对产品生命周期评价框架的描述,将其分为四个步骤:目标与范围的设定,清单分析,影响评价以及解释。

生命周期评价首先要明确所要达到的目标以及系统边界的设定。本文的目的是要定量分析冰箱产品在整个生命周期过程中所涉及的能源消耗及环境污染排放情况,运用LCA方法计算冰箱产品各个阶段对环境的影响程度,进而确定出对环境影响最关键的阶段,从而为改善冰箱产品在环境方面的表现提供依据。

本文将冰箱全生命周期分为五个阶段:原材料提取阶段、冰箱制造阶段、销售运输阶段、使用阶段和废弃处理阶段,其中废弃处理阶段根据实际情况选择部分安全处理,部分卫生填埋的方式处理。本文评价范围所选用的功能单元为1万台平均质量为60千克的电冰箱[9],运用LCA工具进行分析评价。本文所设定的系统边界如图1所示。

3 清单分析

清单分析是整个全生命周期分析中最重要的一个环节,是对整个生命周期阶段的能源消耗以及环境排放的定量描述,为环境影响评价提供重要的数据支持。

3.1 原材料提取阶段

按冰箱主要材料组成钢铁49%,铜3.4%,铝1.1%,聚丙烯PP10.7%,聚乙烯PE3.4%,聚苯乙烯PS11.3%,ABS7.1%,聚氨酯泡沫9.3%,其他4.7%[10]。表1是一万台冰箱的主要材料组成,本文中考虑8种材料。假设冰箱外壳全部由钢板压制所得。其中钢铜铝的生产对能源的消耗及环境的影响数据来源于文献[8],PP、PE、PS的生产过程及对环境的影响数据来源于文献[11],ABS塑料的数据来源于文献[12]以及聚氨酯泡沫塑料的数据来源于文献[13],由于在数据获取方面的局限性,ABS以及聚氨酯泡沫塑料的环境影响类型只包括能源的消耗及温室气体的排放情况的数据。表2、表3、表4分别列出了8种主要材料的能源消耗及环境排放。表5是一万台冰箱材料制备所消耗的能源以及环境污染排放情况。

3.2 制造阶段

由于数据来源的有限性,本文中冰箱的制造阶段的数据参考上海交通大学张建普[7]研究的170L、52kg的电冰箱生产阶段的数据,能源的消耗以及环境排放方面的数据参考其中。表6是一万台冰箱制造阶段的能源消耗以及环境排放。

3.3 销售运输阶段

在销售运输过程中对环境的影响主要来自运输工具的尾气排放,根据大连理工大学郭颖杰[14]的研究成果,假设所使用的燃油车载货量为5t,耗油量为35升/百公里,燃油密度为0.75kg/l,运输距离假设为600km.表7是一万台冰箱在销售运输过程中的环境排放。

3.4 使用阶段

使用阶段只考虑电能的消耗对环境产生的影响。假设冰箱使用寿命为15年,按照冰箱平均功率为40W,每天耗电量为0.8kWh计算。则每台冰箱在使用期内耗电量为4380kWh,单位电能生产的能耗、排放数据参考文献[8]获得。表8是一万台冰箱使用阶段能源消耗量及对环境的影响情况。

3.5 废弃处理阶段

本文中废弃处理阶段,首先考虑废弃冰箱的运输,假设运输距离为300km,则运输对环境的影响数据与销售运输阶段的相同。处理阶段本文中选择两种处理方式,一种为回收到正规拆解厂家进行安全处理,另一种处理方式考虑安全卫生填埋。

安全处理的工艺流程及有关数据参考上海交通大学张建普[7]的研究成果,本文只考虑冰箱废弃拆解过程,不考虑材料的回收利用,因此此阶段的环境影响主要来自于拆解过程中机械设备的电能消耗。卫生填埋的处理流程及有关数据参考大连理工大学郭颖杰[14]的研究成果。表9是一台冰箱采用安全处理方式的能源消耗及环境排放情况,包括废弃冰箱的运输。表10是一台冰箱采用填埋的方式对环境的影响情况。假设冰箱废弃处理只有这两种方式,且1万台冰箱全部得到处理,设安全处理的比例为x,则卫生填埋的比例为1-x.

4 影响评价

清单分析为生命周期评价提供数据支持,生命周期影响评价是对清单分析中的各种环境交换的潜在影响进行评估,说明各个阶段对环境影响的贡献大小。

根据SETAC建立的框架,将影响评价(LCIA)分为分类、特征化、标准化以及加权评估。

4.1 影响类型分类

环境影响类型分类即确定环境影响类型并将清单分析结果分类到相应的影响类型上。本文中将环境影响类型分为初始能源消耗;全球变暖,包括CO2,CH4,NOX以及CO;酸化,包括SO2,NOX,HCL;水体富营养化,包括COD,NH4,NOX;光化学烟雾,包括CO和CH4.

4.2 特征化

特征化的目的是衡量环境排放物质对各种环境影响类型的潜在贡献,即将每一影响类型中的不同物质用一统一的单元进行转化和汇总。如,全球变暖以CO2的当量来表示,酸化以SO2的当量表示等等。转化及汇总结果见表11、表12、表13、表14。

4.3 标准化及加权评估

标准化是对各种影响类型的相对大小提供一个可比较的标准,从而可以比较各种环境影响类型的贡献大小。加权评估是给予各不同的环境影响类型相应的权重,整合所有环境影响,从而得到总的环境影响水平,给决策提供依据。标准化结果由特征化结果除以标准化因子计算而得,最终总的环境影响水平由标准化结果乘以权重系数加权所得。本文中标准化因子与权重参考文献[2]而得。表15是环境影响类型的标准化因子以及权重系数;表16为冰箱全生命周期中各个阶段的能源消耗;表17是冰箱全生命周期各个阶段加权的环境影响。

4.4 解释

冰箱整个生命周期过程中,能源消耗方面,销售运输阶段只考虑运输车辆的尾气排放,所以此阶段不考虑能源消耗。冰箱生命周期各个阶段对能源的消耗量的大小依次为使用阶段、原材料提取阶段、制造阶段以及废弃处理阶段。图2是冰箱各个阶段的能源消耗量情况。其中使用阶段的消耗量占整个冰箱消耗量的96.69%,这主要是由于使用期间消耗大量的电能所致。

环境排放方面,当x<93.73%时,即当废弃冰箱的安全处理率不足93.73%时,此时冰箱全生命周期各个阶段的环境影响大小依次为使用阶段、制造阶段、原材料生产阶段、废弃处理阶段以及销售运输阶段。图3所示为冰箱各个阶段的环境影响情况。其中使用阶段的环境影响约占总环境影响的86.73%,制造阶段占8.53%,原材料生产阶段占3.79%,废弃处理阶段占0.75%,销售运输阶段占0.19%.

5 结论

本文采用全生命周期评价方法对一万台冰箱进行生命周期评价,分析原材料提取阶段、制造阶段、销售运输阶段、使用阶段以及废弃处理阶段的环境影响。通过分析得出如下结论:

①能源消耗方面,冰箱行业对能源的消耗从大到小依次为使用阶段、原材料提取阶段、制造阶段以及废弃处理阶段,其中使用阶段能耗占整个全生命周期的96.69%.

②环境排放方面,无论是全球变暖、酸化、水体富营养化或者光化学污染方面,使用阶段均对环境影响最大。

③总的环境排放,由于我国目前的回收处理率比较低,因此冰箱全生命周期各个阶段的环境影响大小依次为使用阶段、制造阶段、原材料提取阶段、废弃处理阶段以及销售运输阶段。其中使用阶段的环境排放约占全生命周期总环境排放的86.73%.