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我国建筑能耗约占社会总能耗的30%,建筑用能浪费严重,建筑节能降耗已成为社会共同关注的问题。农村建筑占我国建筑数量的比例很大。由于社会关注度不够,农村建筑普遍缺乏科学规划和设计,建筑物通常没有保温措施,建筑能耗高,环境污染严重,资金和资源浪费严重。农村建筑能耗评估和降低方法研究已成为我国建筑能耗研究的重点内容之一。
农村建筑能耗与当地气候特点、农民生活习惯、资源供应和能源利用等方面密切相关。至今,关于甘肃农村建筑能耗的研究很少。为此,本文以甘肃典型的土坯结构和砖混结构的农村建筑为研究对象,基于全生命周期的评价理论,构建建筑数学模型,研究了生命周期内建筑的能耗和二氧化碳排放量,从全生命周期视角提出了各个阶段的建筑节能措施并进行了节能分析。
本文主要研究内容和结论如下：
(1)本文把整个生命周期划分为建筑材料生产阶段、建筑物施工阶段、建筑物使用阶段、建筑物拆除阶段及废建材处理阶段等五个阶段。整个生命周期的能耗和二氧化碳排放量由这五个阶段的能耗和二氧化碳排放量共同组成。通过对建筑模型的计算和分析发现,无论是土木结构建筑,还是砖混结构建筑,建筑物使用阶段的能耗都是最高,其次是建材生产阶段。在五十年建筑生命周期里,对于土木结构建筑,建筑物使用阶段、建筑材料生产阶段、建筑施工阶段、建筑物拆除阶段分别占生命周期总能耗的95%、2.5%、1.1%和1%；对砖混结构建筑,建筑物使用阶段、建筑材料生产阶段、建筑施工阶段、建筑物拆除阶段分别占生命周期总能耗的82%、14%、1.7%和1.5%。二氧化碳排放量的大小与其整个生命周期中各阶段的能耗的多少有着直接的关系。土木结构建筑使用阶段二氧化碳排放量占生命周期内二氧化碳排放量的95%,砖混结构建筑使用阶段达到82%。
(2)基于以上分析,本课题对砖混结构建筑进行了节能改造分析。在砖混结构建筑外墙采用EPS板薄抹灰外墙外保温,屋面做成倒置式保温屋面,门窗加装密封条并增加棉布帘。分析了节能改造对砖混结构建筑生命周期内的能耗和环境的影响,发现改造后的建筑比改造前节能33%,CO2减排33%,节能和环保效果明显。
本文的创新点及其意义：
用全生命周期方法首次分析了甘肃农村建筑能耗、二氧化碳排放量及其节能改造效果。
生命周期评价作为一项用于评价产品环境因素与潜在影响的方法,是一种可以对建筑节能从整体上进行评估的方法,能够更好的认识节能潜力、更加全面的分析建筑在各个阶段的能耗。本文的研究为该地区农村住宅的节能建造提供较为科学的评价和决策方法,对于节约能源,保护农村生态环境,提高农民生活水平都具有十分重要的意义。
本课题研究得到了国家科技部星火计划重点项目(2010GA860004)、国家科技支撑计划课题(2011BAD15803)、甘肃省教育厅项目(0803-06)、“陇原青年创新人才扶持计划”项目(09-0165)、甘肃省建设科技攻关项目(JK2010-29)、甘肃省科技支撑计划(1011GKCA030)、甘肃省高等学校基本科研业务费(09-0258)和兰州理工大学“红柳杰出人才计划”(Q201101)的共同资助。
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