基于LCA的裝配式住宅建筑環(huán)境影響評(píng)價(jià)

邊亞?wèn)|， 李慶文， 王克儉， 王盟盟， 梁 振

(中原工學(xué)院 建筑工程學(xué)院， 河南 鄭州 450007)

裝配式建筑作為一種符合綠色建筑要求的建筑方式，具有節(jié)能環(huán)保，節(jié)省資源等優(yōu)點(diǎn)。在如今環(huán)境污染嚴(yán)重的背景下，作為新型綠色建筑的裝配式建筑具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。裝配式住宅建筑生命周期分為材料生產(chǎn)階段、施工階段、運(yùn)行維護(hù)階段、拆除及廢物處理階段，每個(gè)階段對(duì)環(huán)境的影響程度不同。通過(guò)對(duì)生命周期每個(gè)階段的環(huán)境影響評(píng)價(jià)，對(duì)比分析各階段環(huán)境影響類別貢獻(xiàn)值，可以找到對(duì)環(huán)境友好的改進(jìn)措施。目前，對(duì)于裝配式建筑環(huán)境影響定量化研究較少。CAO等運(yùn)用建筑環(huán)境績(jī)效評(píng)估系統(tǒng)(CEPAS)和建筑健康影響評(píng)估系統(tǒng)(BHIAS)，對(duì)比分析了裝配式建筑與現(xiàn)澆式建筑在材料生產(chǎn)階段和施工階段的環(huán)境影響[1]；朱百峰等對(duì)裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)階段、安裝階段進(jìn)行了環(huán)境影響定量評(píng)價(jià)[2]；鄭曉云等基于裝配式建筑建造、使用、廢棄階段資源能源消耗的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),構(gòu)建了裝配式建筑生命周期評(píng)價(jià)模型,通過(guò)模型分析了各個(gè)階段碳排放的影響因素，并對(duì)碳排放貢獻(xiàn)率和靈敏度進(jìn)行了評(píng)價(jià)[3]。上述研究者盡管對(duì)裝配式建筑生命周期的某些階段進(jìn)行了環(huán)境影響評(píng)價(jià)，但并未對(duì)裝配式建筑整個(gè)生命周期，即材料生產(chǎn)階段、施工階段、運(yùn)行維護(hù)階段和拆除及廢物處理階段進(jìn)行環(huán)境影響評(píng)價(jià)。

本文基于LCA(Life Cycle Assessment)理論，結(jié)合具體工程實(shí)例，對(duì)裝配式建筑整個(gè)生命周期環(huán)境影響進(jìn)行了定量化研究，為裝配式住宅建筑的綠色發(fā)展提供了一種可行性參考。

1 工程實(shí)例介紹

本文所采用的工程實(shí)例為鄭州某小區(qū)， 2017年開始建造，建筑使用年限50年。結(jié)構(gòu)形式為裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)，總建筑面積10 290.95 m2，建筑高度78.530 m，分為地上27層，地下2層。地上一、二層為社區(qū)服務(wù)中心及物業(yè)用房，地上三層及以上樓層為住宅，地下二層為儲(chǔ)藏室，地下一層為自行車庫(kù)。預(yù)制構(gòu)件主要為疊合樓板、預(yù)制墻板、預(yù)制樓梯，構(gòu)件制作單位位于鄭州附近某市區(qū)，具有相應(yīng)的資質(zhì)等級(jí)。工程所用的柱、梁仍然采用現(xiàn)澆形式。

2 清單收集

裝配式建筑環(huán)境影響清單數(shù)據(jù)由建筑材料及能源輸入-輸出清單和實(shí)例工程消耗清單兩部分組成。建筑材料及能源輸入-輸出清單來(lái)源于國(guó)內(nèi)研究成果[4-10]及simapro軟件自帶數(shù)據(jù)庫(kù)。

工程實(shí)例數(shù)據(jù)通過(guò)BIM軟件工程量計(jì)算、工程現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)收集、相似建筑對(duì)比計(jì)算獲得。工程材料生產(chǎn)階段、施工階段、運(yùn)行維護(hù)階段、拆除及廢物處理階段清單數(shù)據(jù)如表1-表4所示。表4中拆除及廢物處理階段工程量是在非承重結(jié)構(gòu)預(yù)制隔墻和建筑材料鋼材能夠全部回收的假定條件下計(jì)算得到的。

表1 生產(chǎn)階段材料清單

表2 施工階段能源清單

表3 運(yùn)行階段能源清單

表4 拆除及廢物處理階段能源清單

3 環(huán)境影響評(píng)價(jià)

環(huán)境影響評(píng)價(jià)是對(duì)裝配式住宅建筑環(huán)境影響定量化的過(guò)程，是經(jīng)過(guò)清單數(shù)據(jù)的分類、特征化、加權(quán)等對(duì)11種中點(diǎn)環(huán)境影響類別的計(jì)算。本文采用國(guó)際公認(rèn)的軟件Simapro和Eco-indicator99方法對(duì)裝配式住宅建筑進(jìn)行環(huán)境影響評(píng)價(jià)，通過(guò)整理計(jì)算，得到裝配式住宅建筑材料生產(chǎn)階段、施工階段、運(yùn)行維護(hù)階段、拆除及廢物處理階段的環(huán)境影響類別貢獻(xiàn)值，以及人體健康、生態(tài)質(zhì)量和資源3種終點(diǎn)環(huán)境影響類別損害相對(duì)值，如表5所示。

表5 裝配式住宅建筑4個(gè)階段環(huán)境影響類別貢獻(xiàn)值

由表5可知，拆除及廢物處理階段中致癌物質(zhì)、輻射、臭氧層、生態(tài)毒性影響類別貢獻(xiàn)值為正值，表現(xiàn)為對(duì)環(huán)境有害。呼吸有機(jī)物、呼吸無(wú)機(jī)物、氣候變化、酸化/富營(yíng)養(yǎng)化、土地使用、礦物、礦物燃料貢獻(xiàn)值為負(fù)值，表現(xiàn)為對(duì)環(huán)境有益。但從人體健康、生態(tài)質(zhì)量和資源3種終點(diǎn)環(huán)境影響類別角度分析，裝配式建筑在拆除及廢物處理階段對(duì)環(huán)境有益。

由上述分析可知，裝配式住宅建筑整個(gè)生命周期中，應(yīng)注重運(yùn)行階段能源節(jié)約及新型能源利用，同時(shí)加強(qiáng)拆除及廢物處理階段預(yù)制構(gòu)件回收利用，以達(dá)到節(jié)約資源和能源的目的。

4 結(jié)語(yǔ)

在環(huán)境污染嚴(yán)重及裝配式建筑大力發(fā)展的背景下，進(jìn)行裝配式建筑環(huán)境影響定量評(píng)價(jià)對(duì)于裝配式建筑發(fā)展具有一定指導(dǎo)意義。本文結(jié)合具體工程實(shí)例，獲得了裝配式住宅建筑11種環(huán)境中點(diǎn)環(huán)境影響類別貢獻(xiàn)值以及3種終點(diǎn)影響類別損害相對(duì)值，可應(yīng)用于裝配式住宅建筑與現(xiàn)澆式住宅建筑環(huán)境影響對(duì)比分析。

相比傳統(tǒng)現(xiàn)澆式建筑，裝配式建筑構(gòu)件整體回收利用成為可能，因此應(yīng)將構(gòu)件回收作為裝配式建筑設(shè)計(jì)的參考依據(jù)，為裝配式住宅建筑的發(fā)展提供更多的可行性選擇。