試論建筑保溫材料與環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益
建筑節(jié)能在所有節(jié)能途徑中意義重大。在房屋建筑中，墻體在建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)中發(fā)揮著主體作用，因此要想控制建筑能耗，就必須要進(jìn)行墻體節(jié)能，做好建筑的保溫工作。
摘要：目前我國(guó)環(huán)境污染嚴(yán)重、資源存在枯竭情況，這就需要在建筑工程中充分貫徹低碳和綠色理念，在建筑材料的應(yīng)用中以環(huán)保與生態(tài)為原則，加大對(duì)建筑保溫材料的應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益的有效結(jié)合。本文建立模型對(duì)建筑保溫材料生命周期以及環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行評(píng)價(jià)，希望能夠?qū)τ诮ㄖ袠I(yè)的可持續(xù)發(fā)展帶來借鑒意義。
關(guān)鍵詞：建筑保溫材料;生命周期;經(jīng)濟(jì)效益;環(huán)境效益;評(píng)價(jià)
一、建筑節(jié)能評(píng)價(jià)的發(fā)展
過去的個(gè)體建筑熱工分析主要針對(duì)建筑運(yùn)行時(shí)的能量消耗，目前電腦輔助設(shè)計(jì)即CAD取得了不錯(cuò)的發(fā)展，并在建筑能耗研究中廣泛應(yīng)用，現(xiàn)如今一種建筑熱環(huán)境分析軟件即DeST在CAD的基礎(chǔ)上誕生，它能夠在對(duì)象一定參數(shù)條件下，對(duì)建筑全年的能耗、室溫等進(jìn)行模擬計(jì)算，但是現(xiàn)如今人們對(duì)其以及建筑全生命周期評(píng)價(jià)研究即LCA研究較少，難以發(fā)揮其既評(píng)論又管理的綜合優(yōu)勢(shì)。目前，人們對(duì)保溫材料的節(jié)能效果、種類選擇以及使用厚度等非常重視，主要是因?yàn)楸夭牧系倪x擇關(guān)乎著節(jié)約能源、建筑后期產(chǎn)生垃圾對(duì)環(huán)境的污染情況，所以必須要分析保溫材料的生態(tài)破壞水平以及資源能耗情況，按照不同地區(qū)有針對(duì)性的應(yīng)用生命周期原理來對(duì)建筑外墻保溫材料等進(jìn)行選擇分析非常具有必須性。
二、節(jié)能模型的DeST模擬計(jì)算
DeST-h為HVAC系統(tǒng)以及建筑環(huán)境模擬的軟件平臺(tái)，它在針對(duì)建筑熱特性影響因素、熱特性指標(biāo)、住宅室溫、建筑全年動(dòng)態(tài)負(fù)荷以及末端設(shè)備系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的計(jì)算和分析中廣泛應(yīng)用。該軟件不但能夠保證冷熱負(fù)荷全年累計(jì)的精確結(jié)果，還能在逐時(shí)動(dòng)態(tài)室溫模擬上領(lǐng)先世界。第一是建筑模型，根據(jù)建筑的層高、朝向、房間數(shù)量及尺寸、外圍結(jié)構(gòu)總尺寸等建立建筑模型。第二是熱工參數(shù)設(shè)計(jì)，按照建筑熱工分區(qū)以及模型所在地確定室外氣象參數(shù)，這些數(shù)據(jù)是通過隨機(jī)算法模擬計(jì)算形成，涉及到室內(nèi)熱環(huán)境設(shè)計(jì)指標(biāo)(臥室冬夏季的設(shè)計(jì)溫度以及換氣次數(shù))以及外部氣候參數(shù)信息(采暖和空調(diào)的度日數(shù)、冬夏兩季的空調(diào)采暖兩室的干球溫度)。
另外需要對(duì)建筑不同朝向的外窗傳熱系數(shù)以及窗墻比等進(jìn)行模擬，計(jì)算出采暖和空調(diào)季的日期，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定耗熱量，從而根據(jù)DeST軟件計(jì)算出外墻保溫面積占建筑總面積的比值以及傳熱系數(shù)等。第三是熱工模擬以及效益計(jì)算。
對(duì)節(jié)能模型以及未進(jìn)行外墻保溫的參考模型的空調(diào)、采暖進(jìn)行負(fù)荷統(tǒng)計(jì)，通過比較來確定全年總能耗節(jié)約值。如果將每年節(jié)省的能耗換算成電價(jià)以及相應(yīng)的煤耗，并計(jì)算出減少的二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、碳粉塵以及煙塵等污染物數(shù)量，再將這些污染物排放量用價(jià)值來表示出來。從而得出能源效益以及經(jīng)濟(jì)效益。給出幾種常見保溫材料投資成本生命周期某時(shí)間段如50天的回收周期(如表1所示)，立足生產(chǎn)成本考慮，比較聚氨酯、巖棉、XPS、EPS等的生產(chǎn)成本、投資資金回收年限、預(yù)期環(huán)境效益。
三、外墻保溫材料生命周期模型
建筑物生命周期總能耗需要應(yīng)用以下公式。即E總=E生+E施+E居+E拆+E廢。六者依照次序分別表示為建筑物生命周期總能耗、建材生產(chǎn)階段總能耗、建筑施工階段總能耗、居住使用階段總能耗、破壞拆除階段總能耗以及廢舊建材處置階段總能耗。因?yàn)殇摻钏嗟炔牧嫌胁豢商娲裕虼酥豢紤]保溫材料，并簡(jiǎn)化成保溫材料生產(chǎn)、運(yùn)輸、運(yùn)行三個(gè)階段。單位面積外墻總費(fèi)用則只考慮這三個(gè)方面，即保溫材料生產(chǎn)費(fèi)用、材料運(yùn)輸費(fèi)用以及采暖空調(diào)費(fèi)用。
就生產(chǎn)階段來說，它的能耗包括保溫材料直接能耗、開采運(yùn)輸及生產(chǎn)上一級(jí)材料的能耗以及生產(chǎn)所需一次能耗。其與制造時(shí)保溫材料廢棄比率、保溫材料厚度、保溫材料密度以及單位建材生產(chǎn)能耗有關(guān)。就運(yùn)輸階段來說，其與更換時(shí)的允許消耗、供應(yīng)商到建筑工地的距離等有關(guān)，涉及到運(yùn)輸單位保溫材料能耗、運(yùn)送保溫材料維修產(chǎn)生的廢棄物送至建筑垃圾掩埋場(chǎng)的距離、保溫材料從供應(yīng)商到建筑工地的平均距離、保溫材料厚度、保溫材料密度以及制造時(shí)保溫材料的廢棄比率等幾個(gè)概念。
就運(yùn)行階段來說，其采暖制冷能耗包括采暖運(yùn)行能耗以及制冷運(yùn)行能耗，針對(duì)采暖度日數(shù)以及空調(diào)度日數(shù)在不同的地區(qū)有不同的數(shù)值，運(yùn)行階段采暖制冷能耗與供熱系統(tǒng)運(yùn)行效率、除保溫層外墻體熱阻和、保溫材料使用壽命有關(guān)。在計(jì)算中考慮聚氨酯、巖棉、XPS、EPS集中材料的使用壽命以及各階段的能耗，計(jì)算出這幾種材料的總能耗，其全生命周期總能耗順序可以判斷出來，從大到小依次為聚氨酯、RPS、XPS和巖棉。而各階段能耗由大到小依次是運(yùn)行、生產(chǎn)及運(yùn)輸。四種物質(zhì)能耗回收期從大到小分別是聚氨酯、XPS、EPS、巖棉四種。
四、外保溫材料科學(xué)評(píng)價(jià)和政策發(fā)展方向
建筑保溫材料的科學(xué)評(píng)價(jià)較為復(fù)雜且具有研究意義。關(guān)于生命建筑材料其定義為，滿足建筑使用要求情況下建筑材料從開發(fā)、生產(chǎn)再到使用的整個(gè)階段中不僅對(duì)生態(tài)環(huán)境影響下，而且在整個(gè)階段中所需消耗的能源和資源也很少，并能夠循環(huán)利用的一種建筑材料。國(guó)外學(xué)者在建筑全生命周期評(píng)價(jià)研究的基礎(chǔ)上結(jié)合了經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的分析，形成了與傳統(tǒng)模式不同的現(xiàn)代可持續(xù)LCA分析。它評(píng)價(jià)內(nèi)容包括社會(huì)、經(jīng)濟(jì)以及環(huán)境三個(gè)方面，就社會(huì)方面來說，主要有工人收入、工人健康檢查就診率、工人社會(huì)福利、女性就業(yè)率、事故率等。就經(jīng)濟(jì)方面而言，主要有制造費(fèi)、電費(fèi)、燃料費(fèi)、原料費(fèi)、廢棄物處理費(fèi)等。
就環(huán)境方面來說主要有地球變暖、人體毒性、富營(yíng)養(yǎng)化、臭氧消耗、生態(tài)毒性等方面。雖然我國(guó)試圖推廣這種評(píng)價(jià)方式，但是因?yàn)樵摲椒ǔ杀靖�、開發(fā)時(shí)間長(zhǎng)，而且還需要用戶給出明確的需求，但是用戶大多數(shù)對(duì)需求不確定，整體參與和調(diào)查積極性不高�，F(xiàn)如今我國(guó)對(duì)有機(jī)保溫材料燃燒性能有了更高的要求，需要保溫材料中有無鹵阻燃劑。這種新型保溫材料阻燃體系，有例如金屬氫氧化物和磷系化合等的無路無公害阻燃劑等，其在燃燒時(shí)不僅產(chǎn)生的煙量小，還不會(huì)產(chǎn)生有毒有害氣體。保溫材料燃燒后性能綜合評(píng)價(jià)等技術(shù)指標(biāo)得以變化，這也在一定程度上影響了保溫材料的評(píng)價(jià)和選擇。
五、結(jié)語(yǔ)
建筑保溫材料通過建立DeST模擬節(jié)能模擬模型以及生命周期模型，能夠有效了解各材料的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益，通過綜合比較，從而采用綜合效益最強(qiáng)的材料。在保溫材料生命周期中，涉及到生產(chǎn)、運(yùn)輸?shù)竭\(yùn)行等流程以及生產(chǎn)、建設(shè)、業(yè)主等主體，對(duì)這些流程和主體綜合考慮，從而保證建筑保溫材料全生命周期的優(yōu)化。
參考文獻(xiàn)
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拓展閱讀：什么是畢業(yè)論文
畢業(yè)論文是高等院校畢業(yè)生提交的一份有一定的學(xué)術(shù)價(jià)值的文章。它是大學(xué)生完成學(xué)業(yè)的標(biāo)志性作業(yè)，是對(duì)學(xué)習(xí)成果的綜合性總結(jié)和檢閱，是大學(xué)生從事科學(xué)研究的最初嘗試，是在教師指導(dǎo)下所取得的科研成果的文字記錄，也是檢驗(yàn)學(xué)生掌握知識(shí)的程度、分析問題和解決問題基本能力的一份綜合答卷。
畢業(yè)論文從文體上看，歸屬于議論文中學(xué)術(shù)論文的種類。所謂議論文，它是一種證明白已觀點(diǎn)正確的文章。它包括政論、文論、雜論在內(nèi)的一切證明事理的文章，或說理、或評(píng)論、或辯駁、或疏證，以達(dá)到明辨是非，解除疑惑、綜陳大義，駁斥謬誤等等目的。畢業(yè)論文就其內(nèi)容來講，一種是解決學(xué)科中某一問題的，用自己的研究成果加以回答;一種是只提出學(xué)科中某一問題，綜合別人已有的結(jié)論，指明進(jìn)一步探討的方向;再一種是對(duì)所提出的學(xué)科中某一問題，用自己的研究成果，給予部分的回答。畢業(yè)論文注重對(duì)客觀事物作理性分橋，指出其本質(zhì)，提出個(gè)人的學(xué)術(shù)見解和解決某一問題的方法和意見。畢業(yè)論文就其形式來講，具有議論文所共有的一般屬性特征，即論點(diǎn)、論據(jù)、論證是文章構(gòu)成的三大要素。文章主要以邏輯思維的方式為展開的依據(jù)，強(qiáng)調(diào)在事實(shí)的基礎(chǔ)上，展示嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评磉^程，得出令人信服的科學(xué)結(jié)論。
畢業(yè)論文雖屬學(xué)術(shù)論文中的一種，但和學(xué)術(shù)論文相比，又有自己的特點(diǎn)：
一是指導(dǎo)性。畢業(yè)論文是在導(dǎo)師指導(dǎo)下獨(dú)立完成的科學(xué)研究成果。畢業(yè)論文作為大學(xué)畢業(yè)前的最后一次作業(yè)，離不開教師的幫助和指導(dǎo)。對(duì)于如何進(jìn)行科學(xué)研究，如何撰寫論文等等，教師都要給予具體的方法論指導(dǎo)。在學(xué)生寫作畢業(yè)論文的過程中，教師要啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行工作，注意發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)創(chuàng)造精神，幫助學(xué)生最后確定題目，指定參考文獻(xiàn)和調(diào)查線索，審定論文提綱，解答疑難問題，指導(dǎo)學(xué)生修改論文初稿，等等。學(xué)生為了寫好畢業(yè)論文，必須主動(dòng)地發(fā)揮自己的聰明才智，刻苦鉆研，獨(dú)立完成畢業(yè)論文的寫作任務(wù)。
二是習(xí)作性。根據(jù)教學(xué)計(jì)劃的規(guī)定，在大學(xué)階段的前期，學(xué)生要集中精力學(xué)好本學(xué)科的基礎(chǔ)理論、專門知識(shí)和基本技能;在大學(xué)的最后一個(gè)學(xué)期，學(xué)生要集中精力寫好畢業(yè)論文。學(xué)好專業(yè)知識(shí)和寫好畢業(yè)論文是統(tǒng)一的，專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)為寫作畢業(yè)論文打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ);畢業(yè)論文的寫作是對(duì)所學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的運(yùn)用和深化。大學(xué)生撰寫畢業(yè)論文就是運(yùn)用已有的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，獨(dú)立進(jìn)行科學(xué)研究活動(dòng)，分析和解決一個(gè)理論問題或?qū)嶋H問題，把知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力的實(shí)際訓(xùn)練。寫作的主要目的是為了培養(yǎng)學(xué)生具有綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，為將來作為專業(yè)人員寫學(xué)術(shù)論文做好準(zhǔn)備，它實(shí)際上是一種習(xí)作性的學(xué)術(shù)論文。
三是層次性。畢業(yè)論文與學(xué)術(shù)論文相比要求比較低。專業(yè)人員的學(xué)術(shù)論文，是指專業(yè)人員進(jìn)行科學(xué)研究和表述科研成果而撰寫的論文，一般反映某專業(yè)領(lǐng)域的最新學(xué)術(shù)成果，具有較高的學(xué)術(shù)價(jià)值，對(duì)科學(xué)事業(yè)的發(fā)展起一定的推動(dòng)作用。大學(xué)生的畢業(yè)論文由于受各種條件的限制，在文章的質(zhì)量方面要求相對(duì)低一些。這是因?yàn)椋旱谝�，大學(xué)生缺乏寫作經(jīng)驗(yàn)，多數(shù)大學(xué)生是第一次撰寫論文，對(duì)撰寫論文的知識(shí)和技巧知之甚少。第二，多數(shù)大學(xué)生的科研能力還處在培養(yǎng)形成之中，大學(xué)期間主要是學(xué)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)理論知識(shí)，缺乏運(yùn)用知識(shí)獨(dú)立進(jìn)行科學(xué)研究的訓(xùn)練。第三，撰寫畢業(yè)論文受時(shí)間限制，一般學(xué)校都把畢業(yè)論文安排在最后一個(gè)學(xué)期，而實(shí)際上停課寫畢業(yè)論文的時(shí)間僅為十周左右，在如此短的時(shí)間內(nèi)要寫出高質(zhì)量的學(xué)術(shù)論文是比較困難的。當(dāng)然這并不排除少數(shù)大學(xué)生通過自己的平時(shí)積累和充分準(zhǔn)備寫出較高質(zhì)量的學(xué)術(shù)論文。
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