竹木結(jié)構(gòu)民宅的生命周期評價

竹/木結(jié)構(gòu)民宅的生命周期評價《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020年）》把綠色建筑、節(jié)能降耗和開發(fā)利用農(nóng)林生物質(zhì)資源均列為重點領(lǐng)域及優(yōu)先主題。以竹材或木材替代傳統(tǒng)建筑材料符合國家戰(zhàn)略需求。然而，在實際的應(yīng)用和推廣中，我國民眾對于竹/木結(jié)構(gòu)建筑存在諸多質(zhì)疑:其一，土地資源的約束使得在我國推廣竹/木結(jié)構(gòu)沒有現(xiàn)實條件。其二，竹、木作為主要森林資源，具有保護環(huán)境、調(diào)節(jié)氣候、保持水土等功能，推廣利用竹/木結(jié)構(gòu)民宅本身就是損毀環(huán)境的行為；其三，作為結(jié)構(gòu)材料的竹材和木材，需要經(jīng)過一系列的加工、改性處理，這一過程中化工材料的投入也會造成環(huán)境污染和能源消耗，使得竹/木結(jié)構(gòu)的環(huán)境性能受到?jīng)_擊；其四，造價超出普通民眾預(yù)期，成為竹/木結(jié)構(gòu)應(yīng)用推廣的一大阻礙?；谝陨显?，本研究將竹/木結(jié)構(gòu)應(yīng)用推廣范圍界定為鄉(xiāng)鎮(zhèn)民宅，以生命周期評價方法為基本框架，從資源、能源和環(huán)境排放三個維度對竹結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)與當前主流的磚混結(jié)構(gòu)民宅進行全面的比較分析與評價。并以生命周期清單為基礎(chǔ)，對三種結(jié)構(gòu)民宅的碳平衡和生態(tài)效率進行評估，試圖發(fā)掘竹、木結(jié)構(gòu)民宅的優(yōu)勢與不足，以期為政府制定相關(guān)政策提供決策依據(jù)。在生命周期評價過程中，本文采取了一系列優(yōu)化措施。依據(jù)國際標準ISO14044：2006，生命周期評價方法分為四個基本步驟：（1）目標與范圍界定。研究目標界定為建立三種結(jié)構(gòu)民宅的資源、能源和環(huán)境排放清單，完成三者的比較評價。由于竹結(jié)構(gòu)民宅尚未推廣使用，其廢棄處置階段無例可尋，因此本研究將評價范圍界定為從資源采掘到主體結(jié)構(gòu)建造完成的過程。為了剔除研究對象在功能面積上的差異和提高可比性，本研究的功能單位界定為1平方米民宅。（2）清單分析。清單分析是LCA方法最重要環(huán)節(jié)，主要在于數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)質(zhì)量問題。依據(jù)生命周期評價國際慣例，本研究采取現(xiàn)場調(diào)研（重組竹、竹材層積材、竹材膠合板、砂石的生命周期清單數(shù)據(jù)）和文獻數(shù)據(jù)（鋼筋、水泥、木材層積材、OSB板、防腐木、混凝土多孔磚、電力、潔凈煤、燃油、柴油和天然氣的生產(chǎn)與燃燒）相結(jié)合的辦法，對三種結(jié)構(gòu)民宅的主要投入材料和半成品的生命周期清單進行整合，建立一個完整的生命周期清單數(shù)據(jù)庫。（3）影響評價。該部分關(guān)鍵步驟是環(huán)境影響類型的劃分、特征化過程的等效物以及歸一化過程的權(quán)重選擇。從清單數(shù)據(jù)構(gòu)成來看，所涉及的環(huán)境影響類型包括：不可再生資源（ADP）、溫室效應(yīng)（GWP）、光化學(xué)影響潛力（POCP）、酸化影響（AP）、富營養(yǎng)化（EP）、水體污染（WTP）和人體毒性（HTP）。為了提高本研究結(jié)果的國內(nèi)外可比性，等效物選擇和歸一化權(quán)重的選擇都沿襲《生命周期評價國際標準操作手冊》推薦的方法。（4）結(jié)果解釋。對于三種結(jié)構(gòu)民宅的生命周期評價結(jié)果，論文從主要污染物對環(huán)境影響類型貢獻度大小以及主要污染物產(chǎn)生環(huán)節(jié)等角度進行論述。在生命周期清單分析和評價結(jié)果的基礎(chǔ)上，對三種結(jié)構(gòu)民宅進行比較，我們得出如下結(jié)論：（1）以竹結(jié)構(gòu)為基準，每平米木結(jié)構(gòu)化石資源消耗量是竹結(jié)構(gòu)的48.8%，磚混結(jié)構(gòu)是竹結(jié)構(gòu)的714.6%；（2）每平米木結(jié)構(gòu)能源消耗是竹結(jié)構(gòu)的51.7%，磚混結(jié)構(gòu)是竹結(jié)構(gòu)的322.2%；（3）每平米木結(jié)構(gòu)環(huán)境總負荷是竹結(jié)構(gòu)的70.6%，磚混結(jié)構(gòu)是竹結(jié)構(gòu)的696.8%；（4）從環(huán)境影響類型來看，三種結(jié)構(gòu)民宅影響都較大的是ADP、GWP和AP，其中木結(jié)構(gòu)是竹結(jié)構(gòu)的49.3%、81.3%和76.7%，而磚混結(jié)構(gòu)是竹結(jié)構(gòu)的712.3%、418.8%和1333.3%倍。（5）從碳平衡角度來看，竹結(jié)構(gòu)民宅以建筑材料形式封存的碳大于其碳排放，具有正的固碳功能，木結(jié)構(gòu)固碳功能為負，而磚混結(jié)構(gòu)不具有固碳功能。（6）從經(jīng)濟成本與生態(tài)成本之比來看，木結(jié)構(gòu)民宅的生態(tài)效率最高，是竹結(jié)構(gòu)的1.16倍，磚混結(jié)構(gòu)是竹結(jié)構(gòu)的0.15倍。經(jīng)過生命周期評價比較，可以得出，在資源、能源、環(huán)境排放和生態(tài)效率方面，竹結(jié)構(gòu)民宅都優(yōu)于磚混結(jié)構(gòu)而劣于木結(jié)構(gòu)民宅。究其原因主要有兩點：（1）每平米竹結(jié)構(gòu)民宅的基礎(chǔ)混凝土用量是木結(jié)構(gòu)的2.24倍，梁柱連接件用量是木結(jié)構(gòu)的1.34倍。設(shè)計的差異導(dǎo)致材料用量懸殊，最終使得基于材料用量的能耗以及環(huán)境排放數(shù)據(jù)計算出現(xiàn)偏差。（2）竹結(jié)構(gòu)現(xiàn)場調(diào)研取得的數(shù)據(jù)中，材料和能源消耗數(shù)據(jù)偏大，而污染物排放數(shù)據(jù)偏小。主觀因素導(dǎo)致調(diào)研數(shù)據(jù)部分失真。本論文獲得了如下創(chuàng)新：（1）建立了竹結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)和磚混結(jié)構(gòu)民宅的生命周期清單數(shù)據(jù)庫，其中竹結(jié)構(gòu)清單在國內(nèi)外尚未見報道，為我國