利益相关者视角下模块化集成建筑物化阶段碳排影响因素研究

建筑业是当今世界碳排放的重要来源,该研究领域受学界广泛关注。但是,较少有学者从利益相关者的角度对模块化集成建筑(Modular Integrated Construction, MiC)物化阶段碳排放影响因素展开研究。研究系统地考虑MiC物化阶段的碳排放影响因素,并形成利益相关者导向的影响因素清单;运用社会网络分析法构建影响因素网络模型,从整体和个体网络两个层面确定关键影响因素;对关键影响因素进行控制,从利益相关者的角度提出定向减排措施,并检测控制的效果。通过识别出的物化阶段的11个关键影响因素,研究对影响因素控制效果进行检测,显示定向减排措施可显著降低各影响因素之间的相互作用。通过探究MiC物化阶段碳排放影响因素的关联关系,可为利益相关者做相应的减排策略提供理论支持。

模块化建筑物化阶段减排效率评价研究

相比于传统现场浇筑方式,模块化建筑物化阶段特有的生产方式在理论上可以有效减少碳排放。模块化建筑物化阶段减排活动复杂,对减排管理提出了新挑战。首先,识别模块化建筑物化阶段碳排影响因素,从项目概况、建材消耗、能源消耗、运输与仓储、施工组织、生态环境6个方面建立评价指标体系;其次,采用模糊层次综合评价法(Fuzzy Analytic Hierarchy Process,FAHP)评价法构建减排效率评价模型;最后,结合模块化项目案例提出节能减排措施。通过案例分析发现,建材消耗对减排效率影响最大,其次为项目概况和施工组织;模块化项目案例在项目概况、施工组织上存在巨大的节能减排优势,在其他方面的节能减排还有待加强。通过模块化建筑物化阶段减排效率评价研究,探索其节能减排潜力,可为模块化建筑节能减排策略提供参考。

西南农村地区现代夯土住宅物化阶段碳排放研究

物化阶段CO_(2)排放时间较为集中且减排潜力巨大,因此对建筑物化阶段碳排放进行量化研究具有必要性。目前,我国农村住宅砖混结构仍为主流形式,制约了低碳农村的发展。为了阐述现代夯土建筑采用“本土材料、本土技术”的建造方式可有效节能减排。本研究在考虑现代夯土建筑建造方式的特殊性和建造过程中数据清单受人为统计水平限制导致结果出现差异性的基础上,提出将排放因子法结合不同结构形式的现代夯土建筑具体施工方式和广联达BIM算量软件对建筑物化阶段进行精确建模,分析不同结构形式的现代夯土建筑物化阶段碳排放变化情况。从环境可持续发展层面的碳排放角度,以现代夯土建筑和普通砖混结构农宅为例,构建适用于不同建筑结构物化阶段CO_(2)排放的计算模型,以量化出来的指标数据来评价前者的减排效果。计算得出,西南农村地区不同结构形式的现代夯土建筑在生产、运输阶段的单位面积碳排放量分别为177.63 kgCO_(2)e/m^(2)、264.7 kgCO_(2)e/m^(2),施工阶段的单位面积碳排放量分别为19.1kg CO_(2)e/m^(2)、15.94 kgCO_(2)e/m^(2);通过对比分析,不同结构形式现代夯土建筑建造阶段的单位面积碳排放量分别为196.73 kgCO_(2)e/m^(2)、280.64 kgCO_(2)e/m^(2)是传统砖混结构的1.7倍、1.2倍,此数据提供了现代夯土建筑可以节能减排的依据,也为西南农村地区的住宅建设提供绿色发展的新思路。

地铁施工物化阶段TBM区间碳排放核算与减排

目前,国内外对土建工程碳排放的研究主要集中在住宅、办公建筑领域,对地铁建设工程碳排放的研究较少。为计量地铁TBM区间土建工程物化阶段碳排放,识别其排放特点,运用碳排放系数法建立了包含TBM区间土建实体、建造配套设备、运输施工机具、周转材料、劳动力在内的系统边界,将物化阶段划分为建材及预构件生产、建材及预构件运输、现场施工三个环节对碳排放进行计量。对碳排放因子进行了定义选取,构建了TBM区间各环节碳排放的计量模型并对青岛地铁典型TBM工段进行了案例分析,得到物化阶段三个环节的碳排放强度分别为4875.87 tCO_(2)/km、49.54 tCO_(2)/km、1780.04 tCO_(2)/km,总碳排放强度为6705.45 tCO_(2)/km。通过情景假设法,得出地铁TBM区间再生建材的使用可以带来1.21%~2.43%的减排效益。

轻钢结构建筑物化阶段碳排放及减排的研究

建筑行业碳排放量占社会碳排放总量的40%左右,其中,建筑物化阶段的碳排放总量最大,且强度高,该阶段碳减排是建筑减排的重要突破口。目前,大部分建筑减排研究主要针对传统现浇钢筋混凝土建筑,对于轻钢结构建筑的研究较少,针对轻钢建筑物化阶段碳排放的研究更少。本研究构建了轻钢建筑物化阶段碳排放计算模型,选取北京某轻钢结构建筑为案例,通过计算物化阶段的碳排放,分析建材生产、运输、施工建造各阶段的碳排放,发现轻钢结构建筑在各阶段有较大的减排潜力,并提出相应的减排措施。

基于可解释性机器学习的建筑物物化阶段碳排放量预测研究

现有碳排放计算方法存在数据量大、计算繁琐和仅适用于事中、事后控制等问题,不利于设计人员在设计阶段进行碳减排工作。为此,研究将机器学习引入建筑物碳排放量计算领域,帮助设计人员在早期设计阶段获得建筑物物化阶段的碳排放信息,提供碳减排参考。首先,收集并建立建筑物物化阶段碳排放数据库;其次,基于5个建筑物特征,建立4种不同类型的机器学习模型,并根据评价指标对模型性能进行评价;最后,利用沙普利加和解释(Shapley Additive exPlanations, SHAP)和部分依赖图(Partial Dependence Plot, PDP)验证最优模型应用的合理性,并深入挖掘各特征与碳排放之间的复杂关系,为建筑物碳减排提供新的信息。结果显示:各机器学习模型可以很好地预测建筑物物化阶段碳排放过程,其中建立的极度随机树(Extremely Randomized Trees, ET)模型对碳排放的预测表现最优;机器学习模型各特征对预测结果的影响与现有研究相似,表明了机器学习模型预测结果的可靠性与合理性;机器学习模型可以深入挖掘各特征与碳排放之间的复杂关系,为建筑物碳减排提供新的指导。

砌体结构物化阶段碳排放指标分析与对比研究

为研究砌体结构的物化碳排放指标,促进砌体结构的低碳发展,以墙体体积和长度为功能单位,采用基于过程的方法建立物化碳排放指标计算模型,并结合工程消耗量定额与现场实测数据对比分析烧结页岩空心砖砌体、混凝土实心砖砌体、蒸压加气混凝土砌块砌体、混凝土小型空心砌块砌体、配筋砌块砌体和装配式配筋砌块砌体6种砌体墙的碳排放指标。结果表明,单位体积或长度的约束砌体碳排放指标明显高于无筋砌体,但提供相同竖向承载力的碳排放指标仅为无筋砌体的71%左右。此外,材料生产和运输是砌体结构物化碳排放指标的主要影响因素,发展轻质、低碳、可循环、本地化的块体材料可有效降低碳排放。

装配式建筑物化阶段碳排放计算及影响因素研究

为进一步分析装配式建筑物化阶段碳排放及关键影响因素,研究通过碳排放系数法,建立装配式建筑物化阶段碳排放量计算模型;在数据量化后的基础上,从工程管理视角,利用结构方程模型深度分析影响装配式建筑物化阶段碳排放的影响因素,从项目概况、建材消耗、运输与仓储、能源消耗、施工组织与管理、项目物化阶段碳排放量6个方面建立14个关系假设。通过分析案例得出:建材生产阶段在整个物化阶段的碳排放量最高,占92.01%。在结构方程分析中,建材消耗对项目物化阶段碳排放量的直接影响最大,而项目概况、施工组织与管理对项目物化阶段碳排放量的综合影响排前两位。研究结果可为相关参与方制定低碳策略提供一定的理论参考。

基于BIM技术的装配式混凝土建筑物化阶段碳足迹研究

基于自行设计的碳足迹测算系统及BIM导出的工程量清单,从建材生产、建材运输、构件生产、构件运输、现场施工安装和现场施工管理6个阶段出发,对4个不同类型的混凝土建筑实例工程的物化阶段碳足迹评价开展实证研究。结果表明:装配式混凝土建筑在物化阶段的碳排放总体上较传统现浇建筑更低,碳浓度降幅可达29.7601~41.9472 kgCO_(2)e/m^(2);建材生产的碳排放在不同类型的混凝土建筑物化阶段碳排放总量中占比均超过88%,是实现建筑碳减排的主要阶段;其次为现场施工阶段,碳排放占比不到10%,而建材运输、构件生产、构件运输和现场施工管理等阶段的碳排放占比均不到2%。钢筋和混凝土是建材生产的碳足迹主要来源,碳排放占比30%~50%,其次为水泥和砌体材料。研究可为“双碳”背景下装配式混凝土建筑进一步实现碳减排提供一定的理论参考。

办公建筑物化阶段碳排放测算与减碳措施探索

随着城市城镇化率的提高,新建办公建筑规模不断增加,物化阶段碳排放量也随之增长。面向3060双碳目标,开展办公建筑物化阶段碳排放测算和控制迫在眉睫。本研究以厦门某办公建筑为例,厘清了物化阶段的核算边界,测算碳排放量为28951.48tCO_(2),单位面积碳排放量为0.24tCO_(2)/m^(2)。最后结合案例实际情况,提出了现场轻集料换填优化、混凝土覆盖养护节水技术、LED照明技术等的减碳降碳措施建议,为后续办公建筑物化阶段碳排放测算和控制提供一定的参考。

钢结构装配式住宅物化阶段碳排放研究

建筑行业碳排放量占社会碳排放总量的40%左右,其中建筑物化阶段碳排放总量大、强度高,该阶段碳减排刻不容缓。当前针对物化阶段碳排放的研究主要集中在传统现浇钢筋混凝土建筑,钢结构装配式建筑物化阶段碳排放研究较少,其物化碳排放特征不清晰。本研究构建了装配式建筑物化阶段碳排放计算模型,选取一栋钢结构装配式住宅为研究案例,并以同一地区、层数相近的一栋传统现浇钢筋混凝土住宅作为对比。计算分析两栋案例物化各阶段碳排放,发现钢结构装配式住宅在建材生产、施工建造阶段有较大的减排潜力。整个物化阶段钢结构装配式住宅案例的减碳率为34.30%,具有较好的碳减排推广应用价值。

装配式建筑物化阶段碳排放影响因素分析

装配式建筑物化阶段的年平均碳排放量在其整个生命周期中占最大比例,为有效推动装配式建筑的绿色可持续发展,从碳排放足迹及碳源角度出发综合识别在物化阶段影响装配式建筑碳排放的关键因素,建立了系统动力学模型来量化这些因素对碳排放的影响,并实证分析验证模型有效性,通过仿真模拟对现行条件下中国装配式建筑的碳排放情况进行预测与分析。结果表明,材料利用率、车辆油耗、预制率水平是影响碳排放的主要因素,为促进“双碳”背景下建筑业可持续发展的政策制定提供了借鉴参考。

装配式建筑物化阶段碳足迹测算方法研究

为实现装配式建筑碳足迹定量化测算,根据行业标准,运用Revit与广联达软件建立装配式建筑BIM模型,并获取建筑模型物化阶段的材料消耗量、碳足迹因子信息。通过界定装配式建筑物化阶段碳足迹测算的系统边界,采用基于过程的清单分析法构建物化阶段碳足迹测算模型。最后借助PKPM软件测算某装配式建筑物化阶段的碳足迹,提出应研发更节能的建材加工方式与材料生产加工设备,完善建筑规范的减排建议。

基于RFID的预制混凝土构件物化阶段碳排放跟踪计算

装配式建筑碳排放定量研究能有效推进当前我国节能减排工作,以预制构件为研究对象开展碳排放实时计算研究,可为装配式建筑碳排放量的动态监测提供数据支撑。首先进行计算目标和边界的界定,并结合预制混凝土构件特点,建立定量计算公式;将RFID技术用于构件实况信息跟踪,以获取用于碳排放跟踪计算的关键参数;通过标签信息处理和计算参数库建立,完善计算流程,以实现对预制混凝土构件物化阶段的碳排放跟踪计算。

户内变电站小型化优化设计及物化阶段碳排放评价方法

变电站建设物化阶段具有碳排放及能源消耗大等特点,变电站的总体规划布局、主体结构设计和优化将影响物化阶段碳排放。分析变电站物化过程中碳源、计算指标以及碳排放计算方法,以110 kV户内变电站为例,开展总体布局规划、综合楼结构和基础的选型及优化设计,分析各阶段碳排放的减少量,得出变电站建材生产与模块化钢结构应用是降低碳排放的主要因素。采用模糊分析法与层次分析法,对110 kV户内变电站优化方案进行综合经济指标评价,结果表明:变电站物化阶段碳排放的综合评价得分验证了小型化户内变电站优化设计的可行性及效果;该优化设计及评价方法合理可信,具有一定的工程应用价值。

装配式混凝土建筑物化阶段碳足迹评价综述

从碳足迹计量方法、碳足迹测算范围、碳排放因子以及碳足迹测算模型四个方面出发,对国内外装配式混凝土建筑物化阶段碳足迹评价研究现状进行了梳理。研究表明,传统的建筑碳排放计量方法以过程分析法及其与投入产出法结合为主,与BIM等现代信息技术及可视化技术相结合,以实现碳排放量的快速计算与事前控制,是当前装配式混凝土建筑碳足迹评价方法的发展方向;国内外碳排放因子库的建设日趋完善,考虑碳排放因子的时效性、地域性等特征,建立地域动态碳排放因子库是进一步完善碳排放测算的重要内容;目前国内尚未形成建筑物化阶段碳排放测算模型的统一标准,相关现行国家标准及组织或企业等不同层面的碳足迹评价以现浇建筑为主要对象,亟需对装配式混凝土建筑物化阶段的碳排放计量标准、碳排放测算系统、监测系统开发等方面开展深入研究。研究有助于促进“双碳”背景下新型建筑工业化的进一步发展,并可为装配式混凝土建筑碳足迹评价及减排策略研究提供参考。

装配式混凝土构筑物物化阶段碳足迹测算方法研究

随着装配式混凝土结构建造技术的广泛应用,装配式混凝土建(构)筑物的碳足迹测算也越来越受到重视。本文对建筑碳足迹测算的基础原理进行了分析,并基于清单分析法对装配式混凝土水池物化阶段开展了碳足迹实例测算,进而梳理了构筑物碳足迹测算过程及注意事项,为建(构)筑物的碳足迹测算提供了技术参考。

BIM技术在给水工程物化阶段碳足迹评估中的应用研究

利用设计BIM模型具有完善设计信息、能联动更新的优势,基于水厂生产要素——碳足迹因子库,开发了基于RevitDynamo-Excel的水厂工程物化阶段碳足迹快速计算程序。该程序利用设计BIM模型信息与各分项工程量,依据定额文件对人工、机械、材料等进行了计算汇总,并从Excel碳足迹汇总表中获取了碳足迹因子,最终计算出碳足迹总量。该程序充分发挥了设计BIM模型具有的属性信息和能自动生成工程量等优势,并利用Dynamo进行了BIM模型与Excel表的数据连接,提高了计算质量与效率,最终将评估结果及时地反馈给设计者,更有效地支持了设计师的设计评估。

基于LCA方法的半盖挖地铁车站物化阶段碳排放分析

当前我国的轨道交通行业正处在高速发展阶段,在“双碳”背景下,高速发展带来的减排压力也与日俱增。基于生命周期评价(Life Cycle Assessment,LCA)方法,将某半盖挖地铁车站的物化阶段进行单元分解,界定碳排放系统边界,构建出物化阶段的3个碳排放计算模型,定量分析了其物化阶段的碳排放特征及规律。研究发现:半盖挖地铁车站建筑材料生产阶段的碳排放占比为86.29%,建筑材料运输阶段占比为1.84%,施工阶段占比为11.87%。整个物化阶段,车站主体结构碳排放强度总额为3.51 tCO_(2)/m^(2),附属结构碳排放强度总额为1.83 tCO_(2)/m^(2)。根据计算结果,从建筑材料生产、运输方式、施工机械和能源使用方面提出了针对性的节能减排措施。

再生碎砖混凝土物化阶段碳排放及环境效益分析

基于GB/T 51366—2019《建筑碳排放计算标准》,采用清单统计法计算再生碎砖混凝土物化阶段碳排放量,分析其对环境的影响。结果表明:1 m3再生碎砖混凝土物化阶段碳排放量与再生粗骨料替代率成反比,即替代率越高碳排放量越低;原材料生产阶段碳排放量最高,占物化阶段的64%~84%;再生粗骨料运输距离缩短,原材料运输阶段碳减排效果显著,确定了再生粗骨料替代率为0、50%、100%的临界运输距离范围为95~114 km;施工阶段以“减排”和“低排”为目标,从机械设备和施工方案上进行管理优化。采用再生碎砖骨料在缩短运输距离的同时,减少了天然粗骨料开采占用的土地,具有显著的环境效益。