試論建筑保溫材料與環(huán)境經(jīng)濟效益
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，就必須要進行墻體節(jié)能，做好建筑的保溫工作。
摘要：目前我國環(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，加大對建筑保溫材料的應(yīng)用，從而實現(xiàn)經(jīng)濟效益與環(huán)境效益的有效結(jié)合。本文建立模型對建筑保溫材料生命周期以及環(huán)境經(jīng)濟效益進行評價，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)濟效益;環(huán)境效益;評價
一、建筑節(jié)能評價的發(fā)展
過去的個體建筑熱工分析主要針對建筑運行時的能量消耗，目前電腦輔助設(shè)計即CAD取得了不錯的發(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，它能夠在對象一定參數(shù)條件下，對建筑全年的能耗、室溫等進行模擬計算，但是現(xiàn)如今人們對其以及建筑全生命周期評價研究即LCA研究較少，難以發(fā)揮其既評論又管理的綜合優(yōu)勢。目前，人們對保溫材料的節(jié)能效果、種類選擇以及使用厚度等非常重視，主要是因為保溫材料的選擇關(guān)乎著節(jié)約能源、建筑后期產(chǎn)生垃圾對環(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)有針對性的應(yīng)用生命周期原理來對建筑外墻保溫材料等進行選擇分析非常具有必須性。
二、節(jié)能模型的DeST模擬計算
DeST-h為HVAC系統(tǒng)以及建筑環(huán)境模擬的軟件平臺，它在針對建筑熱特性影響因素、熱特性指標(biāo)、住宅室溫、建筑全年動態(tài)負(fù)荷以及末端設(shè)備系統(tǒng)經(jīng)濟性的計算和分析中廣泛應(yīng)用。該軟件不但能夠保證冷熱負(fù)荷全年累計的精確結(jié)果，還能在逐時動態(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，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)是通過隨機算法模擬計算形成，涉及到室內(nèi)熱環(huán)境設(shè)計指標(biāo)(臥室冬夏季的設(shè)計溫度以及換氣次數(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)。
另外需要對建筑不同朝向的外窗傳熱系數(shù)以及窗墻比等進行模擬，計算出采暖和空調(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算。
對節(jié)能模型以及未進行外墻保溫的參考模型的空調(diào)、采暖進行負(fù)荷統(tǒng)計，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以及相應(yīng)的煤耗，并計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值來表示出來。從而得出能源效益以及經(jīng)濟效益。給出幾種常見保溫材料投資成本生命周期某時間段如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。因為鋼筋水泥等材料有不可替代性，因此只考慮保溫材料，并簡化成保溫材料生產(chǎn)、運輸、運行三個階段。單位面積外墻總費用則只考慮這三個方面，即保溫材料生產(chǎn)費用、材料運輸費用以及采暖空調(diào)費用。
就生產(chǎn)階段來說，它的能耗包括保溫材料直接能耗、開采運輸及生產(chǎn)上一級材料的能耗以及生產(chǎn)所需一次能耗。其與制造時保溫材料廢棄比率、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)。就運輸階段來說，其與更換時的允許消耗、供應(yīng)商到建筑工地的距離等有關(guān)，涉及到運輸單位保溫材料能耗、運送保溫材料維修產(chǎn)生的廢棄物送至建筑垃圾掩埋場的距離、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保溫材料的廢棄比率等幾個概念。
就運行階段來說，其采暖制冷能耗包括采暖運行能耗以及制冷運行能耗，針對采暖度日數(shù)以及空調(diào)度日數(shù)在不同的地區(qū)有不同的數(shù)值，運行階段采暖制冷能耗與供熱系統(tǒng)運行效率、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行、生產(chǎn)及運輸。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)評價和政策發(fā)展方向
建筑保溫材料的科學(xué)評價較為復(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)再到使用的整個階段中不僅對生態(tài)環(huán)境影響下，而且在整個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。國外學(xué)者在建筑全生命周期評價研究的基礎(chǔ)上結(jié)合了經(jīng)濟效益和環(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。它評價內(nèi)容包括社會、經(jīng)濟以及環(huán)境三個方面，就社會方面來說，主要有工人收入、工人健康檢查就診率、工人社會福利、女性就業(yè)率、事故率等。就經(jīng)濟方面而言，主要有制造費、電費、燃料費、原料費、廢棄物處理費等。
就環(huán)境方面來說主要有地球變暖、人體毒性、富營養(yǎng)化、臭氧消耗、生態(tài)毒性等方面。雖然我國試圖推廣這種評價方式，但是因為該方法成本高、開發(fā)時間長，而且還需要用戶給出明確的需求，但是用戶大多數(shù)對需求不確定，整體參與和調(diào)查積極性不高。現(xiàn)如今我國對有機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，其在燃燒時不僅產(chǎn)生的煙量小，還不會產(chǎn)生有毒有害氣體。保溫材料燃燒后性能綜合評價等技術(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價和選擇。
五、結(jié)語
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)濟效益，通過綜合比較，從而采用綜合效益最強的材料。在保溫材料生命周期中，涉及到生產(chǎn)、運輸?shù)竭\行等流程以及生產(chǎn)、建設(shè)、業(yè)主等主體，對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。
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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，也是檢驗學(xué)生掌握知識的程度、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、或評論、或辯駁、或疏證，以達到明辨是非，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，指明進一步探討的方向;再一種是對所提出的學(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)論文注重對客觀事物作理性分橋，指出其本質(zhì)，提出個人的學(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、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)，強調(diào)在事實的基礎(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：
一是指導(dǎo)性。畢業(yè)論文是在導(dǎo)師指導(dǎo)下獨立完成的科學(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)。對于如何進行科學(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)生獨立進行工作，注意發(fā)揮學(xué)生的主動創(chuàng)造精神，幫助學(xué)生最后確定題目，指定參考文獻和調(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，必須主動地發(fā)揮自己的聰明才智，刻苦鉆研，獨立完成畢業(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、專門知識和基本技能;在大學(xué)的最后一個學(xué)期，學(xué)生要集中精力寫好畢業(yè)論文。學(xué)好專業(yè)知識和寫好畢業(yè)論文是統(tǒng)一的，專業(yè)基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)為寫作畢業(yè)論文打下堅實的基礎(chǔ);畢業(yè)論文的寫作是對所學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)知識的運用和深化。大學(xué)生撰寫畢業(yè)論文就是運用已有的專業(yè)基礎(chǔ)知識，獨立進行科學(xué)研究活動，分析和解決一個理論問題或?qū)嶋H問題，把知識轉(zhuǎn)化為能力的實際訓(xùn)練。寫作的主要目的是為了培養(yǎng)學(xué)生具有綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的能力，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)價值，對科學(xué)事業(yè)的發(fā)展起一定的推動作用。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)量方面要求相對低一些。這是因為：第一，大學(xué)生缺乏寫作經(jīng)驗，多數(shù)大學(xué)生是第一次撰寫論文，對撰寫論文的知識和技巧知之甚少。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，缺乏運用知識獨立進行科學(xué)研究的訓(xùn)練。第三，撰寫畢業(yè)論文受時間限制，一般學(xué)校都把畢業(yè)論文安排在最后一個學(xué)期，而實際上停課寫畢業(yè)論文的時間僅為十周左右，在如此短的時間內(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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