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建设工程全生命周期建筑节能LCE的方法评价
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内容提示：建筑节能被列入国家"十一五"规划和"十大节能工程",足见其重要性。但是,我国建筑产品的全生命周期目标和价值被具有不同利益不同阶段的参与方和受益者所肢解和忽视,建设节能型建筑的推进步履艰难。本文通过建筑节能和全生命周期评价概念的介绍及国内外发展现状的阐述,学习和借鉴国内外比较成功的评价体系,在全生命周期理论的基础上,建立全生命周期能耗(LCE)的评价方法,用LCE的方法针对建筑物使用和不使用节能技术时建筑物的能耗,得出建筑物应用建筑节能的优越性。
前言
20世纪70年代发生全球性的能源危机以来，世界各国政府对能源的利用情况进行了全面的实事求是的分析，纷纷制定节能标准、开发各种评价方法。随着中国社会经济的高速发展，能源需求的大幅度增加造成的能源供应紧张，严重制约了社会经济发展。其中建筑物建设和使用过程对资源的占用和消耗是巨大的，占社会总能耗的30％左右，而且这一比例还将继续提高[1]。要使我国走上良性可持续发展的道路并创建和谐社会，必须改变原来的以过度消耗环境资源为代价的发展方式，考虑生态和可持续发展的因素。（参考《建筑中文网》）
随着科学技术的迅速发展，人类对自然资源的掠夺性开发与利用，已对自然环境造成了极大的污染和破坏。生态环境的急剧恶化，已引起世界卫生与环保组织的关注和重视。长期以来，由于我国在开发建设中对环境的破坏与污染，特别是一些有害人体、污染环境的建筑材料的大量使用，使生态环境急剧恶化。面对环境恶化问题， 越来越多的有识之士关注着居住、建筑与自然之间的关系，关注着人居环境的改善。
建筑节能即为建筑物使用过程中最优化使用能耗，也就是建筑物使用过程中用于供热、通风、空调、照明、办公设备、变配电、动力、消防、给水排水等方面的能量消耗优化。它是通过一定的技术手段获得舒适健康人居环境的同时，在建筑中提高能源利用价值，以有限的资源和最小能源消费为代价获取最大经济和社会效应的一个系统工程[2]。
1 建筑节能在国外的发展
西方发达国家的建筑能耗约占全国总能耗的30%～40%。近40年来，国外建筑节能研究工作可大致分为三个阶段：
（1）20世纪70年代至80年代末，节能缘于“安全推动”，主要通过减少能源使用和保持能源稳定等手段确保各国经济、社会的有序发展。
（2）20世纪90年代，节能缘于“环保推动”，主要通过提高能源效率和减排CO2等手段保障全球经济、社会的健康发展。
（3）从21世纪初至今，主要缘于“能源价值推动”，表现为基于循环经济的理论，大量使用可再生能源，充分利用建筑的功能保持热能并且减少能耗，用有限资源和最小能源代价获取最大经济和社会效益，既满足人类对资源日益增长的需求，又减少建筑耗能对环境质量的不利影响，进而推动全球经济、社会的可持续发展。国外建筑节能研究与应用的新进展主要体现在建筑设计节能、建筑设备节能和热回收、废热及可再生能源利用等三个方面[3]。
2 建筑节能在国内的发展
伴随着可持续发展思想在国际社会的认同，建筑节能理念在中国也逐渐得到重视。
（1）在北京召开的国际建筑师协会第二十届世界建筑师大会发布的《北京宪章》，明确要求将可持续发展作为建筑师和工程师在新世纪中的工作准则。中国在建筑节能发展上做了大量的工作，开展了建筑节能关键技术研究，设立了“全国绿色建筑创新奖”，在办公建筑、高等院校图书馆、城市住宅小区、农村住宅等建筑类型进行了建筑节能的实践。
（2）国务院正式颁布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006～2020年)》，把建筑节能与绿色建筑列为优先发展领域，包括建筑节能技术与设备、可再生能源装置与建筑一体化应用技术、节能建材与绿色建材和建筑节能技术标准等内容。我国现阶段的建筑节能应主要借鉴基于可持续发展的“能源价值推动”模式。借鉴国外特别是发达国家在建筑节能领域的成功经验和最新研究成果，对提高我国的建筑节能技术研发和应用水平以及建设节约型城市具有重要意义[4]。
3 生命周期评价
具体地讲，生命周期评价是一个评价与产品、工艺或行动相关的环境负荷的客观过程，它通过识别和量化能源与材料使用和环境排放，评价这些能源与材料使用和环境排放的影响，并评估和实施环境影响改善的机会。该评价涉及产品、工艺或活动的整个生命周期，包括原材料提取和加工，生产、运输和分配，使用、再使用和维护，再循环以及最终处置。对于建筑产品，其生命周期是指从建筑的规划、勘察、设计、施工建设、使用、维修，直到报废为止的整个时期[5]。
生命周期评价LCA（Life—Cycle Assessment），这一概念最早由美国可口可乐公司的哈利提出，是可以用来评价产品、过程或活动对环境影响的工具。20世纪70年代LCA主要应用于对产品包装的分析、评价，到了8O年代后期，这一方法被广泛应用于有效测量给定产品或过程的环境负担。经过不断发展，LCA逐渐成为对产品或生产过程进行分析的一种合理化方法，如表1所示是国外对LCA的研究成果。
对于建筑产品，其生命周期是指从建筑的规划、勘察、设计、施工建设、使用、维修，直到报废为止的整个时期。国外对于建筑材料和建筑物的生命周期评价的研究开展得比较早，而且也取得了一定的研究成果。其主要是对建筑物生命周期的能量消耗和温室气体的排放进行分析。在这方面，一些发达国家都进行了深入的研究，如表2所示[5]。
4 生命周期评价在国内的发展
目前，国内在节能建筑上应用全生命周期的技术经济评价方法还处于起步阶段，还没有得到足够的重视，也没有结合国情和当地的实际情况形成完整的评价理论与体系。
（1）清华大学建筑学院建筑技术科学系在推进技术经济评价方法在建筑节能中的应用做了较多的研究工作，主要有如下两个方面：一是从20世纪90年代中期开始的建筑能耗的调研工作，投入了大量的人力、技术力量，近十年不间断的调研为运行阶段节能研究工作提供了极其重要的第一手资料；二是2003年清华大学建筑学院主持的有9个单位合作参加的“绿色奥运建筑评估体系”的研究工作。该体系是我国第一部全面且系统化的绿色建筑评估体系，该成果在汲取了国外先进经验的基础上进行了针对我国特点的创新，在学术与技术上达到了国际先进水平，填补了我国在绿色建筑评估方面的空白，彻底解决了难以全面地对绿色建筑进行定量评价的关键问题。在此方面中国工程院院士江亿等人作了深入研究和巨大的贡献[6]。
（2）国家出台的《绿色建筑评价标准》的评价体系也包括了节地与室外环境、节能与能源利用、节水与水资源利用、节材与材料资源利用、室内环境质量以及运营管理（住宅建筑）和全生命周期综合性能（公共建筑）这六个评价指标。由科技部组织，华中科技大学、中国社会科学院等单位共同完成的国家“十五”重点科技攻关项目《不同区域生态节能小区建设关键技术研究与示范》，对我国东北、华北、苏南等不同区域的生态节能小区建设技术进行了有意义的研究，并利用生命周期评价（LCA）的方法对建筑的生态节能效益进行了分析评价。
（3）“面向全生命周期的节能建筑设计”是东南大学的甄兰平等人提出的，也就是以“节能”为核心，符合可持续发展战略与生态原则的绿色设计，其准则包括：功能适用性、技术先进性、环境协调性、经济合理性几部分。功能适用性是面向全生命周期的节能建筑规划设计的前提；技术先进性是面向全生命周期的节能建筑设计的条件；环境协调性是全生命周期的节能建筑设计中的关键因素，它主要包括节能、生态、环保、健康等内容[7]。
（4）2008年11月5日，由TopEnergy绿色建筑论坛、中国节能协会节能服务产业委员会（EMCA）、中国房地产协会城市建设委员会联合主办，北京启迪德润能源科技有限公司承办的全生命周期的建筑节能学术研讨会在北京清华紫光国际交流中心举行。全生命周期理念成为本次节能论坛的亮点和核心。
（5）对整个建筑项目的生命周期评价研究，大部分的文献根据LCA的概念提出评价的理论框架。国内一些学者对全生命周期评价理论进行了系统的研究，如表3所示。
5 LCE方法评价
（1）问题分析：针对国内外研究现状，鉴于当前建筑产品的全生命周期目标和价值被具有不同利益不同阶段的参与方和受益者所肢解和忽视，建设节能型建筑的推进步履艰难，运用全生命周期的评价方法比较计算出建筑物是否应该用节能和建筑物的最佳使用寿命。比较运用建筑节能技术建筑物与不运用节能技术建筑物的优劣和确定建筑物最佳使用年限。
20世纪70年代发生全球性的能源危机以来，世界各国政府对能源的利用情况进行了全面的实事求是的分析，纷纷制定节能标准、开发各种评价方法。随着中国社会经济的高速发展，能源需求的大幅度增加造成的能源供应紧张，严重制约了社会经济发展。其中建筑物建设和使用过程对资源的占用和消耗是巨大的，占社会总能耗的30％左右，而且这一比例还将继续提高[1]。要使我国走上良性可持续发展的道路并创建和谐社会，必须改变原来的以过度消耗环境资源为代价的发展方式，考虑生态和可持续发展的因素。（参考《建筑中文网》）
随着科学技术的迅速发展，人类对自然资源的掠夺性开发与利用，已对自然环境造成了极大的污染和破坏。生态环境的急剧恶化，已引起世界卫生与环保组织的关注和重视。长期以来，由于我国在开发建设中对环境的破坏与污染，特别是一些有害人体、污染环境的建筑材料的大量使用，使生态环境急剧恶化。面对环境恶化问题， 越来越多的有识之士关注着居住、建筑与自然之间的关系，关注着人居环境的改善。
建筑节能即为建筑物使用过程中最优化使用能耗，也就是建筑物使用过程中用于供热、通风、空调、照明、办公设备、变配电、动力、消防、给水排水等方面的能量消耗优化。它是通过一定的技术手段获得舒适健康人居环境的同时，在建筑中提高能源利用价值，以有限的资源和最小能源消费为代价获取最大经济和社会效应的一个系统工程[2]。
1 建筑节能在国外的发展
西方发达国家的建筑能耗约占全国总能耗的30%～40%。近40年来，国外建筑节能研究工作可大致分为三个阶段：
（1）20世纪70年代至80年代末，节能缘于“安全推动”，主要通过减少能源使用和保持能源稳定等手段确保各国经济、社会的有序发展。
（2）20世纪90年代，节能缘于“环保推动”，主要通过提高能源效率和减排CO2等手段保障全球经济、社会的健康发展。
（3）从21世纪初至今，主要缘于“能源价值推动”，表现为基于循环经济的理论，大量使用可再生能源，充分利用建筑的功能保持热能并且减少能耗，用有限资源和最小能源代价获取最大经济和社会效益，既满足人类对资源日益增长的需求，又减少建筑耗能对环境质量的不利影响，进而推动全球经济、社会的可持续发展。国外建筑节能研究与应用的新进展主要体现在建筑设计节能、建筑设备节能和热回收、废热及可再生能源利用等三个方面[3]。
2 建筑节能在国内的发展
伴随着可持续发展思想在国际社会的认同，建筑节能理念在中国也逐渐得到重视。
（1）在北京召开的国际建筑师协会第二十届世界建筑师大会发布的《北京宪章》，明确要求将可持续发展作为建筑师和工程师在新世纪中的工作准则。中国在建筑节能发展上做了大量的工作，开展了建筑节能关键技术研究，设立了“全国绿色建筑创新奖”，在办公建筑、高等院校图书馆、城市住宅小区、农村住宅等建筑类型进行了建筑节能的实践。
（2）国务院正式颁布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006～2020年)》，把建筑节能与绿色建筑列为优先发展领域，包括建筑节能技术与设备、可再生能源装置与建筑一体化应用技术、节能建材与绿色建材和建筑节能技术标准等内容。我国现阶段的建筑节能应主要借鉴基于可持续发展的“能源价值推动”模式。借鉴国外特别是发达国家在建筑节能领域的成功经验和最新研究成果，对提高我国的建筑节能技术研发和应用水平以及建设节约型城市具有重要意义[4]。
3 生命周期评价
具体地讲，生命周期评价是一个评价与产品、工艺或行动相关的环境负荷的客观过程，它通过识别和量化能源与材料使用和环境排放，评价这些能源与材料使用和环境排放的影响，并评估和实施环境影响改善的机会。该评价涉及产品、工艺或活动的整个生命周期，包括原材料提取和加工，生产、运输和分配，使用、再使用和维护，再循环以及最终处置。对于建筑产品，其生命周期是指从建筑的规划、勘察、设计、施工建设、使用、维修，直到报废为止的整个时期[5]。
生命周期评价LCA（Life—Cycle Assessment），这一概念最早由美国可口可乐公司的哈利提出，是可以用来评价产品、过程或活动对环境影响的工具。20世纪70年代LCA主要应用于对产品包装的分析、评价，到了8O年代后期，这一方法被广泛应用于有效测量给定产品或过程的环境负担。经过不断发展，LCA逐渐成为对产品或生产过程进行分析的一种合理化方法，如表1所示是国外对LCA的研究成果。
对于建筑产品，其生命周期是指从建筑的规划、勘察、设计、施工建设、使用、维修，直到报废为止的整个时期。国外对于建筑材料和建筑物的生命周期评价的研究开展得比较早，而且也取得了一定的研究成果。其主要是对建筑物生命周期的能量消耗和温室气体的排放进行分析。在这方面，一些发达国家都进行了深入的研究，如表2所示[5]。
4 生命周期评价在国内的发展
目前，国内在节能建筑上应用全生命周期的技术经济评价方法还处于起步阶段，还没有得到足够的重视，也没有结合国情和当地的实际情况形成完整的评价理论与体系。
（1）清华大学建筑学院建筑技术科学系在推进技术经济评价方法在建筑节能中的应用做了较多的研究工作，主要有如下两个方面：一是从20世纪90年代中期开始的建筑能耗的调研工作，投入了大量的人力、技术力量，近十年不间断的调研为运行阶段节能研究工作提供了极其重要的第一手资料；二是2003年清华大学建筑学院主持的有9个单位合作参加的“绿色奥运建筑评估体系”的研究工作。该体系是我国第一部全面且系统化的绿色建筑评估体系，该成果在汲取了国外先进经验的基础上进行了针对我国特点的创新，在学术与技术上达到了国际先进水平，填补了我国在绿色建筑评估方面的空白，彻底解决了难以全面地对绿色建筑进行定量评价的关键问题。在此方面中国工程院院士江亿等人作了深入研究和巨大的贡献[6]。
（2）国家出台的《绿色建筑评价标准》的评价体系也包括了节地与室外环境、节能与能源利用、节水与水资源利用、节材与材料资源利用、室内环境质量以及运营管理（住宅建筑）和全生命周期综合性能（公共建筑）这六个评价指标。由科技部组织，华中科技大学、中国社会科学院等单位共同完成的国家“十五”重点科技攻关项目《不同区域生态节能小区建设关键技术研究与示范》，对我国东北、华北、苏南等不同区域的生态节能小区建设技术进行了有意义的研究，并利用生命周期评价（LCA）的方法对建筑的生态节能效益进行了分析评价。
（3）“面向全生命周期的节能建筑设计”是东南大学的甄兰平等人提出的，也就是以“节能”为核心，符合可持续发展战略与生态原则的绿色设计，其准则包括：功能适用性、技术先进性、环境协调性、经济合理性几部分。功能适用性是面向全生命周期的节能建筑规划设计的前提；技术先进性是面向全生命周期的节能建筑设计的条件；环境协调性是全生命周期的节能建筑设计中的关键因素，它主要包括节能、生态、环保、健康等内容[7]。
（4）2008年11月5日，由TopEnergy绿色建筑论坛、中国节能协会节能服务产业委员会（EMCA）、中国房地产协会城市建设委员会联合主办，北京启迪德润能源科技有限公司承办的全生命周期的建筑节能学术研讨会在北京清华紫光国际交流中心举行。全生命周期理念成为本次节能论坛的亮点和核心。
（5）对整个建筑项目的生命周期评价研究，大部分的文献根据LCA的概念提出评价的理论框架。国内一些学者对全生命周期评价理论进行了系统的研究，如表3所示。
5 LCE方法评价
（1）问题分析：针对国内外研究现状，鉴于当前建筑产品的全生命周期目标和价值被具有不同利益不同阶段的参与方和受益者所肢解和忽视，建设节能型建筑的推进步履艰难，运用全生命周期的评价方法比较计算出建筑物是否应该用节能和建筑物的最佳使用寿命。比较运用建筑节能技术建筑物与不运用节能技术建筑物的优劣和确定建筑物最佳使用年限。
原文网址：http://www.pipcn.com/research/201001/14247.htm
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