1、长江三角洲地区绿色低碳建筑生命周期成本分析硕士学位论文 精品哈尔滨理工大学工程硕士专业学位论文题 目 长江三角洲地区绿色低碳建筑生命周期成本分析作者姓名 许尧芳 所在学院 土木工程与建筑学院 专业/领域 建筑与土木工程 研究方向 工程项目管理 学校导师 王汝恒 校外导师 华茂正 论文完成日期 2010 年 10 月 25 日Southwest universityOf science and technologyMaster degree thesisThe north area of green low carbon architecture life circle economy and
2、technology analysisCandidate: Xu yao fang Department：Civil engineering and construction Speciality： Architecture and civil engineering Supervisor 1: Wang ru heng Supervisor 2: Hua mao zheng October: 25 June 2010声 明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文 长江三角洲地区绿色低碳建筑生命周期成本分析，是本人在西南科技大学攻读硕士学位期间，在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果。据本人
3、所知，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西南科技大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本学位论文成果是本人在西南科技大学读书期间在导师指导下取得的，论文成果归西南科技大学所有，特此声明。学位论文作者签名： 日 期： 关于学位论文使用授权的说明本人完全了解西南科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；学校可允许学位论文被查阅或借阅；学校可以学
4、术交流为目的,复制赠送和交换学位论文；同意学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。(涉密的学位论文在解密后遵守此规定)作者签名： 导师签名： ； 日 期： 日 期： ； 摘 要“低碳建筑”是指在建筑材料、设备制造、施工建造和建筑物使用的生命周期内，减少化石能源的使用，以提高能效，降低二氧化碳排放量”的建筑。“低碳建筑”、“低碳经济”之前，中国的建筑较长时期处于一个绝对“高碳建筑”的状况。统计数据显示，我国每年城乡新建房屋建筑面积近20 亿平方米，且增长趋势明显，其中至少80%以上为高能耗建筑。既有建筑近400 亿平方米，至少95%以上是高能耗建筑，耗能占到我国总能耗的
5、30%以上，建筑节能成为节能减排的重点对象。本文将从绿色低碳建筑的生命周期成本分析出发，阐述发展绿色低碳住宅项目，建立建筑低碳排放体系，注重建设过程的每一个环节，达到有效控制和降低建筑的碳排放，实现节能技术创新，使建筑业走上绿色低碳的健康发展之路的必要性。 关键词：绿色低碳建筑；节能；成本分析Abstract “Low-carbon architecture” means construction materials and equipment manufacturing, construction and building construction for the life circle,
6、to reduce fossil energy use, to improve energy efficiency and reduce carbon dioxide emissions. It is understood that, in the “low-carbon architecture ” and “low-carbon economy“before the advent of Chinas construction is still in an absolute “carbon building” situation. Statistics show that new housi
7、ng construction in urban and rural areas each year nearly 20 million square meters, of which 80% of high-energy construction. Nearly 40 billion square meters of existing buildings, 95% are energy-intensive building, its energy consumption has accounted for 40% of our total energy consumption, buildi
8、ng energy efficiency as the focus of energy conservation.This paper from the green low carbon building the life cycle of technical and economic analysis paper make construction to step onto the healthy development of the road of necessity is to develop green low carbon residential projects, creating
9、 an architectural low carbon emissions system, pay attention to the construction of the whole process of the carbon emissions, realize green low carbon technology innovation.Key words： Green Low-carbon architecture；Energy-saving；life circle目 录第1章 绪论 11.1 课题的来源 11.1.1 绿色低碳建筑的外部积极性 11.1.2 绿色低碳建筑推动我国建筑
10、业的可持续发展 31.2 课题研究的目的和意义 41.2.1课题研究的目的 41.2.2课题研究的社会意义 41.3 课题研究的基本思路及主要内容 41.3.1 研究思路及主要内容 41.3.2 课题研究的技术路线 41.3.3 课题研究的基本方法 41.4 课题研究的创新之处 5第2章 绿色低碳建筑的概念及研究现状 62.1 绿色建筑与低碳建筑概念与特征 62.1.1 绿色建筑概念与特征 62.1.2 低碳建筑的概念与特征 62.1.3 发展低碳建筑的作用 72.2 发展绿色低碳建筑的优势 82.3 绿色低碳建筑发展应遵循的客观规律 92.4 绿色低碳建筑的评价体系 92.4.1 国外的绿色
11、低碳评价体系 102.4.1.1寿命周期C02排放评价指标 102.4.1.2评价体系与评估方法 102.4.2 国内的绿色低碳建筑评价体系 112.4.2.1中国生态住区技术评估手册 112.4.2.2绿色奥运建筑评估体系 122.5 国内外对绿色低碳建筑的推广 122.5.1 国外对绿色低碳建筑的推广 122.5.2 范例与分析 142.5.3 国内对绿色低碳建筑的推广 152.5.4 范例与分析 162.5.5 推广绿色低碳建筑的影响因素 182.6 本章结论 19第3章 建筑工程生命周期成本分析的相关理论 213.1 建筑工程生命周期成本的定义 213.2 建筑工程生命周期成本的构成
12、213.3 建筑工程采用生命周期成本分析的积极意义 233.4 本章结论 24第4章 基于费用效率法的绿色低碳建筑成本分析 254.1 综合评价指标体系 254.1.1 建筑的技术效果评价指标 254.1.2 建筑的经济效果评价指标 254.1.3 环境影响评价指标 264.1.4 社会影响评价指标 264.2 费用效率法的技术路线 284.2.1 确定不同建筑体系生命周期的费用指数 284.2.2 确定不同建筑体系的系统效率指数 284.2.3 确定评价对象的费用效率指数CE 31第5章 长江三角洲地区绿色低碳建筑技术经济实证分析 325.1 案例背景 325.2 绿色低碳建筑费用效益成本分
13、析 355.2.1确定不同建筑体系寿命周期费用指数LCC。 355.2.2确定不同建筑体系系统效率指数SE 355.2.3确定评价对象的费用效率指数CE 375.3 本章小结 37第6章 结论 386.1 论文主要结论 386.2 论文的创新 396.3研究的不足 39参考文献 41致谢 42 第1章 绪论1.1 课题的来源1.1.1 绿色低碳建筑的外部积极性发展绿色低碳建筑的根本内涵是“以人为本”，建筑的可持续健康发展要求达到社会效益、环境效益、节能效益与经济效益的统一，在建筑生命周期内达到人与自然环境和谐。低碳生活与绿色低碳建筑息息相关，二氧化碳排放量与人口密度具有较高的相关性，全球气候变
14、暖的原因90%以上的可能性由人类活动造成，要控制全球平均气温的持续上升，到2050年，全球温室气体的减排量应达到1990年水平的80%。自2000年以来，全球二氧化碳排放增加量的2/3来自中国，经济高速增长的中国二氧化碳排放量已经跃居世界首位。2009年12月召开的哥本哈根世界气候大会，要求全球不能增加温室气体的排放，并且要在2015到2020年间开始减少温室气体的排放，绿色低碳建筑的发展是减少温室气体排放的最有效途径。一、低碳时代需要绿色低碳的建筑第一，一般建筑物在建造及使用过程中的能耗及对环境的影响。建筑业是资源、能源的消耗大户，统计资料显示，人类用于建筑物的资源消耗约占从自然界获取资源的
15、50%；同时建筑业更是污染的大户，人类产生的固体废弃物的50%也来自一般建筑的废弃物。自2000年以来我国每平方米普通房屋建造的二氧化碳排放已经高达0.75-0.8吨，每年平均房屋竣工面积约20亿平方米，每年需要消耗6亿吨标准煤，所占能源消耗占社会总能耗的30%以上。且随着刚性需求的不断增加，房地产市场的不合理消费理念，房屋需求增加趋势明显，对资源的消耗形势日趋严峻。 一般建筑物运行阶段的能耗对环境的影响更不容忽视。一般建筑物在生命周期内，运行能源所占比例最大，任何建筑结构类型、建筑层数的房屋，占全国能耗80%以上，平均值达到87%，物化能耗中材料生产能耗最大，随着结构类型的改变、建筑层数的增
16、加而增加。建筑使用寿命达40年后，随着使用寿命的延长，单位能耗趋向于稳定，因此延长建筑使用寿命将降低能耗。据对建筑物生命周期的环境影响分析测算，一般建筑物运行阶段对环境的影响达到了98.15%，是建筑生命周期内对环境影响最大的阶段。建筑物不论是在建造过程中对环境的影响很大，在建造与运行阶段的二氧化碳排放量也是非常巨大的。第二，建筑物的建设和运行直接影响二氧化碳的排放。每平方米建筑面积建造所用建材的生产，产生的二氧化碳大致是300公斤，每平方米普通建筑的建造过程约排出高达300公斤的二氧化碳。如果每平方米建筑每年少用1度电，将减少二氧化碳排放0.785公斤，少用1立方米的天然气，可减少6.21公
17、斤的二氧化碳排放，每少用1吨自来水，减少的二氧化碳排放是0.21公斤。出售毛坯房让住户自行装修，比提供精装修的房屋的二氧化碳排放减少量也非常可观，还会减少其他废弃物及有害气体的排放。绿色低碳建筑的二氧化碳排放将大大减少，给人类提供少污染、健康舒适的宜居环境。二、绿色低碳建筑的外部积极性绿色低碳建筑除了考虑建筑的建造成本外，特别强调建筑的社会效益、环境效益，更多的是全寿命的技术经济最优化，是对环境的影响最小化和对生态的有效保护，具有积极的外部性。绿色低碳建筑比一般建筑的建造成本可能会有一定的提高，也可能不必增加很大的建造成本或基本不增加成本，但运行成本、能源消耗和对环境的负面影响会低很多。但是绿
18、色低碳建筑的推广发展也存在较大的阻力：绿色低碳建筑具有积极的外部性，然由于建造成本是先期投入，多数建筑市场主体从自身经济利益出发，一般不愿意花费较高的先期成本主动推广绿色低碳建筑；市场经济条件下，单纯的靠以盈利为目的的房地产开发企业，并不能够有效的推广绿色低碳建筑。从房地产开发商角度考虑，它不愿意压缩盈利空间来推广绿色低碳建筑；换个角度，即使开发商能够主动积极的推广绿色低碳建筑，但要确保自身盈利空间，势必提高房屋的销售价，降低消费者的购买意愿，从而降低开发商的市场竞争力；在满足基本的房屋使用功能情况下，受收入限制的最广大的工薪阶层，即大多数的普通消费者，首要选择的对象还是价格较低的产品，有限的
19、收入也就只能优先考虑购买满足基本居住功能的普通建筑；推广绿色低碳建筑的重任只能从管理层面出发，政府部门只有顺应建筑市场发展的客观规律，从建筑生命周期的综合效益因素角度，对绿色低碳建筑从规划、设计、建造、使用、直至拆除的整个生命周期成本（Life Cycle Cost，简称LCC)进行全面准确客观的分析、决策，构建新的成本体系，才能有效推进建筑绿色低碳化的进程。建筑业“绿色低碳化”的进程需要协调政府的政策调控与市场机制的相互关系。三、绿色低碳建筑推广的必然结果绿色低碳建筑的推广和实施要考虑生命期内资源、能耗的最低，考虑技术因素、经济因素、环境因素和社会因素，做到技术上可行、经济上合理、环境负面影
20、响最少、社会效益最大化，达到在一定技术经济条件下的均衡1；推广绿色低碳建筑必须对其进行生命周期成本的分析，主要体现在以下几个方面2：绿色低碳建筑本身要求对其进行生命周期成本分析。建筑业对资源的利用数量很大，主要是对各类资源的消耗，在按照绿色低碳建筑的指标与标准进行建筑设计时，需要考虑各种因素，达到技术经济条件下的均衡，往往要对多方案进行优选，选出最经济合理的方案2。对绿色低碳建筑进行生命周期成本分析，将为政府制定经济政策措施提供可靠准确的数据依据2。对绿色低碳建筑进行生命周期成本分析，可以改变人们对绿色低碳建筑的建造成本高于非绿色低碳建筑的观念 2。绿色低碳技术主要包括绿色低碳建材技术、建筑节
21、能技术、建筑可再生资源的利用技术等，绿色低碳技术的应用要达到社会、环境、经济效益最优化的目标，通过对绿色低碳技术的经济性评价，择优选择绿色低碳技术，促进绿色低碳技术的积极推广和可持续发展2。1.2 绿色低碳建筑推动我国建筑业的可持续发展建筑业的“可持续发展”是国际建协第18次代表大会的主题。大会宣言指出，建筑及环境影响人类的生活质量；可持续发展设计需要提高对资源和能源的使用效率，建筑材料的选择应考虑减少对人类健康的影响 6。“21世纪建筑与环境”作为国际建协第20届世界建筑师大会的一个重要议题，更强调要“正视生态困境，加强生态意识”，把环境与社会的可持续发展作为一名优秀建筑师职业实践的责任和工
22、作核心6。建筑可持续发展是21世纪建筑发展的主流，探求绿色低碳建筑设计与建筑技术，综合考虑生态、环保、宜居是2l世纪建筑可持续发展的重要内容。积极推广节能省地型建筑是我国“十一五规划”的发展战略，到2010年，全国新建建筑争取三分之一以上达到绿色建筑和节能建筑的标准，城镇建筑的总耗能节能50；到2020年，迸一步推广绿色建筑和节能建筑，建筑总能耗达到节能65的总目标6。我国“十二五规划”纲要强调建筑的可持续发展，国家将采取财税、金融、价格激励机制等政策措施控制二氧化碳的排放量，纲要要求到2020年，二氧化碳排放量比2005年下降40%-45%。实践是检验真理的唯一标准只有通过实践的检验，绿色低
23、碳建筑的理念才可以深入国人。在我国的建筑业可持续发展战略实践过程中，会不断出现新问题，只有不断探索，不断改进，社会才会进步，本课题将从一个侧面对绿色低碳建筑生命周期技术经济提出可行的分析和研究方法。1.3 课题研究的目的和意义1.2.1课题研究的目的全球经济的繁荣给世界带来严重的生态危机、环保问题等，建筑业的资源、能源的消耗，建筑的建造成本、使用成本，对生态环境的严重影响值得人们深刻思考。本文将运用成本分析方法，对绿色低碳建筑进行生命周期内的技术经济进行分析和研究，从而对绿色低碳建筑产业的健康发展和有效推广起到一定参考作用。1.2.2课题研究的社会意义 论文的研究将有助于绿色低碳建筑的推广，有
24、利于建设全生命周期成本较低且与自然环境和谐统一的绿色低碳建筑，减少建筑行业的资源消耗量，降低二氧化碳的排放量，减少环境污染，提高建筑的经济效益、社会效益与环境效益。论文将结合长江三角洲地区绿色低碳建筑的发展形状，综合分析和研究建筑生命周期的经济技术指标，让更多的消费者了解绿色低碳建筑，树立正确的低碳理念，接受低碳生活，促进长江三角洲地区绿色低碳建筑的推广发展。1.4 课题研究的基本思路及主要内容1.4.1 研究思路及主要内容论文奖首先通过绿色低碳建筑的含义、特征分析，仔细研究国内外绿色低碳建筑的发展现状及研究成果，从理论层面明晰发展绿色低碳建筑的必然性及应采用的技术标准和手段。其次，确定一般建
25、筑生命周期成本的评价方法和步骤；利用寿命周期成本分析的基本方法，分析绿色低碳建筑的生命周期成本；最后，实证分析比较具体案例，阐述长江三角洲地区发展绿色低碳建筑的必要性和可行性。课题研究的基本思路如图1.1。1.4.2 课题研究的技术路线论文研究的技术路线为：第一阶段：研究基本问题绿色低碳建筑的基本概念和特征；第二阶段：主要研究问题一般建筑生命周期成本分析的方法绿色低碳建筑的生命周期成本分析的方法；第三阶段：研究成果分析长江三角洲地区绿色低碳建筑的生命周期成本分析长江三角洲地区典型绿色低碳建筑的案例分析。1.4.3 课题研究的基本方法通过对国内外绿色低碳建筑相关资料的收集、分析、整理，在分析已有
26、的国内外建筑业技术经济研究成果的基础上，分析绿色低碳建筑在生命周期内的成本效益，说明绿色建筑的综合效益高于一般建筑。本文针对经济性分析这一主要研究对象，主要采用比较分析法、案例分析法等方法展开分析。1.5 课题研究的创新之处本课题从经济效益角度、社会效益角度及环境效益等综合效益角度出发，对绿色低碳建筑进行生命周期的分析，论证发展与推广绿色低碳建筑的可行性及必要性。 图1.1 研究结构路线图 Fig1.1 The Research Map Of The Study第2章 绿色低碳建筑的概念及研究现状2.1 绿色建筑与低碳建筑概念与特征2.1.1 绿色建筑概念与特征绿色建筑的发展有一个过程。绿色建
27、筑的雏形最早出现在上个世纪60年代，建筑师保罗索勒瑞将“生态”与“建筑”合称为“生态建筑”(Ecological Building)，他将生态建筑定义为，利用建筑物周围的环境优势与自然因素，降低不利于人类身心健康的环境因素的作用，确保环境合理循环，符合人类居住，确保生态体系健康运行3。我国于2006年6月1日起实施的绿色建筑评价标准对绿色建筑的评价强调在建筑的全生命周期内，最大限度的节能、节地、节水、节材、确保节约能源和保护环境，提供健康、实用和高效的建筑使用空间，达到建筑与自然的和谐 4。多位专家、学者对绿色建筑有大同小异的观点，共同点就是：绿色建筑就是要为人们提供健康、安全、舒适的工作、生
28、活空间；在全生命周期内高效率地利用资源、能源；最低限度减少对环境的影响的建筑 5。绿色建筑关注的应该是建筑全寿命过程的节约，强调居住人的健康，关注对环境最少的干扰，因地制宜、综合考虑的建筑的整体性6，充分展示人与建筑、环境的和谐统一7。”绿色建筑应提倡科学的设计，比如太阳能一体化建筑，太阳能集中供热水工程、太阳能采暖和制冷、太阳房、太阳灶、太阳能热水器等，考虑利用自然通风、自然采光、低能耗围护结构、地热利用等高新技术。中外学者对绿色建筑定义的出发点有所差异，但绿色建筑主要应该包括以下几方面的含义：第一，要求对建筑的评价不应局限于建筑的建造阶段，不应局限于建筑本身，而是用生命周期的理念，对建筑的
29、经济及建筑对环境影响做全过程的估算，必须在建造过程中充分体现生命周期的理念。第二，要求最大限度的节约资源，符合绿色理念，减少污染，保护环境。做到建设部提出的“四节一环保”的要求，强调节地、节能、节水、节材和保护环境。第三，满足最根本的建筑功能需求。强调建筑适用、健康，符合适度消费的理念。第四，强调建筑与自然的和谐。绿色建筑的目的是实现人、建筑与自然的和谐。2.1.2 低碳建筑的概念与特征低碳建筑的基本定义：低碳建筑(1owcarbonarchitecture)指较低(更低)的温室气体(C02为主)排放的建筑。以温室气体(C02为主)排放量为根本指标，以最大限度地减少温室气体排放为主要目的的可持
30、续发展的建筑。低碳建筑的基本特征归根到底就是节能减排，节约能源、资源，减少二氧化碳的排放，基本包括五个方面：（1）减排不能只考虑某一阶段，而应是建筑的全生命周期内。“生命周期评估(Life Cycle Assessment。LCA)是国际标准化组织ISO(the International Organization for Standardization)于1996年9月拟定的ISO(CNS)14000环境管理规格群提出的。IS014000是一个系列的环境管理标准，包括环境管理体系、环境审核、环境标志、生命周期分析等国际环境管理领域内的许多焦点问题，指导各类组织取得表现正确的环境行为。ISO(
31、CNS)14040中对生命周期评估的定义：在产品生命过程中，从原料的取得、制造、使用与废弃物等阶段，评估产生的环境冲击。建筑是一种产品，它供人们的各类行为活动所用，意味着不仅在建筑的规划设计阶段要充分考虑，必须有效结合建筑所在地域的气候、资源、自然环境、经济、文化等条件。在建筑的建造过程中充分利用自然资源，减少环境污染；使用阶段确保提供健康、低能耗、低污染的使用空间，与自然和谐共生；拆除时保护环境，提高建筑废弃物的再利用率；要同时满足建筑的功能要求，体现经济效益、社会效益和环境效益的统一 10。（2）节约、高效率利用建筑资源，起到的减排效果要远优于其他方法，是低碳建筑最主要的评估指标；（3）尽量使用环保洁净能源，利用自然资源，充分利用太阳能等，减少或废弃对污染性常规化石能源的使用；（4）制造最少废弃物，重视建筑资源的循环使用与再利用；（5）减少大气污染、噪音污染、粉尘污染，减少二氧化碳的排放，保护环境。2.1.3 发展低碳建筑的作用保证建筑业的健康可持续发展，实施减少C02排放和降低温室效应为目的低碳计划势在必行，低碳建筑作为低碳计划的主要方面，在我国的发展迫在眉睫。（1）发展低碳建筑对减少污染物的排放、缓解全球变暖有积极作用，低碳建筑
