导　　师： 王青

学科专业： H1901

授予学位： 博士

作　　者： ;

机构地区： 东北大学

摘　　要： 建筑与城市是地球上规模最大的、分布最广的人工环境，建筑行业是一个大量消耗自然资源，对环境造成负面影响比较突出和明显的行业，是世界各国重点监管和关注的行业之一。作为建筑的重要类别，与人民日常生活密切相关的民用建筑对社会、经济和环境的可持续发展有重要影响。因此，只有明确民用建筑生命周期资源占用带来的环境影响，实现对资源环境压力的度量，采取有效措施将资源占用与环境压力控制在自然承受能力范围内，才能促进经济发展逐步走上资源减量化和环境减压化的轨道。<br>　　本文依托生命周期理论和生态足迹方法，就如何综合度量民用建筑生命周期能源消耗的环境压力、非能源资源占用的环境压力和废弃物排放的资源环境压力展开研究。该研究既为民用建筑生命周期资源环境压力的研究方法提供了新的思路，又拓宽了生态足迹方法的研究领域，并为采取有效措施降低民用建筑生命周期资源环境压力提供科学依据。<br>　　首先，针对民用建筑的能源消耗，从原料开采及建材生产、施工、使用与维护、拆除及废弃建材处置四个阶段构建度量民用建筑生命周期能源消耗环境压力的生态足迹计算模型。<br>　　其次，将非能源资源划分为不可再生资源、水资源、土地资源和生物质资源，将废弃物排放划分为废气排放、废水排放和固体废弃物排放，就民用建筑生命周期的上述四个阶段分别建立了度量非能源资源占用的环境压力和废弃物排放的资源环境压力计算模型。<br>　　为更全面地反映各类非能源资源占用和废弃物排放对生态环境造成的综合压力，本文将把能值分析方法与生态足迹方法相结合，将民用建筑生命周期每一阶段不可再生资源量化为生态足迹，利用上述方法将生物质资源和固体废弃物排放也量化为生态足迹，使资源环境压力度量有了共同的计算基础和可比性，实现了对各类资源占用和废弃物排放的环境压力量化;通过生产各种单位建筑材料的用水量和中国每公顷土地拥有的水资源量，将用水及废水排放的资源占用量化为生态足迹;依据各类资源的温室气体和硝酸类气体的排放数据、全球变暖影响潜力和酸化当量因子与生态足迹换算因子，将废气排放的资源环境压力转化为生态足迹。<br>　　为客观反映资源环境压力与资源环境承载力之间的关系，把度量资源环境压力的生态足迹划分为直接足迹和间接足迹，其中，直接足迹是民用建筑生命周期每一阶段不可再生资源、生物质资源和固体废弃物排放等对土地实实在在的占用，间接足迹是民用建筑生命周期能源消耗及大气污染物排放对应的生态足迹;把资源环境承载力划分为直接承载力和间接承载力，其中，直接承载力承载的是资源环境压力中的直接足迹，提供所需的林地、农耕地、建用地和矿产资源地，间接承载力承载的是资源环境压力中的间接足迹，提供所需的林地、农耕地。据此构建直接载荷强度和间接载荷强度指标，其中，直接载荷强度是指民用建筑生命周期中直接足迹与直接承载力的比，间接载荷强度是指民用建筑生命周期中间接足迹与间接承载力的比。这些指标客观地反映了民用建筑产生的资源环境压力与研究区域的资源环境承载力之间的关系，揭示了资源环境压力的强度，并具有可比性，便于不同类型民用建筑生命周期各类资源占用的环境压力比较。此外，用水及废水排放的资源占用不同于土地资源的占用，需要一定的水域面积去承载因用用水及废水排放产生的生态足迹。因此，本文将水载荷强度单独列出，它是指民用建筑生命周期中用水及废水排放的资源占用足迹与水资源承载力的比，它体现的是民用建筑生命周期用水及废水排放对研究区域水资源的占用情况及研究区域水资源的需求供给关系。<br>　　应用上述指标与模型，对民用建筑生命周期每一阶段各类资源占用和废弃物排放的生态足迹进行了详细计算与分析，对住宅建筑、文化建筑、医疗建筑、教育建筑、科研建筑和办公建筑等六种类型民用建筑在其生命周期的资源环境压力进行了对比研究。研究结果表明:<br>　　在文化建筑资源环境综合压力构成中，废弃物排放的资源占用足迹、能源消耗足迹和非能源资源占用足迹分别占文化建筑生命周期总足迹的49.11％、42.71％和8.18％;废弃物排放的资源占用足迹中87.89％为废气排放的资源占用足迹，非能源资源占用足迹中90.39％为不可再生资源占用足迹。间接足迹、直接足迹、用水及废水排放的资源占用足迹分别占生命周期总足迹的85.87％、12.89％和1.24％。在生命周期不同阶段中，原料开采及建材生产阶段和使用与维护阶段的资源占用足迹分别占生命周期总足迹的68.70％和29.73％。原料开采及建材生产阶段中，废气排放的资源占用足迹、能源消耗足迹和不可再生资源占用足迹分别占该阶段生态足迹的67.53％、20.97％和11.25％;使用与维护阶段中，能源消耗足迹和废气排放的资源占用足迹分别占该阶段生态足迹的87.55％和8.38％。<br>　　从各类民用建筑生命周期能源消耗环境压力的对比来看，内含能量和可回收率高的建筑材料使用情况、供暖方式、用电量等是影响单位建筑面积年均能耗足迹的主要因素。除医疗建筑外，各类民用建筑的不可再生资源占用足迹都是非能源资源占用足迹的主要组成部分，所占比例接近或超过了80％;而医疗建筑因使用与维护阶段用水量较大，水资源占用足迹达到非能源资源占用足迹的34.76％，不可再生资源占用足迹为非能源资源占用足迹的64.59％。废气排放的资源占用足迹在废弃物排放的资源占用足迹中所占比重为83.51％～91.41％，每万平方米各类民用建筑年均废弃物排放的资源占用足迹由大到小依次是办公建筑、文化建筑、科研建筑、医疗建筑、教育建筑和住宅建筑。<br>　　对不同类型民用建筑2008年资源环境载荷强度的计算表明，直接载荷强度为7.50％～10.84％，间接载荷强度为36.50％～48.18％，说明不同类型民用建筑生命周期的直接足迹和间接足迹分别占用了沈阳市7.50％～10.84％的直接承载面积和36.50％～48.18％的间接承载面积，也就是说，仅民用建筑一项就直接占用了沈阳市各类土地资源的7.50％～10.84％，间接占用了林地、农耕地面积的36.50％～48.18％的;水载荷强度为489.21％～2653.01％，说明研究区域拥有的水资源远远不能满足各类民用建筑生命周期的水资源需求。<br>　　本研究首次全面量化了民用建筑生命周期的资源环境压力，通过实证研究和对比分析，揭示了不同类型民用建筑在生命周期不同阶段资源环境压力的构成、特征及主要矛盾。

关 键 词： 民用建筑 生命周期 资源占用 环境压力

分 类 号： [TU24]

领　　域： [建筑科学]