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混凝土装配式住宅建筑环境影响研究

2021/11/05 阅读:

摘要:传统的量化混凝土装配式住宅建筑环境影响评价能耗过度,因此,设计混凝土装配式住宅建筑环境影响评价方法。分析环境影响因素,识别出影响最严重的因素。将主要因素量化成影响环境的污染指标,缩小指标的范围,进而整理指标形成环境影响评价体系。结果表明,得到混凝土装配式住宅建筑环境影响评价单位消耗天然气为1.443kg/m3,而传统方法1消耗天然气2.655kg/m3,传统方法2消耗天然气2.741kg/m3。可见,混凝土装配式住宅建筑环境影响评价方法更佳。

关键词:混凝土;装配式住宅;建筑;生态环境

前言

环境影响评价是指预测与识别城市建设中可能出现的环境问题,并寻找解决方案,从而保证在建设过程中环境得到保护[1]。中国很多企业环保意识薄弱,在施工过程中对环境造成影响[2]。在城市规划的过程中,涉及生态环境功能改变、区域规划调整等多方面的内容,进行规划环境影响评价是合理布局的主要措施[3]。在建设项目中使用环境影响评价的主要目的在于检查、总结施工中环境保护环节存在的问题,并预测项目施工中对环境的影响以及变化趋势,并采取相应的解决措施。在这一过程中,将会优化项目中产生污染的环节,将废弃物的排放量控制在合理的范围内,科学的选择原材料,从而降低成本,提高效益,减少使用资源、降低对环境影响的程度。

1设计混凝土装配式住宅建筑环境影响评价方法

1.1识别环境影响因素

环境影响,一般是指产品从原材料生产开始直至产品报废或再生的全部过程中与环境交互的影响。为了识别环境影响因素,对其中有利部分和不利部分进行区分,定义对环境因素影响的部分,对建筑过程中容易对环境产生影响的因素进行区别处理,从影响区域来区分。以被污染的对象可分为水环境影响、土地污染影响、大气环境影响以及辐射影响,以时间划分为短、长期影响,以及周期性和不定期影响。在评价环境影响时,首先对要评价的对象进行预测,经过生产得到的原材料,在运输时经过进一步的拆分,根据范围中可能产生的环境变化识别出环境影响因素,该影响因素构成主要污染并可通过该污染间接产生其他影响。建筑垃圾拆除后再次加工利用,否则会对环境产生严重污染。该垃圾主要对三方面产生污染,分别为土壤、水以及空气,再深入分析可知主要对农作物、地下水以及土壤的天然结构产生污染。土壤的污染同水资源污染一样不可逆转,治理的过程是漫长而复杂的[4]。大气主要污染物是SO2,SO等,其主要来自于燃料油、煤油等含硫能源燃烧,少量可通过森林失火等自然排放。在特定的条件下,SO2溶于水后再次氧化形成酸雨的成分,二氧化硫对人体的上呼吸道可产生强烈的刺激感并损伤呼吸器官,国际的多个国家及地区都对二氧化硫的含量有明确的限定,年平均浓度应低于0.06mg/m3二氧化碳(CO2)甲烷(CH4),工厂排出废烟,汽车产生尾气、废渣,其中的二氧化碳长期积累,形成气层,使地表温度持续升高,产生温室效应,贡献约占50%。联合国也高度重视由大气污染物造成的气候变化,研究分析表示温室气体主要有CO2,CH4,SF6,N2O,HFCS,PFCS,氮氧化物(NOx),NOx其中主要成分是两种,NO:毒性更高,同样来源于燃煤燃料燃烧或汽车尾气排放,2017全年排放1258.83万吨,国家环境质量标准规定,年平均浓度应当低于0.08mg/m3。非自然途经产生CO包括:煤炭等能源燃烧,考虑混凝土生命周期中运输部分及水泥原料锻烧石灰石不完全燃烧都产生CO。这些都是影响环境的重要因素。

1.2量化混凝土装配式住宅建筑环境影响指标

混凝土装配式住宅建筑的环境影响评价指标是一个整体,指标不仅反映再生混凝土的各部分环境影响特征,而且要形成有机、关联的整体,从而形成系统的均衡体系。尽量缩小指标的选择范围,选择有代表性、简洁性的指标,反映问题即可[5]。科学准确的设置指标基准值是评价体系的核心,依据评价目的,在充分调研的基础上合理划分不同等级的判断数值,该数值首先应满足国家出台的政策法规,科学、合理地呈现再生混凝土的综合环境影响。混凝土装配式住宅建筑本身是一个动态发展的过程,因此,设置指标时考虑技术的发展,既能在一段时间保持相对稳定,也能兼顾未来环境的变化。基于此,结合行业现状,构建混凝土装配式住宅建筑环境影响评价体系,选取有代表性的指标,建立再生混凝土环境影响综合评价体系框架,将指标进行量化表达,见图1。资源属性中,涉及到混凝土资源属性通常有:水泥散装率、材料消耗量、再生资源利用率、绿色减水剂、废水产生和回收利用率等。混凝土在资源上除了增加再生骨料外,应符合混凝土规范,水泥散装率达到100%;混凝土原材料的消耗量同配合比变化趋势一样,随强度等级的提高,水胶比增大砂石用量减小,但整体来看变化趋势不明显,不再设置材料消耗指标;选择具有代表性的再生骨料取代率和生产中废弃物产生利用率两项表示。能源属性主要指混凝土的原材料和本身的生产及运输的能源消耗,能源属性的设置本质是为了高效利用能源[6]。混凝土与能源相关的指标主要有:生产与运输的能耗、能源的形式(电力、煤炭、石油)与利用率、本地化率等。具体到某一原材料的运输距离时,却是不可控但又很重要的影响因素,基于此以主要原材料累计运输距离表示。目前,仅有水泥及混凝土出台规范设置了单位能耗限额,具体的水泥能耗受混凝土配比影响,混凝土的生产及运输能耗相对稳定[7]。根据图中的体系分布,首先针对评价体系中的一级指标,就资源属性与能源属性进行二级指标划分,见图2。环境属性指标主要指人类造成的危害、空气排放物对自然、能源、资源以外的污染。结合再生混凝土生命周期分析CO2,NOx,CO,SO2,CH4和颗粒物的排放量,CO远高于其他大气污染也是目前研究最多的气体,可以设置单位产品CO排放量指标,按照不同强度等级的再生混凝土CO排放量设置限定值;根据CML一IA数据库特征化因子,计算结果设置的指标为:大气环境污染和人体健康危害,大气环境污染由酸化效应和光化学烟雾两部分组成,这两项的影响程度相似。与再生混凝土环境相关的指标还有:单位产品废水产生率、水溶性六价铬及总铬、放射性比活度、苯、胺释放量、粉尘、噪声等;其中,放射性多从原材料层面考虑,混凝土作为各类原材料聚合物不再单独设置。再生混凝土由水泥、水、砂石、再生骨料依据不同配比而成,其原材料应当满足各自的技术要求。以上述指标作为参考依据,划分二级指标类别,见图3。

1.3评价混凝土装配式住宅建筑对环境的影响

混凝土装配式住宅建筑的环境影响评价指标量化后,通过对比量化的指标和实测环境影响的数据,得到混凝土装配式住宅建筑的影响结果,首先要明确各建筑单位排放量的限制。混凝土装配式住宅建筑影响环境的排放限值主要为CO2的排放限值,对混凝土装配式住宅建筑产生的CO2对环境的影响进行评价。有85%以上的CO2来源于水泥生产,少量是运输阶段、其他原材料生产。在建筑单位参与排放计算时已选用了较高能耗的P.O42.5,不同强度等级的混凝土CO2排放量有相应的标准。在计算过程中未考虑掺合料和外加剂的环境影响,当此数值可以计算时,允许该限量值适当增加。水泥、混凝土中含有SO2,NOx和CO等多种化学污染物,在长期使用的过程中,会逐渐暴露于空气、水体中,进而危及环境安全,而且,对建筑排放要做SO2,NOx的要求。以及在建筑工程施工时,产生的甲醛、苯、氨等,有必要对此作出限制,见表1。应用的混凝土装配式住宅建筑材料的强度等级应与排放量限值吻合,满足工程的最低要求,设置为1星级基准,实测强度略微高于排放量指标时评为2星级、3星级产品,强度高造成材料浪费。通过明确相关排放限量,完成建筑单位对环境影响的预测,将预测得到的结果结合各单位排放限制进行对比,得出建筑对环境影响的结果,达到评价混凝土装配式住宅建筑环境的影响的目的,至此,完成混凝土装配式住宅建筑环境影响评价方法的设计。

2实验分析

根据此次研究的混凝土装配式住宅建筑环境影响评价方法,提出对比测试,将该方法与两种传统评价方法,均应用到具体实例中,以对比的形式分析三种评价方法之间的差异性。

2.1实验准备

对某混凝土装配式住宅建筑工程进行环境评价,在建筑环境影响定量评价体系中,不同等级基准值的设置,主要依据为标准规范的指标应当依据其标准内规定,计算剩余指标。建筑单位产品生产评价能耗应统计同类建筑近12个月评价过程消耗的各种能源(油、电、煤)的平均值,计算公式如(1):Edn=Eznρ×γ(1)其中Edn为建筑单位产品的评价能耗,单位kg/m3,Ezn为统计期内评价耗能总量;ρ为统计期内的评价的建筑产品量;γ为季节因素修正系数,季节修正系数受到温度影响,0℃以下为1.1,0℃以上为1.0。建筑单位样品运输评价能耗为同类建筑工程近12个月运输评价消耗的各种的平均值,公式如(2):Etn=Eznm(2)公式中,Etn为建筑单位产品的运输评价能耗,单位kg/m3;Ezn为统计期内评价耗能总量;m为统计期内的评价产品量。根据公式计算评价方法对比传统方法的能耗,结合大量调研数据及已出台标准规范,根据方法中建立的混凝土装配式住宅建筑影响环境评价指标,对建筑各单位进行评价的过程中能耗大小进行比较,参考众多评价规则的基础,对建筑混凝土等主要原材料消耗资源进行评价,包括在生产运输评级时的材料消耗能源,以及评价时的能源的使用,进行综合评价能耗对比。

2.2环境影响评价能耗对比

根据等级基准值的指标判断,进行环境影响评价能耗对比,计算得到建筑单位产品生产评价能耗见表2。分析表中数据可知,建筑单位产品生产评价能耗中,消耗量最高的为天然气,但混凝土装配式住宅建筑环境影响评价单位消耗天然气为1.443kg/m3,而传统方法1消耗天然气2.655kg/m3,传统方法2消耗天然气2.741kg/m3。在进行建筑生产产品影响大气评价过程中,消耗NOx最多,混凝土建筑环境影响评价方法消耗NOx1.2×10-1kg/m3,而传统方法1消耗NOx5.45×10-1kg/m3,传统方法2消耗天然气7.14×10-1kg/m3。根据等级基准值的指标判断,进行环境影响评价能耗对比,计算得到建筑单位产品运输评价能耗见表3。根据表中数据可知,建筑单位产品运输评价能耗中,消耗量最高的为天然气,但混凝土装配式住宅建筑环境影响评价单位消耗天然气为2.44×105kg,而传统方法1消耗天然气3.97×105kg,传统方法2消耗天然气3.75×105kg。在进行建筑生产品运输影响环境评价过程中,消耗焦炭最少,混凝土建筑环境影响评价方法消耗焦炭19.43kg,而传统方法1消耗焦炭23.57kg,传统方法2消耗焦炭27.41kg。由此可以得出,混凝土装配式住宅建筑影响环境评价方法,评价能耗更小,所以该评价方法更佳。在建筑垃圾资源化现状的背景下,该评价方法建立了功能单位的评价指标,通过对环境影响因素的F分析,得到建筑单位生产能耗和运输能耗的对比,根据此方法,明确混凝土资源、能源和大气污染因素的环境影响,建立混凝土环境影响综合评价指标体系,能够更好预测评价对象及构成评价对象的范围,包括原材料生产、运输、拆除等全生命过程中,根据范围中可能产生的环境变化识别出环境影响因素。

3结语

当代的环境污染日益严重,此类问题没有得到充分的解决。在此情况下,开展环境影响评价工作仍然至关重要。环境影响评价工作与中国可持续发展的目标相适应,与“金山银山不如绿水青山”的发展理念相匹配。做好环境影响评价制度的改革与创新,可以从源头预防和减少环境污染角度出发,提出科学有效的污染治理措施,为积极改善中国环境质量提供制度保障。通过对环境影响因素的分析,设置影响指标,构建环境影响评价体系,通过研究该评价体系,降低了环境评价的能耗,提供了环境影响评价研究的新思路。

作者:宋祥 单位:陕西工业职业技术学院

混凝土装配式住宅建筑环境影响研究

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