关键词：建筑信息模型;;生命周期评价;;环境影响;;建筑改造
摘 要：我国在进行快速城镇化的过程中建造了大量的建筑,同时也消耗了大量的自然资源和能源,给生态环境造成了巨大的破坏,因此控制建筑行业导致的环境影响显得尤为迫切。随着我国城镇化进度的深入推进,建筑改造项目将会是建筑行业中很大一部分市场,因此减少这部分项目导致的环境影响是控制未来建筑行业环境影响的重要手段。生命周期评价(Life Cycle Assessment,LCA)方法可以对建筑产品全生命周期各个阶段造成的潜在环境影响进行综合分析和评价,为建筑设计和施工提供信息反馈,从而使得建筑改造设计与施工技术人员可以改进和优化建造与后期运维的各种实施方案。但是,建筑改造项目的改造过程涉及到复杂多样建筑材料和施工工艺,后期的建筑运营、维护、拆除、建筑垃圾处理等过程都涉及到多种类型的资源消耗和固体废物排放,并且期间还可能存在着多种情景和处理方式,这使得建筑改造项目的LCA实施变得非常困难。近些年来,建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)的发展使得建筑的生命周期数据管理变得更加容易,这为建筑改造项目LCA的实施带来了巨大的便利性。然而,目前基于BIM的建筑LCA主要针对新建建筑,很少有研究应用BIM对建筑改造、建筑运营、建筑维护、建筑拆除、建筑垃圾处理等过程的数据收集和处理问题进行全面而深入的研究。因此,研究BIM在建筑改造项目LCA中的应用,量化建筑改造项目的生命周期环境影响,并将这些结果反馈到建筑改造方案优化和比选显得尤为必要。本研究的目的是建立基于BIM的建筑改造项目LCA方法,通过量化建筑改造项目的生命周期环境影响,分析和识别导致建筑生命周期环境影响负荷的主要过程和因素,从而为建筑改造设计与施工提供信息反馈。首先,本研究通过文献综述对建筑LCA的研究现状进行了全面系统的梳理和分析,并深入探讨了将BIM应用于建筑LCA所具有的价值以及建筑改造项目LCA面临的独特性问题,从而为本研究奠定理论和方法基础。其次,建立了基于BIM的建筑改造项目LCA方法,详细分析了建筑改造项目生命周期清单分析的数据需求以及BIM在提供这些数据方面的可能性。然后,结合目前BIM在我国的实践特点,对既有建筑BIM模型的创建方法进行了对比分析,并且建立了应用BIM核算改造施工、建筑运营、建筑垃圾处理等过程资源消耗的方法,从而实现了BIM模型的“一模多用”。最后,基于本研究建立的方法体系,对一个办公楼改造项目进行了案例研究。在案例中,BIM工具被用于量化建筑改造施工、建筑运营、建筑拆除与建筑垃圾处理等环节的资源、能源以及固体废弃物。中国本土的LCA工具eFootprint和生命周期数据库CLCD被用于该办公楼改造项目的LCA模型构建和生命周期环境影响评价。基于环境影响评价结果,对该改造项目的不同阶段、不同分项分部工程以及不同建筑材料导致的潜在环境影响进行了对比分析,同时对使用阶段为实现不同功能而消耗的能源之间的环境影响进行了比较。本研究表明,应用BIM进行建筑改造项目LCA可以有效辅助建筑改造项目的生命周期清单数据收集,从而改善建筑改造项目LCA需要大量时间和人力成本的局限性。此外,通过创建较为精确的既有建筑BIM模型,应用各种BIM工具对建筑改造项目生命周期的各阶段进行分析和模拟,可以为建筑改造项目LCA提供更加全面准确的数据支撑。这使得建筑改造项目LCA的计算结果更具有代表性和可信度,从而更好地指导建筑技术人员进行改造方案设计和改造施工,进而提高整个建筑改造项目生命周期的环境生态效益。
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