建筑生命周期评价的时间有效性研究

As a huge and complicated system, the building concerns many components, products and phases, and have a long time span. The reliability is very low when life cycle inventory of building is calculated based on database from the same year, and the impact assessment results maybe change in different time scales. This research aims at temporal validity of building life cycle assessment, using the method of uncertainty analysis to quantify temporal variation of parameters, and the uncertainty propagation will be simulated by Monte Carlo method. The key parameters with temporal sensitivity on building life cycle inventory will be screened by sensitivity analysis combined with contribution rate analysis, and the update time span of these parameters will be provided. The characteristic factors of main building environmental impact indexes in different time scales will be identified, and the dynamic building life cycle assessment model will be developed based on the time series prediction method, to improve the reliability of building life cycle assessment method. The expected research results will not only provide theoretical support for update frequency of database of energy life cycle assessment, but also provide method of temporal validity analysis for life cycle assessment of other products and system.

建筑是涉及到众多的产品、阶段的复杂系统，使用阶段时间跨度非常大。采用同一年份数据计算整个建筑生命周期清单的可靠度非常低，而且相同清单分析结果在不同时间尺度上的影响评价结果不同。本项目拟针对建筑生命周期评价中的时间有效性开展研究，采用不确定性方法量化参数的时间变异性，采用蒙特卡洛抽样方法模拟不确定传递过程，结合敏感性分析筛选影响建筑生命周期评价的主要时间敏感参数，并对参数需要更新的时间间隔进行划分，识别建筑主要环境影响指标的特征化因子在不同时间尺度上的数值，结合时间序列预测方法建立动态建筑生命周期评价模型，以期提高建筑生命周期评价方法的有效性和可信度。预期研究结果不仅能为能源系统生命周期清单数据库的更新频率提供依据，同时也能为其它产品和系统生命周期评价的时间有效性分析提供方法。

建筑是涉及到众多的产品、阶段的复杂系统，使用阶段时间跨度非常大。采用同一年份数据计算整个建筑生命周期清单的可靠度非常低，而且相同清单分析结果在不同时间尺度上的影响评价结果不同。本项目针对建筑使用阶段时间跨度长的特点开展生命周期评价的时间有效性研究，对于建筑生命周期清单分析阶段，采用不确定性方法量化参数的时间变异性，采用蒙特卡洛抽样方法模拟不确定传递过程，通过单因素敏感性分析与参数自身时效性分析相结合的方法筛选出自身时效性对各类能源系统生命周期清单分析结果影响较大的参数，结合文献调研和统计数据分析方法进一步筛选了需要考虑时间有效性的参数。发现煤和电等能源上游生产数据的时间敏感性极高，并对参数需要更新的时间间隔进行划分，7个关键数据需要每年更新。对筛选出来的生产水平参数采用灰色时间序列预测方法进行了长期预测，并结合国内外文献调研和专家调查方法对参数的预测进行了干预；对能源结构类参数采用场景分析法研究了多种能源结构变化模式。提出了考虑各年不同基础数据的建筑使用阶段动态生命周期清单分析方法，并建立了相应的动态数据库。并以建筑耗电为例，计算了2005-2055年间每年消耗1GJ电的动态生命周期，与排放不考虑时效性的计算方法相比，两种不同电源结构情景下的综合电力分别降低26%和36.5%。对于建筑生命周期环境影响评价阶段，识别了建筑主要环境影响指标的特征化因子在不同时间尺度上的数值，结合时间序列预测方法建立动态建筑生命周期评价模型，提高了建筑生命周期评价方法的有效性和可信度。研究结果不仅能为能源系统生命周期清单数据库的更新频率提供依据，同时也能为其它产品和系统生命周期评价的时间有效性分析提供方法。