基于动态LCA模型的城市住宅建筑存量节能减排发展策略研究

在快速城市化进程中，我国城市住宅建筑存量规模大、增长快、寿命短、能耗高等问题引起普遍关注。由于缺乏从生命周期范畴分析住宅建筑存量动态发展过程引起的资源消耗和环境排放的量化方法，因此难以从城市、片区层面提出量化的控制指标和优化的中长期节能减排发展策略，成为制约科学决策的瓶颈问题。. 本课题以京津地区为例，分析城市化各阶段住宅建筑存量的规模、组成和动态发展规律；同时，基于典型建筑的生命周期清单分析，通过自下而上的模型，计算住宅建筑存量新建、运行、维修改造和拆除引起的材料消耗、一次能耗、碳排放和建筑垃圾排放。在此基础上建立动态LCA模型，研究社会需求、技术进步、生命周期三类参量如何影响住宅建筑存量的中长期节能减排效益，提出关键调控指标。并结合案例片区开展实证研究，将住宅建筑存量材料组成、能耗、排放量信息与空间信息相结合，比较不同规划策略和建筑技术手段的节能减排效益，为科学决策提供辅助工具。

本项目整合建筑生命周期评价、物质流分析、生存分析等方法，建立数学模型，并结合GIS技术手段，对城市住宅建筑存量的现状特征和发展规律进行了系统研究；基于典型建筑的生命周期分析，对建筑存量演进引起的资源消耗和环境影响进行量化分析；比较不同发展策略的优势和不足，并进一步建立城市住宅建筑存量更新的决策和设计辅助工具。. 本项目完成了主要研究计划并达到预期目标：在典型单体建筑生命周期评价基础上，构建动态LCA模型——FRAGSIM，定量分析城市住宅建筑存量的材料、能源消耗,环境排放及其动态发展趋势。2) 针对典型住宅片区，分析其各阶段节能减排潜力和实现途径，提出关键控制指标。3) 基于量化模型和GIS，对不同发展策略进行模拟和可视化分析，根据中长期节能减排目标，为合理规划城市住宅建筑存量的更新和发展、选择优化的技术策略提供决策依据。. 本项目在执行过程中，课题组对国内外城市住宅建筑存量的现状和可持续更新策略进行了系统的研究。在此基础上，对天津市鞍山道历史街区、中心广场街区、鸿顺里街区、鞍山西道街区等不同历史时期和区位的住宅建筑存量进行了深入调查，包括实地踏勘、访谈和问卷、各时期历史地图和城市规划档案研究、典型建筑信息采集和分析等，对典型街区的更新策略进行了量化分析，并提出具体的设计方法。研究成果对我国住宅建筑存量的节能减排和可持续更新具有参考价值。作为住宅建筑存量物质流分析的基础，本项目对基于BIM的建筑生命周期评价进行了研究，结合具体的案例分析对相关计算工具的衔接进行了深入细致的探讨，取得了创新性的成果。综上所述，本项目从宏观、中观、微观三个层面研究住宅建筑存量，通过量化模型衔接不同尺度的资源消耗与环境影响分析，并通过GIS将流量信息与空间信息相结合，进行可视化分析，取得了创新性的成果。本课题目前已发表相关学术论文8篇，其中国内核心期刊4篇，SCI检索1篇，EI检索3篇，CPCI检索2篇；完成撰写并交付出版的专著一部；获国际会议最佳论文奖1项。研究成果转化为教学成果，获国际或国家行业学会设计及教学奖励4项。课题组在本项目基础上发现新的科学问题，2014年获批自然科学基金面上项目1项，国家科技计划国际合作与交流专项项目1项（负责子课题）。