發(fā)布時間：2020-05-23 00:37

【摘要】：當前我們城市設施的壓力正在不斷的增大,市政設施日漸老化,迫切需要新的解決方案來加強降水管理。同時,由占有主導地位的燃煤發(fā)電廠轉(zhuǎn)變?yōu)樾滦湍茉窗l(fā)電廠的步伐依然緩慢,從而導致了人類健康不斷的接受來自污染物氣體的侵害。隨著鄉(xiāng)村人口不斷的涌入城市,迫切的需要加強對城市氣體排放的管理以及提高市政設施能力。 本論文從技術(shù),經(jīng)濟,政策等角度,探索了將綠色屋頂作為一種解決城市降水以及能量排放管理方法。本文的目的是運用經(jīng)濟學,數(shù)學以及物理化學等模型尋求政策渠道將綠色屋頂納為城市排放管理的一種途徑。 本文對華盛頓特區(qū)單個建筑物范圍以及城市范圍內(nèi)的綠色屋頂系統(tǒng)環(huán)境效益進行了分析。對于單個建筑物系統(tǒng),本文選擇的是一個2000m2屋頂面積的商業(yè)用途的建筑物,對綠色屋頂?shù)慕邓亓?建筑物節(jié)能,空氣改善等環(huán)境質(zhì)量進行評估；降水截留效益計算的根據(jù)是,由于使用綠色屋頂從而降低了降水管理費用,并采用兩套方案進行估算,對于華盛頓特區(qū)降水管理費用為$0.33/m2/y,而對于綠色屋頂降水管理費用為在原降水管理費用的基礎上降低50%,或者降低35%。對于建筑物節(jié)能效益本文采用兩種方法,一種是運用美國能源部開發(fā)的軟件EnergyPlus對傳統(tǒng)屋頂和綠色屋頂?shù)慕ㄖ锖哪芮闆r分別進行分析,另一種為一維熱通量公式法。對于改善空氣質(zhì)量環(huán)境效益,同樣采用兩種方法進行計算,一種是實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計法,另一種是運用SEDUM模型計算法。 而對于城市范圍,本文是根據(jù)Casy Tree和Limino-tech提出的“20-20-20”綠化措施對綠色屋頂?shù)慕邓亓?對市政基建設施需求減少,建筑物節(jié)能,污染物減排,對空調(diào)系統(tǒng)需求減少,凈化空氣等環(huán)境效益進行分析。在城市系統(tǒng)中,建筑物節(jié)能效益采用EnergyPlus方法進行計算。C02,NOX, SO2減排效益是根據(jù)綠色屋頂建筑物用電、天然氣使用的減少同電力部門和取暖部門污染物排放因子的乘積得到的,空調(diào)系統(tǒng)環(huán)境效益也采用兩套方案。最后改善空氣質(zhì)量環(huán)境效益同樣采用實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計與SEDUM模型計算兩種方法。 結(jié)果發(fā)現(xiàn)對于華盛頓特區(qū)一個2000m2的商業(yè)建筑物綠色屋頂,每年降水截留的環(huán)境效益為232-332美元,建筑物節(jié)能效益為每年708-2500美元,改善空氣質(zhì)量環(huán)境效益為每年255-3445美元。對于華盛頓城市范圍“20-20-20”綠化措施下的綠色屋頂降水管理費用降低環(huán)境效益為每年22-32萬美元,雨水處理費用減少的環(huán)境效益約為每年95萬美元,基建設施需求減少的環(huán)境效益為每年8萬美元。建筑物節(jié)能效益為每年87萬美元,氣體污染物減排效益為每年9-41萬美元,對空調(diào)設施需求減少的效益為每年2-4萬美元�？諝飧纳骗h(huán)境效益為每年24-327萬美元。 最后將這些環(huán)境效益輸入到凈現(xiàn)值分析模型的當中,對40年期間,華盛頓特區(qū)的綠色屋頂和傳統(tǒng)屋頂費用進行分析對比。結(jié)果顯示,對于華盛頓特區(qū)單個建筑物系統(tǒng),綠色屋頂?shù)膬衄F(xiàn)值比傳統(tǒng)屋頂?shù)膬衄F(xiàn)值要低25-39%,這主要歸功于節(jié)能效益。對于華盛頓城市系統(tǒng),綠色屋頂凈現(xiàn)值比傳統(tǒng)屋頂凈現(xiàn)值要低30-41%,在所有的環(huán)境效益當中,主要是也是歸功于建筑物節(jié)能效益。在整個城市系統(tǒng)范圍內(nèi),綠色屋頂?shù)耐顿Y回報期為7-21年。 同時,本文還對華盛頓綠色屋頂系統(tǒng)的凈現(xiàn)值進行了不確定值以及靈敏度分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn),在一般情況下(沒有CO2總量控制與交易制度的政策法規(guī)條件下),綠色屋頂?shù)淖羁焱顿Y回報率可縮短1-2年,在所有的環(huán)境效益參數(shù)中影響凈現(xiàn)值的主要因素是商業(yè)用電費用(平均為2.1±1.1%),民用天然氣價格(平均為1.9±1.4%),CO2市場交易值(平均為0.7±0.4%)。在CO2總量控制與交易制度的政策法規(guī)條件下,綠色屋頂?shù)淖羁焱顿Y回報率可縮短將近4-5年,如此短的投資回報率在所有的環(huán)境效益參數(shù)中的主要影響因素是CO2稅值(平均為4.8±3.7%或2.2±0.7%),其次是商業(yè)用電價格。 最后,本文將對華盛頓特區(qū)城市系統(tǒng)綠色屋頂環(huán)境效益分析所建立的方法應用于溫哥華市,并對溫哥華市的綠色屋頂在城市范圍內(nèi)進行計算。同樣是根據(jù)降水截留,建筑物節(jié)能,改善空氣質(zhì)量的環(huán)境效益方法進行分析。溫哥華市,主要側(cè)重于降水截留效益的分析。其中包括降水管理費用的降低,改善水體質(zhì)量的環(huán)境效益,降低市政設施發(fā)展費用的效益,降低由于氣候變化帶來的潛在危險的環(huán)境效益,降低降水給魚類棲息地帶來危險的環(huán)境效益,降低降水對市政設施腐蝕的環(huán)境效益。其中改善水體質(zhì)量環(huán)境效益分析也采用兩套方案。最后同樣將這些環(huán)境效益輸入到凈現(xiàn)值分析模型當中以確定綠色屋頂?shù)耐顿Y回報率。 結(jié)果發(fā)現(xiàn)溫哥華市綠色屋頂總的降水截留效益為每年436-562萬美元,總的建筑物節(jié)能環(huán)境效益為每年269-311萬美元,空氣質(zhì)量改善環(huán)境效益為每年254-2124萬美元。溫哥華市40年后綠色屋頂?shù)膬衄F(xiàn)值比傳統(tǒng)屋頂?shù)土?8-48%,投資回報率為6-21年,在所有的環(huán)境效益中,總的降水截留環(huán)境效益對溫哥華市綠色屋頂影響最大。 目前降水截留,節(jié)能,空氣質(zhì)量凈化等效益的分析表明,只要將這些環(huán)境效益考慮進去,在市場為基礎的激勵政策下是可以降低綠色屋頂和傳統(tǒng)屋頂之間的價格差距的。本研究足以證明綠色屋頂可以作為可得到的最佳控制污染技術(shù),然而,當前市場為基礎的激勵政策還不足以促使這項綠色技術(shù)的推廣。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：X820

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