低碳材料管理：一个案例研究 克莱姆森大学净零能耗住宅项目外文翻译资料

 2022-08-06 09:24:57

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低碳材料管理：一个案例研究

克莱姆森大学净零能耗住宅项目

论文

呈递给研究生院

克莱姆森大学

部分满足学位要求

理学硕士

土木工程

通过

凯莉·伊丽莎白·克鲁兹纳

2012年5月

接受人：

Leidy Klotz博士，委员会主席

Ulrike Heine教授

布拉德·普特曼博士

UMI编号：1512907

版权所有

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乌米1512907

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东艾森豪威尔公园路789号邮政信箱1346

安娜堡，密歇根州48106-1346

摘要

施工过程中的物资管理是对工程项目进行资源控制的一种方法。这包括材料选择过程、采购过程、交付过程和废物管理过程，这些都构成了项目的材料管理计划。虽然许多研究项目建议通过更有效地管理材料来降低总体项目成本，但很少有人从可持续发展的角度关注材料管理。2009年，美国环保局

环保署发表了一份关于可持续材料管理：未来之路的报告，详细说明了可持续材料管理实践的重要性。该项目直接解决了环保署报告中定义的一个需求，即确定可持续项目材料管理实践的需求。

克莱姆森大学净零能耗住宅楼的设计为研究可持续项目的材料管理实践和方法提供了一个独特的机会。具体而言，研究应用生命周期评估来计算案例研究项目中与常见材料管理相关的碳足迹的估计变化。案例研究的结果用于确定一系列项目的可转移见解。

致谢

本材料基于国家科学基金会第1011478号资助的工作。材料中表达的任何观点、发现和结论或建议均为作者的观点、发现和结论或建议，不一定反映NSF的观点。

作者还认识到了两位大学生助手Gabrielle Conlon和Megan Milam的不可或缺的帮助，他们研究了碳排放数据并创建了信息图表。

目录

页码

标题页我

摘要

二

致谢

三

表格清单不及物动词

图表清单

七章

  1. 简介和背景
  2. 简介 1

典型材料管理实践 3

可持续设计概述4

可持续住宅设计6

克莱姆森净零能耗住宅7

可持续材料管理8

前进9

  1. 碳排放和成本计算11

简介11

方法学12

比较23

成本计算27

  1. 项目物资管理计划

净零能耗房屋29

目的29

项目定义30

材料和设备要求35

采购36

质量计划36目录（续）

页码

物流、现场材料控制和自动化材料系统37

  1. 低碳材料管理

新建工程指南38

背景38

指南39

参考文献43

表格列表

表格页

    1. 选定材料的碳排放量，基础13

    1. 选定材料、内墙的碳排放量14

    1. 选定材料、地板的碳排放量15

    1. 选定材料、绝缘材料的碳排放量16

    1. 选定材料、外墙的碳排放量17

    1. 选定材料、屋顶的碳排放量18

    1. 选定材料组合的碳排放量，

方法21

    1. 选定材料组合的碳排放量，

距离。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。23

    1. 所选材料组合的成本比较28

    1. 材料需求估算34

    1. NZEH推荐材料36

4.1 NZEH材料选择，典型40图表列表

图页

    1. 材料选择的相对碳排放量24

    1. 碳排放（方法）信息图25

碳排放（距离）信息图

    1. Clemson NZEH，一楼32

    1. Clemson NZEH，二楼33

    1. 克莱姆森NZEH的呈现34

第一章

简介和背景

介绍

可持续发展，即“在不损害后代满足自身需求的能力的前提下满足当前需求的发展[1]”，不仅在建筑行业，而且在其他领域，对设计师来说都越来越重要。全国范围内的可持续发展意识存在于个人层面；1972-2006年社会普查（GSS）的累积答复表明，只有大约一半的受访者同意保护环境是最重要的，但只有大约三分之一的人认为美国政府在保护环境方面取得了成功环境[2]。从1985年到2008年，盖洛普民意测验表明，受访者认为环境保护应优先于经济增长[3]。然而，企业的可持续发展意识仅仅是在过去的15年里发展起来的[4]。

2009年6月，美国环境保护署（U.S.EnvironmentalProtectionAgency）发表了一份报告，呼吁全国范围内的研究和开发重点关注建筑业和其他行业的可持续性[5]。建筑工业协会（CII）最近在材料管理方面的研究发现，材料管理计划可以积极影响供应商绩效、劳动生产率和建设项目整个生命周期内的现金流节约[7**]。迄今为止，重点一直放在项目的经济可持续性上。

经济合作与发展组织（经合组织）于2005年11月在韩国首尔举办了一次可持续材料管理讲习班。讲习班成员制订了可持续材料管理的工作定义，其中考虑到国际上对该术语的建议和应包括的内容的想法和想法。与会者将可持续材料管理定义为

“一种促进可持续材料使用的方法，将旨在减少负面环境影响和在材料的整个生命周期中保护自然资本的行动结合起来，考虑到经济效率和社会公平[16]。“可持续材料管理扩展了项目可持续性分析的系统边界。该项目满足了美国环保署的一部分要求，并通过提供建筑业低碳材料管理实践的介绍和概述，加强了CII的研究。根据经合组织研讨会的定义，制定的材料管理实践侧重于“减少负面环境影响”。

克莱姆森大学已经开始了一项研究项目，重点是在校园内建造一个净零能耗的家。净零能耗建筑是指使用可再生能源产品和技术，每年对电网的能源贡献等于或大于建筑的能源消耗[6]。本材料管理研究的重点是为克莱姆森净零能源之家（NZEH）项目提供一个可用材料管理指南，该指南应在项目建设的规划阶段减少项目的碳排放。建造房屋时，将参考材料管理指南。将进行计算，以确定可持续材料管理指南和方案可能减少的碳排放量，然后对指南进行调整，以适用于其他新的建设项目。

该项目发现，采用以材料选择为重点的计划可以减少建设项目的碳排放。典型建筑材料的碳排放可通过诸如BRE（正式的建筑研究机构）和国家标准与技术研究所的环境与经济可持续性建筑（BEES）计划等资源获得。利用这些碳排放数据，设计师可以确定项目所需的每种材料的排放影响。了解单个材料的影响将允许设计师选择材料，以减少项目的碳排放。

典型材料管理实践

1999年，建筑业协会（CII）发布了一套指导方针，以帮助承包商和建筑业的其他人开发采购和材料管理系统。这些指南构成了当前行业中材料管理的实践。CII研究小组确定了几个使用材料管理系统的项目，并将结果与不使用材料管理系统的类似项目进行了比较。他们的研究表明，大量剩余、风险、管理人力和现场储存显著减少；供应商绩效、项目进度和工艺劳动生产率的改善；以及现金流节约[7]。即使是其中的一小部分似乎也足以成为一家公司实施物料管理计划的理由，许多公司已经这样做了。然而，这些管理系统没有考虑到材料选择和交付过程对环境和社会的影响。

典型的物料管理系统是由公司开发的一种工具，它为项目的物料过程制定书面的计划和沟通计划。诸如职责分工、劳动力考虑、进度和成本要求、首选材料来源、采购和催交流程以及仓储空间等考虑因素是此类系统的考虑因素。

该系统通常被转换成一个数据库软件，其文件结构支持静态和动态材料输入文件。该数据库不仅包含物料和供应商信息，还可以包含采购信息、交货信息和质量检验信息。这样一个系统的目的是简化物料管理流程，使公司更有组织性，并防止诸如批量订单过剩和物料可用性问题等错误[8]。

可持续设计概述

可持续设计概论

广义上说，可持续设计是符合布伦特兰委员会可持续发展定义的设计。生命周期分析是分析设计可持续性的一种工具。这些生命周期分析通常包含材料的体现能量或材料的碳足迹的计算。本节将定义生命周期分析、体现能源和碳足迹，并试图描述其计算方法。

具体能源、生命周期分析和碳足迹

建筑物通常需要三个主要阶段的能量：建筑物材料的具体能量、建筑物在其使用寿命内的运行能量以及拆除和/或回收建筑物所需的能量[9]。具体的能量定义因论文和作者而异[10]。一般来说，建筑物的体现能量是用于生产建筑物所需的每种材料的能量和实际建造建筑物所需的能量的总和。

材料或结构的生命周期分析着眼于整个产品寿命的能源、成本和任何其他投入：从原材料提取到制造阶段，再到产品的交付、使用和处置，包括各阶段之间的所有运输[11]。每个阶段都会对周围的空气、水和土地产生相关的碳排放影响。所有这些碳排放的组合称为材料的碳足迹。计算建筑物的能量和碳足迹可能很繁琐，但要完成建筑物的精确生命周期分析是必要的。

可持续住宅设计

被动式太阳能设计

1978年，布鲁斯·安德森（Bruce Anderson）和查尔斯·迈克尔（Charles Michal）将被动太阳能设计定义为“建筑特征、组件和/或其组合，利用太阳能产生的热能的自然转移hellip;hellip;用于水加热、空间加热和/或空间冷却[12]”在他们写这篇文章的时候，被动式太阳能设计在美国并不常见，主要的研究团体和工业界基本上忽视了这一点。在过去的30年里，人们越来越认识到利用被动式太阳能设计概念设计结构的价值[13]。被动式太阳能设计通常涉及到在设计结构时考虑到直接的太阳能增益，从太阳进入建筑物的光和热被储存在建筑物（墙壁、地板或其他物体）的热质量中，并在一天中较冷的部分释放出来[14]。气候对被动式太阳能设计有很大影响，因为根据该地区的气候需求，住宅的设计必须最大限度地利用

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