基于LCA的模塊化建筑物化階段碳排放協(xié)同仿真平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

蔣博雅

（南京工業(yè)大學(xué)建筑學(xué)院，南京211816）

0 引 言

近年來，全球范圍內(nèi)溫室氣體排放所引發(fā)的溫室效應(yīng)問題亟待解決。我國(guó)作為能源消耗與溫室氣體排放的大國(guó)首當(dāng)其沖，碳排放水平將會(huì)成為評(píng)價(jià)一個(gè)工程項(xiàng)目對(duì)環(huán)境負(fù)荷影響是否合理的重要指標(biāo)。據(jù)住建部顯示，我國(guó)的建筑能耗約占總能耗的40%，碳排放量約占總排放量的36%［1］，建筑占全球原料周轉(zhuǎn)的40%［2］。節(jié)能建筑的一個(gè)重要發(fā)展方向是預(yù)制裝配化，伴隨著國(guó)家生態(tài)綠色發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，對(duì)裝配式結(jié)構(gòu)的需求將全面提升。虛擬仿真平臺(tái)作為建設(shè)項(xiàng)目虛擬模擬試驗(yàn)場(chǎng)，即建設(shè)項(xiàng)目信息集成的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，具有信息關(guān)聯(lián)性、信息數(shù)字化以及信息完備性的特點(diǎn)［3-4］。模塊化建筑碳排放計(jì)量是一種與現(xiàn)有工程項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容區(qū)別較大的計(jì)算工作，應(yīng)用信息模型以評(píng)估其生命周期碳排放量可以充分發(fā)揮其作為項(xiàng)目信息載體的優(yōu)勢(shì)。

1 實(shí)驗(yàn)背景

1.1 適用性、廣泛性與代表性

本實(shí)驗(yàn)課程主要包括模塊化建筑設(shè)計(jì)、碳排放模擬與LCA影響評(píng)估3大模塊，與近幾年國(guó)家大力推動(dòng)和發(fā)展預(yù)制裝配的前景相契合，適用范圍更為廣泛，計(jì)算結(jié)果易與發(fā)展通用模擬方法來定量預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)不同裝配式結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)方案所產(chǎn)生的碳排放差異，對(duì)于節(jié)能減排和降低建筑能耗具有重要的意義，為工業(yè)化建筑碳交易市場(chǎng)機(jī)制的統(tǒng)一發(fā)展提供一定的數(shù)據(jù)支撐。同時(shí)在計(jì)算操作的過程中，讓學(xué)生真實(shí)體驗(yàn)預(yù)制裝配建筑的虛擬建造流程，如工廠化構(gòu)件生產(chǎn)、吊裝運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)組裝等具體步驟［5］。

1.2 可行性

模塊化建筑碳排放模擬是實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵性步驟，預(yù)制建造流程的精細(xì)化管理，要求了解每一步驟所耗費(fèi)的人工、料、機(jī)械的參數(shù)［6］，而現(xiàn)場(chǎng)全程跟蹤建造過程會(huì)導(dǎo)致教學(xué)周期加長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)成本大幅度上升。從本科教學(xué)上看目前普遍存在實(shí)驗(yàn)課時(shí)嚴(yán)重不足的情況。從實(shí)驗(yàn)成本上考慮，不具備讓全體學(xué)生在實(shí)訓(xùn)中進(jìn)行全生命周期跟蹤材料碳排放量的可行性，而虛擬仿真技術(shù)的引入正好填補(bǔ)這方面的缺憾。

1.3 時(shí)代性與實(shí)用性

技術(shù)創(chuàng)新引發(fā)生產(chǎn)方式變革，工業(yè)化生產(chǎn)方式所能帶來的節(jié)能減排成效顯著，但由于真正基于市場(chǎng)環(huán)境的、相對(duì)深入的工業(yè)化建筑實(shí)踐才剛剛起步，相關(guān)節(jié)能減排理論還不充分，需對(duì)該議題展開深入研究，將科研成果以課堂理論講授與實(shí)驗(yàn)操作演示相結(jié)合的方式傳授前沿建筑技術(shù)科學(xué)知識(shí)，通過模塊化建筑裝配過程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的構(gòu)建，有效地將教學(xué)中理論層面缺失的、實(shí)際操作困難的、實(shí)驗(yàn)過程相對(duì)復(fù)雜的真實(shí)實(shí)驗(yàn)流轉(zhuǎn)化為技術(shù)實(shí)踐層面的、可視化操作層面的、網(wǎng)絡(luò)化多數(shù)據(jù)處理層面的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值，有利于進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)學(xué)生理論知識(shí)、工程實(shí)踐能力、技術(shù)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

2.1 實(shí)驗(yàn)原理

2.1.1 全生命周期評(píng)價(jià)（LCA）理論

生命周期評(píng)價(jià)（Life Cycle Assessment，LCA）是一種定量技術(shù)，用來評(píng)估產(chǎn)品整個(gè)生命周期的環(huán)境影響。如ISO 14040/14044所述，LCA研究包括4個(gè)交互式階段，即：目標(biāo)和范圍定義；生命周期清單；影響評(píng)估和解釋［7］。在第1階段，定義LCA研究的關(guān)鍵問題，如研究目標(biāo)、系統(tǒng)邊界、目標(biāo)受眾等。第2階段是收集必要的數(shù)據(jù)，建立LCA模型和過程數(shù)據(jù)清單。應(yīng)用特定的影響評(píng)估方法進(jìn)一步分析清單數(shù)據(jù)，并推導(dǎo)研究影響類別的指示結(jié)果。最后階段是基于目標(biāo)和范圍定義解釋結(jié)果進(jìn)行分析以檢測(cè)碳排放的熱點(diǎn)區(qū)域。LCA研究是一個(gè)非常強(qiáng)大的工具，識(shí)別環(huán)境影響明顯階段，所涉及的研究對(duì)象有制造商、用戶等。

2.1.2 建筑碳排放核算模型

碳排放核算方法遵循輕質(zhì)工業(yè)化建筑碳排放的計(jì)算邏輯。①對(duì)構(gòu)件分類并確定各階段的劃分，基于排放系數(shù)法建立各階段碳排放核算模型；②基于Three.

js/WebGL技術(shù)實(shí)現(xiàn)模型在線瀏覽，支持多種碳排放計(jì)算參數(shù)設(shè)置，結(jié)合國(guó)際綠色建筑碳排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算分析，提供完整虛擬仿真平臺(tái)，讓用戶可自定義并模擬計(jì)算建筑單元生命周期碳排放量；③實(shí)現(xiàn)與建筑能耗分析軟件EnergyPlus的鏈接，建立全生命周期碳排放核算模型。

2.1.3 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織制定的碳排放核算標(biāo)準(zhǔn)

目前使用的數(shù)據(jù)庫(kù)有歐盟ELED、瑞士Ecoinvent、中國(guó)CLCD（Chinese Life Cycle Database）、《省級(jí)溫室氣體清單編制指南》（發(fā)改辦氣候［2011］1041號(hào)），參照《全國(guó)統(tǒng)一施工機(jī)械臺(tái)班費(fèi)用定額》中各類機(jī)械臺(tái)班消耗能源量。

2.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系共由5個(gè)部分構(gòu)成，即場(chǎng)景模擬、理論學(xué)習(xí)、人機(jī)交互、分析對(duì)比、影響評(píng)價(jià)。場(chǎng)景模擬是從4大場(chǎng)景（物化的4個(gè)階段［8］，見圖1）著手，用戶可以按階段順序點(diǎn)擊進(jìn)入單個(gè)小場(chǎng)景開展實(shí)驗(yàn)，查看和審核單一階段的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)情況；人機(jī)交互是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的核心，讓學(xué)生在虛擬建造場(chǎng)景中根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求選擇建筑物構(gòu)件、材料、機(jī)械設(shè)施等對(duì)象，通過“測(cè)”“輸”“算”“調(diào)”“導(dǎo)”參數(shù)5步操作，形成實(shí)際建筑建造模擬、碳排放量算等一系列活動(dòng)，得出相應(yīng)的碳排放結(jié)果。根據(jù)階段性仿真結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析對(duì)比，歸納影響最大或影響最不顯著的碳源?；趯?duì)碳源的歸納總結(jié)，有針對(duì)性地對(duì)模塊化建筑對(duì)象進(jìn)行評(píng)價(jià)、解釋，調(diào)整建造過程要素，提出優(yōu)化的工程設(shè)計(jì)策略。

圖1 實(shí)驗(yàn)的4個(gè)階段

如圖2所示，實(shí)驗(yàn)開發(fā)設(shè)計(jì)框架由4個(gè)模塊構(gòu)成。①實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介模塊（包括實(shí)驗(yàn)背景、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)相關(guān)理論），使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)開始前做好預(yù)習(xí)，在課堂上通過提問檢驗(yàn)預(yù)習(xí)效果，通過細(xì)節(jié)及難點(diǎn)的講解幫助學(xué)生更好地理解實(shí)驗(yàn)過程，80分以上才可開始實(shí)驗(yàn)；②4個(gè)階段虛擬仿真模塊；③每一場(chǎng)景的階段性報(bào)告模塊；④實(shí)驗(yàn)報(bào)告及實(shí)驗(yàn)相關(guān)習(xí)題。

圖2 實(shí)驗(yàn)開發(fā)設(shè)計(jì)框架

2.3 實(shí)驗(yàn)開發(fā)技術(shù)支持

虛擬仿真平臺(tái)提供內(nèi)置的三維模型瀏覽查看功能，比如模型的縮放、旋轉(zhuǎn)、視點(diǎn)跳轉(zhuǎn)等，同時(shí)還提供模型目錄結(jié)構(gòu)樹瀏覽、模型組件的隱藏與顯示、模型組件的信息顯示與搜索，內(nèi)置的模型測(cè)量工具，可以對(duì)模型組件長(zhǎng)度、角度、面積等多種參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，內(nèi)置的剖面工具可以在任意平面上對(duì)模型進(jìn)行剖切，來查看模型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

使用VUE＋NODE組合搭建的Web應(yīng)用，引入Three.js/WebGL技術(shù)在瀏覽器中實(shí)現(xiàn)房屋結(jié)構(gòu)3D模型的加載、瀏覽和操作，使用ECharts進(jìn)行碳排放分析數(shù)據(jù)展示。基于Web技術(shù)應(yīng)用開發(fā)是信息技術(shù)發(fā)展主流趨勢(shì)，虛擬仿真應(yīng)用部署方便，對(duì)客戶端軟硬件要求較低［9-10］。

3 實(shí)驗(yàn)功能邏輯及交互設(shè)計(jì)

本實(shí)驗(yàn)以輕型結(jié)構(gòu)模塊化住宅為虛擬仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)象，選取4個(gè)階段（建材開采和生產(chǎn)、工廠化生產(chǎn)、運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)裝配）、3個(gè)功能模塊（工人、材料、機(jī)械）進(jìn)行具體交互闡述，場(chǎng)景設(shè)計(jì)使用工廠作為仿真背景，布置建筑模型、構(gòu)成模塊、叉車、運(yùn)輸板車等，當(dāng)實(shí)驗(yàn)處于第1階段時(shí)，可選取材料類別等參數(shù)來進(jìn)行交互設(shè)計(jì)，模擬得出相應(yīng)碳排放量結(jié)果。當(dāng)實(shí)驗(yàn)處于運(yùn)輸階段，可通過選擇叉車、運(yùn)輸板車等參數(shù)來進(jìn)行交互設(shè)計(jì)，模擬得出該階段碳排放量。整個(gè)虛擬仿真以動(dòng)畫演示為主，實(shí)現(xiàn)參數(shù)間的交互聯(lián)動(dòng)，模擬結(jié)果將幫助理解包含結(jié)構(gòu)構(gòu)件組在內(nèi)的工業(yè)化施工法的環(huán)境績(jī)效（見圖3）。

圖3 實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景

3.1 數(shù)據(jù)庫(kù)模型構(gòu)建

將工業(yè)化建筑碳排放模型放在虛擬仿真平臺(tái)上（見圖4），可供學(xué)生分享和體驗(yàn)，這需要教師通過JS語(yǔ)言編程，在頁(yè)面上清楚地展示該軟件網(wǎng)絡(luò)界面，實(shí)驗(yàn)使用者直接通過登錄網(wǎng)站，模擬物化階段全過程，根據(jù)需要將數(shù)值輸入或點(diǎn)擊，并可以根據(jù)后臺(tái)設(shè)定的公式自動(dòng)化生成量化清單以及不同場(chǎng)景下的耗能結(jié)果，讓教師的科研成果真正地轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。

圖4 基于LCA的物化階段模塊化建筑工程碳排放數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)［7］

3.2 碳排放數(shù)學(xué)模型構(gòu)建

模塊化建筑是一種新興的建筑結(jié)構(gòu)體系。相對(duì)于傳統(tǒng)技術(shù)，工業(yè)化建造流程更為復(fù)雜。一方面對(duì)工業(yè)化建造構(gòu)成模塊體系展開研究，按照工業(yè)化流程，根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)，培養(yǎng)對(duì)工序步驟等環(huán)節(jié)的初步認(rèn)知；另一方面對(duì)過程要素進(jìn)行剖析，區(qū)分不同階段物料處理環(huán)節(jié)差異。

如表1所示，關(guān)于模塊化預(yù)制裝配式建造工藝的研究系統(tǒng)包括：①建材開采、生產(chǎn)，該階段與傳統(tǒng)模式區(qū)別在增加了預(yù)制階段，實(shí)現(xiàn)零散的生產(chǎn)到集成化工廠加工的轉(zhuǎn)變；②運(yùn)輸階段，由單一的建材運(yùn)輸過渡到商品化的物流；③裝配階段，由傳統(tǒng)的以濕作業(yè)為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐愿勺鳂I(yè)為主的施工方式，其中①、③包括工業(yè)化預(yù)制加工與現(xiàn)場(chǎng)拼裝成品的相關(guān)流程。

表1 傳統(tǒng)施工方式與預(yù)制施工方式的物化階段碳排放數(shù)學(xué)模型［9-11］

4 運(yùn)行過程

4.1 需求分析

構(gòu)建專用于工業(yè)化建筑過程數(shù)據(jù)自動(dòng)化環(huán)境影響評(píng)估的數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)。用LCA在線評(píng)估軟件實(shí)現(xiàn)全生命周期碳排放量管理的可行且高效的做法是考慮如何導(dǎo)出和變更建造過程參數(shù)來預(yù)測(cè)和比較分析生命周期過程中碳排放影響因子量算數(shù)據(jù)，突破數(shù)據(jù)覆蓋面窄的局限，彌補(bǔ)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有資源數(shù)據(jù)庫(kù)缺失以及碳排放因子數(shù)據(jù)來自其他國(guó)家導(dǎo)致數(shù)據(jù)來源不準(zhǔn)的空白，基于國(guó)內(nèi)各地區(qū)碳排放因子本地化數(shù)據(jù)，達(dá)到參數(shù)快速提取、界面可視化、統(tǒng)計(jì)精確化的目的。在參數(shù)統(tǒng)計(jì)過程中著重考慮碳排放量算、環(huán)境影響評(píng)價(jià)和工業(yè)化建造過程的高度集成整合，為環(huán)境適宜性建造審查提供可靠依據(jù)，為設(shè)計(jì)優(yōu)化預(yù)留出更多的時(shí)間。

4.2 仿真平臺(tái)框架

整個(gè)系統(tǒng)按照功能分為4個(gè)模塊：①LCA評(píng)估模塊：識(shí)別工業(yè)化建筑產(chǎn)品生命周期的環(huán)境熱點(diǎn)，提出改進(jìn)建議與改進(jìn)措施；②碳排放運(yùn)算模塊：分析生命周期每一階段碳排放量，即對(duì)環(huán)境負(fù)荷的影響，以優(yōu)化產(chǎn)品建造過程和提高產(chǎn)品性能；③建造過程參數(shù)處理模塊：提取建造過程關(guān)鍵要素，強(qiáng)化各要素之間的聯(lián)系；④自動(dòng)化數(shù)據(jù)運(yùn)行及數(shù)據(jù)集成統(tǒng)計(jì)模塊：對(duì)階段性要素及全生命周期要素比較、分析、管理和決策如圖5、6所示。

圖5 4個(gè)功能模塊

圖6 數(shù)據(jù)平臺(tái)框架圖

開發(fā)實(shí)現(xiàn)步驟如下：

步驟1搭建Web開發(fā)環(huán)境，安裝node.js和npm包管理器。

步驟2安裝Vue，構(gòu)建一個(gè)Vue項(xiàng)目，本系統(tǒng)基于vue-admin模板創(chuàng)建。

步驟3在項(xiàng)目中引用Three.js和ECharts模塊

＜script＞

步驟4設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)碳排放仿真實(shí)驗(yàn)步驟，完成仿真實(shí)驗(yàn)步驟人機(jī)交互界面實(shí)現(xiàn)開發(fā)。

步驟5完成3D模型管理模塊的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)3D模型加載和瀏覽功能

步驟6實(shí)現(xiàn)碳排放計(jì)算算法模塊，在各實(shí)驗(yàn)步驟中引用碳排放計(jì)算算法

步驟7實(shí)現(xiàn)碳排放分析結(jié)果展示功能，通過不同的圖表展示分析結(jié)果

步驟8打包發(fā)布項(xiàng)目，啟動(dòng)虛擬仿真平臺(tái)進(jìn)行驗(yàn)證。

4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

（1）建材開采、生產(chǎn)階段實(shí)驗(yàn)分析。通過線上手動(dòng)選擇構(gòu)件材料并在線對(duì)構(gòu)件進(jìn)行測(cè)量，基于仿真平臺(tái)自動(dòng)化量算，得出階段性結(jié)論：因?yàn)殇撔筒牡拿芏容^大，是鋁合金的近3倍，而碳排放因子僅比鋁合金型材系數(shù)低27.4%，同樣體積的型材，鋼型材排碳量最大?？紤]到我國(guó)具體情況，對(duì)森林資源的大肆砍伐，導(dǎo)致了森林資源面臨耗竭的危險(xiǎn)，故木材要合理化運(yùn)用才能體現(xiàn)它的生態(tài)價(jià)值。因此按最不利情況，不降固碳作用計(jì)入，碳排放因子取73.9 kg/m3。由于木結(jié)構(gòu)的碳排放系數(shù)較低，故木結(jié)構(gòu)最為節(jié)碳（見圖7）。

圖7 建材開采、生產(chǎn)階段實(shí)驗(yàn)分析

（2）運(yùn)輸階段實(shí)驗(yàn)分析。測(cè)量模塊參數(shù)，計(jì)算模塊質(zhì)量。系統(tǒng)呈現(xiàn)材料開采階段學(xué)生計(jì)算得出的主體大模塊和小模塊框架質(zhì)量，其余構(gòu)件質(zhì)量直接顯示（主體大模塊：外墻0.14 t，地面0.4 t，屋面0.17 t；主體小模塊：外墻0.16 t，地面0.3 t，屋面0.12 t）。確定垂直吊運(yùn)機(jī)械，用以運(yùn)輸模塊。

通過數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)自動(dòng)化量算（見圖8），得出運(yùn)輸環(huán)節(jié)階段性結(jié)論：發(fā)動(dòng)機(jī)差別不大，排氣量都為4.75 L，使得功率和比油耗數(shù)據(jù)差異小，額定起重重量1 t的變化量對(duì)碳排放量影響不大。因此在所有參數(shù)中，吊裝時(shí)間是唯一能顯著影響叉車能耗的參數(shù)。

圖8 運(yùn)輸階段實(shí)驗(yàn)分析

如圖9所示，通過數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)自動(dòng)化量算，得出水平運(yùn)輸階段性結(jié)論，即決定水平運(yùn)輸碳排放量的核心要素是運(yùn)輸距離和模塊質(zhì)量，數(shù)值越大，碳排放量越大。運(yùn)輸過程中用到兩種類型的機(jī)具，其中起重垂直運(yùn)輸設(shè)備“叉車”的耗碳量較水平運(yùn)輸設(shè)備“卡車”的耗碳量低，主要是由于水平運(yùn)輸?shù)木嚯x較遠(yuǎn)，設(shè)備運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)。主體大模塊的質(zhì)量較大，水平運(yùn)輸中產(chǎn)生的碳排放量較小模塊耗碳量較多。

圖9 垂直運(yùn)輸與水平運(yùn)輸碳排放量比較分析

（3）現(xiàn)場(chǎng)裝配階段實(shí)驗(yàn)分析。通過設(shè)計(jì)優(yōu)化，采用可調(diào)基腳技術(shù)、滑軌技術(shù)、節(jié)點(diǎn)連接技術(shù)可減少機(jī)械設(shè)備的使用率和模塊的拼裝時(shí)間，減少組裝時(shí)能源的消耗。經(jīng)過比對(duì)分析，優(yōu)化后的現(xiàn)場(chǎng)裝配可減少碳排放量0.13 t。

（4）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的拓展。通過實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)輸入與數(shù)據(jù)分析、完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，以達(dá)到了解碳排放計(jì)算模型，熟悉碳排放計(jì)算公式中參數(shù)關(guān)聯(lián)性的目的。設(shè)定3個(gè)方向的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，即：①全生命周期（20年）各階段的碳排放量分析；②同一工業(yè)化建筑對(duì)象，不同生命周期的碳排放量分析；③對(duì)于特定模塊，全生命周期不同階段的碳排放量分析。

通過實(shí)驗(yàn)分析得出，在輕質(zhì)模塊化建筑20年生命周期中（見圖10），建材開采、生產(chǎn)階段，碳排放量最多（82.13%），對(duì)環(huán)境影響最大，運(yùn)輸階段（2.88%）次之，碳排放量最少的是工廠化生產(chǎn)階段及運(yùn)輸階段（0.13%，0.43%），因此應(yīng)該更注重建材開采生產(chǎn)階段的節(jié)碳。

圖10 實(shí)驗(yàn)分析與數(shù)據(jù)比對(duì)

生命周期碳排放評(píng)估的模塊化建筑裝配過程虛擬仿真

大部分臨時(shí)性住宅的材料是可循環(huán)的或可直接重復(fù)使用的，基于不同模塊材料的使用年限統(tǒng)計(jì)，40年的住宅，設(shè)備更新一次［12］；60年的住宅，設(shè)備更新2次，圍護(hù)體更新1次；100年的住宅，設(shè)備更新4次，圍護(hù)體更新2次；在100年評(píng)價(jià)周期內(nèi)，碳排放量隨著住宅壽命周期的增加，低碳性越來越顯著，可見，相對(duì)20年使用壽命的住宅，100年使用壽命的臨時(shí)性住宅的碳排放量降低了34%。

通過對(duì)比分析得出，在建材開采、生產(chǎn)階段，太陽(yáng)能光電板材料是高碳的；由于太陽(yáng)能光電板的使用，建筑使用階段的碳排放量和全生命周期中的比例都明顯下降，且全生命周期的總碳排放量明顯下降［7］；因此，建議在模塊化建筑屋面模塊設(shè)計(jì)時(shí)結(jié)合太陽(yáng)能光電板。

階段性實(shí)驗(yàn)完成會(huì)及時(shí)反饋每一階段測(cè)量精度、量算完整度、實(shí)驗(yàn)花費(fèi)時(shí)間等。其次，能夠根據(jù)每一階段的操作，提出階段化的設(shè)計(jì)優(yōu)化策略。整個(gè)實(shí)驗(yàn)完成會(huì)及時(shí)反饋以上3個(gè)方向的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，通過考題檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)情況，提出總體的設(shè)計(jì)優(yōu)化策略［13］。

5 結(jié) 語(yǔ)

基于LCA、統(tǒng)計(jì)學(xué)方法與全生命周期碳排放核算模型，通過Vue＋Node組合實(shí)現(xiàn)虛擬仿真Web平臺(tái)，契合預(yù)制裝配技術(shù)發(fā)展方向，可面向中國(guó)中西部地區(qū)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)開放式教學(xué)。

自主研發(fā)的LCA軟件可在公共網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上線，在保留了核心架構(gòu)的基礎(chǔ)上，強(qiáng)化和拓展虛擬現(xiàn)實(shí)視覺體驗(yàn)功能，通過虛擬平臺(tái)的構(gòu)建和模擬計(jì)算，有助于：①幫助學(xué)生和其他使用者理解預(yù)制裝配的概念、結(jié)構(gòu)和要素，并進(jìn)行設(shè)計(jì)方案碳排放量評(píng)估。②有效地減少對(duì)不同模塊化裝配式建筑建造對(duì)環(huán)境影響的不確定性，在碳審計(jì)的可行性方面提供更多的參考，加快學(xué)生對(duì)方案的決策過程。③彌補(bǔ)課堂單一理論講授環(huán)節(jié)培養(yǎng)的不足以及實(shí)踐中無(wú)法實(shí)際參與的缺憾，全面提升學(xué)生對(duì)生命周期物化階段碳排放量評(píng)估中的工業(yè)化建造過程的理解與認(rèn)知，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)建筑理論生動(dòng)、可視、形象化再現(xiàn)。著重培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際建造能力、裝配式建筑工程設(shè)計(jì)能力、資源和能源消耗加重空氣污染過程的理解能力及發(fā)現(xiàn)、解決設(shè)計(jì)中問題的能力。④使仿真平臺(tái)、技術(shù)型創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)與理論性課程設(shè)置緊密結(jié)合，互為補(bǔ)充，形成多個(gè)循環(huán)滋生鏈條，形成教學(xué)、實(shí)踐、創(chuàng)新共同促進(jìn)的因果關(guān)系［14］，整合成多層次、多結(jié)構(gòu)的虛實(shí)結(jié)合教學(xué)架構(gòu)，促進(jìn)培養(yǎng)跨學(xué)科、高素質(zhì)、高技能創(chuàng)新人才［15-17］，以適應(yīng)當(dāng)代建筑技術(shù)發(fā)展的需要。