Advanced Engineering Forum Submitted: 2016-07-31

ISSN: 2234-991X, Vol. 21, pp 581-586 Revised: 2016-09-20

doi:10.4028/www.scientific.net/AEF.21.581 Accepted: 2016-09-20

copy; 2017 Trans Tech Publications, Switzerland Online: 2017-03-01

Implementing the Life Cycle Cost Analysis in a Building Design TODOR Raluca-Dania1,a *, HORNEȚ Mircea 2,b, IORDAN Nicolae 2,c 1No.29, Eroilor Bl., Brașov, 500036, Romacirc;nia

2No.5, Turnului St., Brașov, 500152, Romacirc;nia

araluca.todor@unitbv.ro, bmircea.hornet@unitbv.ro, cnicolae.iordan@unitbv.ro

Keywords: life cycle analysis, life cycle cost analysis, sustainability, reducing energy consumption

Abstract. In the context of increasing concerns for sustainable development new comprehensive methods are developed by builders and architects in order to reduce the environmental impact of buildings. Life Cycle Cost Analysis (LCCA) is one of these methods, perhaps the most functional one for the evaluation process. Using this LCCA contributes to the integration of the design process and helps identify opportunities for energy efficiency, such as appropriate zoning, natural lighting and design optimization of heating, ventilation and air conditioning (HVAC). It also helps in finding the best solutions for reducing overall costs. LCCA is very little known in Romania and quasi unused practice for building design and for this reason the present paper contains a broad overview of the methodology and itrsquo;s uses highlighting its main advantages and a case study of the building design intended for laboratory research. The analyzed building is one of the 12 identical buildings of Transilvania University Research and Development Institute from Brasov.

Introduction

Currently, in Romania, the design of a building is achieved in stages. Architects are conducting the project, which later on is being transferred to the team that makes the resistance calculation stage and the installations is executed at the end. This approach, however, does not allow in most cases the implementation of optimal solutions especially in terms installations and therefore the energy consumption is not optimal mainly due to the design in the final stage of those systems, which gives engineers fewer optimization options

The European Commission wants to develop a common European methodology for life cycle costs of construction. The main purpose of this target is to examine possible ways of increasing the competitiveness of the construction sector, consistently emphasizing the need for implementation of LCC in all stages of construction and planning. Estimating costs to all including those subsequently allow a proper evaluation of various alternatives to meet beneficiary. [1]

The main problems that can occur with conventional design are related to: the limited use of potential advantages, the non-use potential of natural lighting, exposure to high thermal loads during summer and small in winter, and ultimately all these conduct to very high costs during the operational phase.

The main objectives of the integrated approach by designing a building and thus to achieve high performance building are:

• Accessibility: Characteristics related to building heights and openings, requirements for persons with disabilities.
• Functionality: space requirements and functional needs, system performance, durability and efficient maintenance.
• Financial Efficiency: Selecting based on lifecycle costs, cost estimation and control of the budget base. Integrated design of the building.
• Productivity: To ensure occupant comfort: ventilation, lighting, systems and technologies.
• Sustainable Development: Ensuring maintaining the environment performances. [2]

Integrated design process is a more complex process than a conventional design and involves a design team. The key to achieving a sustainable building with minimal impact on the environment is the formation of a team with experience in design field and the desire to involve into an

All rights reserved. No part of contents of this paper may be reproduced or transmitted in any form or by any means without the written permission of Trans Tech Publications, www.ttp.net. (#76652243, Iowa State University, Ames, USA-03/03/17,04:43:10)

integrated design process. It is important that the team is multi-disciplinary, where all team members carry out steps and actions needed for the project.

Such an integrated design team has the following particularities:

• The client has an active role in the design process;
• There is a team leader who motivates and coordinates the project from the predesign phase until the actual use;
• There is a promoter of the project, which interacts with team members when necessary
• Members interaction is carried out continuously.

The team structure should be adapted to the specificity of each project, items such as constraints and opportunities, delivery methods, adapting to the local conditions and also to the requirements of the beneficiaries, which are very important

The building life cycle.

The life cycle of a building refers to a building throughout its life - in other words, not only to analyzing the building as an operational building, but taking into account the design, construction, operation, demolition and waste treatment. It is useful to use this point of view, when attempting the improvement of the operational characteristics of a building, which is related to how

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实现建筑设计的生命周期成本分析

关键词:生命周期分析、生命周期成本分析,可持续发展,减少能源消耗

抽象的概念。在增加的背景下,关注可持续发展新的综合方法是由工程师和建筑师为了减少建筑对环境的影响。生命周期成本分析(LCCA)是这些方法之一,也许最实用的评估过程。使用这个LCCA有助于设计过程的集成,有助于确定能源效率的机会,如适当的分区,自然采光和设计优化加热、通风和空调(HVAC)。它还有助于减少总体成本的找到最好的解决方案。LCCA很少在罗马尼亚和准未使用实践建筑设计,为此本文包含了一个广泛的概述的方法和它的使用突出显示其主要优点和建筑设计的案例研究用于实验室研究。分析建筑是12相同的建筑从布拉索夫Transilvania大学研究与发展研究所。

介绍

目前,在罗马尼亚,一个建筑的设计实现阶段。建筑师正在进行的项目,后来被转移到团队,使阻力计算阶段和最后执行安装。这种方法,然而,不允许在大多数情况下实现最优解尤其是安装,因此不是最优能耗主要是由于这些系统的最后阶段的设计,使工程师更少的优化选项

欧盟委员会希望发展一个欧洲共同方法生命周期成本的建设。这一目标的主要目的是检查可能的方法提高建筑业的竞争力,一贯强调的需要实现低成本航空在所有阶段的建设和规划。估算成本包括随后允许适当的评估各种备选方案满足受益人。[1]

可能发生的主要问题与传统设计相关:使用有限的潜在优势,自然采光的停用潜力,暴露于高热负荷在夏天和冬天小,最终所有这些行为在运营阶段成本非常高。

主要目标的综合方法设计一个建筑,从而实现高性能建筑:

-可访问性:特征相关的建筑高度和开口,对残疾人的需求。

功能:空间需求和功能需求,系统性能、耐用性和有效维护。

——金融效率:选择基于生命周期成本、成本估算和控制预算的基础。综合设计的建筑。

——生产力:确保乘员舒适:通风、照明、系统和技术。

——可持续发展:确保维护环境的表现。[2]

综合设计过程是一个复杂的过程比传统的设计,涉及到设计团队。实现可持续的关键建筑对环境影响最小的前提下,形成一个团队设计领域的经验和涉及到的欲望保留所有权利。本文的内容部分不得被复制或传播任何形式或通过任何方式没有反式科技出版物的书面许可,www.ttp.net。(# 76652243,爱荷华州立大学,埃姆斯USA-03/03/17,04:43:10)

综合设计过程。很重要的是,团队是多学科的,所有的团队成员完成项目所需的步骤和行动。

这样的一个集成的设计团队具有以下特性:

bull;客户端有一个积极的角色在设计过程;

bull;有一个团队领导者激励和协调项目从初步设计阶段到实际的使用;

bull;有一个项目的启动子,与团队成员在必要的时候

bull;不断成员进行交互。

团队结构应适应每个项目的特殊性,项目,如限制和机会,交付方法,适应当地的条件和受益者的需求,这是非常重要的

建筑生命周期。

建筑是指建筑物的生命周期在整个生命——换句话说,不仅分析了建筑作为一个操作,但考虑到设计、施工、操作、拆迁和废物处理。有用的使用这个角度来看,当试图改善操作特征的建筑,这是有关建筑设计,例如,节能作为一个整体。[3]

在大多数情况下,努力在设计阶段对能源效率不足,导致高能源负载在操作或功能障碍的出现,都是可恢复的,但是在大多数情况下,修复成本极高,几乎不可恢复的合理期限内将来储蓄,或不能挽回的损害相当大的减少能源消耗方面的改进无法实现。

目前,研究在国际层面提出为了探索新方法将建筑的整个生命周期,而不是只关注运营阶段的建筑,因为它是现在完成的。

建筑生命周期的主要阶段:

制造建筑材料:地面开采原材料,运输材料的制造/加工工厂,生产的成品材料或中间体,最终产品制造、包装和分销。所有这些操作产生能耗,因此他们生成成本。

实际施工的建筑:代表所有活动相关建设项目操作和维护阶段:开发建筑的能源消耗,水消耗,环境浪费,组件和系统的维修和更换,运输设备用于维修。

拆迁是指实际爆破产生的能源和能源运输浪费和回收所需的操作。[4]

实现建筑设计的生命周期分析

有领域集成的环境因素是成功执行,如汽车(欧元发射分类系统),或家用电器(按类别的污染和能源消耗)。

在建筑领域,环境恶化的主要因素是能源消耗材料的生产和开发的所有阶段(加工、运输、处置)和流程在操作阶段的建筑如加热、冷却和照明的建筑和使用化石燃料(天然气、煤炭、石油),这些过程是二氧化碳排放的主要来源,造成排放的温室效应的一半。因此,建筑可以被认为是一个很多有助于环境恶化。因此减少环境影响的一个方面是名为“可持续发展”的战略任务,是目前和未来优先方向之一。

主要方法实现可持续性建筑的概念在概念和技术层面的创新,这个过程显然pluri和跨学科的一个。可以建立可持续建筑,基于概念的性能模型(功能、安全、中性或低环境影响),使用的材料具有优异的物理和机械特性(可回收利用和消费嵌入低主要资源和能源),运用建设性的系统和相邻技术(安全性、灵活性、能耗低,对环境影响最小)。[5]

操作能量在整个建筑生命运行的能源消耗,并且是建筑业的一个关键元素,热性能、能源效率有一个重要的环境、经济和社会影响。

设计一个建筑一辈子,建立了50 - 100年不可能没有考虑到这将对环境的影响通过资源消耗和它在建设和运营的影响。的主要参数在设计和施工中考虑的选择有效的选址,设计的可持续性施工、材料选择、施工、废物管理、高效能源和水的使用,室内空气质量、使用、拆除,重用组件,回收,但对生命周期评价的影响[5]。

在巨大的建筑能源和材料的消耗,环境影响的评估越来越成为一个必须在设计过程中,和LCC是最好的方法来评估这些影响。

生命周期成本分析(LCCA)是一种方法,评估建筑设计的总体成本的有效性。是一个全面的方法,因为它需要考虑大量的成本变量,所有相关费用上面描述的建筑生命周期阶段。因此估计总成本为各种项目选择可能会导致我们称之为建筑的生命周期成本最低(LLCC)。这个元素将实际和潜在投资者的主要动机或受益人选择另一个项目的损害另一个(虽然他们第一个涉及高初始成本但在运营阶段成本可以大大降低,由于较低的能源消耗)。[6]

因此在理想的情况下使用这种方法在设计阶段,因为有可能调整项目为了能够降低能耗和成本。使用这种方法也可能表明两种选择之间的选择的最佳解决方案,例如安装空调系统或性能之间的选择窗口系统,尽管它是更昂贵的在最初的阶段,可能会导致在操作期间节约能源和成本。

LCCA最困难的部分是确定项目选择的影响和量化这些影响的钱。

成本包括在LCCA方法的主要类型有:初始成本、建筑成本、燃料成本、运营成本、维修成本、重置成本、浪费、拆除和回收成本。[3]

生命周期成本分析的建筑将采取以下措施:

bull;建立一些明确的目标的分析

bull;确定确切的标准评估备选方案

bull;识别和开发的替代设计项目。这些替代品必须开发足够详细的方法,以便它可以导致更精确的估计成本,成功实现这种分析可以做到的。这条指导原则的目的是获取尽可能多的成本效益,得到一个合理的努力和投资。设计团队应该使用他们的经验和判断选择开发替代系统的建设和相关的组件。

bull;相关信息的收集成本:成本等相关信息可以从各种来源收集顾问在成本估算,评估师专家、承包商、零售商、设计师、专家拆迁等。

bull;开发生命周期成本分析(的选择)。使总成本的计算和选择总成本最低的选择。

LCA,LCC的集成。LCA,LCC是基于建筑的生命周期和实际可以提供一个更复杂的组合结果,生成一个潜在的生命周期成本和环境影响。他们的结合使用会导致:

bull;选择另一种技术解决方案;

bull;确定一个技术解决方案能够满足环境目标成本最低;

bull;重新计算环境影响成本;

bull;投资评估。

在立法框架,最重要的法律规范是由ISO 14040,描述了LCA的原则和框架进行。它提供了一个如何进行LCA分析的概述。由于该标准适用于各种工业和消费领域,它有一个一般性。然而,它包括一系列复杂的术语和定义、方法论的框架实现,报告问题,方法关键的评论和附录描述LCA的应用程序。ISO 14044规定了要求和申请LCA提供指导。制备的标准设计,进行生命周期分析和提供指导的解释LCA的影响和不同阶段的性质和收集的数据的质量。

LCC方法可以应用在广泛的情况下建设业务,例如,决定投资于建筑或土木工程的执行。LCC方法也可以应用的评估预算操作阶段的建设或改造工作”。[5]所以LCC LCA可以用于联合评估在一个更广泛的过程,每个过程可以应用的基础。

案例研究:研究和开发Transilvania布拉索夫大学学院。

研发布拉索夫Transilvania大学学院是一个结构,促进大学高级研究当前可持续发展在特定的区域,随着主题特定于这个区域,研究中心有ICDT机会意识到国际米兰,和跨学科的方法,旨在证实有价值的结果的身份研究所和特兰西瓦尼亚大学在国家和欧洲的水平。打开研究所博士研究员的活动与学术合作伙伴和大学老师的合作,研究在科学或经济空间。

2005年开始一个新进程(重新)构造研究在特兰西瓦尼亚大学,从现有资源,专注于利用丰富的经验和技能符合国家和国际科学研究的重点以及需要确定在经济和社会文化。

ICDT总部进行了2009到2009年,由12相同的建筑物高能源自治;建筑项目是由团队的大学和新解决方案包括绝缘,开窗法、加热、水处理、照明,,低能耗设计,利用可再生能源转换的先决条件。[7]

每个12建筑是一个站在1:1实验测试基于不同的混合能源系统,太阳能集热、太阳能光伏、风能和热泵,备份源生物质或化石燃料(天然气甲烷)。

监测数据采集和分析的结果使建筑具有高能源的可行性评估和项目开发自主权,根据受益人的需求。

12个相同的建筑的主要特征是:

建筑高精力充沛的自主权;

——存在的转化系统的可再生能源:太阳能热,PV,热泵;

——存在的能耗监测系统;

——“绿色”系统

——“智能电网”系统

经过一年的监测的地位低能耗建筑所有建筑研究所证实。自主性高的概念后根据系统的可再生能源结构

能源已经实现(热泵,光伏模块和收藏家太阳能热),确认的可行性解决方案甚至更少的地区有利的天气,喜欢山区布拉索夫。[7]

本研究只进行了玻璃和玻璃系统。研究所目前配备三,氩,双层玻璃窗,表1中进行了一些计算每个窗口类型的热阻以及生产所需的能源消耗。

表1.玻璃的选择及其附加体现能量。

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IG(绝缘玻璃)类型	规格	填充气体	铀 [W/m2K]	额外的具体能源/ IG单位 [MJ]
单	-	-	5.9	标准规范
DGU	4 - 20 Air- 4	空气	2.9	标准规范
DGU低辐射	4e - 20 Air- 4	空气	1.8-2.2	8，42
DGU,低辐射pirolitic热镜	4e - 16 Air - 4	氩	1.9	8，43
DGU,低辐射2e	4e - 12 Kr - e4	氪	0.94	525，04
TGU,低辐射2e