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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:范馨文
研究生(外文):FAN, SIN-WUN
論文名稱:線型營建工程碳管理結合構造單元之新研究─以捷運之牆構件為例
論文名稱(外文):Carbon Management of Linear-typed Construction Engineering Associated with New Investigation of Structural Element ─ Case of MRT with Wall Elements
指導教授:陳立憲陳立憲引用關係申永順申永順引用關係
指導教授(外文):CHEN, LI-HSIENSHEN, YUNG-SHUEN
口試委員:陳立憲申永順胡憲倫張大鵬
口試委員(外文):CHEN, LI-HSIENSHEN, YUNG-SHUENHU, HSIEN-LUNCHANG, TA-PENG
口試日期:2024-01-30
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:土木工程系土木與防災碩士班
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2024
畢業學年度:112
語文別:中文
論文頁數:101
中文關鍵詞:牆構造單元捷運工程減碳策略生命週期評估碳盤查環境衝擊
外文關鍵詞:Wall construction unitMRT projectCarbon Reduction StrategyLife Cycle AssessmentCarbon InventoryEnvironmental Impacts
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鑒於國際和本土永續發展的趨勢,並檢視營建業在全球與台灣之能耗與碳排放量均約占四成,可知營建業對環境產生的重要影響。故此研究先查考相關之生命週期範疇,注焦於營造階段之資源(材料)中,水泥、鋼材為主之預鑄、場鑄材料之碳盤查(稱為蘊含碳(Embodied Carbon)),本研究首先檢視既有方法學三項必要條件(1.功能單位、2.活動數據、3.碳排係數)中,針對交通部與環境部相關水泥基質材料(如混凝土、空心磚)資訊未載明或待揭露處分別計有2、2、6項,俾供後續改善之執行與建議。依本文調研之捷運隔間牆工項案例顯示,前述第三項之碳排係數於未載明或待揭露之可能情境下,其碳排放量之變異範圍約為3~60%。本方法可加值運用於設計階段(如PCCES資料庫)之碳排放量預估;亦可於施工階段(含工程變更之實況)進行一級數據之盤查。本案例求得由設計階段RC牆、改為施工階段空心磚牆之單位碳排放量分別為3.30 E+02與2.29 E+02 (kgCO2e/m3)。
同時,為能如上述進行正確盤查營建業之碳排放量,並快速擴散至本案(如隧道襯砌之預鑄RC環片)之碳排熱點及其同步化減碳策略之執行;乃至他案(28=256類)方法學應用之擴散建議,本文研創之結構材料為主(本案碳排占比=70±10%)的「樂高模組型」或所謂的「構造單元」,本方法可解決目前營建業碳管理所面臨的困難共計5項,並同時取得盤查及減碳並聯(亦即查/減同步化)之優勢。
再者,除上述碳管理之既有檢視與新式構造單元之策進外,本研究使用 SimaPro 9.4.0.1之生命週期評估軟體(含IPCC 2021 GWP 100 v1.01之方法學)計算碳排放及環境衝擊(ReCiPe(H) 2016方法學)與單位物料成本環境衝擊評估共三項之評估,其中環境衝擊分析中點特徵化共計18項影響和終點3項整體環境影響衝擊,其RC牆與空心磚牆在終點指標計算得出分別為9.07與5.85 (Pt/m3)。單位物料成本環境衝擊評估,經計算得出RC牆及空心磚牆分別為2.30E-03與2.19E-03 (Pt/元),其評估結果可與其他營建工程做相對計量之比較與後續改善之佐參。

In view of the international and local trends of sustainable development, and examining the fact that the construction industry accounts for about 40% of the global and Taiwan's energy consumption and carbon emissions, it is clear that the construction industry has a significant impact on the environment. Therefore, the study first examines the relevant life cycle areas, focusing on the resources (materials) in the construction stage, the carbon inventory of pre-cast and field casting materials mainly made of cement and steel (known as Embodied Carbon). The study first examines the three essential conditions of the existing methodology (1. functional units, 2. activity data, and 3. coefficients of carbon emissions), and then focuses on the relevant data of the Ministry of Transportation and the Ministry of the Environment (MOT). There are 2, 2, and 6 items of cementitious materials (e.g., concrete, hollow core bricks) that have not been listed or need to be disclosed, respectively, for the purpose of implementation and recommendation of subsequent improvement. According to the case study of the MRT diaphragm wall project investigated in this paper, the variation range of carbon emission coefficients of the third item is about 3~60% under the possible scenarios of undisclosed or undisclosed information. This method can be applied to the estimation of carbon emissions in the design stage (e.g., PCCES database), and can also be used in the construction stage (including the actual situation of project changes) to conduct the first-level data inventory. In this case, the unit carbon emissions of changing from a RC wall in the design phase to a cavity block wall in the construction phase are 3.30 E+02 and 2.29 E+02 (kgCO2e/m3), respectively.
Meanwhile, in order to correctly inventory the carbon emissions of the construction industry as mentioned above, and quickly spread to the carbon hotspots of this case (e.g., the pre-cast RC rings for tunnel lining) and its synchronized implementation of carbon reduction strategies, as well as the spreading of the methodology applied in other cases (28=256 categories), this paper develops the "LEGO modular" or the so-called "building block", which is based on the structural material (the percentage of carbon emissions in this case=70±10%), and this method can solve the current problem. In addition, this method can solve the five difficulties of carbon management in the construction industry, and at the same time, it has the advantage of the parallelism of inventory and carbon reduction (i.e., the synchronization of inventory/reduction).
Furthermore, in addition to the above review of existing carbon management and the development of new building blocks, this study used SimaPro 9.4.0.1 life cycle assessment software (with IPCC 2021 GWP 100 v1.01 methodology) to calculate the carbon emissions and environmental impact (ReCiPe(H) 2016 methodology) and the unit material cost environmental impact assessment for a total of three evaluations. In the environmental impact analysis, there were 18 impacts in the midpoint characterization and 3 overall environmental impacts at the endpoint, and the RC wall and hollow block wall were calculated to be 9.07 and 5.85 (Pt/m3) respectively at the endpoint indicator. The environmental impact assessment of unit material cost was 2.30E-03 and 2.19E-03 (Pt/NTD) for RC wall and hollow core brick wall respectively, and the results can be compared with other construction projects to make comparative measurements and provide references for subsequent improvement.
摘要 i
ABSTRCT iii
誌謝 vi
目錄 vii
表目錄 ix
圖目錄 xi
中-英文詞彙與縮寫/符號說明表 xii
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究目的 3
1.3 章節內容扼述 4
第二章 文獻回顧 6
2.1 大眾運輸系統之碳管理優勢 6
2.1.1 大眾運輸系統(PT)減碳與健康之效益 6
2.1.2 大眾捷運系統(MRT)碳排放特性及碳管理方式 9
2.2 生命週期評估介紹 11
2.2.1 生命週期評估之架構與依據規範 11
2.2.2 生命週期評估之軟體 13
2.2.3 線型營建工程相關生命週期評估案例綜整研析 15
2.3 取代水泥基質材料之大地聚合材簡介 31
2.4 碳管理之環經效益 33
第三章 研究方法 35
3.1 研究流程 35
3.2 研究標的之生命週期 37
3.2.1 研究標的介紹 37
3.2.2 範疇邊界 37
3.2.3 數據蒐集 37
3.3 碳排放、環境衝擊評估及構造單元擴散應用方法 43
3.3.1 碳排放評估方法 43
3.3.2 環境衝擊評估方法 43
3.3.3 構造單元特徵及擴散應用方法 44
3.4 單位物料成本環境衝擊評估方法 47
第四章 研究結果 48
4.1 昔見結構材料碳盤查之方法與檢討 48
4.1.1 碳排放計算結果 48
4.1.2 環境衝擊評估計算結果 55
4.1.3 敏感度分析 67
4.2 研創牆構造單元之碳盤查估算 72
4.2.1 碳排放計算結果 72
4.2.2 環境衝擊評估計算結果 73
4.2.3 擴散應用於本案其他單元之活動數據 77
4.3 單位物料成本環境衝擊分析 79
第五章 結論與建議 82
5.1 結論 82
5.2 建議 84
參考文獻 86
附錄A 碳盤查之活動數據蒐整清單 90
一、 本研究材料編碼及SimaPro 9.4.0.1選用之碳排係數及環境衝擊值 91
二、 水泥水化反應(Hydration Mechanism) 92
三、 Ⅰ型水泥計算 93
四、 強度280 kgf/cm2預拌混凝土(飛灰、爐石粉替代水泥20%)物料清單 94
五、 強度280 kgf/cm2預拌混凝土(東部) 物料清單 95
六、 強度280 kgf/cm2預拌混凝土(骨材為再生利用) 物料清單 96
七、 鋼筋物料清單 97
八、 鋼筋預拌混凝土每立方公尺牆構造單元物料清單 98
九、 預拌混凝土空心磚每立方公尺牆構造單元物料清單 98
十、 大地聚合材預拌混凝土每立方公尺牆構造單元物料清單 98
附錄B 口試委員意見回覆表 99
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