Dynamic material flow analysis for PCBs in the Norwegian building stock

Since their introduction in 1929, polychlorinated biphenyls (PCBs) have been used in a wide range of applications, mainly in industrialized countries. Although production of PCBs was largely banned in the 1970s, they are still present in various applications as well as in the environment where they remain a potential threat to animal and human health. PCBs were applied in different building materials in Norway in the period between 1950 and 1980. This study attempts to estimate the use for various applications in buildings, and to distinguish between residential and non-residential buildings. The results are combined with a dynamic material flow analysis (MFA) to estimate past and future stocks and flows of building-related PCBs in Norway. Results indicate that PCBs in the building stock peaked around 1980, and have since decreased as PCBs have been banned and efforts made to remove the substance from existing applications. However, considerable amounts remain in the building stock and will be released in smaller amounts for many more decades. While current legislation focuses mainly on the applications with short lifetimes, the handling of building applications with long lifetimes represent the main unresolved challenges of the future.     

Dynamic-MFA examination of Chilean housing stock: long-term changes and earthquake damage

The dynamics and metabolism of the built environment are important for understanding the construction, renovation and demolition activities that characterize its long-term physical development. Previous research on building stock development is limited, particularly for developing countries. As one of the most seismically active countries in the world, Chile's built environment is constantly subjected to losses. This study included earthquake vulnerability and damage in a dynamic material flow analysis (MFA) of the Chilean housing stock. Stock and flows of residential floor area were modelled using population and life style parameters. Demolition was modelled assuming a constant demolition rate. By characterizing the building stock according to vulnerability classes and establishing a mass balance per class, the effects of different typology distributions on the overall damage to the stock caused by earthquakes could be assessed. Scenarios with different trends in typology distribution for new construction and renovation suggest that significant potential exists for reducing future earthquake damage in the Chilean housing stock. This is best achieved by gradually reducing the vulnerability of buildings to earthquakes. Legislation, building standards and financial instruments could be used to ensure such reductions in earthquake damage and thereby provide socio-economic benefits in the future.     

Using decomposition analysis to forecast metal usage in the building stock

As large amounts of materials are used and have accumulated in buildings and civil engineering projects, it is necessary to understand material flow in terms of construction sectors for resource management. The consumption, discard and in-use stock of four metals (steel, aluminium, copper and zinc) in Japan's building stock are forecast through to 2050. To clarify the factors that affect metal stocks and flows in construction, the metal consumption was decomposed into annual new floor area constructed and metal intensity (i.e. the amount of metal used per unit floor area). The decomposition was meaningful for understanding characteristic patterns of factors of different metals and for envisaging future scenarios based on past trends. It was estimated that the annual new floor area constructed will remain at current levels, whereas metal intensity will have a significant impact on stocks and flows. The methodology developed in this study can be used to evaluate the impact of technology changes that would take place in building and civil engineering projects.     

Analysis of energy and carbon flows in the future Norwegian dwelling stock

A dynamic analysis of future energy and carbon flows (2000–2050) is performed on the aggregated residential building stock in Norway. The basis for the analysis is a dynamic material flow analysis of floor areas and the main building materials. By adding energy intensity assumptions for space heating, water heating, domestic electrical appliances and embodied energy in construction materials, the future corresponding delivered energy demand is calculated. This forms the basis for life cycle estimation of the future direct and indirect greenhouse gas (GHG) emissions. The predicted demand for delivered energy in 2025 will increase by 24.0% and 12.5% above those for 2000 and 2010, respectively, and then remain stable towards 2050. Energy savings per unit of floor area are counterbalanced by growth in the building stock. The very high influence of energy technology assumptions within the electricity generation market is demonstrated, along with the large differences between using attributional and consequential life cycle assessment principles in the calculation of future emissions. Future electricity demand met by marginal power generation technologies in the European market will yield substantially higher GHG emissions. The simulations demonstrate the policy, strategy, and practical challenges in achieving significant long-term energy and GHG emission reductions from the residential building stock in a country with a rapidly growing population.

Une analyse dynamique des flux futurs d'énergie et de carbone (2000-2050) est réalisée en Norvège sur l'ensemble du parc de logements (immeubles résidentiels). La base de l'analyse consiste en une analyse dynamique des flux de matières des surfaces au sol et des principaux matériaux de construction. En ajoutant des hypothèses relatives à l'intensité énergétique concernant le chauffage d'ambiance, la production d'eau chaude, les appareils électroménagers et l'énergie intrinsèque des matériaux de construction, la demande future correspondante en énergie livrée est calculée. Ceci constitue la base pour l'estimation du cycle de vie des futures émissions directes et indirectes de gaz à effet de serre (GES). La demande prévue d'énergie livrée en 2025 sera en augmentation de 24,0% et de 12,5%, respectivement, par rapport à la demande de 2000 et à celle de 2010, puis demeurera stable vers 2050. Les économies d'énergie par unité de surface au sol sont contrebalancées par la croissance du parc bâti. Démonstration est faite de la très forte influence des hypothèses relatives aux technologies énergétiques dans le marché de la production d'électricité, ainsi que des grandes différences existant entre le fait d'utiliser, pour le calcul des émissions futures, les principes d'une analyse attributionnelle et ceux d'une analyse conséquentielle du cycle de vie. La demande future d'électricité satisfaite par les technologies marginales de production d'électricité dans le marché européen générera des émissions de gaz à effet de serre sensiblement plus élevées. Les simulations montrent les défis qui se posent en termes de politique, de stratégie et sur le plan pratique, pour réaliser des réductions à long terme importantes de la consommation énergétique et des émissions de GES provenant du parc bâti résidentiel.

secteur du bâtiment?parc bâti?bâtiments?réduction du CO₂?consommation énergétique?émissions de gaz à effet de serre?analyse des flux de matières?atténuation?Norvège     

Dynamics of urban and rural housing stocks in China

The massive migration flows from rural to urban areas in China, combined with an expected decline in the total population over the next decades, leads to two important challenges for China's housing: the growth of its urban housing stock and the shrinkage of rural housing. The rural and urban housing systems in China were analyzed using a dynamic material flow analysis model for the period 1900–2100 for several scenarios assuming different development paths for population, urbanization, housing demand per capita, and building lifetime. The simulation results indicate that new housing construction is likely to decline for several decades due to the fast growth over the past 30 years and the expected increased longevity of dwellings. Such an oscillation of new construction activity would have significant implications for the construction industry, employment, raw material demand, and greenhouse gas emissions to produce the construction materials. Policy and practical options for mitigating the negative impacts are considered.

Les flux migratoires massifs des zones rurales vers les zones urbaines en Chine, conjugués à un déclin prévu de la population totale au cours des prochaines décennies, entraînent deux défis importants pour le logement en Chine : la croissance de son parc de logements urbains et la diminution des logements ruraux. Les systèmes de logements ruraux et urbains en Chine ont été analysés en utilisant un modèle d'analyse dynamique des flux de matériaux sur la période 1900-2100 appliqué à plusieurs scénarios supposant différentes voies de développement concernant la population, l'urbanisation, la demande de logements par habitant et la durée de vie des bâtiments. Les résultats de la simulation indiquent qu'il est probable que la construction de logements neufs diminuera pendant plusieurs décennies en raison de la croissance rapide des 30 dernières années et de l'accroissement prévu de la durée de vie des logements. Une telle oscillation de l'activité de construction de logements neufs aurait d'importantes implications pour l'industrie du bâtiment, l'emploi, la demande en matières premières et les émissions de gaz à effet de serre résultant de la production des matériaux de construction. Les choix politiques et pratiques qui permettraient d'en atténuer les effets négatifs sont envisagés.

Mots clés: parcs de bâtiments, demande de constructions neuves, analyse dynamique des flux de matériaux, parc de logements, durée de vie, tendances, urbanisation, Chine     

北京住宅建设活动的物质流分析

基于物质流分析方法,对北京市1990~2002年新建和拆除的住宅建筑的物质流进行了分析,并对2010年北京市住宅建筑的物质流进行了估计,揭示了北京市住宅建设活动的物质消耗现状和对环境的潜在压力。结果表明:北京市住宅建设活动的直接物质投入已经达到了7 253.7×104t/年,物质产出达到了4 137.8×104t/年;万元产值的物质投入量和物质产出量在1993年后基本保持不变;住宅建设活动的能耗已经占到北京市总能耗的15%,而这其中,生产建筑材料的能源消耗就占到了89%。最后提出了改进建材的生产工艺,加强建筑垃圾的再循环利用对减少能源消耗能起到积极的推动作用,并能促进住宅建筑的可持续发展。     

Reconstitution of the dynamics of an urban building stock

What are the patterns and influences on the lifespan of the building stock? This paper presents (1) the reconstitution of an urban building stock composed of more than 60 000 buildings, (2) the analysis of the development of this stock over a period of 180 years (constructions and demolitions), and (3) the analysis of building mortality patterns and reasons for demolition resulting from historic decisions and regimes. A method to reconstitute the stock from different data sources is presented. The mortality models take into account not only the present demolition rates and the age distribution of the ‘survivors' but also the disappeared buildings. The main results are new insights into the lifespan behaviour of buildings according to their period of construction (cohorts) as well as the reasons for demolition. The demolitions do not show specific explanation patterns, but changing influences of the construction activities over time. The average demolition age of all buildings in Zurich, Switzerland, decreased from over 200 years to fewer than 70 years. A total of 18 000 buildings have been demolished over the 180-year period. The presented methods and results can be integrated in multidimensional geographical information systems (GIS) as comprehensive planning, scenario and regulatory tools.     

Towards modelling of construction,renovation and demolition activities: Norway's dwelling stock, 1900–2100

The activities of construction, renovation and demolition related to the dwelling (housing) stock have a strong impact on both material and energy demands. A deeper understanding of the dynamics driving these activities is a precondition for a more consistent way to address material and energy demands. The method presented herein is based on a dynamic material flow analysis and is applied to the Norwegian dwelling stock. Input data to the model are population and socio-economic lifestyle indicators such as the average number of persons per dwelling and the average size of dwellings; these determine the size of the floor area stock. Parameters such as the lifetime of dwellings and renovation intervals complete the input set. Outputs of the model are the stock and flows of floor area for the period 1900–2100. Analysis of the renovation activity is given particular attention. Several scenarios are considered in order to test the model's sensitivity to input's uncertainties. Results are compared with statistical data, where the latter are available. The main conclusion is that in the coming decades renovation is likely to overtake construction as the major activity in the Norwegian residential sector.

Les activités de construction, de rénovation et démolition relatives au parc de logements ont un fort impact sur la demande de matériaux et d'énergie. Une meilleure compréhension de la dynamique qui anime ces activités est une condition préalable à une méthode plus cohérente de traitement des demandes de matériaux et d'énergie. La méthode présentée ici repose sur une analyse dynamique des flux de matériaux telle qu'elle est appliquée au parc de logements en Norvège. Les données fournies au modèle sont des indicateurs du mode de vie de la population et des indicateurs socio-économiques comme le nombre moyen de personnes par logement et la taille moyenne des logements; ces indicateurs déterminent la superficie des logements. Des paramètres comme la durée de vie des logements et les intervalles de rénovation complètent les données d'entrée. Les résultats du modèle sont le parc de logements et sa superficie pour la période 1900–2100. L'analyse de l'activité de rénovation reçoit une attention particulière. Plusieurs scénarios sont envisagés afin de mettre à l'épreuve la sensibilité du modèle par rapport aux incertitudes des entrées. Les résultats sont comparés aux données statistiques lorsque ces dernières sont disponibles. La conclusion principale réside dans le fait que dans les prochaines décennies, le secteur de rénovation risque de dépasser celui de la construction en tant qu'activité majeure du secteur résidentiel norvégien.

Mots clés: parc de bâtiments, construction, démographie, démolition, prévisions, logement, analyse des flux de matériaux, rénovation, parc résidentiel, Norvège     

Statistical analysis of the Greek residential building stock

The latest developments in the field of energy supply, along with the major issue of the environment protection, set new priorities and yardsticks concerning the energy policies implemented worldwide. The development and implementation of effective energy conservation policies has been a target of the European Union ever since the days when it was still called European Economic Community. In this framework, and despite the successes already monitored, the need for further energy conservation in the building sector is a both an aim and a tool. Emphasis is being placed on the residential building stock and the improvement of its energy performance. Greece has been one of the last countries to adopt the Directive on the Energy Performance of Buildings. A thorough research regarding the nature of the Greek residential building stock helps in highlighting the problems associated with this delay, but also the perspectives for catching up with the other EU member states and achieving the aims set for the coming years. This paper aims at providing detailed information on the residential urban building stock, as determined in a field study in typical big and smaller Greek cities.     

水泥企业的物质流分析

采用国际上流行的物质流分析法,基于“欧盟导则”确定的物质流分析框架,对调研水泥企业建立直接物质投入、总物质需求等帐户,并根据这些帐户衍生的基础指标作为环境载荷指标,对调研水泥企业造成的环境压力进行比较分析。     

建筑密封胶绿色建材产品认证的评价指标解析

建筑密封胶是幕墙门窗建筑的重要组成部分,也是第一批实施绿材建材认证的51类建材产品之一。建筑密封胶的绿色建材评价标准T/CECS 10029-2019《绿色建材评价 建筑密封胶》于2020年3月实施。建筑密封胶的绿色建材产品认证在绿色建筑领域中有重要意义。本文从建筑密封胶绿色建材产品认证的背景、一般要求和评价指标进行了探讨。     

调湿建材调节室内湿度的可行性分析

探讨了调湿建材作为一种室内湿度调节方式的可行性，计算了北京地区气候条件下某办公室全年的湿负荷，估算了所需调湿建材的蓄湿量，介绍了一种以高分子树脂凝胶为主要材料的调湿建材。     

Methodology for the survival analysis of urban building stocks

A new methodology is presented for estimating age distribution and survival functions of an urban building stock. This allows for a random sample of the undemolished stock together with a complete inventory count of the demolished part to create a Kaplan–Meier estimator for the survival function. This method can be applied to any building stock with difficult access to data. A demonstration of this method is applied to a sample of German urban stock and used to illustrate the data-collection process, the survival analysis and an estimate of the dynamics. Findings from this sample indicate a slower dynamic in the residential part in comparison with the non-residential part, which is related to seemingly different survival functions. Another finding is that the percentage of undemolished buildings seems much lower for older buildings than for the younger structures. Through a Weibull fit, little future change in this survival pattern is estimated. The estimates obtained in this preliminary study challenge many assumptions of service life, economic life and effective life time. It is found that the effective life time of building stocks is much higher than generally assumed, and possibly independent of their age. For recent buildings, the implication is whether the existing service life or economic life approaches are adequate to understand and plan for a potentially higher survival rate.

Nous présentons ici une nouvelle méthodologie pour l'estimation de la répartition des âges et des fonctions de survie d'un parc de bâtiments urbains. A partir d'un échantillon aléatoire du parc non démoli et d'un inventaire complet de la partie démolie, cette méthodologie permet la création d'un estimateur Kaplan–Meier pour la fonction de survie. La méthode peut être appliquée à tout parc de bâtiments pour lequel les données sont difficiles à obtenir. Une démonstration est appliquée à un échantillon de parc urbain allemand et permet d'illustrer le processus de collecte de données, l'analyse de survie ainsi qu'une estimation de la dynamique. L'analyse de cet échantillon révèle une dynamique plus lente dans la partie résidentielle par rapport à la partie non résidentielle et qui est associée à des fonctions de survie apparemment différentes. Une autre conclusion est que le pourcentage des bâtiments non démolis est bien plus faible pour les bâtiments anciens que pour les structures plus récentes. Une régression de Weibull permet de prédire la faible évolution de ce modèle de survie à terme. Les estimations obtenues dans cette étude préliminaire remettent en cause bon nombre d'hypothèses sur les durées de vie utile, économique et effective. La durée de vie utile des parcs de bâtiments apparaît ainsi bien plus longue que l'on croît habituellement et pourrait être indépendante de l'âge. Pour les bâtiments récents, l'étude suggère que l'on est en droit de s'interroger quant à la pertinence des démarches actuelles appuyées sur la durée de vie utile ou économique pour comprendre et prévoir des mesures de relèvement du taux de survie.

Mots clés: répartition des âges, parc de bâtiments, conservation, taux de démolition, planification, gestion de biens, durée de vie utile, analyse de survie, tissu urbain     

围护结构传热系数动态分析

分析了围护结构内表面热流的动态特性,得出了反映室外气候与围护结构热惰性共同作用的室外加权温度,并以此为基础讨论了夏季现场测量围护结构传热系数的有效性。     

基于BP神经网络的新乡百泉逐月泉水流量动态分析

根据1964.01—1978.12新乡百泉泉水流量动态分析,泉水流量动态受大气降水控制,反映了天然状态下的泉水流量动态特征,并建立了百泉逐月泉水流量的逐步回归预测模型。用BP神经网络方法,建立了不同时段的逐月泉水流量动态预测模型,并与逐步回归模型进行比较,BP神经网络模型拟合效果优于逐步回归模型。根据逐步回归模型和BP神经网络模型预测的结果,极枯降水年份的泉水流量2.727m3·s-1作为百泉泉域裂隙岩溶地下水开采资源量,可在平水年和丰水年的丰水期有泉水自然涌出,重现自然美景,保护风景泉水旅游资源,做到先观后用,达到保泉和供水的目的。     

新型材料加固震损RC框架的动力弹塑性分析

在混凝土结构加固工程中,加大截面法被公认为是一种较为可靠的加固方法。但现今对于加大截面法加固理论的研究,大多局限于构件层面,对于结构整体层面的分析涉及很少。本文应用OpenSees有限元分析软件,采用纤维单元,对一单跨二层RC框架结构,分别进行预震损及震损加固的动力弹塑性分析,研究新型自密实混凝土材料加固RC框架结构的自身动力特性及动力响应,并与振动台模型试验结果进行对比,验证分析方法的可行性。     

铬铁渣集料的特性及其作为绿色混凝土材料的应用综述

铬铁渣（FCS）在从天然矿物中提取铬铁的过程中产生,由于其化学成分、物理性质和机械性能,被用作替代的绿色建筑材料,特别是作为混凝土骨料,引起了人们的兴趣。本文综述FCS的物理、化学和力学特性,探讨FCS作为细骨料和粗骨料在绿色混凝土生产中的利用。研究发现,FCS集料的物理力学性能普遍优于常规集料。然而,在不同的研究中,使用FCS细骨料对混凝土力学性能和耐久性的影响并不一致。此外,应严格评估含FCS混凝土在多种环境条件下的长期安全性和环境相容性。     

深圳平安金融中心塔楼动力弹塑性分析

深圳平安金融中心主塔楼地上118层,塔尖高度660m,结构高度597m。将主塔楼ETABS模型转为SAP2000模型后,采用自行研制的SAPTRANS软件,将SAP2000模型导出的数据库转换为ABAQUS整体结构分析模型,经过模态分析表明结果与ETABS模型分析结果相近。考虑5组天然波、2组人工波、7度罕遇地震作用下14个工况,分析结构的弹性和弹塑性时程反应,得到结构在地震作用下的变形、内力和损伤情况。分析结果表明：罕遇地震作用下弹性分析和弹塑性分析结果相比,后者反映了结构在地震作用过程中构件塑性发展导致的结构刚度的变化;考虑了材料的弹塑性,结构最大层间位移角满足1/100的限值要求,连梁出现不同程度的损伤,大部分剪力墙混凝土受压损伤因子较小,外伸臂桁架及空间桁架钢构件未出现屈服,钢板剪力墙中钢板未出现塑性铰,结构满足大震不倒的设防要求。图15表10参5