摘　要：选取DN 100、200、500mm热水预制直埋保温管(简称保温管)，采用目标距离法，对3种规格保温管生产阶段的环境影响进行了评价。

关键词：热水预制直埋保温管；  生产阶段；  环境影响评价

Environmental Impact Assessment in Manufacturing Stage of Prefabricated Directly Buried Insulated Hot-water Pipe

Abstract：DN 100，DN200 and DN500 prefabricated directly buried insulated hot-water pipes(hereinafler referred to as thermal insulation pipes)are selected．The environmental impact in the manufacturing stage of the above-mentioned three types of thermal insulation pipes is assessed with the distance-to-target weighting method．

Keywords：prefabricated directly buried insulated hot-water pipe；manufacturing stage；environmental impact assessment

1　概述

区域供热系统可分为热源、热网、热用户。目前，我国对区域供热系统的环境影响评价研究多集中在热源上^[1-3]，缺乏考虑热网造成的环境影响^[4-6]。相比之下，国外在这方面已经开展了很多工作，M．FriSling等人^[7-9]完成了对预制直埋热水保温管道(以下简称保温管道)的生命周期环境评价，贡献最大的是运行阶段热量损耗，其次是保温管道的生产阶段。M．Perzon等人^[10]的研究发现，采用不同材质的工作钢管、保温材料对保温管道生命周期环境影响评价有较大的影响，绝热性能优良的保温材料虽然提高了生产阶段的环境影响，但是可以减少运行阶段的热量损失。由此可见，生产阶段工作钢管与保温材料材质的合理选取可降低保温管道的环境影响。另外，国外在对区域供热系统生命周期的环境影响评价中都包括了对保温管道的研究^[11-12]。

由以上分析可知，保温管道对区域供热系统生命周期环境影响评价是不可忽略的。本文对保温管道生产阶段环境影响评价进行探讨。

2　评价对象

评价对象是以硬质聚氨酯泡沫塑料作为保温层，高密度聚乙烯作为外护管的保温管道，具体结构见图1。选取规格为DN 100、200、500mm保温管道进行评价，工作钢管长度均为12m。保温管道各种技术参数执行CJ／T 114—2000《高密度聚乙烯外护管聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管》，3种规格保温管道的具体技术参数见表1。

评价前进行以下设定：只涉及直管段，不包含管件部分。在计算保温层、外护管质量时，保温管道两端头各留出200mm长裸露的非保温区(以便工作钢管之间的焊接)。建造工厂、机器、附属设备生产的环境影响不包含在内。生产造成的局部损害(如噪声等问题)未考虑在内。保温管道不考虑设置渗漏报警线。

3　清单数据来源分析

①能源消耗清单数据

能源消耗与保温管道生产活动紧密相关，要分析保温管道生产阶段的环境影响，首先要分析能源生产过程环境影响。杨建新^[13]已初步完成了我国能源生产的清单分析，在此基础上，清华大学又收集整理了国内最新统计数据，重新计算了我国能源生产清单^[14]。除保温层、保护层外，其他能源数据均引用清华大学研究结果。

②钢材和钢管生产清单数据

引用文献[14]给出的炼钢过程中各个工序的污染物排放和能源资源消耗清单，且在计算生产钢管用钢材时，考虑管网报废后钢材的回收，回收率按照90％计算。

钢管生产的环境影响按照生产工序中生产单位产品的能源消耗定额^[15]来分析，此能耗定额反映了我国的平均水平。不同类型钢管及生产工艺的单位质量钢管能耗见表2，能耗以标准煤耗量计。进而可套用标准煤生产和使用的数据清单得到钢管生产能耗的清单数据。

根据保温管道工艺要求，DN 250mm及以下采用无缝钢管(自动轧管)，DN 250mm以上采用螺旋焊钢管。能耗数据采用平均水平，DN 100、200mm钢管的单位质量能耗取163kg／t，DN 500mm钢管的单位质量能耗取35kg／t。

③保温材料和外护管清单数据

建材的含能(Embodied Energy)近年来在国外得到广泛研究，含能是指产品从自然界原始材料的掘取，经过运输、加工、组装直至成品出厂前的所有相关过程的能耗总和，是基于生命周期的能耗统计数据。顾道金^[14]利用国外含能数据，建立了中国建筑产品外推含能数据表，并计算了我国能源使用背景下lMJ含能的生命周期数据清单。对于保温层、外护管，在计算环境影响时都采用此种方法，生产1kg硬质聚氨酯泡沫塑料保温层、高密度聚乙烯外护管的生命周期数据清单(关键数据)分别见表3、4。

④环境影响评价模型

环境影响评价一直都是生命周期评价中争议较大的部分，目前国际上还没有完全统一的方法，国内常见的环境影响评价方法有3种：目标距离法、支付意愿法、专家打分法。谷立静^[16]利用这3种评价方法对我国煤电、钢材行业进行评价，结果表明这3种评价方法具有各自的特点。

本文采用目标距离法对保温管道在生产阶段的环境影响进行评价，目标距离法的权重确定采用“目标距离的思想”，即某种环境效应的严重性用该效应当前水平和目标水平之间的距离来表征。目标距离法把环境影响类型分为资源耗竭、全球变暖、臭氧层损耗、酸化、富营养化、悬浮颗粒物、固体废弃物。根据该方法把各种污染物按照一定的当量潜值进行量化，得到相应污染物的环境影响潜值，然后通过数据标准化和加权(以1990年为基准年)得到综合单一指标值，即环境影响负荷。中国环境影响标准化基准、权重见文献[14]。

4　结果和讨论

①清单分析结果

这里仅列出3种主要污染物(CO2、NOx、SO2)的清单分析结果。在环境影响方面以我国最受关注的3个环境影响类型为例计算环境影响潜值：全球变暖潜值m1(以当量CO2度量)、富营养化潜值m2(以当量NO3^-度量)、酸化潜值m3(以当量SO2度量)。在计算同一种环境影响潜值时，各种污染物都按照其当量因子折算成统一指标，折算系数见文献[14]。生产l根保温管道的3种主要污染物清单分析结果及环境影响潜值分别见表5、6。

②环境影响综合评价

根据目标距离法，可计算得到生产1根保温管道的各环境影响类型的环境影响负荷及各生产环节的环境影响负荷(分别见表7、8)。将环境影响负荷的单位定义为环境负荷点(Point，简写为pt)。由于DN 500mm钢管采用螺旋焊钢管，能耗较低，因此环境影响负荷反而低于采用无缝钢管(自动轧管)的DN 200mm钢管。

由表7可知，固体废弃物对环境影响的贡献最大，其次分别是悬浮颗粒物、酸化、全球变暖、资源耗节中钢材生产的环境影响最大，其次是保温层，最后是保护层和钢管生产。主要原因是钢材生命周期过程中矿石的开采和钢铁冶炼都会产生大量的固体废弃物，这就造成固体废弃物对环境影响比较大。在计算生产环节环境影响时，钢材生产产生大量废弃物，同时在此环节中，资源耗竭所占比重也比较大，因此钢材生产就成为保温管道生产阶段环境影响最大的环节。公称管径100～500mm钢材生产形成的环境影响负荷分别为2.81、8.62、27.92 pt／根。

5　结论

①对于各环境影响类型的环境影响负荷，保温管道生产固体废弃物贡献最大，其次是悬浮颗粒物、酸化和全球变暖等；从生产环节分析，钢材生产的贡献最大，其次是保温层制造。

②减少保温管道生产的环境影响有效途径，首先是提高管道材料的生产水平，降低能耗和资源消耗，其次是固体废弃物的合理处理。

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本文作者：端木琳  李祥立  任志勇  李震

作者单位：大连理工大学土木水利学院暖通教研室

  山东省建筑科学研究院