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Life-Cycle Energy Analysis of a Water Distribution System

机译：供水系统的生命周期能量分析

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The paper presents a life-cycle energy analysis (LCEA) to quantify energy expenditures in the fabrication, use, and end-of-life stages of the pipes of a water distribution system. The methodology incorporates the capabilities of environmental input-output life-cycle analysis to quantify the energy required to fabricate pipes. The EPANET2 hydraulic model is applied in conjunction with a pipe-aging model to calculate the theoretical energy recovery in the use stage. An exponential pipe-break model is applied to quantify the energy required to repair pipe breaks during the use stage of a system. Simple formulations are developed to estimate the energy required to dispose of and recycle pipes once their service period has expired. The LCEA methodology is then applied to the New York City (NYC) water supply tunnels example to quantify energy expenditures in four planning scenarios with 10-, 20-, 50-, and 100-year pipe replacement frequencies. The results of the NYC example highlight the tension between the energy costs incurred in the fabrication and end-of-life stages of a system and those incurred in the use stage. A pipe-replacement period roughly equal to 50 years yielded the lowest overall energy expenditure in the three life stages. A sensitivity analysis was carried out to assess the influence of uncertain system parameters on energy expenditure estimates.
机译：本文提出了生命周期能量分析（LCEA），以量化配水系统管道的制造，使用和报废阶段中的能量消耗。该方法结合了环境投入产出生命周期分析的功能，以量化制造管道所需的能量。 EPANET2水力模型与管道老化模型一起使用，以计算使用阶段的理论能量回收。应用指数管道中断模型来量化在系统使用阶段修复管道中断所需的能量。开发了简单的公式来估算管道的使用寿命结束后处置和回收管道所需的能量。然后将LCEA方法应用于纽约市（NYC）供水隧道示例，以量化10年，20年，50年和100年管道更换频率的四种规划方案中的能源支出。 NYC示例的结果突显了系统制造和寿命终止阶段所产生的能源成本与使用阶段所产生的能源成本之间的张力。在三个生命阶段中，大约50年的管道更换期产生了最低的总能耗。进行了敏感性分析，以评估不确定的系统参数对能耗估算的影响。

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