關于建筑碳排放量化的思考與建議

何福春 付祥釗

（重慶大學，重慶,400045）

關于建筑碳排放量化的思考與建議

何福春 付祥釗

（重慶大學，重慶,400045）

建筑領域因高能耗、高碳排、減碳潛力大、投資收益高等特點，成為當前低碳研究的重點領域。而建筑低碳領域研究的開展，首先需要解決的就是建筑碳排放量化的問題。筆者結合量化的科學性和完整性考慮，從明確低碳建筑的內涵出發，將之分為時間內涵與空間內涵進行闡述，再圍繞低碳建筑的內涵提出建筑碳排放量化的思路。建議構建計算時空矩陣，并以全生命周期作為量化主軸，以時間階段作為劃分節點，分階段、分量化空間、分碳源類型討論量化方法，并在具體應用中結合情景分析方法，最終形成靈活的、可操作的量化體系。

碳排放量化、低碳建筑、全壽命周期、全空間、時空矩陣

1 建筑碳排放量化研究勢在必行

根據聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）第四次評估報告[2]可知，建筑行業雖是能源消耗、溫室氣體排放的重要源頭，但也是被調研行業（能源供應、運輸、建筑、工業、農業、林業、廢物處理、其他行業）中，溫室氣體減排效果最好，成本最低，投資收益最高的行業，其低碳研究的開展具有重大意義。

建筑領域低碳研究的開展，首先面臨解決的問題就是如何定義低碳建筑的內涵？如何衡量建筑的碳排放？而這些問題的解決，都離不開建筑碳排放數據的可視化與公開化，這就急需明確一種通用的可操作的建筑碳排放量化方法。建筑碳排放量化方法的確定，既可保證建筑領域的減排監督和排量審計有據可依，有數可查，也為建筑碳排放基準線的劃定及指標值的確定提供了有效的參考，還為低碳建筑評價體系的建立及指引建筑低碳設計技術體系的構建奠定基石。同時，建筑作為城市及社區的組成細胞，其碳排放量化亦是社區及城市層面低碳研究的一個開端，意義重大，勢在必行。

2 低碳建筑的內涵確定問題

建筑碳排放量化方法的確定與低碳建筑的內涵密切相關，量化計算應該圍繞低碳建筑內涵來開展，依照低碳建筑標準確定量化計算要素。筆者認為，低碳建筑應是在滿足健康、舒適、安全、環保等宜居前提之下，通過各種技術手段降低用能需求，提高能源使用效率，增加建筑用能中“低碳型”能源所占比例，營造碳匯，從而實現因建筑需求而導致的溫室氣體排放總量較低的建筑（如圖1所示）。以下，筆者將分別從時間及空間兩個角度來闡述低碳建筑的內涵。

圖1 低碳建筑實現手段示意圖

2.1 低碳建筑的時間內涵[5][6][8]

低碳建筑的時間內涵旨在明確怎樣的時間區間或范圍內來評價建筑的碳排放，或者是在怎樣的時間段內的碳排放量少的建筑，才能確定為低碳建筑。對于建筑而言，除了備受關注的使用運行之外，在建材生產、建筑施工、建筑改造及維護等過程中亦存在著大量的碳排放，且隨著建筑設計手段的提升，該部分碳排量的占比還將增高。因而，筆者認為低碳建筑在時間內涵上講，應該是在建筑全壽命周期范圍之下所有建筑相關活動的碳排放總量較低的建筑。所謂全壽命周期則是指從建筑方案設計開始，直到建筑廢棄拆除，貫穿于整個建筑生命，從搖籃到墳墓的全過程，其可劃分為以下四個階段：設計階段、施工建造階段、運行使用階段、拆除回收階段。其中，設計階段是指從設計方接受委托任務書開始，直至最終繪制成為能表達建筑物立體形態的建筑圖紙的階段。而建筑設計階段的碳排放是指在設計階段的整個過程之中的能源消耗和物資消耗所導致的溫室氣體排放；建筑施工階段主要是指根據設計文件和和圖紙要求，通過施工形成工程實體的過程，包括施工準備階段、施工階段、竣工階段。使用階段的碳排放主要是指從建筑建造施工完善，設備儀表裝置齊備，驗收合格，正式投入啟用開始直到建筑廢棄不用的整個過程中因由建筑運行使用而導致的溫室氣體排放，拆除階段的碳排放主要是指在建筑達到使用年限，或因其他規定或事由而需拆除，從拆除準備開始，直至最后建筑廢料運送，最終場地清空的過程之中，因為拆除活動和廢棄物處置等而產生的溫室氣體排放。

2.2 低碳建筑的空間內涵

低碳建筑的空間內涵旨在明確建筑的碳排放量化所考察的空間范圍。低碳建筑應是在全空間范圍內碳排放量較低的建筑。其中，所謂全空間是指在由建筑單體建造和使用需求而產生溫室氣體排放的所有空間場所的總稱，包括直接空間和間接空間。其中，直接空間是指建筑單體及附屬公共空間內產生碳排放的空間，包括如：建筑施工場地，因使用空調或采暖設備消耗能源而產生溫室氣體的建筑房間，具有固碳功能的綠地空間等。而間接空間則是指為滿足建筑單體的用能需求或物資消耗需求，而開展生產、運輸及其他活動所導致產生溫室氣體的場所空間。

3 關于建筑碳排放量化的思路

在中國，碳足跡計算的研究起步較晚，相應的成果和缺省數據都很欠缺，還有大量的工作亟待開展。現筆者結合自身對建筑低碳領域研究的理解與體會，提出關于建筑碳排放量化的研究思路如下：

3.1 構建計算時空矩陣

結合低碳建筑的時、空內涵，分別以直接空間、間接空間的空間分隔為橫向，以建筑設計階段、施工建造階段、運行使用階段與拆除回收階段的時間劃分為縱向，構建起建筑碳排放計算體系的時空矩陣（如表1所示），矩陣內，各子元素相互組合形成不同情況的八個時空點，針對各自特點，逐一討論計算方法。計算時空矩陣的建立，旨在使計算體系成為可針對具體案例情況選用對應的一個或多個時空點算法的靈活體系。

表1 建筑碳排放量化時空矩陣

3.2 以時間階段為基礎

對于不同類型、不同功能、不同體量的建筑而言，其設計周期、所用建材及設備、建造施工方法、運行模式、維護手段等均有較大差異。然而，每一個建筑卻都有其使用壽命，都會經歷從設計到拆除回收的全過程。因此，在建筑碳排放量化矩陣構建之后，應以全壽命周期過程為主軸，以具有普遍共性的時間階段來劃分計算節點，使得量化過程更明晰：在量化方法的使用上更靈活性；在計算結果的表現上，可按時間分階段展示或對比碳排放的計算結果明細，更直觀反映高碳排環節的發生階段，有利于對癥下藥的實施減排策略。

3.3 分階段量化

以時間階段為基礎，按照建筑的設計、施工建造、運行維護以及拆除回收的四個階段，分階段開展碳排放量化方法的研究，獨立明確各階段的計算規則及方法。在各個階段中，首先需要確定各階段的量化空間，明確計算邊界，避免納入該量化邊界之外的其他碳排放。分析各階段內的關鍵碳源，論證其納入的合理性，確定納入碳源的種類，再根據碳源的排放規律，分析得出對應的計算方法。

3.4 確定每個階段的量化空間

每個階段的量化空間的確定，是明確碳源計算邊界的第一步工作。量化空間源于低碳建筑的全空間理念，應分別按直接空間、間接空間來開展研究。碳排放量化的空間由建筑導致溫室氣體的排放場所而定，量化空間一旦劃定，建筑全壽命周期產生的溫室氣體的來源場所就完全明確，計算僅針對該范圍內的活動來開展。現簡要描述建筑全壽命周期的各階段的量化空間如表2所示。

3.5 分碳源(或碳匯)類型討論[7]

碳源（或碳匯）類型不同，產生碳排放的方式也有所差異，應分碳源（或碳匯）類型來進行量化方法研究。按溫室氣體產生原理的不同，主要將建筑全壽命周期范圍內的碳源（或碳匯）分為：1.建筑能源耗費，2.建材生產，3.建材及物資的交通運輸，4.施工場地土地利用形式變化，5.施工場地的廢棄物堆砌及回收，6.暖通空調機組設備的制冷劑逸散，7.綠化的碳匯吸收，8.其他碳源（或碳匯）；不同階段中的同種碳源（或碳匯）之間，產生碳排放的原理相同，計算方法可類比，而不同碳源（或碳匯）則分項研究其排放規律，確定量化方法，最終形成完整科學的建筑碳排放量化體系。

表2 各階段的量化空間簡述表

其中，建筑建材的碳排放并非是建材在使用過程中會釋放溫室氣體，而是由于建材的生產過程消耗電力、煤、石油、天然氣等能源以及生產工藝環節之中的物化反應而釋放出大量的溫室氣體[8]。這部分隱含碳[9]雖然在整個城市或國家層面的碳排放計入時，歸為工業生產領域中而不列入建筑范疇，為避免重復，建筑領域內不再計入。但是，就建筑單體的碳排計量與對比時，為保證建筑單體碳排放計入和比較的完整性，應列入該部分碳排，其滿足低碳建筑全空間的內涵要求，還將監督建筑建造過程中的建材選用。

3.6 結合合理的情景分析手段

在面臨建筑方案、施工組織方案的對比選擇或者是對新建建筑拆除回收階段的碳排放預測計算等情形時，由于方案尚未實施或者建筑未達到該階段，沒有具體的數據信息，這就需要結合合理的情景分析手段，通過對過去發展歷史回顧和分析，對我國建筑的未來發展趨勢進行一系列合理的、可認可的、大膽的、自圓其說的預測及假定，以共性趨勢大致類比某建筑單體的情景，提供碳排放計算所需相關信息，如對建筑使用年限的評估，建筑材料拆除回收利用率的評估等。

4 結語

碳排放量化是建筑領域的低碳研究中首要解決的問題，它是監督、評價、審核的基礎與參考。建筑碳排放的量化應圍繞低碳建筑的內涵開展，建立量化時空矩陣，分階段、分量化空間、分碳源討論計算方法，最終形成一套靈活可操作的建筑溫室氣體排放量化體系[10]。在量化體系建立的同時，為了保證體系應用中計算基礎數據來源，保證計算結果切實反映中國國情，還建議國家從宏觀政策上著手，加緊對國內各行各業的能耗數據、運輸渠道、原材料投入等方面信息的調研、整理和統計，以構建和持續完善中國的碳排放因子數據庫。并在此基礎之上，盡快建立國內低碳建筑的評價方法和審計標準，為設計機構、施工單位、房地產商等提供指引，推動新型的低碳設計策略及技術體系的形成，督促各建筑相關行業的減排行動，以實現整個建筑領域溫室氣體排放的削減。

[1]仇保興，從綠色建筑到低碳生態城，城市發展研究，2009年第7期

[2]郝斌，林澤等，《建筑節能與清潔發展機制》，中國建筑工業出版社

[3]鄒曉周，曲菲，綠色節能主義之低碳建筑，建筑節能，2009年第四期

[4]龍惟定，白瑋等，低碳經濟與建筑節能發展，建設科技，2009年

[5]Hui Yan.Greenhouse gas emissions in building construction:A case study of One Peking in Hong Kong

[6]JenerLM,CarlosCC,JerryMM,etal.1995.Soil carbon stocks of the Brazilian Amazon Basin.Soil Sci Soc Am J,59:244～247

[7]IPCC2006，《2006年IPCC國家溫室氣體清單指南——第二卷·能源》，國家溫室氣體清單計劃編寫，編輯：Eggleston H.S.、Buendia L.、Miwa K.、Ngara T.和Tanabe K.。出版者：日本全球環境戰略研究所。

[8]林憲德，《綠色建筑，生態·節能·減廢·健康》，中國建筑工業出版社

[9]齊曄，李惠民等，中國進出口貿易中的隱含碳估算，中國人口*資源與環境，2008年，第18卷

[10]郝發義（編譯），具有可操作性的碳足跡計算方法及具體實踐，印刷技術，2008年8月