建筑全生命周期碳排放計(jì)量?jī)煞N基本單位的比較

(華南理工大學(xué)土木與交通學(xué)院 廣東 廣州 510000)

引言

跟據(jù)聯(lián)合國(guó)環(huán)境署(UNEP)公布的《建筑與氣候變化》報(bào)告，建筑領(lǐng)域的能耗大約占到全社會(huì)總能耗的30%～40%，建筑全生命周期的生產(chǎn)活動(dòng)是造成目前全球環(huán)境問(wèn)題的主要原因之一，同時(shí)也說(shuō)明其擁有巨大的溫室氣體減排潛力。

碳排放的研究是低碳建筑理念的重點(diǎn)和依據(jù)，但建筑碳排放的計(jì)算在目前并沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和方法，主要采用實(shí)測(cè)法、物料衡算法和排放系數(shù)法[1]。其中，排放系數(shù)法是較常用的碳排放計(jì)算方法，其原理是根據(jù)生產(chǎn)單位產(chǎn)品所排放的氣體數(shù)量的統(tǒng)計(jì)平均值來(lái)計(jì)算總排放量。而在排放系數(shù)法中所用的基本計(jì)算單位可大致分為二氧化碳(CO2)、二氧化碳當(dāng)量(CO2e)。

目前多以二氧化碳(CO2)為基本單位計(jì)算建筑生命周期各階段排放量，華虹、王曉鳴等人[2]以一棟樣本公共建筑為實(shí)例，建立了公共建筑碳排放計(jì)量清單構(gòu)成和分析流程，以二氧化碳為基本單位，指出降低公共建筑生命周期運(yùn)營(yíng)階段的能耗是控制和減少公共建筑碳排放量的最重要措施；崔鵬[3]和賈珍[4]以二氧化碳為碳排放因子，通過(guò)研究園家標(biāo)準(zhǔn)、年鑒等資料捜集與整合各類碳排放因子數(shù)據(jù)，探索綠色建筑全生命周期的碳排放數(shù)據(jù)。

與此同時(shí)，也有不少學(xué)者以二氧化碳當(dāng)量(CO2e)為基本單位研究建筑碳排放，天津大學(xué)研究生王霞[5]基于生命周期評(píng)價(jià)理論(LCA)，將每種溫室氣體的生命周期計(jì)算結(jié)果折合成二氧化碳當(dāng)量，綜合得到建筑生命周期各階段碳排放量，并在此基礎(chǔ)上根據(jù)各階段的碳排放情況及影響因素建立了計(jì)算模型；劉燕根據(jù)碳排放核算模型歸結(jié)出了影響碳排放量的因素，基于二氧化碳當(dāng)量因子分析得出了低碳評(píng)價(jià)模型的指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)；高靖愷提出了基于 BIM 技術(shù)公共建筑生命周期碳排放計(jì)量方法，該方法以二氧化碳當(dāng)量為基本單位，可提供單位建筑碳排放量指標(biāo)，可作為綠色建筑評(píng)估中的一項(xiàng)輔助性指標(biāo)，用以識(shí)別“偽綠色建筑”。

一、基本概念對(duì)比

在溫室氣體中，主要包含二氧化碳、甲燒、氧化亞氮、氫氟碳化合物、全氟碳化合物和六氟化硫六種氣體，其中二氧化碳在溫室效應(yīng)中的貢獻(xiàn)約占63%，因此在早期描述碳排放多將人類各種生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響都折算為二氧化碳排放量來(lái)評(píng)估。

不同溫室氣體對(duì)地球溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)程度不同，二氧化碳固然是遏制全球變暖的最關(guān)鍵溫室氣體，但其他如貢獻(xiàn)約占18%的甲烷，貢獻(xiàn)約占6%的氧化亞氮，貢獻(xiàn)約占13%的其他溫室氣體，在全球變暖進(jìn)程中的綜合影響也需要考慮。IPCC第四次評(píng)估報(bào)告中指出，為統(tǒng)一度量溫室效應(yīng)的整體結(jié)果，需要一種能夠比較不同溫室氣體排放的量度單位，而二氧化碳增溫效益的貢獻(xiàn)最大，于是提出了將二氧化碳當(dāng)量(CO2e)做為度量溫室效應(yīng)的基本單位。

一種氣體的二氧化碳當(dāng)量為這種氣體的噸數(shù)乘以其產(chǎn)生溫室效應(yīng)的指數(shù)，這種氣體的溫室效益的指數(shù)叫全球變暖潛能值(GWP)，表示為百年時(shí)間該溫室氣體對(duì)應(yīng)于相同效應(yīng)二氧化碳的變暖影響，正值表示氣體使地球表面變暖。由定義可知，二氧化碳的GWP為1，其余氣體的排放量按對(duì)應(yīng)的GWP值轉(zhuǎn)化為二氧化碳的排放量。在計(jì)算碳排放時(shí)都折算成二氧化碳當(dāng)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，簡(jiǎn)化計(jì)算。

二、應(yīng)用與比較

(一)案例陳述

為研究建筑生命周期碳排放采用不同基本單位的差別，將以查閱國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)得到的四個(gè)案例做應(yīng)用對(duì)比和分析。

案例一：在以二氧化碳(CO2)為基本單位的民用建筑碳排放計(jì)算的文獻(xiàn)[5]中，王霞運(yùn)用Energy-Plus軟件，以中新天津生態(tài)城公屋項(xiàng)目7號(hào)住宅樓為例，計(jì)算住宅生命周期的碳排放量。所選住宅樓層數(shù)15，住戶數(shù)90，使用年限50，建筑面積4443.3m2，使用面積2874.6m2。計(jì)算得該住宅建筑生命周期碳排放總量為6321.6t，單位建筑面積碳排放量為 1.4t/m2。

案例二：在以二氧化碳當(dāng)量(CO2e)為計(jì)算基本單位的工用建筑碳排放計(jì)算的文獻(xiàn)中，作者劉燕選取了位于北京市大興區(qū)狼各莊的鋼框架1#工房，總占地面積23949m2，總建筑面積50461.14m2。算得全生命周期總碳排量P=147028.2t，并考慮建筑面積與使用年限因素，得到年單位建筑面積碳排放量為0.0583t/年*m2，即2.914t/m2

案例三：在以二氧化碳(CO2)為計(jì)算基本單位的公共建筑碳排放計(jì)算的文獻(xiàn)[2]中，華虹用武漢市江岸區(qū)科技創(chuàng)業(yè)園的一棟高科技企業(yè)的綜合辦公樓作為案例，建筑用地3000m2，設(shè)計(jì)建筑面積12259m2，綠地率30%。計(jì)算得建筑生命周期碳排放總量為19081t，單位建筑面積碳排放量為 1.56t/m2。

案例四：在以二氧化碳當(dāng)量(CO2e)為計(jì)算基本單位的公共建筑碳排放計(jì)算的文獻(xiàn)中，高靖愷以太原市傅山盛康大廈為例進(jìn)行實(shí)例測(cè)算和分析，項(xiàng)目占地面積 3934m2，建筑面積 12227m2。計(jì)算得建筑全生命周期碳排放量為27690.411tCO2e，單位面積CO2e排放量為2.265tCO2e/m2。

(二)比較與分析

關(guān)于碳排放基本單位：

將以上四個(gè)案例的建筑生命周期單位面積碳排放整理成表格如下表1：

表1 四個(gè)案例的建筑生命周期碳排放

由上表，比較案例三和案例四可看出，運(yùn)用二氧化碳當(dāng)量(CO2e)為基本單位的建筑生命周期碳排放量要大于基于二氧化碳(CO2)時(shí)的數(shù)值，甲烷和氫氟碳化合物等溫室氣體對(duì)全球氣候變暖的貢獻(xiàn)不可忽視，使用二氧化碳當(dāng)量(CO2e)更能全面的反應(yīng)建筑生命周期碳排放對(duì)環(huán)境的影響。

此外，比較案例一和案例三可得出公共建筑的生命周期碳排放較民用建筑高；比較案例二和案例四又可看出工用建筑比公共建筑的生命周期碳排放要高，也就是說(shuō)，不同用途的建筑生命周期碳排放不同，且差別較大。

三、總結(jié)

本文通過(guò)對(duì)四個(gè)案例中建筑生命周期計(jì)算得到的碳排放進(jìn)行分析，對(duì)比二氧化碳(CO2)和二氧化碳當(dāng)量(CO2e)兩種計(jì)量基本單位的差別，得出結(jié)論如下：(1)運(yùn)用二氧化碳當(dāng)量(CO2e)為基本單位的建筑生命周期碳排放要大于基于二氧化碳，二氧化碳當(dāng)量(CO2e)考慮了其余溫室氣體的影響是主要原因，可看出甲烷、氧化亞氮和氫氟碳化合物等溫室氣體對(duì)全球氣候變暖的貢獻(xiàn)不可忽略。使用二氧化碳(CO2)可大致反應(yīng)溫室效應(yīng)且計(jì)算較為便捷，而使用二氧化碳當(dāng)量(CO2e)更能全面的反應(yīng)建筑生命周期碳排放對(duì)環(huán)境的影響；(2)不同用途的建筑生命周期碳排放不同，且差別較大，一般為，工用建筑大于公共建筑大于民用建筑。