綠建標準約束下的鋼構建筑物碳排放研究

薛翔鴻 孫 華 李肇鋒

（福建林業職業技術學院， 福建 南平 353000）

節能減排是我國“十三五”期間的重要工作[1]，也是“巴黎協定”框架下我國對世界各國的承諾[2]。本文在《福建省房屋建筑施工碳排放研究》（JAT170976）與《房屋建筑樁基礎施工碳排放研究》（JAT170993）課題下，對2014年前建造的鋼構與《綠色建筑評價標準》（GB/T50378-2014）[3]出臺后建造的鋼構建筑物進行碳排放分析研究。

1 鋼構建筑物碳排放的核算流程

本文將立足國標《建筑碳排放計量標準》[4]進行綠建標準約束下的鋼構建筑物碳排放研究。

1.1 鋼構建筑物碳排放計量流程

基于《建筑碳排放計量標準》的鋼構建筑物碳排放核算流程[5]可見表1。

表1 鋼構建筑物施工碳排放核算流程

1.2 確定鋼構建筑物施工碳排放研究范圍

本文將對可能涉及鋼構建筑物的碳排放因素展開分析，同時確保鋼構建筑物碳排放的各個核算流程不重復。通過對鋼構建筑物的分析研究，分析得出鋼構建筑物的碳排放主要來源于鋼構材料的生產、施工設備工器具的運行等方面。

2 鋼構建筑物碳排放核算模型

世界上有形形色色的碳排放核算方法，有基于STIRPAT模型下的碳排放研究[6]，也有基于工程量清單的碳排放研究[7]，本文為配合碳排放國標，采用清單統計法的研究思路構建鋼構建筑物碳排放核算模型。

2.1 能耗核算

（1）運輸耗油：

其中HY為運輸總耗油量，CJ為材料或設備器具的用量，Z為運輸工具的載重，YH為運輸的位耗油量，J為運距，i為種類。

（2）運行耗電：

其中HD為總耗電量,Q為器具的功率，S為運行時間，L為數量。

（3）運行耗油：

其中HY為總耗油量，T為臺班耗油量，S為臺班，L為數量。

2.2 碳排放核算

（1）鋼構材料生產碳排放：

其中TP1為鋼構建材生產碳排放量，ZC為鋼構建筑主材用量，E1為鋼構建筑主材碳排放因子，FC為鋼構建筑輔材用料，E2為鋼構建筑輔材碳排放因子。

（2）施工建設階段碳排放計算：

其中TP2為鋼構建筑物施工碳排放量，YD為鋼構建筑物施工用電量，E3為用電碳排放因子，YY為鋼構建筑物施工建用油量，E4為用油碳排放因子，YS為鋼構建筑物施工用水量，E5為用水碳排放因子。

2.3 確定基礎數據

國內外大量的研究機構對碳排放因子研究后均得出了許多參考數據，為碳排放研究奠定了理論分析基礎。本文主要針對鋼構建筑物的碳排放進行分析研究，主要從鋼構建材、鋼構建造等方面的用能著手研究。為了更貼近國內時間情況，本文遵循優先使用國內官方數據，參考國內機構試驗數據的原則[8]。

3 鋼構實例研究

3.1 鋼構實例情況

本文立足鋼構建筑物的碳排放展開研究，以福建林業職業技術學院的鋼構一

（2017年）、鋼構二（2012年）作為分析研究對象，統計、分析、對比在《綠色建筑評價標準》（GB/T50378-2014）[5]約束下的鋼構建筑物碳排放情況。表2為兩個鋼構的信息情況匯總。

表2 項目信息情況匯總表

3.2 綠色建筑評價標準

《綠色建筑評價標準》（GB/T50378-2014）是中國建科院會同相關單位修編而成的，是我國“十二五”期間的科研產物。本文將結合鋼構建筑物的情況與綠建標準中材料資源利用的指標，對案例中鋼構一與鋼構二進行碳排放的分析與比較，綠色建筑評價指標詳見表3。

表3 綠色建筑評價指標

3.3 項目碳排放因子

鋼構建筑物碳排放計算的核心點在于各項因素碳排放因子的確定，通過對《建筑碳排放計量標準》[4]、《2006 年IPCC國家溫室氣體清單指南》[9]、張濤等人的建筑中常用的能源與材料的碳排放因子[10]、王幼松等人的對基于全生命周期的建筑碳排放測算[11]的分析、研究，本文確定一下碳排放因子。具體排放因子詳見表4。

表4 項目碳排放因子匯總表

混凝土 m 551.01kgCO2/m3水泥砂漿 m 378.44kgCO2/m3實心墻 m 5.555kgCO2/m3鍍鋁鋅彩鋼板 t 1.06tCO2/t彩鋼板 t 1.22tCO2/t現澆構件鋼筋 t 2tCO2/t熱軋H型鋼 t 1.46tCO2/t鍍鋅鋼材 t 1.72tCO2/t FRP采光板 t 1.4tCO2/t玻璃 t 1.4tCO2/t鋁合金 t 1.6tCO2/t塑鋼 t 1.72tCO2/t不銹鋼卷簾門 t 1.72tCO2/t

3.4 碳排放計算

本文的土方開挖工作碳排放計算根據《2018年全國統一施工機械臺班費用定額》[12]的消耗量與油耗標準進行換算，余方棄置工作也采用此思路換算。換算后的油耗值將與其對應的碳排放因子相乘統一成以噸位單位的數值，本文鋼構建筑物碳排放計算結果詳見表5。

表5 鋼構建筑物碳排放計算結果表

4 綠建標準約束下的鋼構建筑物碳排放分析

對本文鋼構建筑物碳排放案例進行指標分析，將上表碳排放量除以對應鋼構建筑物的各項相應指標，以研究綠建標準約束下的碳排放變化情況。

4.1 碳排放指標分析

將鋼構建筑物的碳排放量與其建筑面積相除，具體結果詳見表6。

表6 鋼構建筑物單位建筑面積下碳排放表

余方棄置 t/m2 0.00006877 0.00001967混凝土 t/m2 0.140309186 0.144481856水泥砂漿 t/m2 0.003429613 0.010866059實心墻 t/m2 0.000108184 0.000327036鍍鋁鋅彩鋼板 t/m2 0.041559067 0彩鋼板 t/m2 0 0.057044085現澆構件鋼筋 t/m2 0.012795 0.007489362熱軋H型鋼 t/m2 0.035812583 0鍍鋅鋼材 t/m2 0 0.040866468 FRP采光板 t/m2 0.000342067 0玻璃 t/m2 0.0036092 0.002116979鋁合金 t/m2 0.0017812 0塑鋼 t/m2 0 0.001123123不銹鋼卷簾門 t/m2 0.004298997 0.005487898合計 t/m2 0.244487598 0.270041814

計算可知鋼構二（2012年建設，470m2）的碳排放指標由0.2700418tCO2/m下降為鋼構一（2017年建設，1200m2）的 0.2444876tCO2/m3，下降0.025554216tCO2/m3。混凝土碳排放由 0.144481856tCO2/m3下降為0.140309186tCO2/m3，下降 0.00417267tCO2/m3。彩鋼板碳排放由0.057044085tCO2/m3下降為0.041559067tCO2/m3，下降0.015485018tCO2/m3。鋼材由 0.040866468tCO2/m3下降為 0.035812583tCO2/m3，下降 0.005053885tCO2/m3。主要降幅情況詳見圖1。

圖1 鋼構建筑物碳排放情況對比圖

4.2 碳排放對比情況分析

基于綠建標準對鋼構一與鋼構二碳排放指標進行分析，混凝土碳排放由0.144481856tCO2/m3下降為 0.140309186tCO2/m3，下降 0.00417267tCO2/m3，降幅2.89%。主要原因為綠建標準強調使用高標號的水泥，所以混凝土標號由鋼構二的C20調整為鋼構一的C25。

彩鋼板碳排放由 0.057044085tCO2/m3下降為 0.041559067tCO2/m3，下降0.015485018tCO2/m3，降幅 27%。主要原因為綠建標準下，由普通的彩鋼板調整為鍍鋁鋅彩鋼板。

鋼材由 0.040866468tCO2/m3下降為 0.035812583tCO2/m3，下降0.005053885tCO2/m3，降幅 12%。主要原因為綠建標準強調鋼構建筑物結構中優先選用熱軋鋼材，將傳統鋼材調整為熱軋H型鋼材。

因此，在鋼構建筑物造型應簡約且裝飾性構建要少、應盡量選用工業化制造的預制產品等綠建要求下，鋼構建筑物的單位面積下的碳排放由由0.2700418tCO2/m3下降為 0.2444876tCO2/m3，下降 0.025554216tCO2/m3，降幅9.46%。

5 討論

通過對綠建標準下的鋼構建筑物施工案例的研究，可知按照綠建標準對鋼構建筑物進行設計優化后，鋼構建筑物的單位面積下的碳排放由0.2700418tCO2/m下降為0.2444876tCO2/m3，下降0.025554216tCO2/m3，降幅9.46%。因此通過綠建標準的約束，2015年1月1日（綠建標準實施時間）后實施的鋼構建筑物較之前的鋼構建筑物的碳排放有一定比例的下降。