建筑施工階段碳排放測算及定額研究

李增杰 黃 華 張金鑫

（濟(jì)南四建（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，山東 濟(jì)南 250000）

建筑施工現(xiàn)場能源消耗密集，各項(xiàng)工序均涉及資源消耗和碳排放。新經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，環(huán)境問題依然嚴(yán)峻。在節(jié)能減排的政策下，建筑行業(yè)必須考慮低碳技術(shù)和碳排放管理，從而有效控制二氧化碳排放量，促進(jìn)綠色低碳施工的發(fā)展，深化節(jié)能減排的有效實(shí)施[1]。目前，多數(shù)建筑施工場地有關(guān)碳排放的管理較為粗放，既沒有相關(guān)的定額控制標(biāo)準(zhǔn)，也沒有嚴(yán)格進(jìn)行碳排放測算[2]。基于此，本文結(jié)合實(shí)際的工程施工項(xiàng)目，研究建筑施工階段的碳排放測算，按照自上而下，逐層分解細(xì)化的原則，編制詳細(xì)的碳排放定額；建立施工階段碳排放測算模型，完成項(xiàng)目碳排放量測算，為類似工程項(xiàng)目的施工提供碳排放的測算和管理的參考。

1 項(xiàng)目概況

某酒店公寓綜合樓項(xiàng)目，框架剪力墻結(jié)構(gòu)，總占地面積為1050m2，總建筑面積24800m2，其中地上共24層，建筑面積21960m2；地下室共2 層，建筑面積2840m2，地下1 層為設(shè)備用房和非機(jī)動(dòng)車停車場所，地下2 層為機(jī)動(dòng)車停車場，設(shè)計(jì)使用年限為50 年。施工采用旋挖鉆孔混凝土灌注樁和承臺(tái)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，承重梁、板、柱結(jié)構(gòu)均采用商品混凝土。為了響應(yīng)節(jié)能減排政策，項(xiàng)目要求編制碳排放定額，并且測算施工現(xiàn)場的實(shí)際碳排放量。

2 建筑施工碳排放定額

建筑施工是能源消耗較為密集的階段，各項(xiàng)工序均涉及資源消耗和二氧化碳排放。目前，多數(shù)建筑施工沒有有效地對碳排放進(jìn)行管理，也沒有相關(guān)的定額控制標(biāo)準(zhǔn)，因此，編制建筑施工的碳排放定額至關(guān)重要。

2.1 施工階段碳排放定額結(jié)構(gòu)

建筑施工階段的碳排放定額，參照《建設(shè)工程工程量清單計(jì)價(jià)規(guī)范》，將工程項(xiàng)目自上而下、逐層分解細(xì)化，按照單項(xiàng)工程、單位工程、分部工程、分項(xiàng)工程、工藝工序進(jìn)行劃分[3]。在分部、分項(xiàng)工程層面編制詳細(xì)的定額，然后逐層匯總，得到總的碳排放數(shù)值。以樁基工程為例進(jìn)行說明，碳排放定額結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.2 施工過程碳排放定額

建筑施工涉及的分部工程較多，以鋼筋混凝土工程為例進(jìn)行分析。鋼筋制作過程中的能耗包括鋼筋切斷、折彎、焊接等工序使用的機(jī)械、設(shè)備的運(yùn)行。以完成1t直徑為12mm的帶肋鋼筋制作安裝工序?yàn)槔枰妱?dòng)卷揚(yáng)機(jī)（單筒60kN）0.5臺(tái)班、鋼筋切斷機(jī)0.2臺(tái)班、鋼筋折彎機(jī)0.5臺(tái)班、對焊機(jī)0.4臺(tái)班[4]，由此，可編制1t直徑為12mm 的帶肋鋼筋制作安裝的碳排放定額，見表1。

表1 帶肋鋼筋的制作安裝的碳排放定額

由表1 可知，完成該子目的單位碳排放定額為65.3kg，可帶入工程量清單中，進(jìn)而計(jì)算鋼筋工程在施工階段的碳排放總量。所有分部工程編制匯總完畢，即可得到整個(gè)項(xiàng)目的碳排放數(shù)值為486060kg，單位建筑面積的碳排放定額為19.6kg/m2。

3 建筑施工碳排放測算

3.1 施工過程碳排放測算模型

施工階段的碳排放測算過程與定額編制匯總過程類似，自下而上逐層匯總，用各類施工設(shè)備的實(shí)際碳排放系數(shù)替代定額中的碳排放系數(shù)[5]，由小到大、從局部到整體地完成項(xiàng)目總的碳排放量測算，測算模型如圖2所示。

圖2 碳排放測算模型

酒店公寓綜合樓項(xiàng)目的碳排放測算可分為10個(gè)分部工程，分別為大型機(jī)械設(shè)備進(jìn)出場及安拆、土方工程、地基工程、砌體工程、模板工程、腳手架工程、鋼筋混凝土工程、垂直運(yùn)輸工程、屋面防水工程、防腐保溫工程。

3.2 施工階段碳排放測算

3.2.1 大型機(jī)械設(shè)備進(jìn)出場及安拆

大型機(jī)械設(shè)備進(jìn)出場及安拆的碳排放量測算見表2。

表2 大型機(jī)械設(shè)備進(jìn)出場及安拆的碳排放量

3.2.2 土方工程

土方工程的碳排放是由土方開挖、回填和余土外運(yùn)過程中產(chǎn)生的，其中土方開挖量約為3120m3，回填土體積約為510m3，其余土方需要外運(yùn)。采用自卸式汽車運(yùn)輸，距離為2.4km。土方工程施工用到履帶式挖掘機(jī)、推土機(jī)、夯實(shí)機(jī)和自卸式汽車，碳排放量測算見表3。

表3 土方工程的碳排放量

3.2.3 鋼筋混凝土工程

酒店公寓綜合樓項(xiàng)目使用商品混凝土，鋼筋混凝土工程的碳排放主要來自鋼筋制作安裝和混凝土澆筑。經(jīng)過測算，鋼筋制作安裝產(chǎn)生碳排放為153627.4kg，混凝土運(yùn)輸和澆筑產(chǎn)生碳排放為64173.5kg，二者之和為217800.9kg，是施工階段最大的碳排放來源。

3.2.4 垂直運(yùn)輸工程

垂直運(yùn)輸工程涉及現(xiàn)場的建材以及有關(guān)設(shè)備的運(yùn)輸，酒店公寓綜合樓項(xiàng)目使用2 臺(tái)塔式起重機(jī)，單臺(tái)塔式起重機(jī)的碳排放系數(shù)為67.2kg/臺(tái)班，整個(gè)項(xiàng)目共有598臺(tái)班，垂直運(yùn)輸工程共產(chǎn)生碳排放40185.6kg。

3.2.5 模板工程

模板工程在運(yùn)輸、安裝、維護(hù)、拆除環(huán)節(jié)產(chǎn)生碳排放。經(jīng)過工序的匯算，酒店公寓綜合樓項(xiàng)目模板工程共產(chǎn)生34256.4kg碳排放。

對于其他分部工程，不再逐一給出碳排放測算、匯算過程。整個(gè)酒店公寓綜合樓項(xiàng)目的碳排放量見表4。

表4 酒店公寓綜合樓項(xiàng)目的碳排放量

3.3 施工階段的碳排放分析

酒店公寓綜合樓項(xiàng)目在施工階段總的碳排放量為418345.6kg，單位面積碳排放量為16.87kg/m2，小于項(xiàng)目編制的定額標(biāo)準(zhǔn)19.6kg/m2，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排控制目標(biāo)。

將分部工程的碳排放量和占比進(jìn)行排列，如圖3所示。

圖3 碳排放量和累計(jì)占比

由圖3 可知，酒店公寓綜合樓項(xiàng)目在施工階段，鋼筋混凝土工程的碳排放量排第一位，占比達(dá)到52.06%，其次為地基工程，占比為12.9%，垂直運(yùn)輸工程和土方工程占比分別為9.61%和9.15%，這4 項(xiàng)分部工程累計(jì)占比超過80%，屬于碳排放重點(diǎn)關(guān)注的分部工程，在進(jìn)一步降低碳排放量時(shí)，是需要重點(diǎn)控制和優(yōu)化的分部工程。

3.4 碳排放管理建議

通過酒店公寓綜合樓項(xiàng)目的碳排量測算和分析，在碳排放管理方面提出如下建議。

3.4.1 建筑材料

建筑材料在施工場地的轉(zhuǎn)運(yùn)和垂直運(yùn)輸，屬于碳排放占比較高的工序。在選擇建筑材料時(shí)，可使用加氣混凝土、中空玻璃等環(huán)保材料[6]，既能產(chǎn)生良好的保溫隔熱效果，也能降低施工階段以及運(yùn)營階段的碳排放。

3.4.2 施工設(shè)備

提高施工機(jī)械設(shè)備的利用效率，合理安排作業(yè)工序，減少設(shè)備空轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)間。在保證施工效率的情況下，選擇功率匹配的施工機(jī)械，避免功率浪費(fèi)。重點(diǎn)控制柴油機(jī)械和汽油機(jī)械的使用量，盡量選擇電力設(shè)備[7]。

3.4.3 設(shè)計(jì)方面

設(shè)計(jì)方面，推廣裝配式建筑方案，對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理優(yōu)化[8]，選擇經(jīng)濟(jì)適用的結(jié)構(gòu)，適當(dāng)減少施工臺(tái)班的使用。

4 結(jié)語

結(jié)合某酒店公寓綜合樓項(xiàng)目，研究建筑施工階段的碳排放測算，得到如下結(jié)論：

（1）按照自上而下、逐層分解細(xì)化的原則，編制詳細(xì)的碳排放定額，然后逐層匯總，得到項(xiàng)目總的碳排放值。

（2）建立施工階段碳排放測算模型，完成項(xiàng)目碳排放量測算。在施工階段，鋼筋混凝土工程的碳排放量占比達(dá)到52.06%，其次為地基工程，占比為12.9%，垂直運(yùn)輸工程和土方工程占比分別為9.61%和9.15%，這4 項(xiàng)分部工程累計(jì)占比超過80%，是碳排放重點(diǎn)分部工程。

（3）項(xiàng)目在施工階段總的碳排放量為418345.6kg，單位面積碳排放量為16.87kg/m2，小于項(xiàng)目編制的定額標(biāo)準(zhǔn)19.6kg/m2，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排控制目標(biāo)。