“雙碳”目標(biāo)下低碳建筑全生命周期碳排放核算

摘要：為助力建筑低碳節(jié)能和可持續(xù)發(fā)展，基于全生命周期評(píng)價(jià)法，對(duì)建筑碳排放核算邊界、碳排放組成及碳排放核算方法進(jìn)行研究。以某綠色建筑項(xiàng)目為例，對(duì)其建筑全生命周期進(jìn)行碳排放核算，比較分析其碳減排效果。在此基礎(chǔ)上，從碳減、替碳兩方面提出綠色建筑碳減排路徑，為相關(guān)研究提供參考。

關(guān)鍵詞：碳排放；低碳建筑；全生命周期；碳排放核算

0 引言

我國(guó)已在國(guó)家戰(zhàn)略層面提出發(fā)展裝配式建筑，國(guó)家“十四五”規(guī)劃中也指出大力推廣裝配式建筑。在“雙碳”目標(biāo)下，裝配式建筑是建筑業(yè)實(shí)現(xiàn)低碳減碳目標(biāo)的有效途徑。裝配式建筑是將建筑物拆分成各類可進(jìn)行工廠化生產(chǎn)的預(yù)制構(gòu)件，構(gòu)件通過工廠生產(chǎn)運(yùn)輸?shù)跹b，最后通過后澆混凝土等可靠連接方式形成的建筑產(chǎn)品，也是一種新型建筑技術(shù)體系。與傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土建筑形式相比，裝配式建筑具有提高勞動(dòng)效率、改善工程質(zhì)量、縮短施工周期、四節(jié)一環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。因此，推行裝配式建筑是發(fā)展綠色建筑、提高生產(chǎn)效率的重要途徑^［1］。

本文從影響因素選取、指標(biāo)體系構(gòu)建、碳排放核算三個(gè)方面，對(duì)低碳建筑的碳排放進(jìn)行評(píng)價(jià)，并結(jié)合其特點(diǎn)，建立低碳建筑碳排放模型，研究其對(duì)推動(dòng)低碳建筑快速發(fā)展、實(shí)現(xiàn)綠色低碳建設(shè)目標(biāo)的實(shí)際意義，為我國(guó)在國(guó)際碳交易市場(chǎng)上的碳交易份額做出一定貢獻(xiàn)，對(duì)促進(jìn)裝配式建筑的發(fā)展具有實(shí)際意義。

1 低碳建筑全生命周期碳排放概述

1.1 研究方法

全生命周期碳排放評(píng)價(jià)是量化評(píng)價(jià)產(chǎn)品生產(chǎn)消費(fèi)全過程的資源效率與環(huán)境影響的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)方法，基于標(biāo)準(zhǔn)化的工作方法和嚴(yán)格的定義量化分析生產(chǎn)、服務(wù)等活動(dòng)對(duì)大氣、土壤、水體等生物圈造成的影響，是環(huán)境影響分析的通用標(biāo)準(zhǔn)工具，亦在全球溫室氣體分析和評(píng)價(jià)中發(fā)揮基礎(chǔ)性的作用。

全生命周期碳排放評(píng)價(jià)過程既能實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)目標(biāo)的系統(tǒng)性分析，又能達(dá)到量化分析的目的。基于全生命周期方法所獲得的評(píng)價(jià)結(jié)果，能夠幫助生產(chǎn)單位識(shí)別關(guān)鍵環(huán)境問題及造成環(huán)境影響的主要工藝環(huán)節(jié)，從而避免環(huán)境問題從某一個(gè)生命周期轉(zhuǎn)移到另一個(gè)生命周期，或者從某一類環(huán)境影響轉(zhuǎn)化成其他類型的環(huán)境影響^［2］。

1.2 碳排放核算邊界的建立

本文所述模型的系統(tǒng)邊界為“從原料開采到拆除回收”，建筑全生命期碳排放計(jì)算系統(tǒng)邊界如圖1所示。

1.3 影響因素

除全球變暖潛值環(huán)境影響指標(biāo)，從初級(jí)能源消耗、酸化、富營(yíng)養(yǎng)化、臭氧層消耗、光化學(xué)煙霧等指標(biāo)綜合評(píng)估建筑對(duì)環(huán)境的影響。

2 數(shù)據(jù)來源

2.1 用量數(shù)據(jù)來源

2.1.1 建筑材料用量

本文的建材用量獲取途徑如下：

（1）工程預(yù)算清單、決算清單。

（2）根據(jù)施工圖或設(shè)計(jì)方案，計(jì)算出鋼筋、混凝土等主要建材用量，同時(shí)統(tǒng)計(jì)建筑信息模型中的其他建材種類及用量^［3］。

2.1.2 建筑材料運(yùn)輸

建材運(yùn)輸相關(guān)測(cè)算原則為如下：

（1）優(yōu)先按照實(shí)際的供貨地點(diǎn)、運(yùn)輸距離、運(yùn)

輸工具統(tǒng)計(jì)建材運(yùn)輸碳排放。

（2）部分材料尚無準(zhǔn)確交通數(shù)據(jù)時(shí)，按照《建筑碳排放計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 51366—2019）^［4］附錄E中默認(rèn)值取值，混凝土默認(rèn)運(yùn)輸距離值為40km，其余建材的默認(rèn)運(yùn)輸距離為500km，運(yùn)輸方式默認(rèn)為陸運(yùn)。

2.1.3 建材碳排放數(shù)據(jù)

建材生產(chǎn)碳排放因子來源為《建筑碳排放計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 51366—2019）^［4］附錄D及相關(guān)經(jīng)檢測(cè)過的相關(guān)廠商材料。

2.1.4 施工碳排放數(shù)據(jù)

施工碳排放數(shù)據(jù)根據(jù)施工組織臺(tái)賬、施工組織方案、施工機(jī)械清單等，詳細(xì)計(jì)算建造階段分部分項(xiàng)工程、措施項(xiàng)目的能源分項(xiàng)能耗，乘以能源碳排放因子，計(jì)算得出建造階段碳排放量。

2.1.5 建筑運(yùn)行數(shù)據(jù)

根據(jù)建筑節(jié)能、綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)要求，對(duì)建筑中供暖、空調(diào)、照明等能耗進(jìn)行模擬或運(yùn)行監(jiān)測(cè)，得到建筑能耗數(shù)據(jù)。圖1 建筑全生命期碳排放計(jì)算系統(tǒng)邊界（截圖）

2.2 碳排放數(shù)據(jù)來源

碳排放數(shù)據(jù)來源如下：

（1）部分建材根據(jù)廠商提供的碳排放數(shù)據(jù)水平設(shè)置。

（2）無明確的建材生產(chǎn)碳排放數(shù)據(jù)時(shí)，建材生產(chǎn)碳排放因子按照《建筑碳排放計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 51366—2019）^［4］附錄D中默認(rèn)值及書籍《建筑全生命周期碳足跡》^［5］取值。

（3）運(yùn)輸方式碳排放因子按照《建筑碳排放計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 51366—2019）^［4］附錄E中默認(rèn)值及書籍《建筑全生命周期碳足跡》^［5］取值。

（4）能源碳排放因子根據(jù)熱值、折標(biāo)煤系數(shù)及單位熱值碳排放因子計(jì)算而來。其中，熱值數(shù)據(jù)來源為《綜合能耗計(jì)算通則》（GB/T 2589—2020）^［6］附錄A，折標(biāo)煤系數(shù)數(shù)據(jù)來源為《綜合能耗計(jì)算通則》（GB/T 2589—2020）^［6］和《建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范》（GB 55015—2021）^［7］，單位熱值碳排放因子數(shù)據(jù)來源為《建筑碳排放計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 51366—2019）^［4］。

（5）電網(wǎng)平均碳排放因子根據(jù)《企業(yè)溫室氣體排放核算方法與項(xiàng)目指南——發(fā)電設(shè)施》（2022年修訂版）^［8］、《建筑碳排放計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 51366—2019）^［4］中的基本規(guī)定。

（6）綠化年固碳量按照廣東省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳《建筑碳排放計(jì)算導(dǎo)則（試行）》^［9］及論文《城市綠地碳匯核算方法及其研究進(jìn)展》^［10］取值。

3 全生命期分析結(jié)果

3.1 材料生產(chǎn)與運(yùn)輸階段

建材生產(chǎn)階段碳排放計(jì)算表見表1，建材運(yùn)輸階段碳排放計(jì)算表見表2。

3.2 建造階段

若無詳細(xì)建造相關(guān)數(shù)據(jù)時(shí)，采用經(jīng)驗(yàn)公式法進(jìn)行計(jì)算。通過經(jīng)驗(yàn)公式，估算建造階段的單位面積碳排放，再結(jié)合建筑面積計(jì)算出整個(gè)建造過程的碳排放總量。建造階段碳排放見表3。經(jīng)驗(yàn)公式如下

Y=X+1.99

式中，X為地上層數(shù)；Y為單位面積的碳排放量，單位為kgCO₂e/m²。

3.3 建筑運(yùn)行使用階段

本文根據(jù)維護(hù)記錄或維護(hù)計(jì)劃計(jì)算建筑在使用過程中的維修、更換活動(dòng)產(chǎn)生的碳排放量。根據(jù)建筑使用年限及建材使用年限，計(jì)算建材維護(hù)更換次數(shù)，統(tǒng)計(jì)建材維護(hù)、更換產(chǎn)生的建材生產(chǎn)及運(yùn)輸碳排放數(shù)據(jù)。

維護(hù)次數(shù)及維護(hù)碳排放量計(jì)算方法為：建材使用年限默認(rèn)與建筑運(yùn)行年限相同，若自定義輸入建材使用年限，則使用次數(shù)計(jì)算方式為建筑使用年限/自定義建材使用年限，并向上取整數(shù)，維護(hù)次數(shù)=使用次數(shù)-1。若自定義輸入使用年限為30年，則維護(hù)次數(shù)為50/30≈2次，維護(hù)次數(shù)為1次，建材維護(hù)碳排放量為（各建材一次生產(chǎn)碳排放量+各建材一次運(yùn)輸碳排放量）×維護(hù)次數(shù)的累加值。建筑運(yùn)行階段碳排放量降低情況。設(shè)計(jì)建筑與基準(zhǔn)建筑碳排放對(duì)比圖如圖2所示，建筑運(yùn)行階段碳排放匯總表見表4。

本文的碳排放強(qiáng)度在2016年執(zhí)行的節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上降低了60.49%，碳排放強(qiáng)度降低了7.48kgCO₂/（m²·a）。

3.4 報(bào)廢階段

若無詳細(xì)拆除相關(guān)數(shù)據(jù)時(shí)，則采用經(jīng)驗(yàn)公式法進(jìn)行計(jì)算。通過經(jīng)驗(yàn)公式估算拆除階段的單位面積碳排放，再結(jié)合建筑面積計(jì)算出整個(gè)拆除過程的碳排放總量。拆除階段碳排放見表5，經(jīng)驗(yàn)公式如下

Y=0.06X+2.01

式中，X為地上層數(shù)；Y為單位面積的碳排放量，單位為kgCO₂/m²。

3.5 結(jié)果匯總

建筑運(yùn)行階段碳排放匯總表見表6，碳排放量占比餅圖如圖3所示。

4 結(jié)語(yǔ)

通過本文研究可知，建筑拆除階段對(duì)建筑碳排放影響較小，其在建筑碳排放總量中的占比不足1%。建材生產(chǎn)及運(yùn)輸階段中部分材料重量占比總材料重量小于0.1%的建筑材料未納入計(jì)算，對(duì)總碳排放的影響小于1%。建造、拆除階段應(yīng)優(yōu)先按照施工組織或臺(tái)賬或施工組織方案中的數(shù)據(jù)輸出。若無明確資料，使用經(jīng)驗(yàn)公式法或估算法，但可能存在一定誤差。

可使用高性能建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，降低圍護(hù)結(jié)構(gòu)負(fù)荷，選用更加高效節(jié)能的設(shè)備，增加可再生能源利用率，提高綠色植被面積。本文的相關(guān)數(shù)據(jù)和結(jié)果除了可滿足綠建評(píng)價(jià)、碳排放審查，還可為施工單位、物業(yè)單位、房地產(chǎn)開發(fā)與經(jīng)營(yíng)等不同類型用戶的建筑碳排放活動(dòng)數(shù)據(jù)的信息披露提供依據(jù)，或作為企業(yè)碳排放核算中的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

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收稿日期：2023-12-15

作者簡(jiǎn)介：

孫恒（1982—），女，副教授，研究方向：裝配式建筑。

溫董瑤（通信作者）（1996—），女，助教，研究方向：裝配式建筑。

呂哲琦（1995—），男，助教，研究方向：裝配式建筑。

趙浩鵬（2000—），男，研究方向：智能建造。