蘇州地區(qū)住宅全生命周期碳足跡核算

朱重陽（泰州市宏偉建筑安裝工程有限公司，泰州225300）

隨著當(dāng)今生態(tài)環(huán)境的不斷惡化、人們對(duì)于環(huán)保要求的提高，住宅建筑環(huán)境性能評(píng)價(jià)已經(jīng)成為建筑可持續(xù)開發(fā)的必然趨勢(shì)。對(duì)于建筑環(huán)境來說，需要關(guān)心的不僅是建筑節(jié)能，還包括建筑的節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材、減少建造和拆除階段對(duì)環(huán)境的污染等等問題，如何將生命周期過程中產(chǎn)生的各種影響進(jìn)行定量化計(jì)算是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)問題。

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)將LCA定義為：LCA是對(duì)產(chǎn)品或服務(wù)系統(tǒng)整個(gè)壽命周期中與產(chǎn)品或服務(wù)系統(tǒng)的功能直接有關(guān)的環(huán)境影響、物質(zhì)和能源的投入產(chǎn)出進(jìn)行匯集和測(cè)定的一套系統(tǒng)方法。

碳足跡是指某個(gè)產(chǎn)品在其整個(gè)生命周期內(nèi)產(chǎn)生的各種溫室氣體的排放，即從原材料一直到生產(chǎn)、分銷、使用和處置/再生利用等全過程的溫室氣體排放量。《PAS2050規(guī)范》為用戶提供了一套用于評(píng)估某個(gè)產(chǎn)品碳足跡的標(biāo)準(zhǔn)和方法[1-2]。

1 研究的功能單位與系統(tǒng)邊界

該研究的功能單位為每平方米建筑面積，研究的系統(tǒng)包括6個(gè)階段：包括建筑物料生產(chǎn)、建筑規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)及拆除、回收階段[3]。絕大部分能耗和環(huán)境污染在建材物化和建筑的運(yùn)行期兩個(gè)階段。因此，這兩個(gè)階段將是該核查的重點(diǎn)。同時(shí)，假設(shè)建筑的使用年限為50年，采用數(shù)據(jù)資料來自蘇州地區(qū)建筑統(tǒng)計(jì)年鑒。

2 清單分析

該研究按照生命周期評(píng)價(jià)的方法，分別對(duì)建筑材料準(zhǔn)備、建造、使用、拆除、建材處置和回收利用等六個(gè)階段進(jìn)行核查，計(jì)算了蘇南地區(qū)建筑全生命周期的碳足跡。

2.1 建筑材料準(zhǔn)備階段

物化階段選取了主要建材作為碳排放的核算范圍，選取的6種主要建材包括水泥、砂、鋼材、玻璃、涂料和碎石[4]。一方面，這6 種建材的用量占到了建材總用量絕大部分；另一方面，這6種建材的物化階段環(huán)境影響研究相對(duì)較充分，數(shù)據(jù)較為可靠[5]。根據(jù)建筑統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，單位建筑面積所用主要建筑材料清單分析如表1。

表1 單位建筑面積準(zhǔn)備階段主要建材清單分析

根據(jù)文獻(xiàn)6種建材的單位重量碳排放清單，如表2所示。

表2 建材碳排放清單

根據(jù)表3，準(zhǔn)備階段主要建材清單表計(jì)算可得，幾種建筑材料準(zhǔn)備階段總碳排放量，如表。

表3 建筑材料準(zhǔn)備階段單位建筑面積碳排放量

建筑材料物化階段，住宅建筑的平均碳排放值 (以 CO2計(jì) )為 634.66kg/m2。

2.2 建筑建造階段的碳排放量

計(jì)算中的運(yùn)輸距離并非各建材的直接運(yùn)輸距離，而是追溯到建材生產(chǎn)的一種統(tǒng)計(jì)意義上的運(yùn)輸距離[6]。該研究以蘇州貨運(yùn)構(gòu)成為基礎(chǔ)，歸納了各主要建材的平均運(yùn)輸距離于表4中。

表4 主要建材的平均運(yùn)輸距離

根據(jù)平均運(yùn)輸距離、各種建材用材和柴油碳排放系數(shù)0.5921t/t，可得主要建材運(yùn)輸過程的碳排放量為18.13kg/m2。

本案例統(tǒng)計(jì)了工程使用的主要機(jī)械設(shè)備，并對(duì)各種機(jī)械設(shè)備的動(dòng)力能源、額定功率和臺(tái)班進(jìn)行了考察[7]，施工機(jī)械能耗數(shù)據(jù)來源于施工方案。根據(jù)文獻(xiàn)中國(guó)城市低碳建筑的內(nèi)涵與碳排放量的估算模型，柴油碳排放系數(shù)0.5921和電力碳排放系數(shù)0.95計(jì)算可得表5。施工階段碳排放，如表6。

表5 單位建筑面積施工階段電耗能耗清單分析

表6 單位建筑面積建造階段碳排放量

因此，住宅建筑的施工階段平均碳排放值(以 CO2計(jì) )為 22.80kg/m2。

2.3 建筑使用階段的碳排放量

使用階段碳排放量的統(tǒng)計(jì)，采用日本AISTLCA Ver.2評(píng)價(jià)軟件[8-9]，計(jì)算能耗和水耗導(dǎo)致的溫室氣體碳排放，該軟件考慮因素全面，因此具有較強(qiáng)的科學(xué)性。

根據(jù)AIST-LCA Ver.2評(píng)價(jià)軟件，列出需要輸入的清單（住宅運(yùn)行期間主要考慮能耗、電耗和水耗帶來的碳排放）如表7。

表7 住宅建筑運(yùn)營(yíng)階段能耗清單

將上述數(shù)據(jù)輸入AIST-LCA Ver.2評(píng)價(jià)軟件，并選取相應(yīng)建筑運(yùn)行階段參數(shù)計(jì)算得到，運(yùn)營(yíng)階段(設(shè)為50年)集中采暖地區(qū)碳排放為14340.38kg/m2.a，非集中采暖5217.38kg/m2.a。

2.4 建筑拆除階段的碳排放量

根據(jù)文獻(xiàn)[10]，拆除階段所使用設(shè)備的能耗通常可以按施工過程能耗的90%來進(jìn)行計(jì)算，相應(yīng)的碳排放量則與該階段的能耗和單位能耗的碳排放量有關(guān)。根據(jù)文獻(xiàn)[11]的分析，在各種條件相近的情況下，多層磚混結(jié)構(gòu)和鋼混結(jié)構(gòu)的建筑拆除能耗都是107.7kwh/m2，相應(yīng)的CO2排放量分別為105kg/m2和103kg/m2，拆除階段物耗能耗清單如表8所示。

表8 拆除階段物耗能耗清單分析

因此，住宅建筑的拆除階段平均碳排放值(以 CO2計(jì) )為 4.20kg/m2。

2.5 廢棄建材處置階段的碳排放量

我國(guó)的建筑垃圾回收利用程度較低，大部分的垃圾均未進(jìn)行處理，便被運(yùn)送至鄉(xiāng)村或者采用堆放、填埋的方式進(jìn)行處理。有文獻(xiàn)[12]表明，國(guó)內(nèi)建筑垃圾回收率較高的地區(qū)主要集中在香港和臺(tái)灣地區(qū)，上海和北京的回收利用率也不超過40%。根據(jù)以上數(shù)據(jù)和我國(guó)的發(fā)展現(xiàn)實(shí)情況，我們?cè)O(shè)定建筑垃圾回收利用率為40%，得到填埋量占了總量的60%。針對(duì)需要填埋的建筑廢物，考慮其在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中需要消耗的能源，假定運(yùn)輸距離為30km，用10t卡車轉(zhuǎn)運(yùn)，其耗油量為3.5km/L，則不同建筑每平方米建筑廢棄物消耗柴油量如表9所示。

表9 廢棄建材處置階段能耗清單分析

該部分?jǐn)?shù)據(jù)取自統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，住宅建筑的廢棄建材處置階段平均碳排放值(以CO2計(jì))為0.20kg/m2。

2.6 建筑回收利用階段的碳排放量

廢棄建材資源化不僅可以節(jié)約資源，而且可以減少碳排放。對(duì)于回收利用階段主要考慮混凝土的回收利用，其他材料碳足跡產(chǎn)生量小，可忽略不計(jì)。回收利用過程主要耗能設(shè)備有破碎機(jī)和攪拌機(jī)，粗碎一般采用顎式破碎機(jī)，篩分宜采用振動(dòng)篩，圓筒篩，以便于篩除不易破碎的雜物。顎式破碎機(jī)90kw，處理能力約300t/h，振動(dòng)篩30kw,處理能力約300t/h。

回收階段的物耗能耗清單見表10，因此，住宅建筑的材料回收階段平均碳排放值(以CO2計(jì))為-210.68kg/m2。

表10 回收利用階段能耗清單分析

根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)值得到各階段碳排放值如表11。

表11 蘇州地區(qū)建筑全生命周期碳排放表

3 碳足跡核查結(jié)果與討論

根據(jù)碳足跡的核查結(jié)果可知，蘇州地區(qū)建筑全生命周期碳排放為717470.2kg/m2，其中物化和運(yùn)營(yíng)階段的碳排放是建筑碳排放的重要階段，應(yīng)對(duì)這兩個(gè)階段產(chǎn)生的碳排放予以嚴(yán)格控制。

該核查結(jié)果數(shù)據(jù)來源采用統(tǒng)計(jì)值，可以作為地方建筑環(huán)境污染的指標(biāo)值和基準(zhǔn)值，用于綠色建筑評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建，還可以幫助開發(fā)商、建筑師和業(yè)主評(píng)價(jià)住宅的綠色化程度，因此，具有重要的意義。

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