住宅建筑碳排放分析及總量核算研究

王曉丹（天津建科建筑節能環境檢測有限公司， 天津 300221）

2020 年我國提出“將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于 2030 年前達到峰值，努力爭取 2060 年前實現碳中和。”碳達峰、碳中和將是未來幾十年中國低碳發展的重要主線。

各地方、各行業、各主體圍繞推動實現“3060目標”制訂并落實行動計劃，必須要做到心中有“數”，首要的“數”是各自的二氧化碳排放“數”。碳排放數據是建立在準確規范的碳統計核算基礎上的。從整體來看，只要完整、準確計算了產生端的二氧化碳排放就可以了解碳的總排放量情況。但是從局部看，如一個企業要想知道總排放量，不僅需要計算產生端的直接排放，而且要考慮輸入的電能或者其他加工過的原料中有多少碳的輸入。因此，碳的數據不僅僅是個“統計”問題，而且是“核算”問題，統稱為“統計核算”。

我國建筑行業碳排放約占總碳排放量的 40%，是實現雙碳目標關鍵產業。住宅建筑為了追求建筑舒適度，更為建筑行業減碳帶來了更大的挑戰。據《中國建筑節能年度發展研究報告 2018》統計，2016 年，我國住宅建筑碳排放已占到了建筑總碳排放量的 48%。可見住宅建筑的碳排放研究對我國實現雙碳目標具有重要意義。

為了確定建筑各階段碳排放情況及比例特點，本報告以天津市某小區的一棟住宅樓工程為實例，應用碳排放計算模型對其碳排放總量及單位建筑面積的年碳排放量進行計算。

1 研究綜述

1.1 項目概況

本報告研究對象為天津市某住宅小區中的一棟住宅樓，建筑面積 6 006.84 m2，地上 18 層，地下 1 層，檐口高 53.65 m。研究樓棟結構形式為剪力墻結構，建筑層數18 層，一梯 4 戶，節能率 65%，采用水平裝配式施工工藝。項目熱源采用市政熱源，末端采用散熱器。采用高效節能照明光源、延時自熄型聲光控感應開關，人走燈熄，地下室按區域分散控制。電梯采用變頻調速拖動方式及智能并聯控制。

1.2 研究邊界條件

建筑物在材料開發、生產、運輸，施工及拆除，運行及維護等各階段均產生碳排放，對環境造成影響，因此應進行全生命周期碳排放計算，以此全面了解建筑物對自然界產生的影響。

根據 GB/T 51366—2019《建筑碳排放計算標準》中3.0.3 條規定，建筑全生命期有多種不同劃分方法，本標準將其劃分為建筑材料生產及運輸、建造及拆除、建筑物運行3 個階段。本報告按此劃分進行碳排放量計算。

建筑全生命期有多種不同劃分方法，GB/T 51366—2019 將其劃分為建筑材料生產及運輸、建造及拆除、建筑物運行 3 個階段，根據所需計算建筑全生命期的不同階段的碳排放量。需要說明的是，目前國際上所說建筑碳排放主要指建筑物運行階段碳排放，GB/T 51366—2019 考慮建筑全生命期，也將建材生產及建筑物建造階段納入。

根據 GB 50068—2018《建筑結構可靠度設計統一標準》中 3.3.1 條規定，建筑構造的設計基準應為 50 a。本報告按建筑壽命為 50 a 計算。

2 建筑材料生產及運輸階段

2.1 計算方法

建材生產階段的碳排放按式（1）計算。

式中：CSC—建材生產階段碳（CO2）排放，kg；

Mi—第i種主要建材的消耗量；

Fi—第i種主要建材的碳（CO2）排放因子，kg/單位建材數量。

建材運輸階段的碳排放按式（2）計。

式中：CYS—建材運輸階段碳（CO2）排放，kg；

Di—第i種主要建材平均運輸距離，km；

Ti—第i種建材的運輸方式下，單位重量運輸距離的碳（CO2）排放因子，kg/（t·km）。

受建筑規劃、建筑功能的調整及經濟的發展等因素的影響，實際建筑的使用壽命存在較大的差異；與此同時，建筑部件(如保溫材料、門窗)、建筑設備(如鍋爐、冷水機組)的使用壽命一般小于建筑的使用壽命，在建筑的全生命期內存在更換的可能。表 1 列出了常用建筑設備使用年限。

表 1 常用建筑設備使用年限 單位：a

建筑設備的更換會產生能源消耗。通常而言，更換設備的性能發生改變會影響建筑物的碳排放強度，但是在設計階段難以預測，因此在計算過程中不考慮建筑設備性能改變對建筑強度的影響。

2.2 計算結果

本項目主要計算的為項目土建階段的建筑材料、構件、部品從原材料開采、加工制造直至產品出廠并運輸到施工現場的碳排放量。項目為非全裝修住宅，缺少戶內裝修材料的清單，故裝修階段的碳排放量暫未考慮。

表 2 為根據附件材料匯總表整理的示范項目建材生產廠家與相應運輸距離。根據建筑可循環材料計算報告的項目工程量清單，整理了項目采用的建材情況，如表 3 所示。建筑材料生產及運輸階段的碳排放計算結果見表 3～表 4。

表 2 材料生產廠家及運輸距離 單位：km

表 3 建材生產階段碳排放量（2 號樓）

表 4 建材運輸階段碳排放量（2 號樓）

根據表 3、表 4 數據統計分析，則建筑材料生產及運輸階段碳（CO2）排放總量為 2 348.92 t。

3 施工建造與拆除階段

建造階段的能耗是指在建造階段各種施工機械、機具和設備使用的能耗，拆除階段碳排放主要是指場地內拆除設備及運輸設備將建筑物肢解過程產生的能耗。

本報告中關于分析樓棟的施工機械種類及臺班數量均來自其預算書《單位工程人機材料匯總表》中，根據規范《裝配式建筑工程消耗量定額》和《房屋建筑與裝飾工程消耗量定額》拆分了單棟樓的施工機械臺班數，結果如表5～表 7 所示。

表 5 常用施工機械臺班能源用量

表 6 主要能源碳排放因子

表 7 施工機械碳排放清單（2號樓）

建筑拆除階段碳排放依據 TY 01 31—2015《房屋建筑與裝飾工程消耗量定額》進行了計算，樓拆除階段的碳（CO2）排放量為 26.56 t；施工建造過程碳（CO2）排放量為 278.08 t。

4 建筑運行階段

GB/T 51366—2019 規定，建筑物運行階段的碳排放計算劃分為暖通空調系統的能量消耗、生活熱水系統的能量消耗、照明系統的能量消耗、可再生能源系統的能量消耗 4 部分。運行階段的數據一般來自建筑投入使用一段時間后的實際監測，包括用電量、燃氣、煤炭等。本文對天津某小區 2號樓的能源消耗情況進行調研，統計顯示，該住宅樓集中供熱系統，供暖能耗統計值為 0.142 GJ/（m2·a），其用電量和燃氣為年底抄表數據的平均值，其中，建筑每戶年均用電量為 1 809.26 kWh/a，年均燃氣用量為 68.261 m3/a。

該棟樓共 72 戶，目前入住率為 60%，計算時按整體入住率 80% 計算，其綜合電耗為 104 213.38 kWh/a，燃氣消耗為 3 931.83 m3/a，供暖能耗為 189.79 MWh。

根據 GB/T 51366—2019 可知，2012 年中國區域電網平均碳（CO2） 排放因子，天津位于華北地區，其電力碳（CO2）排放因子為 0.884 3 kg/kWh，根據標準附錄 A 主要能源碳排放因子選取天然氣碳（CO2）排放因子，即 55.54 t/TJ。因此，建筑運行階段每年的碳排放量如表 8 所示，運行階段碳（CO2）排放量為143.67 t/a。

表 8 建筑運行階段碳（CO2）排放量

5 結 語

經核算統計，建筑各階段碳排放量及所占比例如表 9 所示，研究樓棟 50 a 建筑總碳（CO2）排放量為 9 837.06 t，50 a 單位面積碳（CO2）排放強度為 1.64 t/m2。

表 9 建筑各階段碳（CO2）排放所占比例(50 a)

根據研究數據可以發現，碳排放最多的是建筑使用階段，其次是建設過程中的碳排放主建筑材料生產和運輸階段。由此可見，建筑全生命周期減排策略的重點在使用維護階段，可以通過使用新能源、提高能源使用率等手段減少碳排放，并在建筑材料采購時應該選擇綠色低碳建材，因地制宜，綜合考慮建材使用的本地供應。