綠色建筑碳排放核算方法及減排路徑研究

林明超 李曉娟 盧家婧

福建農(nóng)林大學(xué)交通與土木工程學(xué)院

0 引言

在我國(guó)，建筑業(yè)作為能源消耗量最大的產(chǎn)業(yè)之一，其碳排放量占全國(guó)總碳排放量的比值超過了50%。2020 年9 月，我國(guó)明確提出2030 年前碳達(dá)峰與2060年前碳中和目標(biāo)。2022年4月1日，我國(guó)開始實(shí)施新的有關(guān)于可再生能源的規(guī)范，規(guī)范中要求新建居住和公共建筑碳排放強(qiáng)度分別在2016年執(zhí)行的節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上平均降低40%，碳排放強(qiáng)度平均降低7 kgCO2/（m2·a），這意味著建筑碳排放計(jì)算成為硬性要求。為實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑向綠色建筑過渡，滿足當(dāng)前建筑業(yè)減排戰(zhàn)略要求，研究綠色建筑碳排放核算及減排路徑迫在眉睫。

我國(guó)碳排放核算研究起步較晚，也沒有一個(gè)統(tǒng)一、規(guī)范的數(shù)據(jù)庫(kù)。1999 年，臺(tái)灣地區(qū)提出了CO2排放指數(shù)和簡(jiǎn)單的計(jì)算方法［1］。近年來，裝配式建筑作為建筑業(yè)節(jié)能減排探索的路徑之一，國(guó)內(nèi)越來越多的學(xué)者加入裝配式建筑碳排放計(jì)算的行列。鄭曉云等人提出使用預(yù)制建筑生命周期評(píng)估(LCA)計(jì)算預(yù)制建筑碳排放，結(jié)果表明，注重廢物的回收利用率是很重要的［2］。孫艷麗等通過采用層次模糊綜合評(píng)價(jià)法創(chuàng)建了裝配式建筑碳排放評(píng)價(jià)指標(biāo)系統(tǒng)的體系［3］。高宇構(gòu)建了預(yù)制建筑的生命周期評(píng)估模型，結(jié)果表明，生產(chǎn)階段是減少拼裝組件排放量的重要階段［4］。劉燕從國(guó)內(nèi)外綠色建筑評(píng)價(jià)指標(biāo)設(shè)置入手，分析我國(guó)低碳建筑評(píng)價(jià)體系的合理性與完整性［5］。董雅紅等人以高層私人建筑為例，比較了預(yù)制與現(xiàn)場(chǎng)施工方法的碳排放［6］。國(guó)外對(duì)建筑碳排放的研究早于中國(guó)，美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家其裝配式建筑所占的比例已經(jīng)達(dá)到80%以上。美國(guó)學(xué)者特拉梅什對(duì)幾十起住宅建筑全生命周期能耗展開了研究，研究結(jié)果表示，運(yùn)營(yíng)階段的能耗大約占到全生命周期能耗的80%～90%，降低運(yùn)營(yíng)階段的能源消耗是減少碳排放和降低CO2排放的關(guān)鍵一環(huán)。綜合來看，LCA法以及碳排放系數(shù)法在學(xué)者們計(jì)算裝配式建筑的碳排放時(shí)應(yīng)用得最多。在碳排放數(shù)據(jù)庫(kù)方面，我國(guó)政府也進(jìn)行了大量的研究，但還處于逐步完善階段，比如《中國(guó)溫室氣體清單研究》［7］《2012 年中國(guó)區(qū)域及省級(jí)電網(wǎng)平均二氧化碳排放因子》［8］、CECS 374—2014《建筑碳排放計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)》［9］《建筑碳排放計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 51366-2019）等。國(guó)外在碳排放數(shù)據(jù)庫(kù)方面較為完善，如全球碳預(yù)算數(shù)據(jù)庫(kù)（GCB）、英國(guó)石油公司（BP）、美國(guó)能源信息署（EIA）等，國(guó)外碳排放研究在計(jì)算方法上也有許多值得我們借鑒學(xué)習(xí)的地方。

綜上所述，國(guó)內(nèi)對(duì)裝配式建筑碳排放量計(jì)算并沒有系統(tǒng)的、全面的數(shù)據(jù)支撐，國(guó)內(nèi)的碳排放因子的數(shù)據(jù)庫(kù)仍處在完善階段。現(xiàn)有的建筑碳排放核算研究都集中于現(xiàn)澆建筑等，關(guān)于裝配式建筑的碳排放的研究仍居少數(shù)，尤其是其中對(duì)于預(yù)制率與碳排放量關(guān)系的研究。裝配式建筑具有集成化、綠色化、高效化的特點(diǎn)，為滿足全球環(huán)境以及我國(guó)宏觀政策要求，本文選擇了裝配式建筑進(jìn)行綠色建筑碳排放的研究。本文通過對(duì)某一綠色建筑碳排放的核算，分析各階段碳排放的分布占比關(guān)系，并分析預(yù)制率與碳排放之間的關(guān)系，為提出減排路徑提供更多思考角度，為優(yōu)化減排方式提供一定的理論依據(jù)。本文的技術(shù)路線如圖1所示。

圖1 建筑路徑排放圖

1 裝配式建筑碳排放核算模型的構(gòu)建

1.1 碳排放路徑以及排放來源分析

建筑碳排放路徑如圖1所示。

在建材生產(chǎn)以及運(yùn)輸階段，碳排放主要來自鋼筋、混凝土、模板、預(yù)埋件等建材的消耗，以及生產(chǎn)設(shè)備的碳排放、運(yùn)輸階段機(jī)械的碳排放。在建造拆除階段，碳排放主要來自建造或拆除現(xiàn)場(chǎng)的能源消耗以及整個(gè)過程中的人工碳排放量以及機(jī)械碳排放量。在運(yùn)行階段，碳排放主要來自水暖電的能源消耗［10］。碳排放源以及其影響因素如表1所示。

表1 碳排放源以及其影響因素

1.2 碳排放因子的選取

碳排放系數(shù)又叫做碳排放因子，是指在正常技術(shù)經(jīng)濟(jì)和管理?xiàng)l件下，生產(chǎn)單位產(chǎn)品所產(chǎn)生的碳排放量的統(tǒng)計(jì)平均值［11］。由于在實(shí)際中，直接測(cè)量計(jì)算碳排放因子的方法耗時(shí)且不易取得，因此在本文中，碳排放因子的選取主要依據(jù)GB/T 51366-2019《建筑碳排放計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)》《IPCC 國(guó)家溫室氣體清單指南》（后文簡(jiǎn)稱“IPCC指南”）、中國(guó)生命周期基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)等中國(guó)成熟以及權(quán)威數(shù)據(jù)庫(kù)的碳排放因子，并通過參考各類相關(guān)論文，總結(jié)整理出可能涉及到的碳排放因子如表2 所示。其中，煤炭等碳排放因子的數(shù)據(jù)取自中國(guó)工程院、國(guó)家環(huán)境局溫室氣體控制項(xiàng)目、國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)能源研究所等國(guó)內(nèi)國(guó)家機(jī)構(gòu)對(duì)能源碳排放因子測(cè)定的平均值，并且根據(jù)1 kgC/kg≈3.67 kgCO2/kg，以及表3 所示使用1 kWh 時(shí)分別的排放系數(shù)，將標(biāo)準(zhǔn)煤換算為CO2的量，從而將碳排放單位統(tǒng)一為CO2的量，以便于后期的計(jì)算與比較。

表2 主要碳排放因子表

表3 使用1 kWh的排放系數(shù)

1.3 建立碳排放計(jì)算模型

1）建材生產(chǎn)及運(yùn)輸階段碳排放計(jì)算

建材生產(chǎn)及運(yùn)輸階段碳排放主要包括生產(chǎn)階段和運(yùn)輸階段的碳排放量的和，其單位建筑面積的碳排放量用公式表示如式（1）所示。

式中，AJC——建材生產(chǎn)及運(yùn)輸階段單位建筑面積碳排放（kgCO2/m2），ASC——建材生產(chǎn)階段碳排放（kgCO2），AYS——建材運(yùn)輸階段碳排放（kgCO2），S——建筑面積（m2）。其中，裝配式建筑建材生產(chǎn)階段的碳排放應(yīng)按式（2）計(jì)算。

式中，ASC——建材生產(chǎn)階段碳排放（kgCO2），Ki——第i種裝配式建筑主要建材消耗（kg），Li——第i種裝配式建筑主要建材碳排放因子（kgCO2/kg）。

在裝配式建筑的生產(chǎn)階段，碳排放主要來自主體結(jié)構(gòu)（即梁、板、柱等）和圍護(hù)結(jié)構(gòu)（門、墻、窗等）預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)而產(chǎn)生的碳排放，在計(jì)算時(shí)可以結(jié)合裝配式工程預(yù)（決）算清單或者材料購(gòu)買清單來進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，小部分不確定質(zhì)量或體積并且對(duì)整棟建筑而言碳排放量極少的材料,可以忽略不計(jì)入總體的碳排放計(jì)算。

裝配式建筑建材運(yùn)輸階段的排放應(yīng)按式（3）計(jì)算。

式中，Ki——第i 種裝配式建筑主要建材消耗（kg），Di——第i 種建材平均運(yùn)輸距離（km），Yi——第i 種建材所采用的運(yùn)輸方式相對(duì)應(yīng)的運(yùn)輸碳排放因子［kgCO2/(t·km)］。

裝配式建筑的材料運(yùn)輸主要包括預(yù)制構(gòu)件以及需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)澆筑構(gòu)件的原材料運(yùn)輸，具體材料如預(yù)拌混凝土、鋼筋、模板等。運(yùn)輸過程既包括了場(chǎng)外的水平運(yùn)輸也包括了場(chǎng)內(nèi)的垂直運(yùn)輸，由于垂直運(yùn)輸?shù)哪茉聪牟缓媒y(tǒng)計(jì)，因此在本文中暫不進(jìn)行計(jì)算。

2）建造拆除階段碳排放計(jì)算

建造拆除階段的碳排放計(jì)算包括了建造施工和拆除階段碳排放之和。其中，建造施工階段的碳排放按式（4）進(jìn)行計(jì)算，拆除階段的碳排放按式（7）進(jìn)行計(jì)算。

式中，BJZ——建筑建造階段單位建筑面積的碳排放量(kgCO2/m2)，Mi——第i類能源的碳排放因子(kg-CO2/kWh或kgCO2/kg)，Qfx,i——分部分項(xiàng)工程中第i 個(gè)項(xiàng)目工程量，ffx,i——分部分項(xiàng)工程中第i 個(gè)項(xiàng)目能耗系數(shù)(kWh/工程量計(jì)量單位)，Qcs,i——措施項(xiàng)目中第i個(gè)項(xiàng)目工程量，fcs,i——措施項(xiàng)目中第i個(gè)項(xiàng)目能耗系數(shù)(kWh/工程量計(jì)量單位)。其中，分部分項(xiàng)能耗系數(shù)以及措施項(xiàng)目能耗系數(shù)計(jì)算分別如式（5）和（6）。

式中，Ti,j——第i 個(gè)項(xiàng)目單位工程第j 種施工機(jī)械臺(tái)班消耗(臺(tái)班)，Rj——第i個(gè)項(xiàng)目第j種施工機(jī)械單位臺(tái)班能源消耗(kWh/臺(tái)班)，i——項(xiàng)目序號(hào)，j——施工機(jī)械序號(hào)。

式中，TA-i,j——第i 個(gè)措施項(xiàng)目單位工程量第j 種施工機(jī)械臺(tái)班消耗(臺(tái)班)。

式中，BCC——建筑拆除階段單位建筑面積碳排放(kgCO2/m2)，Ecc,i——建筑拆除階段第i 種能源總耗(kWh或kg)。

由于沒有拆除部分的人工以及機(jī)械清單方面的數(shù)據(jù)，因此在本文中此部分碳排放計(jì)算不進(jìn)行計(jì)算。本文中拆除階段的碳排放以運(yùn)輸拆除物而產(chǎn)生的碳排放計(jì)算為主，計(jì)算方法與運(yùn)輸階段計(jì)算方法相同。

3）運(yùn)行階段碳排放計(jì)算

裝配式建筑運(yùn)行階段的碳排放計(jì)算與其他建筑運(yùn)行階段的碳排放計(jì)算大同小異，主要包括了暖通空調(diào)、用水、照明以及電梯在運(yùn)行期間的碳排放量。由于本文重點(diǎn)研究的是預(yù)制水平與碳排放量的關(guān)系，因此運(yùn)行階段的碳排放計(jì)算不是本文的重點(diǎn)研究方向，只進(jìn)行粗略計(jì)算。運(yùn)行階段碳排放計(jì)算如式（8）所示。

式中，CYX——運(yùn)行階段碳排放（kgCO2），Ei——第i種能源年消耗量（kWh/年），ERi——由可再生能源系統(tǒng)提供的第i類能源量（kWh/年），y——建筑設(shè)計(jì)壽命（年）。

4）全生命周期碳排放計(jì)算

將各階段碳排放相加，得到裝配式建筑全生命周期碳排放計(jì)算如式（9）所示。

2 案例分析及比較

2.1 案例A碳排放核算

本文選取的案例A為湖南省株洲市天元區(qū)某裝配式建筑項(xiàng)目，本文選取其中的公寓樓作為研究對(duì)象進(jìn)行碳排放計(jì)算。該公寓樓共有20 層，層高3.2 m，結(jié)構(gòu)體系為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，總建筑面積約為13 019.852 m2。該項(xiàng)目采用預(yù)制疊合梁+預(yù)制疊合樓板+預(yù)制樓梯段的預(yù)制方案，預(yù)制率為15.10%。其中：一樓采用完全現(xiàn)澆式施工，十七樓至二十樓采用以現(xiàn)澆式為主，裝配式為輔的施工方案；二樓至十六樓采用以預(yù)制構(gòu)件為主，現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)為輔的施工方案。1 m3預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)階段消耗材料碳排放情況如表4所示。

表4 1 m3預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)階段消耗材料碳排放

1）生產(chǎn)階段碳排放量

案例A的生產(chǎn)階段的碳排放主要包括預(yù)制構(gòu)件部分與現(xiàn)澆部分組成，通過預(yù)制構(gòu)件分布圖紙以及項(xiàng)目決算清單可以大概計(jì)算得出預(yù)制部分構(gòu)件工程量（如表5所示）。

表5 預(yù)制構(gòu)件工程量

現(xiàn)澆部分建筑工程量如表6 所示（只計(jì)算主要現(xiàn)澆構(gòu)件體積），現(xiàn)澆部分無生產(chǎn)階段，則計(jì)算其材料碳排放。該項(xiàng)目大致的單位現(xiàn)澆構(gòu)件材料消耗碳排放量如表7所示。結(jié)合表4計(jì)算得出生產(chǎn)階段總碳排放量約為5 553.58 tCO2（如表8所示）。

表6 主要現(xiàn)澆構(gòu)件體積

表7 1 m3現(xiàn)澆構(gòu)件消耗材料碳排放

表8 生產(chǎn)階段總碳排放量

2）運(yùn)輸階段碳排放量

預(yù)制構(gòu)件單位立方的重量如表9所示，該工程預(yù)制部分采用重型柴油汽車（載重18 t）運(yùn)輸，現(xiàn)澆部分構(gòu)件采用中型柴油汽車（載重8 t），原材料以及預(yù)制構(gòu)件均由同一場(chǎng)地提供，因此二者運(yùn)距相同，均為100 km，則預(yù)制構(gòu)件總重量為2 234.257 t，現(xiàn)澆部分計(jì)算原材料運(yùn)輸產(chǎn)生的碳排放，1 m3原材料的重量如表10 所示，由于鋼材、PVC 以及鋁合金材料在生產(chǎn)階段的計(jì)量單位為重量，因此不需要再進(jìn)行轉(zhuǎn)化，表中只列出混凝土與砌塊單位立方的重量。

表9 1 m3預(yù)制構(gòu)件的重量

表10 1 m3原材料的重量

計(jì)算得出現(xiàn)澆部分原材料重16 386.61 t，計(jì)算如表11 所示。結(jié)合表1 的運(yùn)輸碳排放因子計(jì)算得出預(yù)制部分碳排放量為28.82 tCO2，現(xiàn)澆部分材料運(yùn)輸碳排放為293.32 tCO2，則運(yùn)輸階段總碳排放量為322.14 tCO2。

表11 現(xiàn)澆構(gòu)件所消耗原材料總重量

3）建造及拆除階段碳排放量

案例A 現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制構(gòu)件安裝采用的機(jī)械設(shè)備為塔式起重機(jī)進(jìn)行吊裝，使用能源類型為電能，單位立方的構(gòu)件消耗的能源統(tǒng)計(jì)如表12 所示。分析施工階段關(guān)鍵線路的碳排放發(fā)現(xiàn)主要為施工機(jī)械以及人工的碳排放量，因此本文以計(jì)算電力消耗的機(jī)械碳排放量以及人工消耗量為主，各現(xiàn)澆部位單位立方耗電量如表13 所示，則其總耗電量為12 189.99 kWh，預(yù)制構(gòu)件施工機(jī)械碳排放量為6 408.28 kgCO2，現(xiàn)澆施工機(jī)械碳排放為107 565.69 kgCO2，總機(jī)械碳排放為113.97 tCO2。根據(jù)實(shí)際的人、材、機(jī)匯總表以及施工天數(shù)，用工數(shù)以200人進(jìn)行計(jì)算，工期以160天計(jì)，則人工碳排放為211 520 kgCO2，人工與機(jī)械碳排放相加得出建造階段總碳排放為325.49 tCO2。由于該項(xiàng)目并未拆除，因此不進(jìn)行拆除的計(jì)算。

表12 1 m3預(yù)制構(gòu)件耗電量

表13 1 m3現(xiàn)澆部位施工耗電量

4）運(yùn)行階段碳排放量

建筑運(yùn)行階段的碳排放量與建筑使用年限有關(guān)，該項(xiàng)目設(shè)計(jì)使用年限為50 年，因此按50 年進(jìn)行計(jì)算。運(yùn)行階段的碳排放主要是暖通空調(diào)、照明等電器消耗電能所產(chǎn)生的碳排放量，以及每戶人家使用生活熱水產(chǎn)生的碳排放量。該項(xiàng)目約有居民110 戶，平均每戶3 人，根據(jù)湖南省人均用水定額160 L/d，則一戶一年用水量175.2 m3，50年用水量8 760 m3。根據(jù)湖南戶均用電量為339 kWh［21］，則每戶居民月均用電量按339 kWh計(jì)算，則一戶一年用電量4 068 kWh，50 年用電量203 400 kWh。110戶50年用電量為2 237 400 kWh，則用電的碳排放為11 762 011.8 kgCO2。110 戶50 年用水量為963 600 m3，則用水的碳排放量為876 876 kgCO2，則運(yùn)行階段總計(jì)碳排放量約為12 638.89 tCO2。

對(duì)各階段碳排放進(jìn)行相加，得出案例A 全生命周期碳排放（不包括拆除階段）為18 840.1 tCO2，單位面積碳排放為1.45 t/m2，結(jié)果在合理范圍內(nèi)，物化階段碳排放量為6 201.21 tCO2。通過分析案例A的碳排放結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)預(yù)制率為15.1%時(shí)，裝配式建筑的碳排放主要集中在生產(chǎn)以及運(yùn)行階段，其中生產(chǎn)階段占比29.47%，運(yùn)行階段占比67.09%，施工階段與運(yùn)輸階段碳排放占比相加在3.44%左右（圖2 所示）。只考慮物化階段時(shí)，生產(chǎn)階段碳排放占比達(dá)89.56%，運(yùn)輸階段占5.19%，施工階段占5.25%（圖3所示）。

圖2 裝配式建筑各階段碳排放量占比

圖3 物化階段各階段碳排放占比

2.2 案例B碳排放核算

以案例A 為原型，為探究預(yù)制水平與碳排放量之間的關(guān)系，故構(gòu)建案例B 與案例C 并分別計(jì)算其碳排放量，案例B 和案例C 與案例A 相比只有預(yù)制水平發(fā)生了改變，采用材料情況不變，建筑體積不改變，案例B 與C 的建筑面積均為13 019.852 m2。案例B 采用預(yù)制樓梯+預(yù)制疊合板+預(yù)制疊合梁+預(yù)制剪力墻的預(yù)制方案，預(yù)制率為62.35%，根據(jù)2.1 以及2.2 的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行案例B 各階段碳排放的計(jì)算。由于運(yùn)行階段的碳排放主要與用戶對(duì)設(shè)備的選擇有關(guān)，因此案例B 只進(jìn)行物化階段碳排放的計(jì)算。

生產(chǎn)階段、運(yùn)輸階段、施工階段機(jī)械碳排放計(jì)算過程分別如表14、15、16 所示。由于增加了預(yù)制構(gòu)件的工程量，使得塔吊機(jī)械工作增加，工期相對(duì)縮短，用工數(shù)相對(duì)減少。且由外國(guó)學(xué)者的研究結(jié)果［22］，20層裝配式住宅建筑每升高10%的預(yù)制率，用工量減少5.29%左右，工期縮短2.65%，因此案例B 施工階段人工數(shù)以150 人計(jì)，工期以140 天計(jì)。則施工階段人工碳排放為138 810 kgCO2。由表可知，生產(chǎn)階段碳排放為5 346.50 tCO2，運(yùn)輸階段碳排放為405.44 tCO2，施工階段機(jī)械碳排放為49.29 tCO2，則案例B 物化階段總碳排放量為5 801.23 tCO2。

表14 案例B生產(chǎn)階段碳排放計(jì)算

表15 案例B運(yùn)輸階段碳排放計(jì)算

2.3 案例C碳排放核算

在案例B 的基礎(chǔ)上，案例C 再增加預(yù)制構(gòu)件的比例，案例C 的預(yù)制方案為預(yù)制疊合板+預(yù)制疊合梁+預(yù)制剪力墻+預(yù)制填充墻+預(yù)制樓梯，預(yù)制率為72.88%，建筑面積與案例A 和B 相同，均為13 019.852 m2。生產(chǎn)階段、運(yùn)輸階段、施工階段機(jī)械碳排放計(jì)算過程分別如表17、18、19所示。案例C施工階段人工數(shù)以140人計(jì)，工期以136天計(jì)，用工量以及工期計(jì)算方法同案例B，則人工碳排放量為125 854.4 kgCO2。由表可知，生產(chǎn)階段碳排放為5 496.33 tCO2，運(yùn)輸階段碳排放為222.01 tCO2，施工階段碳排放為46.50 tCO2，案例C 總碳排放量為5 764.84 tCO2。

表17 案例C生產(chǎn)階段碳排放計(jì)算

表18 案例C運(yùn)輸階段碳排放計(jì)算

表19 案例C施工階段機(jī)械碳排放計(jì)算

2.4 不同案例比較分析

由以上對(duì)案例A，B，C物化階段的碳排放計(jì)算，繪制表20進(jìn)行比較分析。

表20 案例A、B、C各階段碳排放量對(duì)比

由表20 可知，當(dāng)預(yù)制水平越高時(shí)，物化階段碳總排放量越低，預(yù)制水平提高得越多，物化階段碳排放量降低越多。細(xì)化到每個(gè)階段的對(duì)比時(shí)可以發(fā)現(xiàn)，生產(chǎn)階段的碳排放量隨著預(yù)制水平的升高呈現(xiàn)先減少后增加的情況，因此推斷在生產(chǎn)階段，預(yù)制率會(huì)存在一個(gè)臨界值，當(dāng)超過這個(gè)臨界值時(shí)，碳排放量會(huì)隨著預(yù)制水平的提高不降反升，這是由于建筑材料減排而預(yù)制構(gòu)件“增排”引起的。生產(chǎn)階段碳排放量以及預(yù)制率的組合如圖4 所示。

圖4 案例A、B、C建材生產(chǎn)階段碳排放量及預(yù)制率

在運(yùn)輸階段，隨著預(yù)制率的升高，碳排放量呈現(xiàn)先上升后下降的情況，這是由于預(yù)制率越高，預(yù)制構(gòu)件所占整個(gè)建筑的比例越高，構(gòu)件運(yùn)輸?shù)奶寂欧帕吭黾佣嘤谒鶞p少的原材料運(yùn)輸碳排放，并且構(gòu)件與材料的運(yùn)輸受運(yùn)輸?shù)牟牧嫌绊?，運(yùn)輸預(yù)制剪力墻會(huì)導(dǎo)致碳排放量增加，運(yùn)輸預(yù)制填充墻則會(huì)起到減排的效果。運(yùn)輸階段碳排放量以及預(yù)制率的組合如圖5所示。

圖5 案例A、B、C建材運(yùn)輸階段碳排放量及預(yù)制率

施工階段的碳排放量與預(yù)制率關(guān)系較為明顯，大體成線性關(guān)系。隨著預(yù)制水平的提高，施工階段碳排放量逐漸減少，并且通過分析具體的人工以及機(jī)械碳排放可以發(fā)現(xiàn)，施工階段碳排放的減少主要是由于用工量節(jié)約引起的。施工階段碳排放與預(yù)制率組合如圖6所示。

圖6 案例A、B、C施工階段碳排放量及預(yù)制率

3 裝配式建筑減排路徑

在生產(chǎn)階段，通過碳排放計(jì)算的過程發(fā)現(xiàn)，其排放源主要是鋼材以及混凝土消耗而產(chǎn)生的碳排放，其中預(yù)制剪力墻以及疊合梁的碳排放最大。因此裝配式建筑在選擇預(yù)制方案時(shí)，可以適當(dāng)降低預(yù)制剪力墻以及疊合梁的使用，或者降低其對(duì)鋼材以及混凝土的用量，這樣可以在生產(chǎn)階段起到一定的減碳效果。同時(shí)，由于鋁材的碳排放系數(shù)較大，因此在生產(chǎn)的時(shí)候可以盡量控制鋁材的用量，提高建材回收效率［19］，可以達(dá)到良好的減碳效果。此外，由于疊合板以及預(yù)制內(nèi)墻在生產(chǎn)階段的碳排放量最小，所以在預(yù)制方案中可以盡可能多地使用它們，整體降低生產(chǎn)階段的碳排放量。

在運(yùn)輸階段，對(duì)大型的預(yù)制構(gòu)件如預(yù)制剪力墻等，應(yīng)選擇合適的運(yùn)輸器具并進(jìn)行合理安放。在運(yùn)輸時(shí)，合理安排運(yùn)輸班次，做好與現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)度的銜接，盡量縮短運(yùn)輸距離，溝通選擇好距離施工現(xiàn)場(chǎng)最近的廠家進(jìn)行生產(chǎn)運(yùn)輸，降低構(gòu)件因路程較遠(yuǎn)顛簸而出現(xiàn)破損的可能性，同時(shí)也能達(dá)到減少碳排放量的效果。

在施工階段，推行綠色施工，優(yōu)先采用小型節(jié)能機(jī)械，通過使用低碳施工機(jī)械來達(dá)到節(jié)約用電和水等的目的。在施工現(xiàn)場(chǎng)，為避免揚(yáng)塵，以及噪聲騷擾到周邊居民，可采用封閉施工的方式進(jìn)行。采用裝配式建筑，在施工階段對(duì)比傳統(tǒng)建筑，碳排放已經(jīng)大大降低，但綠色施工方面還有一定的減排潛力。

在運(yùn)行階段，作為全生命周期碳排放量最大的階段，實(shí)現(xiàn)碳減排的空間很大。首先，可以采取推行節(jié)能的暖通空調(diào)以及照明設(shè)備。其次，可以在居民用電意識(shí)方面作出努力，培養(yǎng)全民節(jié)約用電的良好意識(shí)，在不使用時(shí)及時(shí)地關(guān)閉電源，促成全民低碳環(huán)保的良好習(xí)慣。最后，可以引進(jìn)BIM技術(shù)進(jìn)行精確的物聯(lián)網(wǎng)建筑設(shè)備管理，減少能源浪費(fèi)，也能達(dá)到減排的效果。

4 結(jié)論

本文通過建立裝配式建筑全生命周期的碳排放量計(jì)算模型，利用碳排放系數(shù)法，計(jì)算了建材生產(chǎn)、運(yùn)輸、施工以及運(yùn)行不同階段的碳排放量，并以湖南省某項(xiàng)目為例進(jìn)行了除拆除階段的全生命周期的建筑碳排放量計(jì)算。由計(jì)算數(shù)據(jù)可知，該建筑全生命周期單位面積碳排放量指標(biāo)為1.45 t/m2?？偨Y(jié)案例分析的結(jié)果可以得出以下兩點(diǎn)結(jié)論：

1）運(yùn)行期間建筑的碳排放量占比最高，為67.09%，其次為建材生產(chǎn)階段。因此，使建筑的生命周期碳排放減少，最好的方法是在運(yùn)行階段采用具備優(yōu)越性能的節(jié)能燈和空調(diào)設(shè)備，將智能控制和智能管理結(jié)合起來，控制運(yùn)行階段的碳排放量，同時(shí)完善運(yùn)營(yíng)管理，減少建筑運(yùn)營(yíng)所需的能源消耗來達(dá)到最佳減排效果。

2）由于使用預(yù)制構(gòu)件增多導(dǎo)致建筑材料減排以及建筑材料“增排”，因此要想使物化階段碳排放達(dá)到最低，預(yù)制水平應(yīng)有一個(gè)臨界值，在臨界值以下的范圍內(nèi)增加預(yù)制率才能達(dá)到減排效果。雖然施工階段的碳排放量是隨著預(yù)制率的增加而減少的，但施工階段的碳排放量只占物化階段的2%至5%左右，對(duì)物化階段碳排放量的影響相較生產(chǎn)階段微不足道，因此物化階段的減排重點(diǎn)仍是在于生產(chǎn)階段。