基于生命周期評價法的新型裝配式支架碳排放分析

作者簡介：李松駿（1991—），工程師，主要從事項目安全管理工作。

文章采用生命周期評價法對新型裝配式支架在生產階段、運輸階段、裝配與拆除階段進行碳排放計算，旨在形成新型裝配式支架在整個生命周期碳排放核算方法和提出節能減排建議，對降低造價成本與實現綠色建造具有重要的意義。

節能減排；低碳環保；生命周期評價法；綠色建造

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0?引言

全球氣候變化形勢嚴峻，自2010年以來，我國已成為全球最大的能源消費國，碳排放量急劇增長，給環境帶來了巨大壓力。為此，在過去十幾年，我國積極實施了一系列應對氣候變化的國家戰略或政策，并宣布了2030年碳達峰和2060年碳中和的目標和愿景。目前，關于碳排放量的計算方法主要有實測法、質量平衡法以及生命周期評價法等。但由于實測法需要耗費大量的人力和物力，且對操作人員素質和專業設備要求較高，故難以進行大范圍的推廣。而質量平衡法工作量大，加之其需要搜集詳細的工業生產過程數據和全面了解生產工藝等情況，因此僅適用于數據基礎較好的行業。相比于實測法和質量平衡法，生命周期評價法操作簡單，適用范圍較廣，受到國內大多數學者的青睞。近年來，為了更好地響應國家“雙碳”政策，國內部分學者開展了基于生命周期評價法的建筑領域碳排放研究與分析。文獻［1］以18層典型預制剪力墻住宅建筑為研究對象，建立了其碳排放計算模型，并進一步測算其在生產階段、運輸等階段的碳排放量，給建筑行業節能減排提供了有效參考。文獻［2］以重慶市某輕鋼裝配式集成別墅為例，基于裝配式建筑的建造、使用以及廢棄3個階段，同時識別影響碳排放的主要因素，研究裝配式建筑的全生命周期各個階段碳排放的貢獻率及其靈敏度，進一步地提高建筑廢棄品的回收利用率，為今后回收建材提供新思路。然而，目前大多數學者僅對建筑領域的碳排放量有較多研究與分析，關于交通領域的碳排放涉及較少。鑒于此，本文基于生命周期評價法開展現澆箱梁用新型裝配式支架研究，深入探討其在生產階段、運輸階段以及裝配階段與拆除階段的全壽命周期碳排放量，最后對比分析各個階段的碳排放量對整個生命周期碳排放貢獻占比，并據此提出合理化的節能減排建議，為今后加工制造與現場裝配提供新的思路。

1?碳排放核算技術路線

為了能夠詳細計算碳排放量，并結合現澆箱梁用新型裝配式支架在全壽命周期上的特點，進一步明確碳排放核算研究技術路線。其基本思路大致為：（1）明確新型裝配式支架核算邊界，確定碳排放來源和碳排放因子，如新型裝配式支架全壽命周期通常劃分為生產階段、運輸階段、裝配階段以及拆除階段；（2）分別計算每個階段的碳排放量，再次進行匯總裝配式預制構件在整個生命周期下的碳排放總量，最后對比分析每個階段的碳排放量對整個生命周期碳排放貢獻占比，并提出合理化的節能減排建議。如圖1所示。

2?生命周期評價法

目前，碳排放主要指的是以CO2為主的一些溫室氣體的排放量。為了響應國家能源政策，不少專家學者開始關注裝配式建筑的碳排放研究，并采用不同的研究手段，其中包括實測法和生命周期評價法等。實測法可以直接根據具體項目有針對性、準確地測量實際項目的二氧化碳生產量，但其對測試人員技術性要求強，對測算設備的專業性要求高，需要耗費較大的人力物力成本。而相比于實測法，生命周期評價法具有簡單明確、易于操作等優勢，是一種從產品的整個生命周期評估其對環境影響的研究方法，因此本文主要采用該方法計算新型裝配式支架碳排放量。

2.1?構建碳排放計算模型

基于新型裝配式支架的生產、運輸以及裝配與拆除階段的碳排放來源，如表1所示，構建生命周期碳排放模型，如式（1）所示：

2.2?碳排放系數選取

2.3?碳排放模型計算

2.3.1?生產階段碳排放量

生產階段的碳排放量主要包括2個部分，即原材料碳排放量和生產過程碳排放量。原材料碳排放主要指的是原材料在采購、加工以及出廠運輸過程的碳排放量，其主要與原材料使用量和生產加工過程的碳排放系數有關，計算公式如式（2）所示：

而生產過程碳排放量主要與所使用的機械消耗量和相應的碳排放系數有關，計算公式如式（3）所示：

運輸階段的碳排放量不僅要考慮新型裝配式支架的重量、運輸車輛運輸距離，而且也要考慮運輸工程返程空載系數和碳排放系數，計算公式如式（5）所示：

2.3.3?裝配與拆除階段碳排放量

裝配階段碳排放計算指的是現場裝配與拆除時運行各施工機械能源消耗產生的碳排放，主要與構件施工耗能量和對應的能源碳排放系數有關，計算公式如式（6）所示：

3?案例分析

目前，生命周期評價法主要分析裝配式建筑的碳排放量，如預制疊合板和疊合梁等，但幾乎未提及交通領域的裝配式結構，特別是新型裝配式支架。因此本文基于生命周期評價法對新型裝配式支架開展全壽命周期內的碳排放量計算。

首先明確了新型裝配式支架各個階段的碳排放來源并進行歸類統計（如表1所示）；其次查詢《計算標準》，并根據不同材料類、能源類以及車輛運輸類進一步確定相應的碳排放系數（如表2所示）；再次構建新型裝配式支架碳排放模型并定量計算生命周期內材料消耗量或者能源消耗量，如下頁表3所示；最后根據每個階段的貢獻占比進行結論分析及提出合理化建議。

進一步的，根據碳排放系數（表2）和生命周期內材料消耗量或能源消耗量（表3），并結合公式（1）～（6）分別計算新型裝配式支架的生產階段、運輸階段以及裝配與

拆除階段的碳排放量，如表4所示。

通過表4匯總得到新型裝配式支架整個生命周期內碳排放量，進一步分析每個階段的貢獻占比和結論分析，進而提出合理化建議。

由圖2可知，在新型裝配式支架的整個生命周期中，生產階段碳排放量占比最大，高達98.25%，其幾乎涵蓋了整個生命周期的碳排放量，運輸階段的碳排量次之，占比為1.49%，而裝配與拆除階段的碳排量最小，僅為0.26%，說明對整個生命周期的碳排量影響最小。因此，為了更好地控制新型裝配式支架的碳排量，需要重點對其生產階段的原材料用量與加工工藝進行優化，并提出針對性的節能減排建議。

（1）優化新型裝配式支架重量：在滿足支架結構受力性能和施工要求的前提下，優化新型裝配式支架總體重量，從而減少支架加工量和減輕車輛的運輸總重量，旨在源頭上直接減少新型裝配式的碳排量。

（2）優化新型裝配式支架加工工藝：一方面制定加工排期計劃表，明確每個節點重點任務并優化支架加工流程，合理安排機器作業，避免多次重復打開機械進而減少不必要的資源浪費；另一方面考慮采用螺栓連接或內外螺紋對接方式，減少支架加工焊接工作量，實現最大限度降低新型裝配式支架加工的碳排放。

4?結語

本文基于生命周期評價法開展新型裝配式支架碳排放研究，明確碳排放來源和確定碳排放系數，同時構造碳排放計算模型并定量地計算新型裝配式支架的生產階段、運輸階段以及裝配與拆除階段的碳排量，由此得出生產階段的碳排量占比最大，并對該階段的原材料用量與加工工藝提出了節能減排建議，為后續控制新型裝配式支架的碳排量提供有效的參考。

［1］曹?西，繆昌鉛，潘海濤.基于碳排放模型的裝配式混凝土與現澆建筑碳排放比較分析與研究［J］.建筑結構，2021，51（S2）：1 233-1 237.

［2］鄭曉云，徐金秀.基于LCA的裝配式建筑全生命周期碳排放研究——以重慶市某輕鋼裝配式集成別墅為例［J］.建筑經濟，2019，40（1）：107-111.