“雙碳”目標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，基于全生命周期評價法，對建筑碳排放核算邊界、碳排放組成及碳排放核算方法進行研究。以某綠色建筑項目為例，對其建筑全生命周期進行碳排放核算，比較分析其碳減排效果。在此基礎上，從碳減、替碳兩方面提出綠色建筑碳減排路徑，為相關研究提供參考。

關鍵詞：碳排放；低碳建筑；全生命周期；碳排放核算

0 引言

我國已在國家戰(zhàn)略層面提出發(fā)展裝配式建筑，國家“十四五”規(guī)劃中也指出大力推廣裝配式建筑。在“雙碳”目標下，裝配式建筑是建筑業(yè)實現(xiàn)低碳減碳目標的有效途徑。裝配式建筑是將建筑物拆分成各類可進行工廠化生產(chǎn)的預制構件，構件通過工廠生產(chǎn)運輸?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效率、改善工程質量、縮短施工周期、四節(jié)一環(huán)保等優(yōu)點。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、指標體系構建、碳排放核算三個方面，對低碳建筑的碳排放進行評價，并結合其特點，建立低碳建筑碳排放模型，研究其對推動低碳建筑快速發(fā)展、實現(xiàn)綠色低碳建設目標的實際意義，為我國在國際碳交易市場上的碳交易份額做出一定貢獻，對促進裝配式建筑的發(fā)展具有實際意義。

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價是量化評價產(chǎn)品生產(chǎn)消費全過程的資源效率與環(huán)境影響的國際標準方法，基于標準化的工作方法和嚴格的定義量化分析生產(chǎn)、服務等活動對大氣、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準工具，亦在全球溫室氣體分析和評價中發(fā)揮基礎性的作用。

全生命周期碳排放評價過程既能實現(xiàn)評價目標的系統(tǒng)性分析，又能達到量化分析的目的。基于全生命周期方法所獲得的評價結果，能夠幫助生產(chǎn)單位識別關鍵環(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)境問題從某一個生命周期轉移到另一個生命周期，或者從某一類環(huán)境影響轉化成其他類型的環(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，從初級能源消耗、酸化、富營養(yǎng)化、臭氧層消耗、光化學煙霧等指標綜合評估建筑對環(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）工程預算清單、決算清單。

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

2.1.2 建筑材料運輸

建材運輸相關測算原則為如下：

（1）優(yōu)先按照實際的供貨地點、運輸距離、運

輸工具統(tǒng)計建材運輸碳排放。

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

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《建筑碳排放計算標準》（GB/T 51366—2019）^［4］附錄D及相關經(jīng)檢測過的相關廠商材料。

2.1.4 施工碳排放數(shù)據(jù)

施工碳排放數(shù)據(jù)根據(jù)施工組織臺賬、施工組織方案、施工機械清單等，詳細計算建造階段分部分項工程、措施項目的能源分項能耗，乘以能源碳排放因子，計算得出建造階段碳排放量。

2.1.5 建筑運行數(shù)據(jù)

根據(jù)建筑節(jié)能、綠色建筑評價標準相關要求，對建筑中供暖、空調、照明等能耗進行模擬或運行監(jiān)測，得到建筑能耗數(shù)據(jù)。圖1 建筑全生命期碳排放計算系統(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)水平設置。

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

（3）運輸方式碳排放因子按照《建筑碳排放計算標準》（GB/T 51366—2019）^［4］附錄E中默認值及書籍《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、折標煤系數(shù)及單位熱值碳排放因子計算而來。其中，熱值數(shù)據(jù)來源為《綜合能耗計算通則》（GB/T 2589—2020）^［6］附錄A，折標煤系數(shù)數(shù)據(jù)來源為《綜合能耗計算通則》（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《建筑碳排放計算標準》（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目指南——發(fā)電設施》（2022年修訂版）^［8］、《建筑碳排放計算標準》（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)建設廳《建筑碳排放計算導則（試行）》^［9］及論文《城市綠地碳匯核算方法及其研究進展》^［10］取值。

3 全生命期分析結果

3.1 材料生產(chǎn)與運輸階段

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

3.2 建造階段

若無詳細建造相關數(shù)據(jù)時，采用經(jīng)驗公式法進行計算。通過經(jīng)驗公式，估算建造階段的單位面積碳排放，再結合建筑面積計算出整個建造過程的碳排放總量。建造階段碳排放見表3。經(jīng)驗公式如下

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 建筑運行使用階段

本文根據(jù)維護記錄或維護計劃計算建筑在使用過程中的維修、更換活動產(chǎn)生的碳排放量。根據(jù)建筑使用年限及建材使用年限，計算建材維護更換次數(shù)，統(tǒng)計建材維護、更換產(chǎn)生的建材生產(chǎn)及運輸碳排放數(shù)據(jù)。

維護次數(shù)及維護碳排放量計算方法為：建材使用年限默認與建筑運行年限相同，若自定義輸入建材使用年限，則使用次數(shù)計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，則維護次數(shù)為50/30≈2次，維護次數(shù)為1次，建材維護碳排放量為（各建材一次生產(chǎn)碳排放量+各建材一次運輸碳排放量）×維護次數(shù)的累加值。建筑運行階段碳排放量降低情況。設計建筑與基準建筑碳排放對比圖如圖2所示，建筑運行階段碳排放匯總表見表4。

本文的碳排放強度在2016年執(zhí)行的節(jié)能設計標準的基礎上降低了60.49%，碳排放強度降低了7.48kgCO₂/（m²·a）。

3.4 報廢階段

若無詳細拆除相關數(shù)據(jù)時，則采用經(jīng)驗公式法進行計算。通過經(jīng)驗公式估算拆除階段的單位面積碳排放，再結合建筑面積計算出整個拆除過程的碳排放總量。拆除階段碳排放見表5，經(jīng)驗公式如下

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 結果匯總

建筑運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 結語

通過本文研究可知，建筑拆除階段對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算，對總碳排放的影響小于1%。建造、拆除階段應優(yōu)先按照施工組織或臺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結構，降低圍護結構負荷，選用更加高效節(jié)能的設備，增加可再生能源利用率，提高綠色植被面積。本文的相關數(shù)據(jù)和結果除了可滿足綠建評價、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)營等不同類型用戶的建筑碳排放活動數(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。

參考文獻

［1］劉科.夏熱冬冷地區(qū)高大空間公共建筑低碳設計研究［D］.南京：東南大學，2021.

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［7］住房和城鄉(xiāng)建設部.建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范：GB 55015—2021［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2022.

［8］生態(tài)環(huán)境部辦公廳.企業(yè)溫室氣體排放核算方法與項目指南——發(fā)電設施［R］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2022.

［9］廣東省住房和城鄉(xiāng)建設廳.建筑碳排放計算導則（試行）：粵建科〔2021〕235號［A］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2021.

［10］朱凱，張倩倩，武鵬飛，等.城市綠地碳匯核算方法及其研究進展［J］.陜西林業(yè)科技，2015（4）：34-39.

收稿日期：2023-12-15

作者簡介：

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。