大型公共建筑全生命周期碳排放核算及评价

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 大型公共建筑全生命周期碳排放核 算及评价 摘要：以生命周期理论为研究基 础，对大型公共建筑全生命周期碳排放 核算与评价的范围进行了界定，并分析 建立了大型公共建筑全生命周期碳排放 核算模型。以北京某大型公共建筑为例， 根据核算模型测算了其全生命周期碳排 放量并进行了分析评价，提出了针对大 型公共建筑节能减排的措施。 中国论文网 /7/view-12990133.htm 关键词：大型公共建筑；生命周 期评价；碳排放；温室气体 中图分类号：F407.9 文献标识码：A 文章编号： 16749944（2017）16001304 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 1 引言 温室气体排放是全球气候变暖的 主要原因1，而初级能源消耗是温室气 体排放的主要源头。建筑行业是世界上 最大的能源消耗行业之一，占全球最终 能源消耗的 30%2，建筑业初级能源消 耗占 30%40%，全球约有 40%50% 的温室气体来源于建筑业3。目前，我 国处在经济快速增长时期，建筑行业所 消耗的资源和材料约为我国资源利用量 的 40%50%，所消耗的能源约占全社 会各项活动总能耗的 30%4。建筑物在 施工建设、运营和拆除过程中所引起的 温室气体排放量，预计在 2030 年将占 全社会总排放量的 25%左右5。如何行 之有效的减少建筑物建造施工、运营维 护和拆除过程的碳排放已经成为世界各 国学者的研究热点。 生命周期评价（Life Cycle Assessment，LCA）方法是对某一产品 （或服务）在整个生命周期内相关的环 境因素和潜在影响进行评估6，7，已 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 被广泛用作建筑行业综合环境影响评估 方法。生命周期评价通过为各类型建筑 物和建筑材料产品生命周期的每个阶段 定义一个分析范围来评估能源消耗和环 境污染物排放水平8，9 。刘念雄等10 将 建筑物的生命周期划分为建材生产准备、 建筑物建造施工、运营维护、拆除 4 个 阶段，并对建筑物各个阶段的碳排放数 据进行了详细分析。Stephan A 等11 将建筑物生命周期框架分为建筑材料生 产、建筑物建造、运营维护、拆除及建 材产品处理阶段，并将建筑物生命周期 碳排放过程划分为物化、运输和运营三 个层次。笔者以生命周期评价理论为研 究基础，将北京市某大型公共建筑作为 实例研究对象，分析建立了大型公共建 筑全生命周期碳排放核算模型，根据核 算结果对案例建筑碳排放数据进行定量 分析，以期为我国现阶段大型公共建筑 节能减排和绿色发展提供理论支撑和基 础数据。 2 建筑业生命周期评价理论原理 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 2.1 核算边界 建筑物生命周期，是指建筑物从 开始设计建造到建筑物拆除处置的全过 程，包括建筑材料开采和生产，建筑构 配件生产加工，建材产品运输，建筑工 程建造施工，建筑物运营维护，循环再 利用及拆除处置等阶段，如图 1 所示 12。对大型公共建筑进行碳排放核算 应将视角聚集在建筑物的全生命周期内， 但由于大型公共建筑设计规划、招投标 等阶段的数据不可得且占比非常少，案 例中暂时只考虑对大型公共建筑碳排放 数据影响较大的主要阶段，即大型公共 建筑碳排放核算范围界定为物化、运营 和拆除阶段。 2.2 功能单位 建筑物碳排放量会因建筑物规模、 使用材料、使用机械器具、拆除方式的 不同而大不相同；而运营维护阶段碳排 放将会在建筑物全生命周期内持续发生， 因此建筑物的使用年限对碳排放数据的 影响也非常大。因此，选取一个合适的 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 功能单位是大型公共建筑生命周期评价 指标准确的关键，该指标要兼顾单个建 筑碳排放量的纵向可比性和各个建筑碳 排放量横向可比性。选取单位面积年碳 排放量作为建筑物生命周期碳排放评价 指标不仅能够减少因建筑物规模、使用 材料、机具不同而引起的影响，也能使 得各建筑物间指标评价结果具有一定的 一致性和可比性，故大型公共建筑生命 周期碳排放核算的功能单位是单位建筑 面积年碳排放量。 2.3 清单分析 建筑物生命周期碳排放清单分析， 是指为实现建筑物特定的研究目的，对 研究所需要的数据进行搜集，即针对所 研究建筑物形成的一份详细的输入输出 数据清单，如图 2 所示13。 2.4 核算模型 建筑物全生命周期碳排放一般以 产生的 CO2 排放量来衡量。核算模型 公式为14： CT=Cc+Cu+Cd （1） -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 式（1）中，CT 表示 CO2 总排 放量；Cc 表示物化阶段 CO2 排放量； Cu 表示运营阶段 CO2 排放量； Cd 表示 拆除阶段 CO2 排放量。 由此可以得出建筑物单位面积年 碳排放量，即建筑物生命周期 CO2 排 放量评价指标 C： C=CT/（S Y） （ 2） 式（2）中，S 代表建筑物的总 建筑面积，Y 代表建筑物的使用年限， 文献和标准表示，我国一般房屋使用年 限为 50 年。 建筑物物化阶段 CO2 排放量分 为三个部分，即： Cc=cc1+cc2+cc3（3） 式（3）中，cc1 表示物化阶段建 材产品生产所产生的 CO2 排放量；cc2 表示物化阶段建材产品运输所产生的 CO2 排放量；cc3 表示物化阶段施工过 程所产生的 CO2 排放量。 建筑物运营阶段 CO2 排放量 Cu 分为三个部分，即： -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 Cu=cu1+cu2+cu3（4） 式（4）中，cu2 表示 营阶段 建筑物供暖消耗能源所产生的 CO2 排 放量；表示运营阶段建筑物空调及照明 等消耗能源所产生的 CO2 排放量；表 示运营阶段建筑物空调及照明等消耗二 次能源所产生的 CO2 排放量。 建筑物拆除阶段 CO2 排放量分 为三个部分，即： Cd=cd1+cd2（5） 式（5）中，cd1 表示拆除阶段建 筑废弃物处理所产生的 CO2 排放量； cd2 表示拆除阶段建筑废弃物运输所产 生的 CO2 排放量。 3 北京市某公共建筑生命周期评 价 选取北京市某大型公共建筑作为 实例研究对象，其建设用地面积为 4.14 万 m2，总建设面积为 36.9 万 m2（办 公楼地上建设面积为 24.0 万 m2，地下 建设面积为 12.9 万 m2） ，设定该大型公 共建筑的使用寿命为 50 年。因设计规 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 划和招投标阶段碳排放量占比相当少且 数据不可得，案例只核算物化、运营和 拆除阶段的碳排放量。 3.1 数据 清单 该案例建筑物物化阶段的数据来 源于具体的施工方案和工程量清单。 建筑物物化阶段碳排放主要包括 建筑材料生产和运输、施工过程消耗能 源和资源所引起的排放。案例选取施工 用量最大的 10 种建材产品进行分析， 具体数值如表 1 所示。 表 1 建筑材料消耗量 种类水泥/万 t 钢筋/万 t 砂/万 t 石 /万 t 粘土砖/万块木材/m3 玻璃/万 t 铝材 /万 t 涂料/万 t 陶瓷/万 t 消耗量 15.925.6734.2143.501.791371.10.270.180. 131.70 该案例中大型公共建筑所用的建 筑材料主要是从北京周边地区购进，其 运输方式以公路运输为主，因无法准确 衡量建材产品运输距离，在此统一选取 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 35 km。其中公路运输的单位运输碳排 放为 1.92E-4 t/（t km） 15。施工过 程主要是各种施工机械消耗化石燃料所 产生的碳排放。 建筑物运营阶段碳排放主要包括 建筑物照明、采暖、空调等等日常生活 和工作所需的能源消耗排放，其数据主 要来源于建筑物使用过程中的能耗数据， 设定该大型公共建筑的使用寿命为 50 年，具体数据如表 2 所示。 建筑物拆除阶段碳排放主要包括 建筑废弃物处理和运输所产生的碳排放， 建筑废弃物运输量与消耗量一致，建筑 物废弃物处理工程量具体如表 3 所示。 3.2 碳排放核算 由表 13 的数据可以分别计算 出该大型公共建筑物化阶段、运营阶段 和拆除阶段碳排放量，具体如表 4 所示。 3.3 结论与分析 由表 4 可，该大型公共建筑生 命周期碳排放总量为 835.27 万 t，每平 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 方米年碳排放量为 452.72 kg/（a m2） 。 其中运营阶段碳排放量最多，为 804.92 万 t，占总排放量的 96.37%，每平方米 年碳排放量为 15.77 kg/（ a m2） ；其 次为物化阶段，碳排放为 29.10 万 t，占 总排放量的 3.48%，每平方米年碳排放 量为 436.27kg/（a m2） ；拆除阶段碳 排放量为 1.24 万 t，占总排放量的 0.15%， 每平方米年碳排放量为 0.67 kg/（a m2） 。因此，大型公共建筑节能减排的 重点方向在于运营阶段和物化阶段16。 运营阶段碳排放主要包括电力和 取暖耗能两大部分。照明和空调是电能 的主要消耗项目，因此在大型公共建筑 设计阶段就要考虑到能源消耗问题。一 是在保证人们办公和生活质量的情况下， 充分利用自然光和改变大型公共建筑的 电源结构，大力发展太阳能、风能等清 洁能源，推广高效清洁的供电体系；二 是养成良好的用电习惯，减少长明灯和 空调无效运行等方面的能源浪费；三是 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 在满足照明、取暖制冷需求的情况下， 要尽量采用节能环保型灯具，减少空调 等大型耗能设备的使用，降低建筑运营 耗能。 物化阶段碳排放主要集中在建筑 材料生产和施工机械运用方面，故可针 对这两方面进行节能减排改造。一是增 强建筑材料生产工艺和新型建筑材料的 研究开发，提高建筑材料行业的能源利 用率，提高建筑材料使用寿命；二是鼓 励建筑材料生产商实施清洁生产，从而 进一步降低材料损耗；三是选用新型节 能型施工机械，实现建筑工地用能的最 优化管理；四是合理安排施工现场作业， 尽量减少夜间施工。 4 结语 基于生命周期评价理论为研究基 础，分析了大型公共建筑生命周期碳排 放核算方法和评价原理，对大型公共建 筑生命周期碳排放核算范