加氣混凝土砌塊與燒結(jié)頁(yè)巖空心磚全生命周期能耗與碳排放分析

李清疆，劉 軍

（1.重慶市盛繪建筑節(jié)能科技發(fā)展有限公司，重慶401121；

2.中煤科工集團(tuán)重慶設(shè)計(jì)研究院有限公司 綠色建筑技術(shù)中心 重慶400016）

加氣混凝土砌塊與燒結(jié)頁(yè)巖空心磚全生命周期能耗與碳排放分析

李清疆1，劉 軍2

（1.重慶市盛繪建筑節(jié)能科技發(fā)展有限公司，重慶401121；

2.中煤科工集團(tuán)重慶設(shè)計(jì)研究院有限公司 綠色建筑技術(shù)中心 重慶400016）

從理論和實(shí)際應(yīng)用兩個(gè)角度，對(duì)比加氣混凝土砌塊與燒結(jié)頁(yè)巖空心磚的能耗和碳排放量。從理論上看，加氣混凝土砌塊因輕質(zhì)多孔能夠顯著降低建筑能耗和碳排放；但從實(shí)際應(yīng)用角度來(lái)看，加氣混凝土砌塊與平衡飽水后頁(yè)巖空心磚相比，不再具有節(jié)能減排優(yōu)勢(shì)。應(yīng)控制加氣混凝土砌塊的吸水率，以保證在使用過(guò)程中良好的保溫隔熱效果，減少能耗和碳排放。

加氣混凝土砌塊；頁(yè)巖空心磚；全生命周期；能耗；碳排放

0 引言

加氣混凝土技術(shù)始于100年前，我國(guó)使用歷史約50年。20世紀(jì)90年代開(kāi)始，隨著國(guó)家大力提倡節(jié)能減排，廣泛推廣建筑節(jié)能，特別是 “禁止使用粘土實(shí)心磚”條令頒布以來(lái)，新型節(jié)能建材產(chǎn)品已成為社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)。加氣混凝土砌塊是一種節(jié)能墻材，它具有容重輕、保溫性能高、吸音效果好、可加工性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。在能耗及碳排放方面，加氣混凝土砌塊與頁(yè)巖燒結(jié)空心磚相比，具有減輕建筑自重、節(jié)能降耗的作用。從理論上看，加氣混凝土砌塊的容重越低，其能耗和碳排放的優(yōu)勢(shì)越明顯。

本文以年產(chǎn)20萬(wàn)立方的加氣混凝土生產(chǎn)線(xiàn)的實(shí)際生產(chǎn)能耗值為基礎(chǔ)，推算其實(shí)際能耗和碳排放水平，并結(jié)合建筑使用壽命，對(duì)全壽命周期能耗和碳排放量進(jìn)行折算，給出二者的對(duì)比結(jié)果。

1 加氣混凝土的能耗和碳排放分析

1.1 生產(chǎn)過(guò)程的能耗和碳排放

表1 B05級(jí)和B07級(jí)加氣混凝土砌塊的單位能耗和碳排放

根據(jù)加氣混凝土砌塊的生產(chǎn)工藝，能耗包括電能能耗和蒸汽能耗兩部分。電能主要指配料、混料、物料和模具能耗轉(zhuǎn)運(yùn)、待蒸壓砌塊入模等過(guò)程中消耗的電力能源；蒸汽能主要指砌塊在蒸壓釜內(nèi)養(yǎng)護(hù)過(guò)程消耗的蒸汽能源。加氣混凝土砌塊生產(chǎn)企業(yè)的蒸汽能耗占到總能耗的80%以上。因此，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，只計(jì)算蒸壓養(yǎng)護(hù)過(guò)程中的蒸汽能耗，總能耗按蒸養(yǎng)過(guò)程的所占能耗比例折算。表1為B05級(jí)和B07級(jí)加氣混凝土砌塊的單位能耗和碳排放，表2為B05級(jí)和B07級(jí)加氣混凝土砌塊的能耗分布［1］。

表2 B05級(jí)和B07級(jí)加氣混凝土能耗分布

1.2 全生命周期能耗和碳排放

為反映加氣混凝土砌塊在全生命周期里能耗與碳排放的分布狀況，編制表3反映每立方B05級(jí)加氣混凝土砌塊的能耗和碳排放在全生命周期內(nèi)的分布，編制表4反映B05級(jí)加氣混凝土在全壽命周期主要階段的能耗和碳排放分布。假定砌塊使用壽命為70年［2］。

表3 B05級(jí)加氣混凝土全壽命周期能耗及碳排放分布

表4 B05級(jí)加氣混凝土全壽命周期主要階段的能耗及碳排放分布

從表4可以看出，在使用過(guò)程加氣混凝土砌塊的能耗和碳排放占到85%以上。因此，對(duì)于導(dǎo)熱系數(shù)比較低、保溫隔熱效果好、耐久性的建筑材料的能耗和碳排放計(jì)算，應(yīng)從全壽命周期角度考慮。雖然加氣混凝土生產(chǎn)的一次投資較高，產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中的能耗和碳排放與其他建筑材料相比沒(méi)有明顯優(yōu)勢(shì)，但是從全壽命周期來(lái)看，加氣混凝土的節(jié)能減排優(yōu)勢(shì)明顯。

1.3 不同容重級(jí)別加氣混凝土砌塊對(duì)比

為便于對(duì)比分析加氣混凝土容重對(duì)能耗和墻體重量的影響，從理論上來(lái)說(shuō)，以200mm厚B05級(jí)加氣混凝土砌塊墻體傳熱系數(shù)為基準(zhǔn)，折算相同墻體傳熱系數(shù)的條件下，B07級(jí)加氣混凝土的墻體厚度值。表5表示B05級(jí)與B07級(jí)加氣混凝土砌塊在相同的墻體保溫能力的條件下，墻體厚度和單位面積墻體自重對(duì)比。圖1表示B05級(jí)B07級(jí)加氣混凝土砌塊在生產(chǎn)和使用過(guò)程中的能耗對(duì)比。

表5 B05級(jí)加氣混凝土砌塊與B07級(jí)墻體厚度和墻體自重對(duì)比

圖1 B05級(jí)B07級(jí)加氣混凝土砌塊的能耗對(duì)比

從表5和圖1可以看出，B05級(jí)與B07級(jí)加氣混凝土砌塊在具有相同的墻體保溫能力的條件下，B05級(jí)比B07級(jí)的墻體厚度減薄56mm，墻體自重減輕44%。在生產(chǎn)和使用過(guò)程中的能耗，在使用一年內(nèi)B07級(jí)與B05級(jí)的能耗差異不大。但在使用1年后，隨著使用年限增加，B07級(jí)能耗顯著高于B05級(jí)。因此，B05級(jí)的節(jié)能減排效果顯著。

2 加氣混凝土與頁(yè)巖空心磚能耗對(duì)比

在理論情況下，以256mm厚B07級(jí)加氣混凝土砌塊墻體傳熱系數(shù)為基準(zhǔn)，折算在相同墻體傳熱系數(shù)條件下900級(jí)頁(yè)巖空心磚的墻體厚度值。表6表示B07級(jí)加氣混凝土砌塊與頁(yè)巖燒結(jié)空心磚在具有相同墻體保溫能力條件下墻體厚度和單位面積墻體自重對(duì)比，圖2表示B07級(jí)加氣混凝土砌塊與頁(yè)巖燒結(jié)空心磚在生產(chǎn)和使用過(guò)程中的能耗對(duì)比，假定二者使用壽命均為70年。加氣混凝土砌塊與燒結(jié)頁(yè)巖空心磚在相同的墻體保溫能力條件下，加氣混凝土砌塊的墻體厚度減薄29mm，墻體自重減少30%。圖2表明，在達(dá)到同等保溫效果的條件下，在生產(chǎn)和使用過(guò)程中加氣混凝土砌塊能耗低于頁(yè)巖空心磚，而且隨使用年限增加，能耗降低幅度更大，以單位能耗折算出對(duì)應(yīng)的碳排放對(duì)比也有相同的結(jié)果。因此，從理論上看，加氣混凝土砌塊的能耗及碳排放明顯低于頁(yè)巖空心磚。

表6 B07級(jí)加氣混凝土砌塊與頁(yè)巖燒結(jié)空心磚墻體厚度和墻體自重對(duì)比

圖2 B07級(jí)加氣混凝土砌塊與頁(yè)巖燒結(jié)空心磚的能耗對(duì)比

3 加氣混凝土與燒結(jié)頁(yè)巖空心磚實(shí)際碳排放分析

加氣混凝土砌塊全生命周期的能耗及碳排放處于較低水平，但這個(gè)結(jié)論只是根據(jù)理論推算的結(jié)果。從前面的分析中可知，加氣混凝土砌塊近90%的碳排放集中在使用過(guò)程中，能否保持理論保溫隔熱性能，對(duì)能耗和碳排放影響極大。

從實(shí)際情況來(lái)看，加氣混凝土砌塊是輕質(zhì)多孔材料，吸水率大是使用過(guò)程中不可避免的問(wèn)題。在實(shí)際使用環(huán)境中加氣混凝土砌塊吸水后，墻體的傳熱系數(shù)會(huì)明顯增加，導(dǎo)致墻體保溫隔熱性能變差。圖3表明，加氣混凝土砌塊的含水率與導(dǎo)熱系數(shù)成正比，砌體含水率每增加6%，導(dǎo)熱系數(shù)增加0.04～0.06 W/（m·k）。我國(guó)南方大部分地區(qū)常年空氣濕度相對(duì)較大，墻體材料的平衡含水率肯定遠(yuǎn)高于絕干狀態(tài)，因此加氣混凝土砌塊外墻的實(shí)際保溫隔熱性能會(huì)有所下降，使用過(guò)程中的能耗和碳排放與理論值有較大差異。

圖3反映B07級(jí)加氣混凝土砌塊與燒結(jié)頁(yè)巖空心磚實(shí)際碳排放對(duì)比，能耗值對(duì)比與碳排放值對(duì)比結(jié)果類(lèi)似。從圖3可知，達(dá)到平衡含水率的加氣混凝土砌塊與頁(yè)巖空心磚的碳排放基本相同，生產(chǎn)過(guò)程中燒結(jié)空心磚的高能耗導(dǎo)致其碳排放略高于加氣混凝土砌塊。隨著使用年限的增加，加氣混凝土砌塊的吸水率大于頁(yè)巖磚。在使用15年后，加氣混凝土砌塊的碳排放量則超過(guò)了頁(yè)巖空心磚，加氣混凝土砌塊的碳排放量和能耗值反而比頁(yè)巖空心磚大，這說(shuō)明加氣混凝土砌塊在考慮到塊材平衡含水率導(dǎo)致導(dǎo)熱系數(shù)下降后，與頁(yè)巖空心磚相比已不具有優(yōu)勢(shì)。

圖3 B07級(jí)加氣混凝土砌塊與頁(yè)巖燒結(jié)空心磚實(shí)際碳排放對(duì)比

4 結(jié)論

從理論上看，加氣混凝土砌塊因質(zhì)量輕、保溫隔熱性能好，在全壽命周期的能耗和碳排放較低，且加氣混凝土密度等級(jí)越低，節(jié)能減排效果越好，與頁(yè)巖空心磚相比有較大優(yōu)勢(shì)，符合現(xiàn)發(fā)展低碳節(jié)能型建筑材料的要求。

從實(shí)際情況來(lái)看，由于我國(guó)建筑保溫材料熱工性能檢測(cè)均在材料絕干狀態(tài)進(jìn)行。但在實(shí)際使用過(guò)程中，加氣混凝土因多孔結(jié)構(gòu)在達(dá)到平衡含水狀態(tài)后，全壽命周期的能耗和碳排放與頁(yè)巖空心磚相比無(wú)明顯優(yōu)勢(shì)，難以達(dá)到理想的保溫隔熱效果。因此，應(yīng)控制加氣混凝土的吸水率。

［1］劉軍，鄭先鳳，謝小莉.加氣混凝土砌塊全生命周期碳排放量的理論與實(shí)際分析［J］.建筑砌塊與砌塊建筑，2012（5）：43-45.

［2］尚春靜，張智慧.建筑生命周期碳排放核算［J］.工程管理學(xué)報(bào)，2010（24）：7-12.

［3］曹萬(wàn)智，閆麗豐，楊永恒.使用加氣混凝土應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題［J］.墻材革新與建筑節(jié)能，2003（3）：20-22.

責(zé)任編輯 仇大勇

Lifecycle Energy Consumption and Carbon Emissions of Aerated Concrete Block and Sintered Shale Hollow Brick

LI Qingjiang1，LIU Jun2
（1.Chongqing Sheng Painted Building Energy Saving Technology Development Co.，Ltd.Utilizing 401121；2.Coal Science and Industry Group Chongqing Design and Research Institute Co.，Ltd.，green building technology center，Chongqing 400016，China）

The energy consumption and carbon emissions of aerated concrete block and sintered shale hollow brick are compared from the theory and practical application.From the theory，aerated concrete block can significantly reduce energy consumption and carbon emissions due to porous light；but from the point of view of practical application，compared to the shale hollow brick after equilibrium saturation，the aerated concrete block has no longer the advantages of energy-saving emission reduction.The water absorption rate of aerated concrete block should be controlled to ensure the good thermal insulation effect，and reduce its energy consumption and carbon emissions.

aerated concrete block；shale hollow brick；full life cycle；energy consumption；carbon emissions

TU522

A

1674-5787（2015）04-0148-04

10.13887/j.cnki.jccee.2015（4）.41

2015-05-20

李清疆，男，重慶人，工程師，從事建筑技術(shù)、建筑節(jié)能方向的研究。