綠色建筑全壽命周期碳排放總量的計(jì)算研究

王軍力

摘? ? 要：近年來(lái)，建筑業(yè)消耗了大量的自然資源。在建造、使用和拆除過(guò)程中，對(duì)能源的消耗及固體廢棄物的處理帶來(lái)了巨大的溫室氣體排放量。因此，建設(shè)綠色建筑迫在眉睫。本文在借鑒相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，分析了綠色建筑的運(yùn)行機(jī)理。在此基礎(chǔ)上，分析了綠色建筑的規(guī)劃設(shè)計(jì)方案，為低碳建筑全壽命周期中使用維護(hù)階段的碳排放測(cè)算提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。建筑物的碳排放量是綠色建筑目標(biāo)能否實(shí)現(xiàn)的首要指標(biāo)。本文從全壽命周期的角度進(jìn)行綠色建筑物碳排放測(cè)評(píng)方法的研究，分別對(duì)設(shè)計(jì)階段、安全施工階段、使用維護(hù)階段、拆除清理階段的碳排放量進(jìn)行計(jì)算，構(gòu)建了全壽命周期碳排放測(cè)算模型，實(shí)現(xiàn)了綠色建筑碳排放的定量化、可視化和智能化，為全壽命周期的綠色建筑的健康、迅速發(fā)展提供了技術(shù)保障和強(qiáng)大的指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：碳排放;測(cè)算;全壽命周期;綠色建筑

1? 引言

在全球性氣候變化的背景下，建筑作為能源消耗和碳排放的主體引起的關(guān)注與日俱增。建筑消耗了能源資源，并導(dǎo)致了碳排放。在建筑建造、使用和拆除過(guò)程中，能源和資源的消耗及固體廢棄物的處理帶來(lái)了巨大的碳排放量。隨著全球的可持續(xù)發(fā)展觀念的推廣，全球都開(kāi)展了大量的綠色低碳研究和實(shí)踐。相關(guān)的法律法規(guī)和節(jié)能技術(shù)也在不斷地完善。當(dāng)前我國(guó)低碳建設(shè)的發(fā)展還處于探索階段，為使中國(guó)建筑可持續(xù)發(fā)展，綠色建筑的建設(shè)勢(shì)在必行。綠色建筑的研究是在碳排放測(cè)算方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。因此，需要建設(shè)一種通用可行的建筑碳排放量計(jì)算方法，與此同時(shí)將數(shù)據(jù)公開(kāi)化，尋求有效的評(píng)價(jià)體系和方法，并且實(shí)現(xiàn)綠色建筑的信息集成化和智能化，為綠色低碳建筑的健康發(fā)展提供實(shí)踐指導(dǎo)。

2? 討論

2.1? 綠色建筑

綠色建筑是指建筑具有可持續(xù)發(fā)展的特性，在建筑項(xiàng)目從開(kāi)始到結(jié)束的整個(gè)壽命周期內(nèi)，通過(guò)科學(xué)合理的設(shè)計(jì)規(guī)劃，通過(guò)使用新技術(shù)、新材料、新工藝來(lái)減少建筑對(duì)傳統(tǒng)化石能源的需求，提高能源使用效率，最終實(shí)現(xiàn)較低的溫室氣體排放的建筑物。其目標(biāo)是在建筑全生命周期內(nèi)盡量節(jié)能減排，減少對(duì)氣候變化的影響。綠色建筑主要特點(diǎn)為：節(jié)能、環(huán)保、綠色、低排放。

2.2? 綠色建筑的全壽命周期

綠色建筑的評(píng)價(jià)范圍較廣，多采用全生命周期評(píng)價(jià)的觀點(diǎn)。全壽命周期評(píng)價(jià)是一種新型的環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)和方法體系，是對(duì)建筑物從設(shè)計(jì)到拆除的全過(guò)程所涉及的資源消耗和環(huán)境影響問(wèn)題進(jìn)行定量評(píng)價(jià)的方法。它是將某一產(chǎn)品在其壽命周期內(nèi)的輸入輸出和潛在環(huán)境影響的綜合性評(píng)價(jià)。建筑物全壽命周期碳排放可以分為四個(gè)階段進(jìn)行計(jì)算，分別是：建筑物規(guī)劃設(shè)計(jì)階段碳排放、建筑物施工安裝階段碳排放、建筑物使用維護(hù)階段碳排放和建筑物拆除清理階段碳排放。

2.3? 綠色建筑物碳排放測(cè)算方法

目前，對(duì)建筑物碳排放的測(cè)算主要采用三種方法：實(shí)測(cè)法、物料衡算法和排放系數(shù)法。

2.4? 全壽命周期碳排放量化

傳統(tǒng)上，我們可以將建筑物全壽命周期分為規(guī)劃設(shè)計(jì)階段、施工安裝階段、使用維護(hù)階段以及拆除清理階段。每個(gè)階段都有其碳排放的獨(dú)特性，獨(dú)特的來(lái)源和獨(dú)有的計(jì)算方式。

3? 綠色建筑全壽命周期碳排放的計(jì)算

3.1? 計(jì)算概述

能源碳排放因子是表征某種能源溫室氣體排放特征的重要參數(shù)，同時(shí)也是計(jì)算碳排放量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)之一。將所有的能源和碳排放量建立聯(lián)系，方便計(jì)算。

碳排放因子包括：

（1）化石能源碳排放因子。根據(jù)能源種類的不同，結(jié)合因子差異，進(jìn)行了整理。主要有煤炭、石油、天然氣

（2）電力。建筑物材料生產(chǎn)過(guò)程中都要直接或間接的消耗電能，因此，使用電能而引起的碳排放量與電力的消耗也有關(guān)系。對(duì)于電力的碳排放系數(shù)而言，更多的取決于發(fā)電過(guò)程中的能源結(jié)構(gòu)。電力來(lái)源主要?jiǎng)澐譃橐韵聨追N類型;①水力發(fā)電;②風(fēng)力發(fā)電;③火力發(fā)電;④核能發(fā)電。

（3）建材單位碳排放。從材料的全壽命周期考慮，在計(jì)算材料碳排放的過(guò)程中，必須將材料的可再生性考慮在內(nèi)。對(duì)于建筑材料而言，有較大可再生性的材料主要包括鋼材、混凝土、磚石、非鐵金屬、玻璃以及木材。

（4）機(jī)械設(shè)備臺(tái)班能源消耗因子。對(duì)于機(jī)械設(shè)備的碳排放，因?yàn)槭┕るA段的機(jī)械設(shè)備的使用與施工方案與承建商技術(shù)水平和管理水平有直接的關(guān)系。機(jī)械主要包括土石方及筑路機(jī)械、打樁機(jī)械、起重機(jī)械、水平運(yùn)輸機(jī)械、垂直運(yùn)輸機(jī)械、混凝土及砂裝機(jī)械、加工機(jī)械、泵類機(jī)械、焊接機(jī)械、動(dòng)力機(jī)械、地下工程機(jī)械。

3.2? 計(jì)算框架

（1）劃分建筑物全壽命周期四個(gè)階段。（2）確定各個(gè)階段的碳排放的統(tǒng)計(jì)對(duì)象。（3）建立各個(gè)階段碳排放量的計(jì)算清單。

對(duì)于不同的排放來(lái)源找到其對(duì)應(yīng)的計(jì)算因子，兩者結(jié)合，就能夠計(jì)算出具體建筑物全壽命碳排放量。

3.3? 計(jì)算步驟

第一步：建筑物規(guī)劃設(shè)計(jì)階段碳排放計(jì)算。第二步：建筑物施工安裝階段碳排放計(jì)算。第三步：建筑物使用維護(hù)階段碳排放計(jì)算。第四步：建筑物拆除清理階段碳排放計(jì)算。

由建筑物全壽命周期理論，可得建筑物全壽命周期碳排放的計(jì)算公式，見(jiàn)公式1：

[Ctot=Cde+Cerect+Coccup+Cdisp]

式中：

[Ctot]——為建筑物全壽命周期的碳排放總量，單位kg;

[Cde]——為建筑物在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段的碳排放量，單位kg;

[Cerect]——為建筑物在施工安裝階段的碳排放量，單位kg;

[Coccup]——為建筑物在使用維護(hù)階段的碳排放量，單位kg;

[Cdisp]——為建筑物在拆除清理階段的碳排放量，單位kg。

3.4? 各階段碳排放計(jì)算特點(diǎn)

3.4.1? 規(guī)劃設(shè)計(jì)階段碳排放計(jì)算特點(diǎn)

在設(shè)計(jì)規(guī)劃階段，產(chǎn)生的碳排放從空間劃分主要為辦公區(qū)和生活區(qū)，其來(lái)源主要為照明耗電、空調(diào)設(shè)備耗電以及其他的耗能。可以匯總為能源的消耗和電力消耗。

3.4.2? 施工安裝階段碳排放計(jì)算特點(diǎn)

在建筑物施工安裝階段，碳排放來(lái)源多，在測(cè)算的時(shí)候需要分空間分種類進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。需要考慮的是原材料的全壽命周期所帶來(lái)的碳排放，根據(jù)對(duì)應(yīng)的系數(shù)，計(jì)算出其碳排放。

3.4.3? 使用維護(hù)階段碳排放計(jì)算特點(diǎn)

對(duì)于建筑物使用維護(hù)階段而言，其碳排放的來(lái)源主要來(lái)自與辦公區(qū)以、生活區(qū)以及公共區(qū)的耗能耗電。在計(jì)算的時(shí)候更多的是考慮年均一般情況下建筑物各個(gè)空間以及所有設(shè)備產(chǎn)生的耗能耗電量，轉(zhuǎn)化為碳排放，然后乘以相應(yīng)的使用年限。

3.4.4? 拆除清理階段碳排放計(jì)算特點(diǎn)

建筑物在拆除清理階段，產(chǎn)生的碳排放空間還是與使用維護(hù)階段相近。

4? 結(jié)論

由于建筑業(yè)的不斷發(fā)展，信息化技術(shù)被越來(lái)越多的應(yīng)用。本文通過(guò)分析以及對(duì)全壽命周期碳排放測(cè)算方法的研究得出：綠色建筑碳排放總量是建筑物低碳目標(biāo)實(shí)現(xiàn)與否的首要指標(biāo)。而碳排放測(cè)算的前提是理清建筑物各個(gè)階段的碳排放來(lái)源。本文著力于建立綠色建筑全壽命周期的碳排放測(cè)算體系，首先對(duì)綠色建筑碳排放的數(shù)據(jù)進(jìn)行了整理，建立了初步的碳排放數(shù)據(jù)庫(kù)，然后建立了綠色建筑全壽命周期碳排放的計(jì)算，最后將建筑物從設(shè)計(jì)階段到最后拆除清理階段，全壽命期的碳排放均加以計(jì)算分析。不僅能夠得到建筑物全壽命期的碳排放的準(zhǔn)確數(shù)量，還能夠分階段進(jìn)行分析，得出每個(gè)階段不同碳排放來(lái)源帶來(lái)的排放量，對(duì)需要減少碳排放量的對(duì)象進(jìn)行更加準(zhǔn)確的定位。因此，具有非常重要的意義。我們應(yīng)進(jìn)一步完善低碳節(jié)能技術(shù)體系，建立動(dòng)態(tài)的綠色建筑節(jié)能技術(shù)庫(kù)，進(jìn)行建筑物全壽命周期環(huán)境影響評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)綠色建筑認(rèn)證評(píng)估的信息化。

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