“雙碳”目標(biāo)下河南省建筑碳排放量化分析及減排對(duì)策研究

白蕾

摘 要：河南省作為建筑業(yè)大省，建筑能源消耗和碳排放總量呈現(xiàn)逐年攀升趨勢(shì)，這對(duì)未來全省雙碳目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)造成巨大挑戰(zhàn)。本研究在碳中和背景下，簡述建筑碳排放相關(guān)理論，通過對(duì)河南省近10年建筑全生命周期4個(gè)階段的碳排放現(xiàn)狀分析，提出推廣使用新型綠色低碳環(huán)保建筑材料、加大建筑技術(shù)的創(chuàng)新與研發(fā)力度、提升行業(yè)資源利用效率等減排對(duì)策，為河南省建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和綠色可持續(xù)發(fā)展研究奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：“雙碳”目標(biāo);建筑全生命周期;建筑碳排放;減排對(duì)策

中圖分類號(hào)：TU201.5 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1003-5168（2022）11-0129-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2022.11.029

Quantitative Analysis of Building Carbon Emissions and Research on Emission Reduction Countermeasures in Henan Province under the Double Carbon Target

BAI Lei

（Henan Technical College of Construction ，Zhengzhou 450046，China）

Abstract： As a major construction province in Henan， the total building energy consumption and carbon emissions show an upward trend year by year， which will pose a huge challenge to the realization of the province's dual carbon goals in the future.In the context of carbon neutrality， this paper briefly describes the relevant theories of building carbon emissions， and through the analysis of the current status of carbon emissions in four stages of the entire life cycle of buildings in Henan Province in the past ten years， it is proposed to promote the use of new green and low-carbon environmental protection building materials， increase building Technological innovation and R&D efforts， and emission reduction measures such as improving the efficiency of industry resource utilization have laid the foundation for the transformation and upgrading of the construction industry in Henan Province and the research on green and sustainable development.

Keywords： "two-carbon" target; building life cycle; building carbon emissions; emission reduction countermeasures

0 引言

“碳”是構(gòu)成石油、煤炭、木材等自然資源的元素之一，消耗的“碳”越多，所產(chǎn)生的導(dǎo)致全球暖化的二氧化碳就越多，全球變暖將會(huì)帶來更多的環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)問題，很大程度上影響人類的生存與可持續(xù)發(fā)展。2020年9月，習(xí)近平主席在第75屆聯(lián)合國大會(huì)上鄭重宣布：中國將提高國家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。建筑領(lǐng)域是溫室氣體排放的主要來源之一，從生產(chǎn)到消費(fèi)整個(gè)鏈條碳排放總量巨大，但其具有較大的節(jié)能潛力，減排成本較其他行業(yè)存在潛在優(yōu)勢(shì)。在城鎮(zhèn)化水平不斷提升，城市規(guī)模與人口不斷擴(kuò)張，建筑能耗、碳排放總量持續(xù)增加的背景下，如何既滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求，又充分發(fā)揮建筑業(yè)減排的巨大潛力，保護(hù)生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展，成為目前相關(guān)行業(yè)主管部門面臨的緊迫問題與從業(yè)者關(guān)注的重點(diǎn)問題。

建筑業(yè)是河南省傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)與富民強(qiáng)省的支柱產(chǎn)業(yè)，2020年全省建筑業(yè)總產(chǎn)值為13 122.55億元，位居全國第八，行業(yè)能耗也隨其發(fā)展逐年遞增，2019年建筑業(yè)標(biāo)準(zhǔn)煤消耗量為2010年的3.46倍。為實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)，如期實(shí)現(xiàn)碳中和，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展，河南省政府于2021年8月發(fā)布《河南省人民政府關(guān)于加快建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟(jì)體系的實(shí)施意見》（豫政〔2021〕22號(hào)），涉及推進(jìn)綠色規(guī)劃、綠色設(shè)計(jì)、綠色投資、綠色建設(shè)等多方面內(nèi)容，為全省綠色、低碳發(fā)展提供了方向和目標(biāo)。就目前發(fā)展情況來看，河南省建筑能源消耗和碳排放總量仍呈持續(xù)攀升趨勢(shì)，這為河南省減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)帶來巨大挑戰(zhàn)。

1 建筑碳排放相關(guān)概述

1.1 碳排放定義

碳排放泛指溫室氣體排放，包括水蒸氣、二氧化碳、甲烷、氧化亞氮、氟氯碳化物、臭氧等，因組成以二氧化碳為主，因此，用碳作為代表，雖然并不準(zhǔn)確，但可讓民眾快速而簡單地將“碳排放”理解為“二氧化碳排放”?？傮w來講，碳排放的主要來源由6大類組成：能源消耗、工業(yè)排放、交通運(yùn)輸排污、農(nóng)業(yè)排污、去林化污染以及房屋建筑排污等。

1.2 建筑碳排放概述

建筑物在全生命周期的不同階段都伴隨著能源消耗。對(duì)于建筑碳排放來講，是將規(guī)劃與設(shè)計(jì)、材料構(gòu)件生產(chǎn)、建造與運(yùn)輸、運(yùn)行與維護(hù)、拆除與處理全循環(huán)過程中物質(zhì)能源流動(dòng)所產(chǎn)生的對(duì)環(huán)境影響的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境綜合效益的綜合評(píng)價(jià)。根據(jù)建筑能耗的差異，建筑碳排放有廣義與狹義之分，廣義概念基于建筑全生命周期理論，建筑碳排放模型的研究大多將建筑全生命周期分成原料生產(chǎn)、建筑施工、運(yùn)行、拆除4個(gè)階段計(jì)算建筑不同階段的碳排放情況后進(jìn)行匯總;狹義僅包括建筑運(yùn)行階段的碳排放，因?yàn)榻ㄖ锏氖褂煤途S護(hù)階段中，煤炭、柴油、汽油、電力等能源消耗往往占總量的80%～90%。

1.3 建筑碳排放測(cè)算方法概述

常用的碳排放測(cè)算方法有3種，即實(shí)測(cè)法、投入產(chǎn)出法、過程分析法。實(shí)測(cè)法是最基本的方法，利用計(jì)量工具通過標(biāo)準(zhǔn)化手段進(jìn)行直接測(cè)量;投入產(chǎn)出法是通過投入產(chǎn)出模型的構(gòu)建引入能源或環(huán)境流量，實(shí)現(xiàn)行業(yè)層面環(huán)境或能源問題的分析;過程分析法是利用碳排放來源的消耗情況結(jié)合排放系數(shù)進(jìn)行定量化計(jì)算的方法。對(duì)河南省建筑碳排放進(jìn)行測(cè)算除選擇合適的測(cè)算方法外，還需要界定相應(yīng)的測(cè)算范圍。此次研究選擇過程分析法測(cè)算河南省建筑全生命周期碳排放數(shù)據(jù)，即通過相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的搜集與整理，對(duì)建筑材料生產(chǎn)、建造、運(yùn)行、拆除等階段的碳排放數(shù)據(jù)計(jì)算后再進(jìn)行匯總。

2 河南省建筑全生命周期碳排放測(cè)算及結(jié)果分析

2.1 材料生產(chǎn)階段建筑碳排放測(cè)算

通過搜集整理河南省主要建筑材料消耗情況，結(jié)合相應(yīng)建筑材料二氧化碳排放系數(shù)[1]，即可得到材料生產(chǎn)階段建筑碳排放總量，具體計(jì)算公式如式（1）。

[CP=αi·βi]? ? ? （1）

式中：[CP]指材料生產(chǎn)階段建筑碳排放匯總量;[αi]指第i種主要建材二氧化碳排放系數(shù);[βi]指第i種建材當(dāng)年消耗總量。

利用《中國建筑業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒》搜集河南省建筑業(yè)企業(yè)主要建筑材料消耗數(shù)據(jù)，查找建筑材料的二氧化碳排放系數(shù)，計(jì)算2010—2019年河南省材料生產(chǎn)階段建筑碳排放總量（其他建筑材料利用系數(shù)進(jìn)行放大估算），結(jié)果如圖1所示。

2.2 建造階段建筑碳排放測(cè)算

建造階段建筑碳排放來自施工過程，建造過程中的能源消耗量可根據(jù)《中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒》的能源消耗表獲取，各能源二氧化碳排放系數(shù)可根據(jù)《綜合能耗計(jì)算通則》并結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)獲取[2-4]，建造階段建筑碳排放計(jì)算公式如式（2）。

[CC=γj·δj]? ? ? （2）

式中：CC指建造階段建筑碳排放匯總量;[γj]指第j種能源二氧化碳排放系數(shù);[δj]指第j種能源當(dāng)年消耗總量。

通過計(jì)算，可得到2010—2019年河南省建造階段建筑碳排放總量，如圖2所示。

2.3 運(yùn)行階段建筑碳排放測(cè)算

建筑使用階段的碳排放來自能源消耗，本研究搜集河南省建筑運(yùn)行階段能源消耗數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)各種能源的平均低位發(fā)熱量、單位熱值含碳量、碳氧化率，并測(cè)算出其二氧化碳排放系數(shù)，最終得到運(yùn)行階段建筑碳排放總量。

結(jié)合相關(guān)研究[5-6]，本研究將運(yùn)行階段建筑碳排放按照其來源劃分為城鎮(zhèn)居民住宅、農(nóng)村居民住宅、公共建筑、冬季供暖碳排放4類，計(jì)算公式如式（3）。

[CO=COt+COv+COp+COw]? ?（3）

式中：[CO]指運(yùn)行階段建筑二氧化碳排放匯總量;[COt]、[COv]、[COp]、[COw]分別為城鎮(zhèn)居民住宅、農(nóng)村居民住宅、公共建筑、冬季供暖4類建筑消耗能源所排放的二氧化碳量。

通過計(jì)算，可得到運(yùn)行階段建筑二氧化碳排放量（其中城鎮(zhèn)居民住宅、農(nóng)村居民住宅碳排放量匯總為居住建筑碳排放量），結(jié)果如圖3所示。

2.4 拆除階段建筑碳排放測(cè)算

對(duì)于河南省范圍內(nèi)建筑拆除階段的碳排放測(cè)算缺少實(shí)際測(cè)算數(shù)據(jù)及可行方式，一般按照其他階段的比率確定，根據(jù)以往研究成果[6]，本研究選擇施工階段的10%計(jì)算拆除階段的建筑碳排放量，結(jié)果如圖4所示。

2.5 建筑全生命周期碳排放匯總與分析

2.5.1 建筑全生命周期碳排放匯總整理。根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，對(duì)4個(gè)階段的建筑碳排放量進(jìn)行匯總，可得到建筑全生命周期碳排放總量，結(jié)果如圖5所示。

為清楚地了解各階段碳排放量占建筑全生命周期碳排放總量的情況，本研究將4個(gè)階段碳排放量與全生命周期碳排放總量進(jìn)行對(duì)比，如表1所示。

2.5.2 建筑全生命周期碳排放分析。根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果可知，材料生產(chǎn)階段建筑二氧化碳排放量依據(jù)建筑材料消耗情況浮動(dòng)，碳排放主要來自鋼材和水泥兩種建材;建造階段建筑二氧化碳排放量在2011—2019年基本處于上升趨勢(shì)，查閱相關(guān)統(tǒng)計(jì)年鑒資料發(fā)現(xiàn)，河南省房屋建筑施工面積逐年增加，導(dǎo)致施工過程中碳排放量隨之增加;運(yùn)行階段建筑碳排放來自居住建筑、公共建筑、冬季供暖3大類，基本是居住建筑排放量最大，冬季供暖排放量最小;拆除階段建筑二氧化碳排放量按照施工階段比例測(cè)算，走勢(shì)與施工階段基本一致。

總體來看，材料生產(chǎn)與運(yùn)行階段是河南省建筑全生命周期碳排放的主要來源，占總量的90%以上。2012—2014年，隨著河南省建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展，建材消耗量不斷增加，建材生產(chǎn)過程所產(chǎn)生的二氧化碳量大幅度提升，材料生產(chǎn)階段占建筑全生命周期碳排放的比例最大;2017年后隨著綠色建筑、低碳建筑不斷發(fā)展，運(yùn)行階段能耗下降，建材生產(chǎn)階段碳排放量再次成為建筑全生命周期碳排放的重要來源。

3 河南省建筑減排對(duì)策研究

根據(jù)河南省建筑全生命周期碳排放量測(cè)算結(jié)果可得到建筑碳排放的主要來源與減排關(guān)鍵點(diǎn)，本研究提出如下減排對(duì)策。

3.1 推廣使用新型綠色低碳環(huán)保建筑材料

鋼材與水泥是消耗量較多且碳排放量最大的兩種建筑材料，鋼材可通過回收減少碳排放量，水泥可通過更換原料燃料實(shí)現(xiàn)減排。除傳統(tǒng)建材的優(yōu)化外，建議更多地推廣使用新型綠色低碳環(huán)保建筑材料，這些材料具有綠色環(huán)保、能耗小、碳排放量少等突出優(yōu)點(diǎn)。

3.2 加大建筑技術(shù)的創(chuàng)新與研發(fā)力度

建筑業(yè)是河南省傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)與富民強(qiáng)省的支柱產(chǎn)業(yè)，目前行業(yè)發(fā)展仍依賴大量資源的投入，技術(shù)需求較低，這就導(dǎo)致河南省建筑碳排放總量隨建筑規(guī)模的擴(kuò)大不斷增加。建議加大建筑技術(shù)的創(chuàng)新與研發(fā)力度，加快對(duì)已有建筑技術(shù)的推廣與應(yīng)用，提升裝配式、機(jī)械化水平，降低建筑行業(yè)對(duì)資源的依賴程度，減少碳排放量。

3.3 提高行業(yè)資源利用效率

河南省建筑行業(yè)發(fā)展較為粗放，與精細(xì)化管理相差甚遠(yuǎn)，建造過程中資源的利用程度低，資源浪費(fèi)、環(huán)境污染等現(xiàn)象頻繁發(fā)生，建筑廢棄物也未得到良好的利用。建議重視建造成果的精細(xì)化管理程度，加強(qiáng)對(duì)建筑廢棄物的管理與回收，提高資源利用效率，減少建筑碳排放總量。

3.4 增加建筑綠色低碳發(fā)展培訓(xùn)與宣傳

綠色低碳知識(shí)的宣傳與培訓(xùn)對(duì)于河南省建筑減排工作的順利開展至關(guān)重要，通過培訓(xùn)與宣傳，可為建筑業(yè)相關(guān)從業(yè)人員普及節(jié)能、環(huán)保知識(shí)，讓更多的人了解建筑綠色低碳發(fā)展的重要性與緊迫性，只有將綠色低碳理念深入人心，為社會(huì)普遍所接受，才能實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型升級(jí)發(fā)展。

4 結(jié)語

綜上所述，在河南省建筑碳排放量持續(xù)攀升的背景下，建造與運(yùn)行階段的碳排放對(duì)河南省減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)帶來了巨大挑戰(zhàn)。建議推廣使用新型綠色低碳環(huán)保建筑材料，加大建筑技術(shù)的創(chuàng)新與研發(fā)力度，提高行業(yè)資源利用效率，增強(qiáng)建筑綠色低碳發(fā)展培訓(xùn)與宣傳。

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