住宅建筑施工碳排放核算研究

1住宅建筑各环节能耗和碳排放量

1.1建材生产环节能耗及碳排放量分析。目前,工程建设的主要材料就是钢材和水泥,其用于建筑业特点明显,建筑施工过程中用量很大,使用较为方便,且整体性能非常牢固可靠,到目前为止,还没有能够代替钢材和水泥的其它建筑材料。但同时,钢铁行业和水泥行业在耗能和排放量方面仅次于煤电行业。特别是水泥行业,从我国目前水泥行业的现状来看,根本不符合可持续发展的长远利益,已经成为了建材领域实现节能减排目标的关键区域。低碳经济时代,充分做好钢材和水泥行业的节能减排工作,意义尤为重大。1.2住宅建筑使用环节的能耗及碳排放量分析。一般情况下,住宅建筑物的使用寿命都比较长,其使用过程中的所产生的正常能耗要占整个建筑总能耗的相当大的部分。有研究发现,50年寿命的住宅建筑,使用中消耗的能源大约要占到了住宅总消耗能源的85%以上。我国住宅建筑目前消耗能源的主要方式有空调、采暖、照明、通风、热水、其它家电等,这些常规的能耗其总和要占去一次能源消费总量三分之一左右,是耗能的第一位。而且,据统计,城市中所有建筑物产生的碳排放早已成为城市碳排放的第一“大户”,约占碳排放总量十分之六左右,必须引起高度重视。1.3住宅建筑拆除后废弃物的处理环节能耗和碳排放分析。对住宅建筑拆除后遗留的废弃物进行处理,可以依据种类以及可否回收等情况分别处理。可回收的木材、玻璃、铝材、钢筋等,通常是由爆破拆除公司、建筑公司、废旧物回收部门现场回收或直接利用,也可以将其运输到就近的加工场所经过简单加工处理后再进行利用;那些不能回收的混凝土块、砖块等,一部分填充路基或低洼地区,其余的大部分运往垃圾处置地点进行进一步处理。所以,对住宅建筑废弃物进行处理其能耗和碳排放包括两个:运输过程和二次加工过程。因为经再加工处理的废旧建材能够被二次利用,重新纳入新建筑物生命的周期,对二次加工能耗目前通常采取不计入废弃物处理的方式。

2对住宅建筑施工阶段的碳排放核算

随着我国经济及城镇化的不断加速发展,城市住宅的需求和建造也已进入一个高峰的发展阶段,经国家有关部门的研究,在2020年前的这一段时间,每年我国的城镇新建住宅建筑的面积总量保持在10亿平方米左右,按照这一趋势,到2020年新增加的城镇民用住宅建筑面积是100亿~150亿平方米。这对于建筑行业来说,是一个巨大的需求市场,不过值得忧虑的是,在目前所有新竣工的住宅建筑中,经过节能减排设计的住宅建筑面积还不到总数的5%。2.1国际碳排放核算体系。国际碳排放核算体系主要由自上而下的宏观层面核算和自下而上的微观层面核算两部分构成。前者以IPCC的《国家温室气体清单指南》为代表,它通过对国家主要的碳排放源进行分类,在部门分类下再构建子目录,直到将排放源都包括进来,它本质上是通过自上而下层层分解来进行核算的。而自下而上的碳核算方式通过对于企业和产品碳足迹的核算,了解各类微观主体包括企业、组织和消费者在生产过程或消费过程中的温室气体排放情况,理论上可以汇总得到关于一定区域内的碳排放总量。该种核算方式主要包括三种方法:一是基于产品的核算,主要是基于产品生命周期计算“碳足迹”,以PAS2050标准为代表;二是基于企业/组织的核算,通过排放因子法来计算碳排量。据易碳家了解到,目前,较为公认且运用比较广泛的核算企业温室气体排放情况的方法指南是《温室气体协议:企业核算和报告准则》;三是基于项目的核算,重点确定基准线排放。该方法主要包括《京都议定书》中的清洁发展机制(CDM)、WRI和WBCSD制定的“项目核算GHG协议”(TheGHGPro-tocolforProjectAccounting)以及国际标准组织(ISO)的国际温室气体排放核算、验证标准———ISO14064。近几年,我国也了一些全国性和地方性的碳排放核算体系,例如,《上海市温室气体排放核算与报告指南》、《江苏省温室气体排放信息平台计算指南》、《基于组织的温室气体排放计算方法》等。2.2住宅建筑建造施工阶段碳排放核算。住宅建筑建造施工阶段的碳排放即是整个施工过程各环节碳排放量的总和，其主要来源包括如下的四个环节：一是建筑材料生产，是二建筑材料、建筑构件、施工设备的运输，三是施工机械设备使用，四是施工现场活动产生的碳排放。由此，我们可以得到碳排放量的计算模型：EJZ=EJX+EJC+EXC在本式中，EJZ是施工阶段总的碳排放量；EJX、EJC、EXC分别为建筑材料生产、施工设备运输、施工现场活动产生的碳排放量。EJC=∑i=ni=1（AZMTi×fTZi）+∑i=ni=1（AWMHi×fHWi）+∑i=ni=1（ATMCi×fCTi）在本式中，AZMTi、AWMHi、ATMCi依次是住宅建筑的主体结构、住宅建筑的维护结构、住宅建筑采用的结构填充材料的用量，fTZi、fHWi、fCTi是住宅建筑主体结构材料、住宅建筑的维护结构、住宅建筑采用的结构填充材料的碳排放因子，i为施工过程中所用到的建筑材料的种类。EJX=∑i=ni=1（AJMXi×fXJi）在本式中，AJMXi是建筑施工以及运输机械的使用台班数量，fXJi是建筑施工以及机械运输碳排放量因子，i为建筑施工以及运输机械的种类。EXC=∑i=ni=1（AXMCi×fCXi）在本式中，AXMCi是住宅建筑施工现场活动消耗的能源数量（t/kwh），fCXi是施工现场活动能源碳排放因子，i是施工现场活动消耗能源的种类。2.3住宅建筑阶段碳排放分析结果住宅建筑施工产生的能耗和碳排放主要包括两个部分：一是把建筑材料从产地运输到施工现场的运输能耗和CO2排放，二是建筑施工过程中产生的能耗和CO2排放。研究表明，住宅建筑施工阶段产生的能耗约占住宅建筑全生命周期产生能耗1/5左右,而在低能耗住宅建筑中可以达到40%~60%。而且,对建材运输过程中产生的能耗主要决定于运输车辆性能、生产地到施工地距离及路况、建筑材料种类和数量等因素。对不同建材运输能耗以及施工过程能耗进一步分析,底面和框架为砖混结构的建筑建材运输其单位面积能耗为0.18GJ/m2,全部砖混结构的建筑建材运输其单位面积能耗为0.21GJ/m2,采用框架结构的建筑建材运输其单位面积能耗为0.12GJ/m2。对上述3种结构单位建筑面积的施工过程能耗作进一步分析计算，依次得到0.05GJ/m2、0.03GJ/m2、0.05GJ/m2。又可以根据转换关系:1GJ=80.65kWh,并考虑到每千瓦时电量大约需排放CO2的数量,进而算得单位建筑面积产生的碳排放量分别为18.5kg/m、19.3kg/m、13.7kg/m。通过上述的分析，我们能够看出,施工阶段的碳排放量与选用的建筑模式和建筑材料都有直接关系。与砖混结构住宅建筑相比,框架结构的住宅建筑其单位建筑面积产生的能耗和CO2排放量会显著降低30%左右,从节能减排的角度说,住宅建筑须首先采用钢筋混凝土的框架结构,可以有效降低建筑施工产生的能耗,同时减少CO2的排放量。

现在我国北方的城镇住宅建筑中，近60%的住宅面积是采用规模不同的集中供热,因为调节不当等原因,有些住宅会因为过热而开窗散热，这样导致的热量浪费甚至达到供热量的30%左右，碳排放也是居高不下。同时，一些效率低下的小型燃煤锅炉仍然广泛使用，这也是造成能耗和碳排放过高的主要原因之一。调整供热方式、改进管网设计、提升热源效率，只从这三个方面进行改进,现有住宅建筑的供暖能耗和碳排放量就能够在目前的基础上降低30%。而对于南方城镇住宅来说，比如广州、上海等地区，空调已从每户安装一台逐步发展到每室安装一台。对于那些夏热冬冷地区，平均每一户的空调用电负荷大约我1kW~4kW，平均每年的用电量保持在500kWh~4000kWh。按照该水平发展下去,这个地区的住宅建筑空调用电平均负荷将达2亿千瓦,年平均用电量保持在2240亿千瓦时。根据统计,当节约每1kWh电能,就相当于节约了0.4kg的标准煤碳,也就意味着将减少排放污染物0.997kgCO2、0.272kg碳粉尘、0.015kg氮氧化物、0.03kgSO2。

参考文献

[1]甄兰平,李成.建筑耗能、环境与寿命周期节能设计[J].工业建筑,2003,(2):19-31.

[2]CatarinaThormark.Alowenergybuildinginalifecycle-itsembod－iedenergy,energyneedforoperationandrecyclingpotential[J].Buildin－gandEnviron-ment,2002,(37):429-435.

[3]AdalberthK.Energyuseduringthelifecycleofbuild-ings:amethod[J].BuildingandEnvironment.1997,(32):317-320.

[4]仲平.建筑生命周期能源消耗及其环境影响研究[D].成都:四川大学,2005.5-7.-110-

作者:吕娟 单位:江西科技学院