基于LCA的建筑碳排放计算及减排策略研究——以某住宅工程为例.pdf
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1、建筑经济CONSTRUCTION ECONOMY第 44 卷第 S1 期2023 年 7 月Vol.44 No.S1Jul.2023摘要:借鉴LCA原则与框架及相关学者的研究成果,将建筑整个生命周期划分为建材生产及运输、施工建造、建筑物运行及拆除处理四个阶段,并界定建筑全生命周期各阶段的主要碳排放来源。运用东禾建筑碳排放计算软件,以江苏地区某高层钢筋混凝土结构住宅楼为例,计算其各阶段及全生命周期的碳排放量,并提出相应的碳减排对策,为建筑行业实现“双碳”目标提供借鉴和参考。关键词:住宅楼工程;全生命周期;碳排放计算;减排策略中图分类号:TU111.195文献标识码:A文章编号:1002-851X
2、(2023)S1-0371-08DOI:10.14181/ki.1002-851x.2023S1371Research on Building Carbon Emission Calculation and Emission Reduction Strategies Based on LCA:Taking a Residential Project as an ExampleZHAO Susu,ZHU Jianguo,WANG Ze,XU Ke,ZHU Kaiwei,CHEN Xinxiao(Jiangsu Ocean University,Lianyungang 222005,China)A
3、bstract:Based on the principles and framework of Life Cycle Assessment(LCA)and the research results of scholars,the whole life cycle of a building is divided into four stages:building material production and transportation,construction,operation and maintenance and demolition treatment,and defines t
4、he main carbon emission sources of each stage of the building life cycle.Secondly,using Donghe building carbon emission calculation software,taking a multi-storey reinforced concrete residential building in Jiangsu as a case building,the carbon emission of the whole life cycle and each stage of the
5、residential building are calculated,the corresponding emission reduction countermeasures are put forward,which providing reference for the construction industry to achieve the“double carbon”goal.Keywords:residential building project;whole life cycle;carbon emission calculation;implementation path1引言
6、目前,我国正处在城市化快速发展的重要阶段,建筑业作为影响国民经济的支柱产业,其规模正持续扩大,能源消耗也持续提高。国家鼓励各地、各行业采取节能减排相关措施,转变能源消耗结构,加速形成低碳的生活方式和产业结构。建筑行业作为用能大户,如何在建筑领域实现碳达峰、碳中和对我国双碳目标的实现具有重要意义。为了降低碳排放,保护环境,减少资源的消耗,顺利完成双碳目标,我国开始发展低碳经济、实施节能减排计划,但面临着很大的挑战。建筑业能源消耗高,节能减排潜力大,因此研究建筑的碳减排已成为必然趋势。为了总体达成碳减排目标,全面系统地研究建筑全生命周期内的碳排放总量、构成特点及减排作者简介:赵苏苏,硕士研究生,研
7、究方向:工程管理。朱建国(通讯作者),硕士,副教授,研究方向:工程 管理。基于LCA的建筑碳排放计算及减排策略研究以某住宅工程为例赵苏苏,朱建国,王泽,许可,朱凯薇,陈昕霄(江苏海洋大学,江苏 连云港 222000)建 筑 经 济2023年372措施至关重要。因此,本文基于LCA理论,对江苏某住宅楼全生命周期碳排放进行系统研究,详细阐述从建材生产及运输到拆除处理阶段碳排放量的计算,以及全生命周期的碳排放状况,并以此提出相应的减排 对策。2建筑碳排放全生命周期评价必要性及碳排放来源分析2.1LCA的定义二十世纪九十年代,美国第一次提出了“LCA”(Life Cycle Assessment)的概
8、念,并定义为,量化评价某种产品系统或人类活动相关的环境负荷的工具,它首先辨识整个生产过程所需求的能源、材料量以及对环境排放的污染物种类和数量,然后评价这些能源及材料等的使用及排放对环境造成的影响,据之提出改善的对策。随着生命周期评价技术的进一步发展,生命周期评价的内涵更加广泛。国际化标准组织在2006年对生命周期评价的定义为,汇编和评估一个产品系统在整个生命周期内的投入、产出和潜在的环境影响。现在,许多国家已将生命周期评价作为一项重要技术,应用于企业环境管理、环境政策制定之中,成为未来包括建筑与施工在内的各个领域可持续发展与环境保护评价的重要工具。2.2建筑碳排放采用全生命周期评价的必要性城市
9、是由建筑构成的,建筑在其生命周期中以及建筑相关行业在其生产过程中所造成的环境问题有很多,如大气污染、噪声污染和土地污染等。其中,温室气体排放是建筑造成的环境问题之一,民用和商业住宅因消耗能源所引起的碳排放约占全社会碳总排放的33%,如果加上建造和运输建筑材料过程产生的温室气体排放,这个比重还会增加。因此,在建筑中采用LCA的方法,评估建筑生命周期各阶段污染物的情况和对环境的影响是十分必要的。2.3建筑全生命周期碳排放来源分析简单来说,碳源是向大气中排放CO2的来源。建筑生命周期每个阶段的具体碳源分析如下:(1)建材生产及运输阶段1)建材生产阶段该阶段的碳源包括建筑原料的开采及加工生产作业中因消
10、耗化石、电力等一次或二次能源造成的间接温室气体排放。还包括加工建材产品过程中利用的能源所直接产生的温室气体排放。2)建材运输阶段该阶段的碳源主要是将建筑材料从生产地运输到施工现场的过程中所产生的碳排放。其中,运输距离、建材数量和运输方式的选择都会影响该阶段的碳 排放。(2)施工建造阶段该阶段的碳源包括完成各分部分项工程施工产生的碳排放和各项措施实施过程中产生的碳排放。另外还包括建筑工地居住区的取暖、制冷和照明所产生的碳排放。其中,机械设备能耗产生的碳排放是施工阶段碳排放的主要来源。(3)建筑物运行阶段该阶段碳源包括设备系统因消耗能源产生的碳排放,如供暖系统使用燃煤、空调制冷用电、生活热水、照明
11、系统及电梯用电、可再生能源等。还包括建筑物维护时需要用到的建筑材料、构件、部品生产与施工安装用能和这些部品运输时用能产生的碳排放。(4)拆除处理阶段拆除处理阶段主要分为三个过程,即拆除机械的现场施工、废弃物外运和废弃物回收利用。与之相对应的,该阶段碳源包括因拆除机械作业耗能引起的碳排放、废弃物外运所使用的运输工具耗能产生的碳排放以及可再生建筑废弃物回收利用带来的碳排放 减量。3建筑全生命周期碳排放量计算3.1项目简介案例建筑物呈南北向布置,建筑面积地下458.44m2,地上4072m2,总建筑面积为4530.44m2,建筑层数为地下一层,地上十五层,建筑高度44.55m。本工程为高层钢筋混凝土
12、剪力墙结构,耐火等级地下为一级,地上为二级,设计使用年限50年。室内地坪以下墙体、阳台砖砌拦河以及天面女儿墙砌体均采用MU10普通砖,M10水泥砂浆砌筑;室内地坪以上墙体采用A5.0加气砼砌块M5专用砌筑砂浆砌筑;本工程窗采用铝合金窗,门采用木门或者金属门,防火门为钢质防火门。屋面保温采用挤塑聚苯板,屋面做法:C20细石混凝土找平层厚度40,1.5厚单面反应粘高分子防水卷材,1.5厚聚合物水泥防水涂料,最薄处20厚12.5水泥砂浆 找坡。本文利用东禾建筑碳排放计算分析软件V2.0对该项目全生命周期的碳排放进行计算。第 44 卷第 S1 期373赵苏苏,等基于LCA的建筑碳排放计算及减排策略研究
13、3.2建材生产及运输阶段碳排放(1)建材生产阶段碳排放计算根据工程量清单,选择本工程建材生产阶段所需建筑材料(表1)。将建材生产阶段所有信息导入东禾软件中,通过软件计算即可得到建材生产阶段的总碳排放量,年均碳排放量及碳排放强度如表1所示。(2)建材运输阶段碳排放计算建材运输阶段的碳排放源主要是将建筑材料从生产地运输到工地的运输工具耗能所产生的碳排放。其中,运输距离、建材数量和运输方式的选择都会影响该阶段的碳排放。根据工程结算书与实地调查,得到本工程建材运输阶段所需建筑材料、数量、运输方式及运输表1建材生产阶段建筑材料序号类别名称规格型号单位数量因子系数因子单位碳排放量(tCO2e)1材商品混凝
14、土C30m32041.34295kgCO2e/m3602.22材预拌混凝土C30m341.96295kgCO2e/m312.383材预拌混凝土C35m33.25295kgCO2e/m30.964材现浇构件钢筋kg1389703kgCO2e/m3416.915材加气混凝土砌块A5m3978.74291kgCO2e/m3284.816材XPS聚苯乙烯挤塑板m379.41669kgCO2e/m353.137材聚合物水泥防水涂料t5.838081.8kgCO2e/m347.128材商品混凝土C40m396.6429.78kgCO2e/m341.529材现浇直形墙模板m27340.833.977kgCO
15、2e/m329.1910材复合木门m2453.7248.3kgCO2e/m321.9111材橡塑保温板m384.79202.95kgCO2e/m317.2112材防水砂浆1 2.5m334.16478.8kgCO2e/m316.3613材钢质防火门m2229.3456.133kgCO2e/m312.8714材水泥砂浆1 2.5m3450.4713kgCO2e/m35.8615材现浇砼构造柱模板m21834.052.5908kgCO2e/m34.7516材直螺纹套筒接头25以内个25361.23kgCO2e/m33.1217材室内焊接钢管接头零件个38720.761kgCO2e/m32.9518
16、材现浇砼圈梁、压顶模板m21072.992.6513kgCO2e/m32.8419材普通预拌细石混凝土C20m311.86201.38kgCO2e/m32.3920材满堂脚手架基础层100m245.6947.443kgCO2e/100m22.1721材现浇砼基础梁模板100m25.73336.446kgCO2e/100m21.9322材现浇砼过梁模板m2341.644.7519kgCO2e/m21.6223材聚合物改性沥青防水卷材m2446.312.4kgCO2e/m21.0724材屋面涂膜防水m2304.332.753kgCO2e/m20.8425材现浇砼矩形柱模板m2333.252.248
17、2kgCO2e/m20.7526材塑钢门m2779.40.9kgCO2e/m20.727材成品地砖踢脚线m2120.015.652kgCO2e/m20.6828材塑钢窗m2592.90.958kgCO2e/m20.5729材屋面卷材防水m2293.741.49kgCO2e/m20.4430材现浇砼异形柱模板m2118.493.5069kgCO2e/m20.4231材现浇混凝土基础垫层m211720.1893kgCO2e/m20.22建 筑 经 济2023年374距离如表2所示。将建材运输阶段有关信息输入东禾软件中,通过软件计算即可得到建材运输阶段的总碳排放量,年均碳排放量及碳排放强度如表2所示
18、。3.3施工建造阶段碳排放建筑建造阶段的碳排放应包括完成各分部分项工程施工产生的碳排放和各项措施项目实施过程产生的碳排放。施工阶段的碳排放主要来源于施工机械的使用所产生的碳排放。跟据工程结算书中的单位工程人材机汇总表,得到所用到的施工机械种类及台班数量如表3所示。将施工建造阶段有关信息输入东禾软件中,通过软件计算即可得到施工建造阶段的总碳排放量,年均碳排放量及碳排放强度如表3所示。3.4建筑物运行阶段碳排放该阶段的碳排放计算主要包括生活热水、暖通空调、照明及电梯以及可再生能源系统在建筑使用期间的综合碳排放量。(1)照明与用电设备系统信息照明功率密度:211.25W/m2,生活热水系统能源效率:
19、电(0.75),太阳能集热器面积:60m2,太阳能热水系统模块倾角:45。表2建材运输阶段所需建筑材料、数量、运输方式及运输距离序号类别名称规格型号单位数量运输方式距离km因子系数因子单位碳排放量tCO2e1材商品混凝土C30m32041.34轻型柴油货车运输(载重2t)120.286kgCO2e/(t*km)19.61652材加气混凝土砌块A5m3978.74轻型柴油货车运输(载重2t)150.286kgCO2e/(t*km)11.75663材现浇构件钢筋kg138970轻型柴油货车运输(载重2t)2000.286kgCO2e/(t*km)7.95084材抹灰水泥砂浆m3450.47轻型柴油
20、货车运输(载重2t)200.286kgCO2e/(t*km)4.6385材实心粘土砖MU10m370.06轻型柴油货车运输(载重2t)400.286kgCO2e/(t*km)2.12396材商品混凝土C40m396.6轻型柴油货车运输(载重2t)200.286kgCO2e/(t*km)1.32617材预拌混凝土C30m341.96轻型柴油货车运输(载重2t)400.286kgCO2e/(t*km)1.15218材橡塑保温板m384.79轻型柴油货车运输(载重2t)300.286kgCO2e/(t*km)0.83669材细石混凝土C20m311.86轻型柴油货车运输(载重2t)400.286kg
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