绿色建材碳减排潜力分析研究.pdf
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1、新型建筑材料圆园23援080引言建筑材料作为建设工程的基础,对工程质量和居住环境品质有着重要的影响。近些年,绿色建材因其能源资源消耗少、环境影响小、性能品质高,而备受社会关注。发展绿色建材是支撑绿色建筑的有效保障,有利于促进建材工业提质增效和建筑领域实现碳达峰碳中和,对推动城乡建设高质量发展有重要意义。碳排放的核算单元分行业或区域、企业、产品 3 个维度,核算方法因核算范围的不同也有所差异。其中区域的碳排放核算主要是基于国家发展和改革委员会发布的相关行业企业温室气体排放核算方法与报告指南,对行业或区域空间范围内的碳排放量进行计算,目的是实现碳排放总量控制;企业的碳排放核算主要是依据 GB/T
2、321502015 工业企业温室气体排放核算和报告通则,对企业的碳排放量进行核算,可为建立碳交易市场奠定良好基础;产品碳排放也称产品碳足迹,主要是基于建材产品全生命周期的碳排放,有利于促进产品上下游供应链的碳减排。本文重点阐述行业和企业 2 个维度碳排放的核算方法。绿色建材碳减排潜力分析研究刘珊珊1,李洁芯2,张澜沁1,牛凯征2(1.住房和城乡建设部科技与产业化发展中心,北京100835;2.中国建筑材料工业规划研究院,北京100035)摘要:针对目前绿色建材碳排放计算方法不明确的问题,分别从建筑材料供给侧和需求侧出发,重点剖析现有绿色建材产品在资源、能源、环境和品质等 4 个方面的属性特征,
3、识别减少其碳排放的主要因素,提出了基于绿色建材评价指标、面向不同建筑材料产品的碳减排测算思路和方法;结合绿色建材产品认证开展情况,对其减碳量进行核算,为绿色建材标准编制和推广应用提供技术支撑。针对目前绿色建材在助力“双碳”目标实现方面存在的低碳评价缺少量化指标、部分重点产品认证推进慢、认证采信力度偏弱和相关监管工作信息化水平不高等问题提出建议。关键词:绿色建材;碳减排;产品认证中图分类号:TU201.5文献标识码:A文章编号:1001-702X(2023)08-0154-06Carbon emission reduction potential analysis of green buildi
4、ng materialsLIU Shanshan1,LI Jiexin2,ZHANG Lanqin1,NIU Kaizheng2(1.Center of Science and Technology and Industrialization Development,MOHURD,Beijing 100835,China;2.China Development Strategy Institute for Building Materials Industry,Beijing 100035,China)Abstract:In view of the unclear calculation me
5、thod of carbon emissions of green building materials,this paper starts from thesupply side and the demand side of building materials,and focuses on analyzing the attributes and characteristics of the existinggreen building materials in resources,energy,environment and quality,so as to identify the m
6、ain factors that may reduce their car原bon emissions.Based on the evaluation index of green building materials and for different building material products,this paperputs forward the calculation ideas and methods of carbon emission reduction.And combined with the development of green buildingmaterial
7、s product certification,the carbon reduction of its accounting,to provide technical support for the development of greenbuilding materials standards and promotion and application.In view of the lack of quantitative indicators in low-carbon evaluationof green building materials in trems of assisting
8、in achieving the Dual Carbon goal,slow certification of some key products,weakcertification credibility and low level of information technology in relevant supervision work,suggestions are put forward.Key words:green building materials,carbon reduction,product certification基金项目:住房和城乡建设部科技计划项目(2022-R
9、-019)收稿日期:2023-05-06作者简介:刘珊珊,女,1987 年生,硕士,高级工程师,E-mail:。中国科技核心期刊154晕耘宰 月哉陨蕴阅陨晕郧 酝粤栽耘砸陨粤蕴杂晕耘宰 月哉陨蕴阅陨晕郧 酝粤栽耘砸陨粤蕴杂为保证二氧化碳核算数据来源的可获得性、可靠性、可核查性和可持续性,联合国气候变化框架公约 中明确,各缔约方均按国民经济行业核算本国生产和非生产部门温室气体排放。建筑材料工业二氧化碳排放核算从属我国温室气体排放核算体系,遵循行业核算原则,遵循国家应对气候变化部门统计、能源统计和国民经济核算、工业产值统计、工业产品产量统计等报表制度相关规定,在国民经济核算体系内,核算建筑材料工业
10、生产活动的二氧化碳排放。建筑材料及各行业的二氧化碳排放分为燃料燃烧过程排放和工业生产过程(工业生产过程中碳酸盐原料分解)排放量。企业层面的碳排放核算,可按照 GB/T 32151.82015 温室气体排放核算与报告要求 水泥生产企业、GB/T 32151.72015 温室气体排放核算与报告要求 平板玻璃生产企业、GB/T 32151.92015 温室气体排放核算与报告要求 陶瓷生产企业 和 GB/T 32151.52015温室气体排放核算与报告要求 钢铁生产企业 进行核算碳排放,其余建材企业按照 GB/T 321502015或参考上述已经发布核算方法进行碳排放核算。总体来说,目前基于绿色建材碳
11、减排的潜力测算和分析方法仍不完善,主要原因是绿色建材产品的界定不清晰、标识产品的基础数据不完善等。针对目前绿色建材碳排放计算方法不明确的问题,本文分别从建筑材料供给侧和需求侧出发,重点剖析现有绿色建材产品在资源、能源、环境和品质等 4 个方面的属性特征,识别可能减少其碳排放的主要因素,提出了基于绿色建材评价指标、面向不同建筑材料产品的碳减排测算思路和方法,并结合绿色建材产品认证开展情况,对其减碳量进行核算,为绿色建材相关标准的编制和推广应用提供参考。1碳排放基本情况20102019 年,我国建筑全寿命周期的碳排放情况见图 1。碳排放从 32.50 亿 t 增长到 49.97 亿 t,增长率为
12、53.5%。长期看,随着城乡居民生活水平提高和第三产业的快速发展,图 120102019 年我国建筑全寿命周期的碳排放建筑能耗增长和碳排放增长的压力十分巨大。发挥好高品质建筑材料在建筑工程中的基础性作用,促进建筑领域“双碳”目标实现刻不容缓。以2019 年为例,全国建筑全过程碳排放总量为 49.97 亿tCO2(见表 1),占我国碳排放的比重为 50.6%。建材生产阶段碳排放 27.67 亿 tCO2,占比达到 55.4%,其中绝大多数来自钢铁、水泥、铝材的生产和运输。钢铁在建筑中的应用主要以钢筋、盘条、钢结构构件等形式为主;水泥则用作水泥基结构材料的生产,如预拌混凝土、预拌砂浆、预制构件等,
13、此外,目前墙体材料多数也使用水泥作为主要原料;铝材主要用作门窗幕墙型材、建筑吊顶等。降低建材生产阶段碳排放将直接影响到建筑全过程碳排放,实现应用建材的低碳化,主要可以从降低生产能耗、促进原材料替代和使用高性能材料、以及降低应用总量等 3 个层面入手。表 12019 年我国建筑全过程碳排放亿 tCO22019 年建筑运行阶段碳排放 21.30 亿 tCO2,占建筑全过程碳排放的 42.6%,其中,建筑直接排放、电力排放和热力排放在建筑运行阶段碳排放中的占比分别为 25.9%、52.8%、21.3%。通过分散采暖等活动引起的直接碳排放量和北方冬季集中供暖活动带来的热力排放量,均与建筑围护结构的性能
14、密切相关,主要涉及的围护结构材料有砌体材料、外墙板、保温系统材料、保温结构一体化板、建筑门窗、门窗用型材、建筑玻璃等建材产品;建筑夏季制冷等电耗活动、建筑电气设备运行产生电力碳排放,也与建筑围护结构的性能有关,所涉及的建材有暖通空调、光伏组件、照明设备等产品。因此,降低建筑运行阶段的碳排放重点应关注围护结构材料的保温性能,以及建筑热力、电气等设备的运行效率、能量传递效率、使用寿命等。2绿色建材碳减排计算方法2.1研究边界绿色建材碳减排是指符合绿色建材评价标准且通过绿色建材产品认证的建筑材料产品,与行业生产应用平均水平条件下碳排放量的差异。2.2碳排放影响因素的识别中国工程建设标准化协会标准 C
15、ECS 绿色建材评价系列标准(以下简称系列标准)作为绿色建材产品认证的技术依据,其中预制构件等 51 项标准已发布实施,这是进行碳减排建筑运行施工阶段钢铁水泥直接排放 电力排放 热力排放13.34 11.295.5311.244.531.00建材生产铝材2.77其它0.27刘珊珊,等:绿色建材碳减排潜力分析研究155新型建筑材料圆园23援08量测算评估的基础支撑。该系列标准建立了基于多属性集成、覆盖生产、使用、回收、废弃等全生命期、定性与定量相结合的指标体系,针对具体建材产品分别提出了资源、能源、环境和品质属性要求。经认真梳理、对比和分析有关标准,与一般建筑材料相比,影响绿色建材碳排放的主要因
16、素包括:(1)资源属性方面砌体材料和预拌混凝土是我国建材行业固体废弃物消纳较为集中的行业,系列标准资源属性指标提出了原料使用较高固体废弃物掺量的要求;对预制构件、保温系统材料等产品提出了高于本行业平均水平的利废要求;分别对钢结构房屋用钢构件、建筑节能玻璃其原材料钢材的生产碳排放量和平板玻璃的能源消耗提出了更高的要求。(2)能源属性方面建筑卫生陶瓷、砌体材料和建筑玻璃 3 类产品行业能源消费总量排在水泥之后,是建材行业中能源消费较为集中的产品,应制定国家强制性能耗限额标准;建材产品中其他能耗相对较高的产品,如铝合金型材和岩棉等,也有对应的产品能耗限额标准。系列标准的能源属性指标提出了更为严格的单
17、位产品能耗限额要求,这为生产节能减碳提供了可能。(3)环境属性方面系列标准已将碳足迹报告纳入评价指标体系,提出了从原材料生产、原材料运输、生产过程、产品运输和产品使用全生命周期内碳排放情况识别和计算的要求,对促进产品包括生产环节在内的全生命周期碳减排产生积极的影响。(4)品质属性方面系列标准中对建筑门窗及配件、保温系统材料、砌体材料和门窗幕墙用型材传热系数、新风净化系统、LED 照明产品和光伏组件的效率和能效提出更高的要求;另一些产品,如防水卷材、墙面涂料等,也提出了更高的耐久性指标。这些在品质属性方面指标的提升要求,对建筑运行阶段碳减排也可以产生一定贡献。2.3碳减排计算分析模型综合考虑可能
18、影响绿色建材碳减排的因素,提出 3 类绿色建材碳减排计算分析模型。具体包括:(1)原材料使用减碳模型原材料使用的减碳主要从固废利用、降低原材料能耗和降低碳排放角度考虑。其中,固废利用的减碳计算主要考虑固废利用替代资源开采与固体废弃物加工之间碳排放差值。该方法涉及预制构件、砌体材料、保温系统材料、预拌混凝土、预拌砂浆、纸面石膏板等 6 类产品碳减排计算。(2)生产过程减碳模型生产过程的减碳计算主要考虑能耗降低产生的碳减排,考虑系列标准中一、二、三星级能耗要求与行业能耗限定值之间的差异,扣除其中电力消费后,结合能源消费结构进行综合分析测算。该方法涉及现代木结构用材、砌体材料、保温系统材料、预拌混凝
19、土、预拌砂浆等 24 类产品碳减排计算。(3)材料应用减碳模型应用过程的减碳主要包括因绿色建材产品使用寿命延长而减少产品消费量、因产品能效提升而能耗降低、以及因围护结构性能提升而在建筑运行维护过程中减少的碳排放量。该方法涉及保温系统材料、建筑门窗及配件、防水卷材、防水涂料、新风净化系统、光伏组件和 LED 照明产品等产品碳减排计算。2.4不同类别绿色建材产品的碳减排计算模型2.4.1原材料使用减碳(1)利用固体废弃物作为原料,涉及预制构件、砌体材料、保温系统材料、预拌混凝土、预拌砂浆、纸面石膏板等材料。按式(1)分析模型计算:驻Cgf=ni=1移MtiFti(1)式中:驻Cg f原料固废利用产
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