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裝配式建筑碳排放2025.09

010203040506目錄引言建筑碳排放量化理論裝配式建筑碳排放裝配式建筑碳排放系數(shù)分析與核算裝配式建筑碳排放量化分析裝配式建筑碳核算軟件

07基于碳排放量化的裝配式建筑低碳評價

08裝配式建筑的減碳技術(shù)1引

言1.1碳達(dá)峰碳中和的意義冰川融化極端氣候現(xiàn)象物種消失疾病肆虐海洋酸化當(dāng)前的氣候變化科學(xué)普遍認(rèn)為地球氣候系統(tǒng)顯著變暖,是人類活動排放的溫室氣體導(dǎo)致大氣中溫室氣體濃度快速上升,促使氣候變暖。

氣候變化對人類社會的不可逆后果1.1碳達(dá)峰碳中和的意義《巴黎協(xié)定》設(shè)定2℃的目標(biāo)2015年各國達(dá)成的《巴黎協(xié)定》確定本世紀(jì)末將全球平均氣溫上升幅度控制在工業(yè)化前水平2°C以內(nèi)。為此,需要在2050年比2010年達(dá)到50%的絕對量減排,即在2050年當(dāng)年排放基準(zhǔn)線的70%絕對量減排1.1碳達(dá)峰碳中和的意義中國的大國擔(dān)當(dāng)——“雙碳”

目標(biāo)提出與落地2020年9月,習(xí)近平主席在第七十五屆聯(lián)合國大會上宣布:中國力爭2030年前碳達(dá)峰、2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和在《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和二〇三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)的建議》中,明確地將“碳排放達(dá)峰后穩(wěn)中有降”列入中國2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)黨的二十大報告明確提出,要積極穩(wěn)妥推進(jìn)碳達(dá)峰碳中和,這既是實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的內(nèi)在要求,也是推動構(gòu)建人類命運(yùn)共同體的大國擔(dān)當(dāng)1.1碳達(dá)峰碳中和的意義中國碳排放現(xiàn)狀與壓力減排任務(wù)艱巨,需各行業(yè)協(xié)同發(fā)力,建筑業(yè)作為碳排放大戶首當(dāng)其沖1901-2018年地表年平均氣溫已上升1.5℃,預(yù)計到2100年將上升4.8℃中國是主要的二氧化碳排放國,自2004年以來,中國的碳足跡一直保持世界第一。2017年,中國二氧化碳排放量占全球總量的28.3%1.2建筑業(yè)的減碳路徑建筑業(yè)是我國能源消耗的三大重點(diǎn)領(lǐng)域之一,也是我國溫室氣體排放的主要來源據(jù)中國建筑能耗研究報告(2021)顯示:2019年全國建筑全壽命周期能耗總量為

22.33億噸標(biāo)準(zhǔn)煤當(dāng)量,占全國能源消費(fèi)總量的比重為

45.8%全國建筑全壽命周期碳排放總量為

49.97億噸,占全國碳排放的比重為

50.6%1.2建筑業(yè)的減碳路徑建筑業(yè)自身活動會產(chǎn)生大量的直接碳排放,建筑過程中使用的建筑材料也會帶來大量的間接碳排放水泥行業(yè)貢獻(xiàn)了碳排放總量的7%,當(dāng)前我國水泥產(chǎn)業(yè)每年約產(chǎn)生17億噸二氧化碳當(dāng)量,在升溫不超過1.5℃的情景下,到2050年需減排71%建筑業(yè)碳排放的直接與間接來源1.2建筑業(yè)的減碳路徑路徑1:從單體建筑低碳化入手——高能效建筑技術(shù)體系在實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)碳中和的過程中,要從單體建筑低碳化出發(fā)綠色建筑、近零能耗建筑、超低能耗建筑等高能效建筑應(yīng)運(yùn)而生從2006版《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》、《被動式低能耗綠色建筑(居住建筑)技術(shù)指導(dǎo)意見》到2024版《綠色低碳轉(zhuǎn)型產(chǎn)業(yè)指導(dǎo)目錄》,政策不斷完善,推動建筑業(yè)向綠色低碳轉(zhuǎn)型路徑2:建筑節(jié)能政策演進(jìn)——推動低能耗建筑建設(shè)1.2建筑業(yè)的減碳路徑路徑3:建筑業(yè)減碳的關(guān)鍵——全生命周期視角我國新建建筑中約80%為高耗能建筑,每建造1平方米房屋約排放0.8噸二氧化碳,當(dāng)前減排重點(diǎn)多集中于運(yùn)營階段,但建材生產(chǎn)、運(yùn)輸、施工、拆除等全流程均產(chǎn)生碳排放建議從全生命周期的角度對建筑各階段碳排放進(jìn)行核算,并根據(jù)排放特點(diǎn)和技術(shù)路徑,提出適合建筑全生命周期減碳的技術(shù)方案路徑4:裝配式建筑——建筑業(yè)工業(yè)化減碳核心方向在建筑碳減排的技術(shù)中,裝配式建筑是有效的減低碳排放的技術(shù)之一裝配式建筑在降低碳排放方面具有潛力,并逐漸成為建筑業(yè)未來的發(fā)展趨勢(從2016-2022年間建成的裝配式建筑面積達(dá)31.61億平方米)1.2建筑業(yè)的減碳路徑現(xiàn)有我國建筑碳排放標(biāo)準(zhǔn)的局限性標(biāo)準(zhǔn)名稱實(shí)施時間核心問題《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T50378-2006/2014)2006(2014修)碳排放量化僅為“加分項”,無有效評估方法《建筑碳排放計量標(biāo)準(zhǔn)》(CECS374-2014)2014因子數(shù)據(jù)、邊界范圍、可操作性、評價體系不完善《建筑碳排放計算標(biāo)準(zhǔn)》(GBT51366-2019)2019適用于民用/商用單體建筑,忽視裝配式建筑全生命周期指標(biāo)1.3裝配式建筑的相關(guān)概念裝配式建筑的定義裝配式建筑是我國建筑工業(yè)化的重要載體,在減少碳排放方面優(yōu)勢顯著裝配式建筑是預(yù)制部品部件現(xiàn)場裝配而成的建筑(GB/T51129-2017),將部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件工廠預(yù)制→專用設(shè)備運(yùn)輸→現(xiàn)場裝配+現(xiàn)澆連接常見的裝配式建筑有三種:混凝土、鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)1.3裝配式建筑的相關(guān)概念裝配式混凝土結(jié)構(gòu)以工廠化生產(chǎn)的鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件為主,通過現(xiàn)場裝配的方式設(shè)計建造的混凝土結(jié)構(gòu)類房屋建筑類型:1.全裝配建筑:低層/抗震要求低的多層

2.部分裝配建筑:主要構(gòu)件預(yù)制+現(xiàn)場現(xiàn)澆連接(裝配整體式)優(yōu)點(diǎn):施工速度快01利于冬期施工02生產(chǎn)效率高03產(chǎn)品質(zhì)量好04物料損耗少051.3裝配式建筑的相關(guān)概念裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)由鋼件構(gòu)成的裝配式建筑,含“鋼結(jié)構(gòu)+圍護(hù)+設(shè)備管線+內(nèi)裝”四大系統(tǒng)類型:1.傳統(tǒng):純框架、框架-支撐2.新型:集裝箱、鋼管束、鋼異形柱、輕鋼結(jié)構(gòu)裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑提倡采用非砌筑墻體,采用工廠預(yù)制墻板,常用有:蒸壓加氣混凝土條板輕鋼龍骨類復(fù)合墻板發(fā)泡陶瓷墻板混凝土空心墻板金屬面板夾心墻板裝配式鋼結(jié)構(gòu)由工廠制作好的木結(jié)構(gòu)單元運(yùn)輸至施工現(xiàn)場進(jìn)行快速安裝組裝而成的木質(zhì)房屋,其墻體、樓梯、屋頂?shù)炔科窐?gòu)件都在工廠內(nèi)生產(chǎn)完好1.3裝配式建筑的相關(guān)概念標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計01智能化應(yīng)用06信息化管理05一體化裝修04裝配化施工03工廠化制作02六化輕型木結(jié)構(gòu)木混合結(jié)構(gòu)方木原木結(jié)構(gòu)膠合木結(jié)構(gòu)類型:要求:符合

“六化”限制:層高和層數(shù)限制(目前適用中低層)裝配式建筑的核心優(yōu)勢1.3裝配式建筑的相關(guān)概念21345由于部分構(gòu)件在工廠預(yù)制完成,用專用運(yùn)輸車輛運(yùn)送到現(xiàn)場后進(jìn)行組裝連接,加快施工速度,施工交叉作業(yè)有序推進(jìn),節(jié)約工期提速節(jié)能預(yù)制構(gòu)件由工廠流水線精準(zhǔn)生產(chǎn),可杜絕材料浪費(fèi),減少水泥等散料使用,并有效降低施工粉塵與噪聲,從而實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保與文明施工。綠色環(huán)保裝配式建筑的外墻保溫設(shè)計和耐久性要優(yōu)于傳統(tǒng)建筑,能最大程度地減少夏季空調(diào)的使用頻率,降低能耗能耗降低預(yù)制裝配模式替代了傳統(tǒng)的建造方式,預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量可控,大大簡化現(xiàn)場操作和濕作業(yè),減少現(xiàn)場開裂、尺寸偏差質(zhì)量可控預(yù)制構(gòu)件連接處做密封處理,提升建筑的防火性能和耐久性性能提升裝配式建筑的關(guān)鍵指標(biāo):預(yù)制構(gòu)件與裝配率預(yù)制構(gòu)件按深化設(shè)計在工廠預(yù)先制作、現(xiàn)場拼裝的結(jié)構(gòu)或非結(jié)構(gòu)部件用于主體結(jié)構(gòu)中的建筑構(gòu)件或部品部件裝配式混凝土建筑常見類型:預(yù)制疊合板、預(yù)制外墻、預(yù)制內(nèi)墻、預(yù)制樓梯等預(yù)制構(gòu)件,還有集成廚房、集成衛(wèi)生間等部品部件優(yōu)勢:結(jié)構(gòu)性能好、防火優(yōu)、生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化、表面光潔(達(dá)清水混凝土效果)裝配率單體建筑室外地坪以上的主體結(jié)構(gòu)、圍護(hù)墻和內(nèi)隔墻、裝修和設(shè)備管線等采用預(yù)制部品部件的綜合比例計算邏輯:拆分構(gòu)件類型計算預(yù)制與現(xiàn)澆比例分類評分計算預(yù)制與現(xiàn)澆比例《裝配式建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T51129-2017)1.3裝配式建筑的相關(guān)概念1.4裝配式建筑的減碳作用“十四五”規(guī)劃中提到要提高資源利用率,深化建筑節(jié)能,推進(jìn)新型城市建設(shè),推廣綠色建材、裝配式建筑和鋼結(jié)構(gòu)住宅,建設(shè)低碳城市通過裝配式建筑實(shí)現(xiàn)

“三減”——節(jié)約資源、減少建筑垃圾、減少碳排放裝配式建筑能有效的減少建筑垃圾的產(chǎn)生,也有效的減少碳排放量1.4裝配式建筑的減碳作用裝配式建筑各階段減碳作用施工階段:顯著降低機(jī)械與人工碳排放運(yùn)維階段:新型墻體的保溫節(jié)能減碳裝配式建筑采用保溫節(jié)能一體化的新型墻體,能有效減少空調(diào)和采暖能耗,從而降低碳排放與空氣污染,提升環(huán)境效益2建筑碳排放量化理論2.1碳排放的概念碳排放

≠CO?排放,它是溫室氣體的統(tǒng)稱溫室氣體分類:(根據(jù)《蒙特利爾議定書》)①二氧化碳(CO2)②甲烷(CH4)③氧化亞氮(N2O)④氫氟烴(HFCs),如CHF3⑤全氟化碳(PFCs),如CF4、CnF2n+2⑥六氟化硫(SF6)、氮氟化物(NF3)、鹵化醚2.1碳排放的概念當(dāng)量折算:以CO2e

為統(tǒng)一單位折算依據(jù):GWP(全球變暖潛勢):基于累計輻射強(qiáng)度相關(guān)的全球變暖潛勢值GTP(全球溫變潛勢):基于特定時間點(diǎn)溫度反映相關(guān)的全球溫變潛勢值。在建筑生命周期碳排放的研究中,CO2、CH4和

N2O

通常作為研究重點(diǎn),相應(yīng)的折算系數(shù)可根據(jù)

IPCC、AR5

報告確定常用折算系數(shù)(以100年為基準(zhǔn))GWP值:CO2:CH4:N2O=1:28:265GTP值:CO2:CH4:N2O=1:4:234因各類溫室氣體的溫室效應(yīng)能力不同,為便于量化,常以最常見的二氧化碳為基準(zhǔn)進(jìn)行折算,并以二氧化碳當(dāng)量(CO2e)作為統(tǒng)一衡量標(biāo)準(zhǔn)水蒸氣(H2O)和臭氧(O3)亦可產(chǎn)生溫室效應(yīng),但由于二者的時空分布變化快、難于定量描述,故一般不作為控制項2.1碳排放的概念碳交換的六大途徑化石燃料(如煤炭、石油、天然氣)燃燒產(chǎn)生的碳排放工業(yè)生產(chǎn)活動產(chǎn)生的碳排放,如化石能源開采、石灰石煅燒分解等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動產(chǎn)生的碳排放或生物固碳,如谷物種植與氮肥施用、腸道發(fā)酵及糞便、活立木儲量增長;

垃圾填埋、堆肥或焚燒過程中產(chǎn)生的碳排放

采用生物質(zhì)等清潔能源替代傳統(tǒng)化石能源而間接實(shí)現(xiàn)的減碳

采用二氧化碳捕獲與封存技術(shù)實(shí)現(xiàn)的碳存儲碳排放因子碳排放因子將能源與材料消耗量與二氧化碳排放量相互表征的系數(shù),用于量化建筑物不同階段生產(chǎn)和活動過程的碳排放IPCC定義:碳排放因子(CEC)為單位能源燃燒或產(chǎn)品使用過程中所產(chǎn)生的碳排放數(shù)量2.2建筑碳排放的概念建筑物碳排放是指建筑物所有者或使用者有權(quán)在自然條件和相關(guān)法律法規(guī)的約束下,依法合理地將碳排放到大氣中,以滿足建筑物的正常功能,并在政府監(jiān)管部門按照一定的原則或方法分配的排放限值內(nèi)的權(quán)利。該權(quán)利不得以損害他人的環(huán)境權(quán)益為前提建筑碳排放指在建筑整個生命周期內(nèi),材料生產(chǎn)運(yùn)輸、設(shè)備運(yùn)行維護(hù)等各項與建筑相關(guān)活動的溫室氣體排放建筑碳排放通常按照建筑的全壽命周期定義以及計算,建筑的全生命周期碳排放

(LCCE)是建筑在全生命周期中產(chǎn)生的碳排放(又稱為溫室氣體排放,二氧化碳排放)核算單位:二氧化碳當(dāng)量CO2-eq(二氧化碳當(dāng)量CO2-eq的計算考慮了CO2,CH4,NO2

等溫室氣體的集體貢獻(xiàn))2.2建筑碳排放的概念建筑全生命周期碳排放(LCCE)的階段階段核心碳排放來源施工階段材料生產(chǎn)、材料運(yùn)輸和現(xiàn)場施工運(yùn)營階段HVAC、照明、供水(包含建筑內(nèi)部設(shè)備使用能源消耗所造成)拆除階段建筑物的拆除(拆除活動和廢棄物處置)2.2建筑碳排放的概念國內(nèi)外最常用的五個建筑碳排放數(shù)據(jù)庫LCA數(shù)據(jù)庫LCA工具開發(fā)國家核心特點(diǎn)EcoinventSimaPro瑞士含2500多種能耗與材料的通用的LCA數(shù)據(jù)庫和工具,用于評估產(chǎn)品或服務(wù)的環(huán)境表現(xiàn)GaBiGaBi美國含1000多種建筑材料及工藝,除了來自20多個國家/地區(qū)的60位LCA專家每年更新自己原創(chuàng)的數(shù)據(jù)ICEBEES英國基于各類學(xué)術(shù)資料,可以實(shí)現(xiàn)整合LCC和LCA的環(huán)境經(jīng)濟(jì)綜合評估AthenaAthena加拿大主要面向加拿大和美國的建筑業(yè),其包括能源,建材,運(yùn)輸,施工,維護(hù),拆除,廢物處理過程中產(chǎn)生的環(huán)境影響數(shù)據(jù),并配套了4個LCA計算工具CLCDeBalance中國中國本土的生命周期評估數(shù)據(jù)庫,其數(shù)據(jù)來源與國家和行業(yè)公開的定期統(tǒng)計數(shù)據(jù)和學(xué)術(shù)文獻(xiàn),整合了Ecoinvent和歐洲生命周期數(shù)據(jù)庫(ELCD)CLCD面向所有行業(yè),很多建筑材料、工藝,工法的碳排放系數(shù)是不全面的,為此,崔鵬初步建立了中國生命周期碳排放因子庫,中國住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布的GB/T51366-2019也提供了材料與機(jī)械臺班的碳排放系數(shù)2.3建筑碳排放的量化方法——實(shí)測法實(shí)測法是碳排放量化的最基本方法,是指采用標(biāo)準(zhǔn)計量工具和實(shí)驗手段對碳排放源進(jìn)行直接監(jiān)測而獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)的方法理論上,實(shí)測法的計量結(jié)果來源于對碳排放源的直接監(jiān)測,可代表真實(shí)的碳排放水平,因而最為可靠實(shí)際上,受監(jiān)測條件、計量儀器、成本投入等多方面限制,實(shí)測法難以廣泛應(yīng)用于一般性的碳排放分析從宏觀層面上,實(shí)測法主要可用于地域性的逐時CO2濃度監(jiān)測從微觀層面上,實(shí)測法主要可用于特定生產(chǎn)過程的碳排放系數(shù)測量,如化石能源燃燒以及含碳化合物的化學(xué)反應(yīng)過程等采用實(shí)測法獲得的資源與能源碳排放系數(shù)是碳排放量化分析問題的基礎(chǔ)性資料,直接影響著其他量化方法的準(zhǔn)確性,因而通過技術(shù)手段改善實(shí)測法的計量精度具有重要意義。2.3建筑碳排放的量化方法——過程分析法過程分析法是根據(jù)碳排放源的活動數(shù)據(jù)以及相應(yīng)過程的排放系數(shù)進(jìn)行碳排放量化的方法過程分析法是將某一生產(chǎn)過程按工序流程拆分,各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的碳排放量以實(shí)測碳排放系數(shù)與相應(yīng)活動數(shù)據(jù)的乘積表示;進(jìn)而可根據(jù)各環(huán)節(jié)的碳排放之和,推算全過程的碳排放總量(E)基本概念可表示為εi、Qj——分別為各生產(chǎn)過程的排放系數(shù)與活動數(shù)據(jù)2.3建筑碳排放的量化方法——過程分析法以鋼材生產(chǎn)為例鋼材生產(chǎn)需利用蒸汽作為熱源,而蒸汽生產(chǎn)又將消耗鋼材,這一循環(huán)過程的結(jié)果是鋼材生產(chǎn)由于利用了蒸汽又間接消耗了鋼材對于此類情況,利用系數(shù)矩陣進(jìn)行計算更為準(zhǔn)確與便捷定義技術(shù)矩陣: ——過程j所消耗或生產(chǎn)的第i種產(chǎn)品的量各過程的持續(xù)時間

與凈生產(chǎn)量

具有如下關(guān)系:對在工序流程中有交互的材料或能源,按上述公式將產(chǎn)生循環(huán)計算2.3建筑碳排放的量化方法——過程分析法定義產(chǎn)品的凈產(chǎn)出和碳排放系數(shù)列向量:凈產(chǎn)出列向量:碳排放系數(shù)行向量:其中:

表示單位時間內(nèi)第j過程的碳排放量假定技術(shù)矩陣

為非奇異矩陣,則碳排放總量可表示為:過程分析法以碳排放系數(shù)作為計算基礎(chǔ),故通常又稱作排放系數(shù)法優(yōu)點(diǎn)

概念簡單計算方便針對具體過程對碳排放拆解與分析缺點(diǎn):在碳排放過程拆分時,受客觀條件和計算成本等方面的限制,不可避免地需忽略某些次要環(huán)節(jié)計算方便計算系統(tǒng)邊界定義的不完備為過程分析法的結(jié)果帶來截斷誤差2.3建筑碳排放的量化方法——投入產(chǎn)出分析法投入產(chǎn)出法由列昂惕夫于1970年提出,是以“投入=產(chǎn)出”的理想化數(shù)量模型為基礎(chǔ),建立相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)投入產(chǎn)出表,從而綜合研究國民經(jīng)濟(jì)各部門與各生產(chǎn)環(huán)節(jié)數(shù)量依存關(guān)系的分析方法基本假定1)“純部門”假定,每個產(chǎn)業(yè)部門只生產(chǎn)一種特定的同質(zhì)產(chǎn)品,并具有單一的投入結(jié)構(gòu),只用一種生產(chǎn)技術(shù)方式進(jìn)行生產(chǎn)2)“穩(wěn)定性”假定,直接消耗系數(shù)在制表期內(nèi)固定不變,忽略生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步和勞動效率提高的影響3)“比例性”假定,部門投入與產(chǎn)出成正比關(guān)系,即隨著產(chǎn)出的增加,所需的各種消耗(投入)等比例增加通過在投入產(chǎn)出模型引入能源或環(huán)境流量,使得該方法可應(yīng)用于行業(yè)層面的能源與環(huán)境問題分析,同時考慮部門間關(guān)聯(lián),避免過程法的截斷誤差,并對微觀問題的分析結(jié)果通常較為粗糙2.3建筑碳排放的量化方法——投入產(chǎn)出分析法價值型投入產(chǎn)出表行平衡關(guān)系:(中間產(chǎn)品+最終產(chǎn)品=總產(chǎn)品)——代表生產(chǎn)j部門產(chǎn)品所直接消耗的i部門產(chǎn)品的量列平衡關(guān)系:(中間投入+初始投入=總投入)以

表示j部門每生產(chǎn)單位產(chǎn)品所直接消耗i部門產(chǎn)品,則有:定義價值型直接消耗系數(shù)矩陣:帶入行平衡關(guān)系式上式,并整理為矩陣形式可得:X、Y——分別為總產(chǎn)品和最終產(chǎn)品列向量;——列昂惕夫逆矩陣(L),亦稱作完全需求系數(shù)矩陣。2.3建筑碳排放的量化方法——投入產(chǎn)出分析法碳排放投入產(chǎn)出分析碳排放投入產(chǎn)出分析以價值型投入產(chǎn)出模型為基礎(chǔ),通過引入碳排放系數(shù)矩陣,對經(jīng)濟(jì)活動中伴隨的碳排放流動情況進(jìn)行研究碳排放投入產(chǎn)出分析需滿足傳統(tǒng)投入產(chǎn)出模型的一般假設(shè),并認(rèn)為部門產(chǎn)品的碳排放系數(shù)具有相對穩(wěn)定性,即在一定研究時期內(nèi),生產(chǎn)單位部門產(chǎn)品的碳排放量是平均化和相對恒定的第i部門總產(chǎn)品對應(yīng)的本部門直接碳排放量可如下計算:

式中m1、m2——分別為i部門能源與非能源碳排放類型數(shù);ECPi——i部門對第p種能源的消耗量;ECqi——第q種工業(yè)生產(chǎn)過程的總量;fp——第p種能源的碳排放強(qiáng)度;fq——第q種工業(yè)生產(chǎn)過程的碳排放強(qiáng)度。2.3建筑碳排放的量化方法——投入產(chǎn)出分析法由碳排放投入產(chǎn)出表的行平衡關(guān)系可得:其中Di,F(xiàn)i,dij可分別表示為:定義對角矩陣

和無量綱系數(shù)矩陣

,并將以上公式帶入行平衡關(guān)系,整理可得:上式清晰地描述了部門直接碳排放與最終產(chǎn)品之間的關(guān)系系數(shù)矩陣G稱作碳排放完全需求系數(shù)矩陣,代表了生產(chǎn)環(huán)節(jié)中部門間的碳排放流元素表示為獲得j部門單位最終產(chǎn)品,i部門所產(chǎn)生的隱含碳排放量2.3建筑碳排放的量化方法——投入產(chǎn)出分析法另外,系數(shù)矩陣Φ可表示為

,因此:以Cj表示j部門最終產(chǎn)品的碳排放完全需求量(隱含碳排放量),則有:相應(yīng)地,j部門產(chǎn)品的隱含碳排放強(qiáng)度可表示為:以和分別表示直接碳排放和隱含碳排放強(qiáng)度,將上述關(guān)系改寫為以下矩陣形式:根據(jù)部門產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)價值量

以及上式中隱含碳排放強(qiáng)度

,即可計算相應(yīng)的投入產(chǎn)出碳排放量

,即:2.3建筑碳排放的量化方法——混合法過程分析法可針對具體的碳排放過程進(jìn)行詳細(xì)評價,獲得的結(jié)果相對更準(zhǔn)確,且便于數(shù)據(jù)基礎(chǔ)的更新,但由于系統(tǒng)邊界受限,通常存在截斷誤差投入產(chǎn)出分析法利用經(jīng)濟(jì)價值和投入產(chǎn)出表計算,在宏觀層面上系統(tǒng)邊界更完備,但針對具體碳排放過程的準(zhǔn)確性不高過程分析法和投入產(chǎn)出分析法的優(yōu)缺點(diǎn)綜合兩種方法的優(yōu)點(diǎn),近年來混合法在碳排放量化方面得到了廣泛的應(yīng)用分類:分層混合法(TH)基于投入產(chǎn)出分析的混合法(IOH)整合的混合法(IH)2.3建筑碳排放的量化方法——混合法1.分層混合法(TH)分層混合法利用過程分析法對主要的生產(chǎn)或使用過程進(jìn)行研究,而對于其他的過程采用投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)進(jìn)行碳排放的估計,最終以二者之和作為總體碳排放量核心概念:(以下代數(shù)、矩陣或分塊矩陣表示)式中

、——按投入產(chǎn)出法計算時,總體和過程p的碳排放強(qiáng)度;——按分層混合法計算的碳排放量;

——主要生產(chǎn)過程p的實(shí)物量;——以向量表示的主要過程的實(shí)物量;——以向量表示的其他過程的價值量。分層混合法在一定程度上擴(kuò)展了原有過程分析法的系統(tǒng)邊界,并可根據(jù)過程分析法與投入產(chǎn)出分析法的線性疊加結(jié)果獲得,故概念清晰且計算量較小,是目前最為常用的混合分析方法該方法不能考慮過程分析系統(tǒng)與投入產(chǎn)出分析系統(tǒng)的內(nèi)在聯(lián)系,易產(chǎn)生邊界劃分不清和重復(fù)計算等問題2.3建筑碳排放的量化方法——混合法2.基于投入產(chǎn)出分析的混合法(IOH)基于投入產(chǎn)出分析的混合法利用更為詳細(xì)的部門生產(chǎn)與消耗數(shù)據(jù)對投入產(chǎn)出表中的工業(yè)部門進(jìn)行詳細(xì)拆分,以提高計算結(jié)果的針對確性根據(jù)計算需要按能源消耗與產(chǎn)出比例將部門j拆分為r個子部門,則原有n階直接消耗系數(shù)矩陣

擴(kuò)展為(n+r-1)階系數(shù)矩陣A',此時的碳排放計算結(jié)果可表示為:受限于碳排放投入產(chǎn)出表的自身結(jié)構(gòu),上述部門調(diào)整一般僅限于生產(chǎn)過程的分析,而對于使用與處置過程仍按過程分析法計算。因此,此類混合法可總結(jié)為以下矩陣或分塊矩陣形式:基于投入產(chǎn)出分析的混合法以詳細(xì)的產(chǎn)品與環(huán)境流量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)提高了原有投入產(chǎn)出法的數(shù)據(jù)詳細(xì)度,但計算量顯著增加,分析系統(tǒng)的內(nèi)在關(guān)系與冗余問題。由于部門分解高度依賴于附加流量數(shù)據(jù)的詳細(xì)程度與準(zhǔn)確性,在數(shù)據(jù)不足或精度未知的情況下,該方法計算結(jié)果的可靠性難以評估2.3建筑碳排放的量化方法——混合法3.整合的混合法(IH)整合的混合法由Suh和Huppes提出,該方法利用過程分析法進(jìn)行總體的碳排放計算,而利用投入產(chǎn)出法進(jìn)行上下游的附加分析定義:上游截斷誤差矩陣:下游截斷誤差矩陣:其中

代表單位時間內(nèi)j產(chǎn)品過程分析中被忽略的投入產(chǎn)出產(chǎn)品i的價值量

代表單位時間內(nèi)j產(chǎn)品投入產(chǎn)出分析中被忽略的產(chǎn)品i的過程分析實(shí)物量據(jù)此按分塊矩陣將過程分析和投入產(chǎn)出分析模型整合可得:對比三種方法可知,TH法和IOH法通過外部附加IOQ和IOQ部分的碳排放以補(bǔ)充系統(tǒng)邊界,而IH法通過整合過程分析與投入產(chǎn)出分析的系數(shù)矩陣,形成了統(tǒng)一的技術(shù)矩陣用于碳排放量化,方法的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)邊界更為完整,但與此同時計算代價更大、附加假設(shè)條件多、難于操作。2.4建筑生命周期碳排放量化方法①建筑碳排放量化的過程分析法;②建筑碳排放量化的投入產(chǎn)出分析法;③建筑碳排放量化的混合法建筑全生命周期量化三種方法方法優(yōu)勢劣勢過程分析法可計算生命周期階段中流程的輸入和潛在輸出所造成的環(huán)境影響,也可評估結(jié)果輸出的影響,結(jié)果高度準(zhǔn)確受限于產(chǎn)品和服務(wù)上游需求的復(fù)雜性投入產(chǎn)出分析法比過程分析法更全面,自上而下清單中的數(shù)據(jù)不詳細(xì),無法全面評估做出產(chǎn)品或流程的決策混合法具有過程分析法和投入產(chǎn)出分析法的優(yōu)點(diǎn)不總是比過程分析法給出更準(zhǔn)確的結(jié)果2.4建筑生命周期碳排放量化方法過程分析法是數(shù)據(jù)密集型的,因此被認(rèn)為是一個耗時和耗資源的過程應(yīng)用:特定類型的單一建筑物(住宅樓、辦公樓、醫(yī)院和博物館)1.建筑碳排放量化的過程分析法過程分析法可用于量化建筑生命周期中特定過程的碳排放量,現(xiàn)有研究中應(yīng)用廣泛。采用過程分析法時,將建筑生命周期劃分為五個基本階段,相應(yīng)的碳排放總量可表示為:式中

、——生產(chǎn)與運(yùn)輸階段的碳排放量;

——施工階段的碳排放量;

、——運(yùn)行和處置階段的碳排放量;——建筑生命周期的碳排放量。2.4建筑生命周期碳排放量化方法投入產(chǎn)出分析法是宏觀經(jīng)濟(jì)研究的重要方法,也是研究部門能源消耗和碳排放的有力工具研究范圍:對單個建筑物的生命周期能耗、建筑能耗的區(qū)域2.建筑碳排放量化的投入產(chǎn)出分析法部門隱含碳排放強(qiáng)度可作為材料與設(shè)備生產(chǎn)碳排放計算的補(bǔ)充依據(jù),估算相應(yīng)的碳排放系數(shù):式中——第i種材料的消耗量;

——第i種材料的碳排放系數(shù)。投入產(chǎn)出法可用于建筑生命周期上下游產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)的分析,以完善系統(tǒng)邊界,上下游產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)的碳排放量:最后,該方法可用于建筑碳排放的快速估算2.4建筑生命周期碳排放量化方法3.建筑碳排放量化的混合法過程分析法可對特定生產(chǎn)與使用過程進(jìn)行詳細(xì)分析投入產(chǎn)出分析法可通過考慮產(chǎn)業(yè)上下游過程而完善分析計算的系統(tǒng)邊界混合法進(jìn)行建筑生命周期碳排放的量化分析投入產(chǎn)出表五年為一個周期(40~140個部門),數(shù)據(jù)的時效性受限,且細(xì)分程度難以滿足IOH和IH混合法的計算要求研究者自行完善的投入產(chǎn)出表難免引入大量的額外假設(shè),從而影響數(shù)據(jù)精度我國已頒布實(shí)施的《建筑碳排放計量標(biāo)準(zhǔn)》建立在過程分析法的框架體系之上考慮到與規(guī)范的協(xié)調(diào)性,以及補(bǔ)充分析計算的必要性TH混合法進(jìn)行碳排放量化2.4建筑生命周期碳排放量化方法3.建筑碳排放量化的混合法生命周期碳排放量化計算2.4建筑生命周期碳排放量化方法建筑碳排放分析:預(yù)算與決算的區(qū)別建筑碳排放預(yù)算時段:規(guī)劃、設(shè)計或施工前期性質(zhì):通過模擬與計算預(yù)測碳排放量特點(diǎn):屬預(yù)期值,尚無實(shí)際排放發(fā)生作用:為方案優(yōu)化與節(jié)能策略制定提供參考建筑碳排放決算時段:生產(chǎn)與使用活動完成后性質(zhì):依據(jù)真實(shí)數(shù)據(jù)核算實(shí)際排放量特點(diǎn):反映真實(shí)碳排放作用:評估同類建筑碳排放水準(zhǔn),支持碳權(quán)分配與優(yōu)化分析2.5建筑碳排放的評價方法構(gòu)建思路1多維度綜合分析結(jié)合碳排放關(guān)鍵因素,建立客觀全面的評價體系2點(diǎn)全生命周期視角覆蓋建筑從生產(chǎn)、施工、運(yùn)行到拆除的全過程參考低碳節(jié)能建筑的總體評價權(quán)重指標(biāo)(1)篩選影響建筑物碳排放的關(guān)鍵因素,以碳排放為重要評價指標(biāo)(2)結(jié)合調(diào)查問卷,定性和定向分析使評價體系更加客觀和完整(3)指標(biāo)選取依據(jù)2.5建筑碳排放的評價方法量化評價方法量化評價方法階段影響內(nèi)容碳排放特點(diǎn)生產(chǎn)階段材料性能與耗能指標(biāo)建設(shè)完成后不可改變,受當(dāng)前技術(shù)限制設(shè)計施工材料消耗量與建筑使用性能同受技術(shù)限制,一旦建成即固定運(yùn)行維護(hù)能耗水平與性能衰減隨能效與技術(shù)提升可不斷降低拆除與再利用資源回收與再生影響影響下游能耗,碳排放低但潛力大提出三類基本量化方法,對建筑生命周期評價的系統(tǒng)邊界進(jìn)行了分級定義融合過程分析法與投入產(chǎn)出法,建立適應(yīng)建筑碳排放評價的理論體系提出考慮時間效應(yīng)的建筑生命周期碳排放修正方法1232.5建筑碳排放的評價方法混合方法應(yīng)用基于過程分析的混合法基于投入產(chǎn)出分析的混合法集成的混合法(邊界完整、結(jié)果可靠,但計算復(fù)雜)方法構(gòu)成01投入產(chǎn)出混合法邊界完整,可靠性依賴于過程數(shù)據(jù)比例方法選擇需權(quán)衡成本、時間、數(shù)據(jù)可獲性與結(jié)果可靠性應(yīng)用特點(diǎn):022.6建筑碳排放的數(shù)據(jù)清單建筑生命周期碳排放量化方法1.材料清單定義來源清單數(shù)據(jù)010203建筑材料與部品生產(chǎn)的基礎(chǔ)(水、粘土、砂石、木材、石灰石、石灰和石膏等)建筑原材料可通過開采等簡單處理直接獲得,或來自于工業(yè)生產(chǎn)的廢料(如粉煤灰、礦渣)使用量、開采能耗強(qiáng)度、碳排放系數(shù)通常包含在材料/部品數(shù)據(jù)中,無需單獨(dú)列出2.6建筑碳排放的數(shù)據(jù)清單建筑生命周期碳排放量化方法1.材料清單建筑材料與部品是建筑的基本組成部分,建材生產(chǎn)過程是建筑固化碳排放的主要來源關(guān)鍵清單數(shù)據(jù):使用量、廢棄率、排放系數(shù)排放系數(shù)通過過程分析或投入產(chǎn)出法計算類別功能描述示例主體結(jié)構(gòu)材料承重與圍護(hù)結(jié)構(gòu)鋼材、水泥、混凝土、磚、木材等功能性材料實(shí)現(xiàn)通風(fēng)、防水、保溫等基本功能門窗、SBS、EPS、管材、電線、燈具等裝飾裝修材料滿足建筑美學(xué)要求石材、板材、油漆、砂漿等周轉(zhuǎn)性材料施工輔助模板、腳手架、支護(hù)結(jié)構(gòu)等2.7建筑碳排放的影響因素分解方法建筑設(shè)備指實(shí)現(xiàn)建筑基本功能所需設(shè)備(水電、消防、日常辦公及家用設(shè)備)1清單數(shù)據(jù)清單數(shù)據(jù)包括設(shè)備數(shù)量及生產(chǎn)排放系數(shù)2排放系數(shù)排放系數(shù)計算需設(shè)備的材料構(gòu)成、生產(chǎn)工序及能耗等3排放系數(shù)計算難點(diǎn)設(shè)備的構(gòu)成復(fù)雜,現(xiàn)有條件尚未有詳細(xì)的排放系數(shù)數(shù)據(jù)4推薦方法投入產(chǎn)出法,需搜集的數(shù)據(jù)主要為設(shè)備價格、數(shù)量,以及產(chǎn)業(yè)部門相關(guān)信息2.6建筑碳排放的數(shù)據(jù)清單建筑生命周期碳排放量化方法2.能源清單12一次能源包括煤炭、石油、天然氣、風(fēng)能、太陽能等用途:煤炭、天然氣

建筑供熱、炊事石油

多提煉為燃油使用風(fēng)能、太陽能

轉(zhuǎn)化為電力或熱力用于節(jié)能建筑二次能源包括電力、焦炭、燃油、煤氣等用途:電力

廣泛應(yīng)用于建筑各階段燃油

主要用于施工機(jī)械煤氣

炊事、生活熱水等按生產(chǎn)方式按消耗途徑機(jī)械能耗來自現(xiàn)場施工及建筑拆除過程清單數(shù)據(jù):施工機(jī)械臺班;臺班能耗強(qiáng)度;能源排放系數(shù)機(jī)械能耗運(yùn)行能耗包含維持建筑運(yùn)行必備的供電、照明、采暖和制冷能耗,以及日常活動所需的辦公設(shè)備及家用電器能耗清單數(shù)據(jù):設(shè)備運(yùn)行時間運(yùn)行能耗2.6建筑碳排放的數(shù)據(jù)清單建筑生命周期碳排放量化方法一次能源二次能源可再生能源非再生能源電力、洗煤、蒸汽、焦炭、煤氣、熱力、成品油、液化石油氣、氫能、酒精、沼氣、焦炭等水能、海洋溫差能、風(fēng)能、潮汐能、太陽能、生物質(zhì)能等原煤、原油、煤炭、石油、天然氣、油頁巖、地?zé)崮?、核能等一次能源:指自然界中以原有形式存在的、未?jīng)加工轉(zhuǎn)換的原始能量資源次能源又可以再分為可再生能源和不可再生能源二次能源:指由一次能源經(jīng)過加工轉(zhuǎn)換以后得到的能源在計算過程中,一次能源、二次能源消耗是不能重復(fù)計算的按基本形態(tài)2.6建筑碳排放的數(shù)據(jù)清單建筑生命周期碳排放量化方法3.服務(wù)清單020102通過栽種植被產(chǎn)生光合作用實(shí)現(xiàn)生物固碳清單數(shù)據(jù)包括植被種類、栽種量、年均CO2吸收率環(huán)境綠化鐵路運(yùn)輸、公路運(yùn)輸、水路運(yùn)輸、航空運(yùn)輸清單數(shù)據(jù)包括運(yùn)輸量、運(yùn)輸方式、運(yùn)輸距離、百公里耗能量及排放系數(shù)運(yùn)輸服務(wù)廢棄物分揀、不可再生廢料的填埋、焚燒處理、可再生材料的回收包括廢棄物回收量、不可再生廢料的比例、廢料分揀與處理的能耗廢棄物處置010303建筑業(yè)屬勞動密集型,有研究者提出施工應(yīng)考慮人員活動間接碳排放。因難統(tǒng)計個人活動,可按人均生活碳排放估算,清單含人員、工作時間、人均生活碳排放強(qiáng)度等。其他產(chǎn)業(yè)鏈過程受數(shù)據(jù)限制,可按投入產(chǎn)出及經(jīng)濟(jì)投入補(bǔ)充分析。2.7建筑碳排放的影響因素分解方法03計算方法公式(簡化)適用范圍優(yōu)點(diǎn)局限性kaya等式研究碳排放的通用框架,主要從四個角度進(jìn)行分解計算簡單,能較好地解釋影響程度不具有針對性,計算結(jié)果正確率不高IPAT模型研究社會因素對環(huán)境影響程度簡單,易于操作默認(rèn)各因素同比例變化STIRPAT模型研究碳排放、經(jīng)濟(jì)、業(yè)等對環(huán)境的影響程度,適用范圍較廣具有較高的靈活性,運(yùn)算簡單,易于理解研究局限于人口、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)三個層面對數(shù)平均迪式分解指數(shù)法研究各行業(yè)碳排放以及能源消耗影響因素操作簡單,可以規(guī)避殘差問題分解結(jié)果受零值和負(fù)值的限制3裝配式建筑碳排放論3.1裝配式建筑碳排放路徑03裝配式與傳統(tǒng)方式碳排放路徑對比核心差異:構(gòu)件的生產(chǎn)制造過程及施工方式3.1裝配式建筑碳排放路徑03裝配式與傳統(tǒng)方式碳排放路徑對比因碳排放源分布不同,導(dǎo)致兩類建筑碳排放總量存在差異3.2裝配式建筑物化生產(chǎn)階段碳排放03原料開采最終成品加工制造每一個建材、構(gòu)件、部品、設(shè)備都是碳排放固化的產(chǎn)物,都有其固化的碳排放量固化的碳排放量及碳排放計算單元計算單元類別構(gòu)成部分計算內(nèi)容主體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、梁、板、柱、承重墻材料、構(gòu)件圍護(hù)結(jié)構(gòu)屋面、墻體、門窗、地面材料、構(gòu)件、部品填充體建筑內(nèi)裝飾、廚衛(wèi)設(shè)備、電氣設(shè)備、通風(fēng)空調(diào)設(shè)備、電梯、管線材料、構(gòu)件、部品、設(shè)備3.2裝配式建筑物化生產(chǎn)階段碳排放03裝配式建筑物化生產(chǎn)階段碳排放因子庫——混凝土名稱描述單位數(shù)量混凝土C20商品預(yù)制混凝土kgCO2/m3239.19混凝土C25商品預(yù)制混凝土kgCO2/m3289.44混凝土C30商品預(yù)制混凝土kgCO2/m3346.95混凝土C35商品預(yù)制混凝土kgCO2/m3382.11混凝土C40商品預(yù)制混凝土kgCO2/m3432.29混凝土C45商品預(yù)制混凝土kgCO2/m3419.32混凝土C50商品預(yù)制混凝土kgCO2/m3563.89混凝土C60商品預(yù)制混凝土kgCO2/m3644.85239.19kgCO2/m3

644.85kgCO2/m33.2裝配式建筑物化生產(chǎn)階段碳排放03裝配式建筑物化生產(chǎn)階段碳排放因子庫——水泥名稱描述單位數(shù)量水泥華北區(qū)kgCO2/kg0.5287水泥東北區(qū)kgCO2/kg0.5458水泥華東區(qū)kgCO2/kg0.5381水泥中南區(qū)kgCO2/kg0.5456水泥西南區(qū)kgCO2/kg0.5283水泥西北區(qū)kgCO2/kg0.5393水泥普通硅酸鹽市場平均kgCO2/kg0.7350.5287kgCO2/kg0.5458kgCO2/kg水泥碳排放因子根據(jù)地區(qū)的不同從0.5287kgCO2/kg到0.5458kgCO2/kg不等3.2裝配式建筑物化生產(chǎn)階段碳排放03裝配式建筑物化生產(chǎn)階段碳排放因子庫——建筑磚名稱描述單位數(shù)量實(shí)心磚燒結(jié)粉煤灰摻入量

50%;240mm×115mm×53mmkgCO2-eq/m3134實(shí)心磚煤矸石摻入量

90%;240mm×115mm×53mmkgCO2-eq/m322.8空心磚粘土磚kgCO2/100塊41.8空心磚無機(jī)復(fù)合燒結(jié)頁巖

190mm×200mm×115mmkgCO2/100塊145.23空心磚無機(jī)復(fù)合燒結(jié)頁巖190mm×220mm×115mmkgCO2/100塊150.98空心磚黏土

240mm×115mm×53mmkgCO2-eq/m3250空心磚頁巖

240mm×115mm×53mmkgCO2-eq/m3204空心磚煤矸石

摻入量

90%;240mm×115mm×53mmkgCO2-eq/m316混凝土磚240mm×115mm×90mmkgCO2-eq/m3336煤灰磚蒸壓粉煤灰240mm×115mm×53mmkgCO2-eq/m3341碳排放因子差異較3.2裝配式建筑物化生產(chǎn)階段碳排放03裝配式建筑物化生產(chǎn)階段碳排放因子庫——石灰名稱描述單位數(shù)量石灰華北區(qū)kgCO2/kg0.685石灰東北區(qū)kgCO2/kg0.67石灰華東區(qū)kgCO2/kg0.665石灰中南區(qū)kgCO2/kg0.684石灰西南區(qū)kgCO2/kg0.682石灰西北區(qū)kgCO2/kg0.682石灰中國其他地區(qū)kgCO2/kg0.682石灰市場平均kgCO2-eq/kg1.19消石灰Ca(OH)?kgCO2-eq/kg0.7470.665kgCO2/kg0.685kgCO2/kg石灰根據(jù)地區(qū)的不同,其碳排放因子從0.665kgCO2/kg到0.685kgCO2/kg,其差異較小3.2裝配式建筑物化生產(chǎn)階段碳排放03裝配式建筑物化生產(chǎn)階段碳排放因子庫——鋼材名稱描述單位數(shù)量鋼材普通kgCO2/kg1.789鋼鐵湖南kgCO2/kg2.104鋼鐵北京kgCO2/kg2生鐵煉鋼生鐵kgCO2-eq/kg1.7生鐵鑄造生鐵kgCO2-eq/kg2.28鐵合金用于煉鋼;

市場平均kgCO2-eq/kg9.53鑄鐵市場平均kgCO2/kg3.082碳鋼轉(zhuǎn)爐碳鋼kgCO2-eq/kg1.99碳鋼電爐碳鋼kgCO2-eq/kg3.03碳鋼普通碳鋼kgCO2-eq/kg2.05熱軋?zhí)间摕彳執(zhí)间撔⌒托弯搆gCO2-eq/kg2.31熱軋?zhí)间摕彳執(zhí)间撝行托弯搆gCO2-eq/kg2.365熱軋?zhí)间摯笮蛙壛?、方圓坯、管坯kgCO2-eq/kg2.34名稱描述單位數(shù)量熱軋?zhí)间摳呔€材由高速軋機(jī)軋制的鋼絲kgCO2-eq/kg2.375熱軋?zhí)间摪舨膋gCO2-eq/kg2.34焊管螺旋埋弧焊管kgCO2-eq/kg2.52鋼管大口徑埋弧焊直縫鋼管kgCO2-eq/kg2.43鋼管焊接直縫鋼管kgCO2-eq/kg2.53鋼管熱軋?zhí)间摕o縫鋼管kgCO2-eq/kg3.15鋼管冷軋冷拔碳鋼無縫鋼管kgCO2-eq/kg3.68鋼材由于鍛造工藝的不同差異較大3.2裝配式建筑物化生產(chǎn)階段碳排放03裝配式建筑物化生產(chǎn)階段碳排放因子庫——建筑材料的碳排放系數(shù)共計138種名稱描述單位數(shù)量丙烯管無規(guī)共聚聚丙烯管kgCO2-eq/kg3.72聚乙烯管普通kgCO2-eq/kg3.6氯乙烯管硬聚氯乙烯kgCO2-eq/kg7.93板聚苯乙烯泡沫板kgCO2-eq/kg5.02板巖棉板kgCO2-eq/kg1.98板硬泡聚氨酯板kgCO2-eq/kg5.22板鋁塑復(fù)合板kgCO2-eq/m28.06板銅塑復(fù)合板kgCO2-eq/m237.1板銅單板kgCO2-eq/m2218板卷碳鋼熱鍍鋅板卷kgCO2-eq/kg3.11板卷碳鋼電鍍鋅板卷kgCO2-eq/kg3.02板卷碳鋼電鍍錫板卷kgCO2-eq/kg2.87板卷酸洗板卷kgCO2-eq/kg1.73板卷冷軋?zhí)间摪寰韐gCO2-eq/kg2.53板卷冷硬碳鋼板卷kgCO2-eq/kg2.41水泥砂漿1:01kgCO2-eq/m3730.2水泥砂漿1:02kgCO2-eq/m3531.52水泥砂漿01:02.5kgCO2-eq/m3469.41水泥砂漿1:03kgCO2-eq/m3393.65石灰砂漿01:02.5kgCO2-eq/m371.53石灰砂漿1:03kgCO2-eq/m364.78混合砂漿00:05.5kgCO2-eq/m3382.36混合砂漿1:01:06kgCO2-eq/m3261.57混合砂漿M5kgCO2-eq/m3228.03名稱描述單位數(shù)量鋁2005kgCO2-eq/kg26.8鋁2010kgCO2-eq/kg20.92鋁2015kgCO2-eq/kg18.57電解鋁全國平均電網(wǎng)電力kgCO2-eq/kg20.3鋁板帶普通kgCO2-eq/kg28.5水市場平均kgCO2/t0.632自來水市場平均kgCO2-eq/t0.168砂普通砂kgCO2/kg0.0536砂用于混凝土kgCO2/m39.57砂f=1.6~3.0kgCO2-eq/t2.51碎石普通碎石kgCO2/kg0.018碎石用于墊層kgCO2/m38.76碎石d=10mm~30mmkgCO2-eq/t2.18碎石用于混凝土kgCO2/m312.69塊石市場平均kgCO2/m37.33卵石市場平均kgCO2/m311.29頁巖石市場平均kgCO2-eq/t5.08黏土市場平均kgCO2-eq/t2.69天然石膏市場平均kgCO2-eq/kg0.032石膏市場平均kgCO2/kg0.21聚氯乙烯PVC原料kgCO2/kg1.765聚氯乙烯PVC成品kgCO2-eq/kg7.3聚苯乙烯普通聚苯乙烯kgCO2-eq/kg4.62乙烯線性低密度kgCO2-eq/kg1.99乙烯高密度kgCO2-eq/kg2.62乙烯低密度kgCO2-eq/kg2.81油漆市場平均kgCO2/kg8.082瀝青市場平均kgCO2/kg4.488木制品市場平均kgCO2/kg0.1613.2裝配式建筑物化生產(chǎn)階段碳排放03裝配式建筑物化生產(chǎn)階段碳排放計算物化階段的建筑材料碳排放按下式計算:式中——建筑材料物化階段碳排放(kgCO2e)

Mi——第i種主要建材的消耗量

Fi——第i種主要建材的碳排放因子在考慮周轉(zhuǎn)次數(shù)的情況下,主材和可周轉(zhuǎn)材料的碳排放量分別為:主材:可周轉(zhuǎn)材料:式中T,r——可周轉(zhuǎn)材料的平均周轉(zhuǎn)次數(shù)與耗損率鋼模板、鋼支撐系統(tǒng)和木模板的周轉(zhuǎn)次數(shù)定為50、12、5損耗率分別為1%、1%、5%《全國統(tǒng)一建筑工程基礎(chǔ)定額編制說明》3.3裝配式建筑運(yùn)輸階段碳排放03裝配式建筑運(yùn)輸階段碳排放計算建筑工程的建材運(yùn)輸階段碳排放按下式計算:式中Cys——建材運(yùn)輸過程碳排放;

Mi——第i種主要建材的消耗量;

Di——第i種建材平均運(yùn)輸距離;Ti——第i種建材的運(yùn)輸方式下,單位重量運(yùn)輸距離的碳排放因子現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中,混凝土的運(yùn)輸距離默認(rèn)為40km,其他材料的運(yùn)輸距離默認(rèn)為500km選用中型柴油貨車的碳排放因子0.179kgCO2e/(t*km)缺點(diǎn)現(xiàn)行建筑碳排放計算過于簡單未考慮主材和周轉(zhuǎn)性材料、運(yùn)輸車輛回程空載以及供應(yīng)商與施工位置的實(shí)際運(yùn)輸距離3.3裝配式建筑運(yùn)輸階段碳排放03項目組提出了細(xì)化的運(yùn)輸階段變電站材料碳排放計算公式:式中r——第i種材料在選擇第j種運(yùn)輸方式時的運(yùn)輸空載率;Dij——第i種材料在選擇第j種運(yùn)輸方式時的實(shí)際距離。3.3裝配式建筑運(yùn)輸階段碳排放03裝配式建筑運(yùn)輸階段碳排放因子庫運(yùn)輸方式類別單位碳排放因子輕型汽油貨車運(yùn)輸(載重2t)kgCO2-eq/(t·km)0.334中型汽油貨車運(yùn)輸(載重8t)kgCO2-eq/(t·km)0.115重型汽油貨車運(yùn)輸(載重14t)kgCO2-eq/(t·km)0.104重型汽油貨車運(yùn)輸(載重18t)kgCO2-eq/(t·km)0.104輕型柴油貨車運(yùn)輸(載重2t)kgCO2-eq/(t·km)0.286中型柴油貨車運(yùn)輸(載重8t)kgCO2-eq/(t·km)0.179重型柴油貨車運(yùn)輸(載重10t)kgCO2-eq/(t·km)0.162重型柴油貨車運(yùn)輸(載重18t)kgCO2-eq/(t·km)0.129重型柴油貨車運(yùn)輸

(載重30t)kgCO2-eq/(t·km)0.078重型柴油貨車運(yùn)輸(載重46t)kgCO2-eq/(t·km)0.057電力機(jī)車運(yùn)輸kgCO2-eq/(t·km)0.01內(nèi)燃機(jī)車運(yùn)輸kgCO2-eq/(t·km)0.011鐵路運(yùn)輸(中國市場平均)kgCO2-eq/(t·km)0.01液貨船運(yùn)輸(載重2000t)kgCO2-eq/(t·km)0.019干散貨船運(yùn)輸(載重2500t)kgCO2-eq/(t·km)0.015集裝箱船運(yùn)輸(載重200TEU)kgCO2-eq/(t·km)0.012《建筑碳排放計算標(biāo)準(zhǔn)(GBT51366-2019)》混凝土的默認(rèn)運(yùn)輸距離應(yīng)為40km,其他建材的默認(rèn)運(yùn)輸距離值應(yīng)為500km各種運(yùn)輸方式的碳排放因子都表示單位kg重量和單位距離km的排放量。運(yùn)輸方式的碳排放取決于其能耗,所以碳排放因子都一定差距3.3裝配式建筑運(yùn)輸階段碳排放03常用運(yùn)輸方式的碳排放系數(shù)我國統(tǒng)計年鑒提供了鐵路、公路、水路、航空運(yùn)輸?shù)钠骄芎臄?shù)據(jù)單位貨物周轉(zhuǎn)量(重量×運(yùn)輸距離)的能耗值,以及相應(yīng)的能源碳排放系數(shù),即可計算各種運(yùn)輸方式的碳排放系數(shù)注:建筑材料向施工地點(diǎn)的公路運(yùn)輸中,貨車到達(dá)施工場地后通常需空載返回。貨車空載時的油耗約為滿載時的2/3,考慮空載回程時的公路運(yùn)輸碳排放系數(shù)應(yīng)乘以1.67進(jìn)行修正運(yùn)輸方式能源類型耗能量kg·(t·km)-1碳排放系數(shù)gCO2e(t·km)-1鐵路運(yùn)輸柴油27.28.5鐵路運(yùn)輸電力103.39.8公路運(yùn)輸汽油605.9177.9公路運(yùn)輸柴油522.9162.4水路運(yùn)輸柴油12037.3航空運(yùn)輸航空汽油2930869.23.4裝配式建筑施工階段碳排放03建設(shè)單位建設(shè)項目的施工組織和管理施工的機(jī)械、材料、區(qū)域布置等方案碳排放的程度施工階段的環(huán)境影響負(fù)荷施工階段即建設(shè)階段,從工程項目現(xiàn)場開工到工程竣工并通過驗收為止主要任務(wù)設(shè)計藍(lán)圖通過工程實(shí)施成為建筑實(shí)體碳排放的單元過程包括建筑材料、設(shè)備、構(gòu)件、部品的運(yùn)輸以及施工機(jī)具的運(yùn)營和現(xiàn)場的管理等3.4裝配式建筑施工階段碳排放03裝配式施工階段碳排放計算根據(jù)《建筑碳排放計算標(biāo)準(zhǔn)(GBT51366-2019)》,裝配式建筑施工安裝階段的碳排放主要計算施工過程中機(jī)械消耗的能源產(chǎn)生的碳排放通過文獻(xiàn)資料獲得能源碳排放因子,根據(jù)變電站施工方案,在施工過程中通用的施工機(jī)械消耗的為柴油、汽油和電三種能源,參照工程的施工工序公式:(1)式中Cjz——建造階段單位建筑面積的碳排放量;

Ejz,i——建造階段第i種能源總用量;

EFi——第i類能源的碳排放因子;3.4裝配式建筑施工階段碳排放03裝配式施工階段碳排放計算公式:Qfx,i——分部分項工程中第i個項目的工程量;Ti,j——第i個項目的單位工程第j中施工機(jī)械臺班消耗量;Rj——第i個項目第j種施工機(jī)械單位臺班的能源用量;TA-i,j——第i個措施項目的單位工程第j種施工機(jī)械臺班消耗量(2)式中Efx——分部分項工程總能源用量;Ecs——措施項目總能源用量;(2)3.4裝配式建筑施工階段碳排放03裝配式施工階段碳排放因子庫序號機(jī)械名稱性能規(guī)格能源用量汽油(kg)柴油(kg)電(kWh)1履帶式推土機(jī)功率75kW56.52105kW60.83135kW66.84履帶式單斗液壓挖掘機(jī)斗容量0.6m333.6851m3636輪胎式裝載機(jī)斗容量1m352.7371.5m358.758鋼輪內(nèi)燃壓路機(jī)工作質(zhì)量8t19.79915t42.9510電動夯實(shí)機(jī)能量250N*m16.611強(qiáng)夯機(jī)械能量1200KN*m32.75122000KN*m42.76133000KN*m55.27144000KN*m58.22155000KN*m81.4416錨桿鉆孔機(jī)直徑32mm69.7217履帶式柴油打火機(jī)質(zhì)量2.5t44.37183.5t47.94195t53.93207t57.4218t59.1422軌道式柴油打樁機(jī)沖擊質(zhì)量3.5t56.9234t61.724步履式電動打樁機(jī)功率60kW336.872526振動沉撥樁機(jī)激振力300kN17.4327400kN24.928靜力壓樁機(jī)壓力900kN91.81292000kN77.76303000kN85.26314000kN96.2532回旋鉆機(jī)孔徑800mm142.5331000mm163.72341500mm190.7235履帶式旋挖鉆機(jī)孔徑1000mm146.56361500mm164.32372000mm172.3238三軸攪拌樁基軸徑650mm126.4239850mm156.4240履帶式起重機(jī)提升質(zhì)量5t18.424110t23.564215t29.524320t30.754425t36.984530t41.614640t42.464750t44.034860t47.1749輪胎式起重機(jī)提升質(zhì)量25t46.265040t62.765150t64.7652汽車式起重機(jī)提升質(zhì)量8t28.435312t30.555416t35.855520t38.415630t42.145740t48.5258叉式起重機(jī)提升質(zhì)量3t26.4659電動單筒快速卷揚(yáng)機(jī)牽引力10kN32.96061電動單筒慢速卷揚(yáng)機(jī)牽引力10kN12.66230kN28.7663渦漿式混凝土攪拌機(jī)容量250L34.164500L107.713.5裝配式建筑運(yùn)營階段碳排放03裝配式運(yùn)營輸階段碳排放計算1.空調(diào)通風(fēng)碳排放計算Q——通過對應(yīng)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱形成的逐時冷負(fù)荷K——外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)F——對應(yīng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的面積tw——對應(yīng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的逐時冷負(fù)荷計算溫度tn——室內(nèi)設(shè)計溫度1通過外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱2通過透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)入室內(nèi)的太陽輻射得熱傳遞的逐時冷負(fù)荷Q——通過透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)入室內(nèi)的太陽輻射得熱形成的逐時冷負(fù)荷CclC——透過無這樣標(biāo)準(zhǔn)玻璃的太陽輻射冷負(fù)荷系數(shù)Cw——外窗綜合遮擋系數(shù)Cn——外遮陽修正系數(shù)Cs——內(nèi)遮陽修正系數(shù)Cz——玻璃修正系數(shù)DJmax——夏季日射得熱因數(shù)最大值F——對應(yīng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的面積3.5裝配式建筑運(yùn)營階段碳排放031.空調(diào)通風(fēng)碳排放計算Q——照明散熱形成的逐時冷負(fù)荷Ccl——照明冷負(fù)荷系數(shù)Czm——照明修正系數(shù)Qzm——照明散熱量3照明散熱形成的逐時冷負(fù)荷Q——設(shè)備散熱形成的冷負(fù)荷Ccl——設(shè)備冷負(fù)荷系數(shù);Csb——設(shè)備修正系數(shù);Qsb——設(shè)備散熱量4長期運(yùn)行的設(shè)備散熱形成冷負(fù)荷可按穩(wěn)態(tài)進(jìn)行計算3.5裝配式建筑運(yùn)營階段碳排放031.空調(diào)通風(fēng)碳排放計算綜以上建筑熱環(huán)境理論計算建筑運(yùn)營空調(diào)通風(fēng)碳排放如下式:3.5裝配式建筑運(yùn)營階段碳排放032.照明碳排放計算缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn):現(xiàn)有研究多基于實(shí)際能耗計算照明碳排放,無通用預(yù)測方法研究空白:裝配式建筑照明時長研究尤為缺乏現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)照明特點(diǎn):不同于民用建筑(照明時段不確定)照明時段明確:僅在非日照時間開啟研究對象:工業(yè)建筑公式:Ez——月照明碳排放量Zi——照明設(shè)備的功率E

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