1、    大型公共建筑全生命周期碳排放核算及評價    李同燕+孫錦+史翀祺+云福+張清華+陶懷亮摘要：以生命周期理論為研究基礎，對大型公共建筑全生命周期碳排放核算與評價的范圍進行了界定，并分析建立了大型公共建筑全生命周期碳排放核算模型。以北京某大型公共建筑為例，根據核算模型測算了其全生命周期碳排放量并進行了分析評價，提出了針對大型公共建筑節能減排的措施。關鍵詞：大型公共建筑；生命周期評價；碳排放；溫室氣體：f407.9：a：16749944（2017）160013041引言溫室氣體排放是全球氣候變暖的主要原因1，而初級能源消耗是溫室氣體排放的主要源頭。建

2、筑行業是世界上最大的能源消耗行業之一，占全球最終能源消耗的30%2，建筑業初級能源消耗占30%40%，全球約有40%50%的溫室氣體來源于建筑業3。目前，我國處在經濟快速增長時期，建筑行業所消耗的資源和材料約為我國資源利用量的40%50%，所消耗的能源約占全社會各項活動總能耗的30%4。建筑物在施工建設、運營和拆除過程中所引起的溫室氣體排放量，預計在2030年將占全社會總排放量的25%左右5。如何行之有效的減少建筑物建造施工、運營維護和拆除過程的碳排放已經成為世界各國學者的研究熱點。生命周期評價（life cycle assessment，lca）方法是對某一產品（或服務）在整個生命周期內相關

3、的環境因素和潛在影響進行評估6，7，已被廣泛用作建筑行業綜合環境影響評估方法。生命周期評價通過為各類型建筑物和建筑材料產品生命周期的每個階段定義一個分析范圍來評估能源消耗和環境污染物排放水平8，9。劉念雄等10將建筑物的生命周期劃分為建材生產準備、建筑物建造施工、運營維護、拆除4個階段，并對建筑物各個階段的碳排放數據進行了詳細分析。stephan a 等11將建筑物生命周期框架分為建筑材料生產、建筑物建造、運營維護、拆除及建材產品處理階段，并將建筑物生命周期碳排放過程劃分為物化、運輸和運營三個層次。筆者以生命周期評價理論為研究基礎，將北京市某大型公共建筑作為實例研究對象，分析建立了大型公共建筑

4、全生命周期碳排放核算模型，根據核算結果對案例建筑碳排放數據進行定量分析，以期為我國現階段大型公共建筑節能減排和綠色發展提供理論支撐和基礎數據。2建筑業生命周期評價理論原理2.1核算邊界建筑物生命周期，是指建筑物從開始設計建造到建筑物拆除處置的全過程，包括建筑材料開采和生產，建筑構配件生產加工，建材產品運輸，建筑工程建造施工，建筑物運營維護，循環再利用及拆除處置等階段，如圖1所示12。對大型公共建筑進行碳排放核算應將視角聚集在建筑物的全生命周期內，但由于大型公共建筑設計規劃、招投標等階段的數據不可得且占比非常少，案例中暫時只考慮對大型公共建筑碳排放數據影響較大的主要階段，即大型公共建筑碳排放核算

5、范圍界定為物化、運營和拆除階段。2.2功能單位建筑物碳排放量會因建筑物規模、使用材料、使用機械器具、拆除方式的不同而大不相同；而運營維護階段碳排放將會在建筑物全生命周期內持續發生，因此建筑物的使用年限對碳排放數據的影響也非常大。因此，選取一個合適的功能單位是大型公共建筑生命周期評價指標準確的關鍵，該指標要兼顧單個建筑碳排放量的縱向可比性和各個建筑碳排放量橫向可比性。選取單位面積年碳排放量作為建筑物生命周期碳排放評價指標不僅能夠減少因建筑物規模、使用材料、機具不同而引起的影響，也能使得各建筑物間指標評價結果具有一定的一致性和可比性，故大型公共建筑生命周期碳排放核算的功能單位是單位建筑面積年碳排放

6、量。2.3清單分析建筑物生命周期碳排放清單分析，是指為實現建筑物特定的研究目的，對研究所需要的數據進行搜集，即針對所研究建筑物形成的一份詳細的輸入輸出數據清單，如圖2所示13。2.4核算模型建筑物全生命周期碳排放一般以產生的co2排放量來衡量。核算模型公式為14：ct=cc+cu+cd （1）式（1）中，ct表示co2總排放量；cc表示物化階段co2排放量；cu表示運營階段co2排放量；cd表示拆除階段co2排放量。由此可以得出建筑物單位面積年碳排放量，即建筑物生命周期co2排放量評價指標c：c=ct/（s·y）（2）式（2）中，s代表建筑物的總建筑面積，y代表建筑物的使用年限，文獻

7、和標準表示，我國一般房屋使用年限為50年。建筑物物化階段co2排放量分為三個部分，即：cc=cc1+cc2+cc3（3）式（3）中，cc1表示物化階段建材產品生產所產生的co2排放量；cc2表示物化階段建材產品運輸所產生的co2排放量；cc3表示物化階段施工過程所產生的co2排放量。建筑物運營階段co2排放量cu分為三個部分，即：cu=cu1+cu2+cu3（4）式（4）中，cu2表示運營階段建筑物供暖消耗能源所產生的co2排放量；表示運營階段建筑物空調及照明等消耗能源所產生的co2排放量；表示運營階段建筑物空調及照明等消耗二次能源所產生的co2排放量。建筑物拆除階段co2排放量分為三個部分，

8、即：cd=cd1+cd2（5）式（5）中，cd1表示拆除階段建筑廢棄物處理所產生的co2排放量；cd2表示拆除階段建筑廢棄物運輸所產生的co2排放量。3北京市某公共建筑生命周期評價選取北京市某大型公共建筑作為實例研究對象，其建設用地面積為4.14萬m2，總建設面積為36.9萬m2（辦公樓地上建設面積為24.0萬m2，地下建設面積為12.9萬m2），設定該大型公共建筑的使用壽命為 50 年。因設計規劃和招投標階段碳排放量占比相當少且數據不可得，案例只核算物化、運營和拆除階段的碳排放量。endprint3.1數據清單該案例建筑物物化階段的數據來源于具體的施工方案和工程量清單。建筑物物化階段碳排放主

9、要包括建筑材料生產和運輸、施工過程消耗能源和資源所引起的排放。案例選取施工用量最大的10種建材產品進行分析，具體數值如表1所示。表1建筑材料消耗量種類水泥/萬t鋼筋/萬t砂/萬t石/萬t粘土磚/萬塊木材/m3玻璃/萬t鋁材/萬t涂料/萬t陶瓷/萬t消耗量15.925.6734.2143.501.791371.10.20該案例中大型公共建筑所用的建筑材料主要是從北京周邊地區購進，其運輸方式以公路運輸為主，因無法準確衡量建材產品運輸距離，在此統一選取35 km。其中公路運輸的單位運輸碳排放為1.92e-4 t/（t·km）15。施工過程主要是各種施工機械消耗化石燃

10、料所產生的碳排放。建筑物運營階段碳排放主要包括建筑物照明、采暖、空調等等日常生活和工作所需的能源消耗排放，其數據主要來源于建筑物使用過程中的能耗數據，設定該大型公共建筑的使用壽命為50年，具體數據如表2所示。建筑物拆除階段碳排放主要包括建筑廢棄物處理和運輸所產生的碳排放，建筑廢棄物運輸量與消耗量一致，建筑物廢棄物處理工程量具體如表3所示。3.2碳排放核算由表13的數據可以分別計算出該大型公共建筑物化階段、運營階段和拆除階段碳排放量，具體如表4所示。3.3結論與分析由表4可見，該大型公共建筑生命周期碳排放總量為835.27萬t，每平方米年碳排放量為452.72 kg/（a·m2）。其中

11、運營階段碳排放量最多，為804.92萬t，占總排放量的96.37%，每平方米年碳排放量為15.77 kg/（a·m2）；其次為物化階段，碳排放為29.10萬t，占總排放量的3.48%，每平方米年碳排放量為436.27kg/（a·m2）；拆除階段碳排放量為1.24萬t，占總排放量的0.15%，每平方米年碳排放量為0.67 kg/（a·m2）。因此，大型公共建筑節能減排的重點方向在于運營階段和物化階段16。運營階段碳排放主要包括電力和取暖耗能兩大部分。照明和空調是電能的主要消耗項目，因此在大型公共建筑設計階段就要考慮到能源消耗問題。一是在保證人們辦公和生活質量的情況下

12、，充分利用自然光和改變大型公共建筑的電源結構，大力發展太陽能、風能等清潔能源，推廣高效清潔的供電體系；二是養成良好的用電習慣，減少長明燈和空調無效運行等方面的能源浪費；三是在滿足照明、取暖制冷需求的情況下，要盡量采用節能環保型燈具，減少空調等大型耗能設備的使用，降低建筑運營耗能。物化階段碳排放主要集中在建筑材料生產和施工機械運用方面，故可針對這兩方面進行節能減排改造。一是增強建筑材料生產工藝和新型建筑材料的研究開發，提高建筑材料行業的能源利用率，提高建筑材料使用壽命；二是鼓勵建筑材料生產商實施清潔生產，從而進一步降低材料損耗；三是選用新型節能型施工機械，實現建筑工地用能的最優化管理；四是合理安

13、排施工現場作業，盡量減少夜間施工。4結語基于生命周期評價理論為研究基礎，分析了大型公共建筑生命周期碳排放核算方法和評價原理，對大型公共建筑生命周期碳排放核算范圍及功能單位進行了界定，同時對大型公共建筑生命周期物化、運營和拆除階段分別進行了清單分析，建立了大型公共建筑生命周期碳排放核算模型。選取了北京市某大型公共建筑為公共建筑生命周期碳排放核算和評價案例，定量分析與評價了案例建筑生命周期各階段能耗及碳排放特點，為生命周期理論在大型公共建筑方面的應用提供了數據，進一步為大型公共建筑能耗數據庫的建立及其節能減排措施的制定奠定基礎。參考文獻：1張強， 韓永翔， 宋連春. 全球氣候變化及其影響因素研究進

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