建筑生命周期碳排放量計(jì)算分析方法淺析

武雨欣

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建筑生命周期碳排放量計(jì)算分析方法淺析

武雨欣

本文通過梳理分析相關(guān)重要文獻(xiàn)，統(tǒng)計(jì)碳排放生命周期系統(tǒng)邊界并繪出完整周期的系統(tǒng)圖，從計(jì)算方法、數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)特點(diǎn)、計(jì)算工作量方面比較生命周期清單分析法(基于過程法、投入產(chǎn)出法、混合分析法)和碳排放系數(shù)法共4種碳排放計(jì)算方法。研究表明生命周期清單分析法主要用于宏觀國民經(jīng)濟(jì)核算，其中常用基于過程法但準(zhǔn)確性較低、工作量較大，碳排放系數(shù)法在具體建筑物碳排放計(jì)算上應(yīng)用較廣泛，工作量小但受地域影響大、準(zhǔn)確性低。

建筑碳排放；生命周期分析；碳排放量計(jì)算方法

一、背景

目前，全球變暖已經(jīng)成為各國關(guān)注的環(huán)境問題。過去的一百年間，地球的平均溫度上升了約 0.74℃。全球變暖不僅影響自然環(huán)境的變化，還威脅著人類的居住環(huán)境。我國溫室氣體排放總量已位居世界第二位，在能源、資源多重約束下，中國迫切地需要進(jìn)行產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，實(shí)現(xiàn)中國經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)性的發(fā)展。

建筑領(lǐng)域具有高能耗、高碳排的特點(diǎn)，建筑能耗占全球能源消費(fèi)的 32%，建筑碳排放占全球碳排放的19%，因此建筑領(lǐng)域應(yīng)是當(dāng)前低碳研究的重點(diǎn)領(lǐng)域。我國建筑產(chǎn)業(yè)的 CO2排放量占總排放量的比例約為30%，因此高CO2排放量的建筑業(yè)在我國環(huán)境保護(hù)進(jìn)程中具有舉足輕重的作用。

近年來，“綠色、低碳”等概念逐漸深入人心，國家和地方也相繼出臺(tái)諸多關(guān)于綠色建筑和低碳地毯建筑的政策與標(biāo)準(zhǔn)，特別是《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》 GB/T50738-2006和《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》 GB/T50378-2014標(biāo)準(zhǔn)的頒布，極大地推動(dòng)了綠色低碳建筑的發(fā)展，而如何測定建筑的碳排放量，甚至是基于可持續(xù)發(fā)展角度核算全生命周期碳排放都具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)性。

二、建筑生命周期碳排放計(jì)算分析方法

(一)建筑碳排放分析計(jì)算方法

1、建筑生命周期范圍界定

本文對(duì)代表文獻(xiàn)中12篇有關(guān)建筑碳排放生命期的界定范圍以及環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，詳細(xì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1所示：

表1　建筑碳排放生命周期范圍及環(huán)境評(píng)價(jià)統(tǒng)計(jì)

目前已有研究中對(duì)于建筑生命周期碳排放的研究中，對(duì)于生命周期范圍的界定不是完整的“從搖籃到墳?zāi)埂边^程，而主要涉及設(shè)計(jì)與施工前準(zhǔn)備(包括建材生產(chǎn)和建材運(yùn)輸)、施工階段、建筑使用、建筑拆除與廢棄物處置階段，對(duì)于建筑的維護(hù)和回收階段相對(duì)較少。對(duì)于建筑的維護(hù)和回收階段的碳排放考慮較少的原因有些學(xué)者認(rèn)為相比于設(shè)計(jì)階段與施工階段而言，建筑維護(hù)和回收階段碳排放量所占比例相對(duì)較低，并且對(duì)于建筑碳排放的計(jì)算多在建筑設(shè)計(jì)決策階段，這個(gè)階段會(huì)比較難以確定建筑維護(hù)和回收階段，所以預(yù)測數(shù)值準(zhǔn)確定、可靠性較低。對(duì)于建筑的碳排放環(huán)境評(píng)價(jià)中，基于定性分析的文獻(xiàn)較少(<30%)，對(duì)于碳排放的定量計(jì)算較為普遍(>90%)，另外部分文獻(xiàn)還結(jié)合碳排放與能源消耗對(duì)于建筑的環(huán)境進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。

2、建筑生命周期碳排放計(jì)算與分析方法

基于建筑生命周期碳排放量的計(jì)算方法主要有四種，分別為基于過程的生命周期碳排放量計(jì)算分析法，投入產(chǎn)出法、混合分析法和碳排放系數(shù)法。前三種方法屬于生命周期清單分析法，是宏觀角度的碳排放量計(jì)算方法。

(1)生命周期清單分析法

①基于過程的生命周期碳排放量計(jì)算分析法是基于設(shè)定的生命周期按照建筑物產(chǎn)品的工藝流程圖分階段分別計(jì)算建筑材料和能源消耗導(dǎo)致的碳排放。這種方法階段劃分越細(xì)致，各階段估算結(jié)果的準(zhǔn)確度越高，但是各個(gè)階段過程很多數(shù)據(jù)收集較為困難，通?；谶^程的碳排放分析中對(duì)于建筑生命周期的界定范圍不完整，一般只能涉及易于分析測得數(shù)據(jù)的過程，且生命周期不完整所引起的碳排放量計(jì)算誤差影響大于各階段計(jì)算準(zhǔn)確的影響，最終計(jì)算數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性較低。

②投入產(chǎn)出法既考慮到直接碳排放，又考慮到與建筑物相關(guān)的間接碳排放，這種方法是從宏觀的國民經(jīng)濟(jì)角度的核算建筑碳排放量，主要是通過對(duì)于輸入經(jīng)濟(jì)上的投入量，再根據(jù)單位產(chǎn)值的完全碳排放強(qiáng)度計(jì)算，輸出最終建筑的碳排放量。這種方法受到單位產(chǎn)值的完全碳排放強(qiáng)度影響大，而單位產(chǎn)值的完全碳排放強(qiáng)度的數(shù)值主要來源于建筑各個(gè)部門的統(tǒng)計(jì)表，導(dǎo)致各國家、各地區(qū)的單位產(chǎn)值的完全碳排放強(qiáng)度不統(tǒng)一，數(shù)據(jù)的通用性和可比較性較差。

③混合分析法，是將以上兩種方法進(jìn)行結(jié)合，既對(duì)過程進(jìn)行更細(xì)致的劃分，又結(jié)合建筑部門等公開的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，減少基于過程法的工作強(qiáng)度，節(jié)約估算成本。此法生命周期范圍較完整，數(shù)據(jù)較準(zhǔn)確，但計(jì)算復(fù)雜、核算周期長。

(2)碳排放系數(shù)法

碳排放系數(shù)法是用活動(dòng)數(shù)據(jù)乘以各類碳排放因子計(jì)算碳排放量。其中活動(dòng)數(shù)據(jù)是指在特定時(shí)間特定區(qū)域內(nèi)，經(jīng)濟(jì)活動(dòng)所產(chǎn)生的碳排放量的數(shù)據(jù)，如能源消耗量，材料生產(chǎn)量，材料消耗量等數(shù)據(jù)。與活動(dòng)數(shù)據(jù)相關(guān)的碳排放因子有能源的碳排放因子、建筑材料碳排放因子、單位距離運(yùn)輸?shù)奶寂欧乓蜃印挝徊牧显倮玫奶寂欧乓蜃?、單位材料再循環(huán)的碳排放因子等。這種方法對(duì)于具體的建筑物碳排放計(jì)算因?yàn)橛?jì)算方法簡便應(yīng)用廣泛，但是各地區(qū)碳排放因子計(jì)算邊界和方法沒有標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一化，誤差較大。

3、建筑生命周期碳排放計(jì)算與分析方法的比較

(1)分析比較

針對(duì)于上述基于過程法、投入產(chǎn)出法、混合分析法和碳排放系數(shù)法從計(jì)算方法規(guī)定的生命周期系統(tǒng)邊界、計(jì)算數(shù)據(jù)來源渠道收集方式、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性可獲得性的特點(diǎn)以及計(jì)算工程量計(jì)算難易程度進(jìn)行對(duì)比分析。(詳細(xì)對(duì)比見表)

表2　四種建筑碳排放量計(jì)算方法比較

基于過程法和投入產(chǎn)出法由于生命周期不完整性給計(jì)算結(jié)果帶來的誤差影響大；投入產(chǎn)出法和碳排放系數(shù)法因計(jì)算主要依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)計(jì)算過程工作量較少，并且由于碳排放系數(shù)是與活動(dòng)數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的，所以更易于應(yīng)用到實(shí)際具體的建筑物中，投入產(chǎn)出法主要針對(duì)宏觀上的國民經(jīng)濟(jì)核算。盡管混合分析法是結(jié)合基于過程法和投入產(chǎn)出法的復(fù)合方法準(zhǔn)確度更高，但是計(jì)算過程復(fù)雜、工作量大、核算工作耗時(shí)長，所以應(yīng)用范圍不如只涉及到不完整生命周期階段的基于過程法廣泛。

(2)建筑生命期不同階段能耗與碳排放數(shù)據(jù)來源

鑒于以上所提到的基于生命周期的四種碳排放計(jì)算方法，對(duì)于生命周期不同階段的數(shù)據(jù)來源進(jìn)行匯總。(詳見表3)

表3　生命周期不同階段的數(shù)據(jù)來源

使用和維護(hù)階段建筑使用;建筑維護(hù);建材的更換實(shí)際的運(yùn)行數(shù)據(jù),能耗賬單的統(tǒng)計(jì);運(yùn)行能耗模擬軟件ECOTECT,DesignBuilder,EnerygyPlus等拆除處置階段建筑物拆除;廢棄物處置、回收、再利用現(xiàn)場記錄數(shù)據(jù);相關(guān)文獻(xiàn)估計(jì)數(shù)據(jù);調(diào)研調(diào)研得到回收、再利用系數(shù)

三、小結(jié)

(一)沒有界定統(tǒng)一的核算范圍

不同的建筑生命周期碳排放計(jì)算分析方法涉及的生命周期界定范圍不一致且沒有明確的范圍，不同計(jì)算方法 的計(jì)算口徑不一致，使得計(jì)算方法之間不能相互參考。

(二)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫不完整，且未標(biāo)準(zhǔn)化

建筑物的LCA分析方法都是基于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫而來的，比如有：材料/產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫、資源/能耗數(shù)據(jù)庫等，但是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫資料并不完善且未標(biāo)準(zhǔn)化，這給LCA的應(yīng)用推廣造成了困難。

(三)以上的幾種方法都是確定型的方法，未考慮不確定性影響

對(duì)數(shù)據(jù)的不確定性分析，一方面需要在數(shù)據(jù)選擇階段對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行控制，另一方面需要在核算碳排放量結(jié)果時(shí)是一個(gè)區(qū)間，更加合理和準(zhǔn)確。(作者單位：重慶大學(xué)B區(qū)建設(shè)管理與房地產(chǎn)學(xué)院)

[1]常儷,Garry,Lambert.全球合作引領(lǐng)氣候變化標(biāo)準(zhǔn)[J].中國標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)報(bào),2016(1).

[2]徐世曉,趙新全,孫平,等.溫室效應(yīng)與全球氣候變暖[J].青海師范大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2001(4):43-47.

[3]付允,汪云林,李丁.低碳城市的發(fā)展路徑研究[J].科學(xué)對(duì)社會(huì)的影響,2008(2):5-10.

[4]Edenhofer O,Pichs-Madruga R,Sokona Y.Climate Change 2014 Mitigation of Climate Change -Summary for Policymakers[J].Environmental Policy Collection,2014.

[5]趙平,龔先政,林波榮.綠色建筑用建材產(chǎn)品評(píng)價(jià)及選材技術(shù)體系[M].中國中醫(yī)藥,2014.

武雨欣，女，漢族，河北東光人，本科在讀,重慶大學(xué)B區(qū)建設(shè)管理與房地產(chǎn)學(xué)院,研究方向：低碳建筑與可持續(xù)發(fā)展。