01 建筑業(yè)碳排放現(xiàn)狀

IPCC《第六次評(píng)估報(bào)告：減緩氣候變化》統(tǒng)計(jì)顯示2019年全球建筑溫室氣體排放高達(dá)120億tCO2e，占當(dāng)年全球碳排放的21%，其中57%是由發(fā)電和供暖導(dǎo)致的間接碳排放，24%由建筑現(xiàn)場(chǎng)建設(shè)產(chǎn)生，18%是水泥和鋼鐵的生產(chǎn)產(chǎn)生的隱含碳。建筑排放的溫室氣體中超95%為CO2，3%為鹵代烷烴類，0.08%為CH4和N2O，如果僅看二氧化碳排放量，建筑二氧化碳排放量占全球二氧化碳排放量的31%。

中國(guó)建筑節(jié)能協(xié)會(huì)發(fā)布的《2022年度中國(guó)城鄉(xiāng)建設(shè)領(lǐng)域碳排放系列研究報(bào)告》顯示，我國(guó)2020年建筑與建造二氧化碳排放總量為50.8億tCO2，占全國(guó)碳排放比重的50.9%，其中生產(chǎn)階段二氧化碳排放為28.2億tCO2，施工階段二氧化碳排放為1.0億tCO2，運(yùn)行階段二氧化碳排放為212.6億tCO2。

圖1 2020年建筑業(yè)碳排放情況（數(shù)據(jù)來源：《2022年度中國(guó)城鄉(xiāng)建設(shè)領(lǐng)域碳排放系列研究報(bào)告》）

從上述現(xiàn)狀分析的結(jié)果可以看出我國(guó)建筑業(yè)碳排放水平高于全球水平，并且建筑業(yè)是我國(guó)第一大碳排放部門，有必要對(duì)不同材料建筑的碳排放進(jìn)行分析，為我國(guó)建筑業(yè)減碳提供參考。

02 建筑碳排放計(jì)算的系統(tǒng)邊界

目前我國(guó)相關(guān)規(guī)范要求的建筑碳排放計(jì)算的系統(tǒng)邊界為：

1 運(yùn)行階段碳排放

包括暖通空調(diào)、生活熱水、照明及電梯、可再生能源、建筑碳匯系統(tǒng)在建筑運(yùn)行期間的碳排放量。計(jì)算范圍為建設(shè)工程規(guī)劃許可證范圍內(nèi)能源消耗產(chǎn)生的碳排放量和可再生能源及碳匯系統(tǒng)的減碳量。

2 建造及拆除階段碳排放

建筑建造階段的碳排放包括完成各分部分項(xiàng)工程施工產(chǎn)生的碳排放和各項(xiàng)措施項(xiàng)目實(shí)施過程產(chǎn)生的碳排放。

建筑拆除階段的碳排放包括人工拆除和使用小型機(jī)具機(jī)械拆除使用的機(jī)械設(shè)備消耗的各種能源動(dòng)力產(chǎn)生的碳排放。

建造與拆除階段的碳排放計(jì)算邊界應(yīng)符合下列規(guī)定：

（1）建造階段碳排放計(jì)算時(shí)間邊界應(yīng)從項(xiàng)目開工起至項(xiàng)目竣工驗(yàn)收止，拆除階段碳排放計(jì)算時(shí)間邊界應(yīng)從拆除起至拆除肢解并從樓層運(yùn)出止；

（2）建筑施工場(chǎng)地區(qū)域內(nèi)的機(jī)械設(shè)備、小型機(jī)具、臨時(shí)設(shè)施等使用過程中消耗的能源產(chǎn)生的碳排放應(yīng)計(jì)入；

（3）現(xiàn)場(chǎng)攪拌的混凝土和砂漿、現(xiàn)場(chǎng)制作的構(gòu)件和部品，其產(chǎn)生的碳排放應(yīng)計(jì)入；

（4）建造階段使用的辦公用房、生活用房和材料庫(kù)房等臨時(shí)設(shè)施的施工和拆除可不計(jì)入。

3 建材生產(chǎn)及運(yùn)輸階段的碳排放

建材生產(chǎn)及運(yùn)輸階段的碳排放應(yīng)為建材生產(chǎn)階段碳排放與建材運(yùn)輸階段碳排放之和。計(jì)算范圍應(yīng)包括主體結(jié)構(gòu)材料、建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料、建筑構(gòu)件和部品等。

建筑是復(fù)雜產(chǎn)品的合集并且具有長(zhǎng)使用周期的特點(diǎn)。依據(jù)EN15804對(duì)產(chǎn)品生命周期的劃分，綜合相關(guān)其他規(guī)范，將建筑部分過程進(jìn)行了合并，并按建筑生命周期的時(shí)間順序進(jìn)行劃分，建筑全生命周期劃分如圖2所示。

按相關(guān)規(guī)范中規(guī)定的計(jì)算方法對(duì)建筑各階段的碳排放進(jìn)行計(jì)算。

圖2 建筑全生命周期

03 分析對(duì)象

選取長(zhǎng)三角地區(qū)三棟不同材料的木結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)辦公建筑（如圖3）進(jìn)行生命周期對(duì)比分析。建筑設(shè)計(jì)使用年限50年，全生命周期中無直接再生能源使用。（如圖3 選取的分析建筑）

(a)某木結(jié)構(gòu)建筑

(b)某鋼結(jié)構(gòu)建筑（在建）

(c)某混凝土結(jié)構(gòu)建筑

建筑詳細(xì)信息如表1所示。

表1 三棟建筑的相關(guān)信息

04 建筑生命周期碳排放結(jié)果

1 建筑全生命周期碳排放強(qiáng)度對(duì)比

通過分析得出，木結(jié)構(gòu)建筑全生命周期碳排放為1.69×10⁷kgCO2e，鋼結(jié)構(gòu)建筑全生命周期碳排放為2.79×10⁸kgCO2e，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑全生命周期碳排放為3.19×10⁷kgCO2e。

三棟建筑各階段碳排放占比如圖4，建筑使用階段、物化階段碳排放分別占全生命周期碳排放的16%~26%、74%~84%，而拆除階段碳排放占比小于0.5%。

圖4 三棟建筑各階段碳排放占比情況

三類建筑全生命周期各階段的單位面積碳排放強(qiáng)度比較情況如圖5所示，由結(jié)果可知在三類建筑全生命周期中，使用階段碳排放強(qiáng)度均最大，拆除階段的碳排放強(qiáng)度并不顯著。木結(jié)構(gòu)建筑、鋼結(jié)構(gòu)建筑、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑單位面積碳排放強(qiáng)度分別為5043.5kgCO2e/m²、5589.2kgCO2e/m²、5751.3kgCO2e/m²，鋼結(jié)構(gòu)建筑的單位面積碳排放強(qiáng)度相對(duì)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑降低了2.82%，木結(jié)構(gòu)的單位面積碳排放強(qiáng)度相對(duì)于傳統(tǒng)材料的鋼結(jié)構(gòu)建筑降低了9.76%，相對(duì)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)降低了12.31%。

圖5 三棟建筑全生命周期單位面積碳排放強(qiáng)度

從各階段的情況來看，物化階段鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑物化階段單位面積碳排放強(qiáng)度最大，鋼結(jié)構(gòu)建筑單位面積碳排放強(qiáng)度相比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑低22.3%，木結(jié)構(gòu)建筑單位面積碳排放強(qiáng)度相比鋼結(jié)構(gòu)建筑低31.4%，相比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑低46.7%；建筑使用階段的單位面積碳排放強(qiáng)度相差并不大，由于中國(guó)相關(guān)規(guī)范的規(guī)定，不同結(jié)構(gòu)建筑的導(dǎo)熱系數(shù)基本一致，使得同一地區(qū)同一功能類型的建筑由于冷熱負(fù)荷而產(chǎn)生的能源消耗并沒有存在很大的差異，而木結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)在保溫等方面的優(yōu)勢(shì)更多體現(xiàn)在了建筑物化階段，能減少保溫材料等的使用；拆除階段的碳排放強(qiáng)度相對(duì)于全生命周期占比較小，但是我國(guó)每年將產(chǎn)生大量的建筑垃圾，大約為我國(guó)日常生活產(chǎn)生的生活垃圾的五倍。并且我國(guó)的建筑垃圾的實(shí)際回收率較低。應(yīng)從各層面提高對(duì)建筑垃圾資源化利用的要求，推動(dòng)建筑垃圾資源化利用技術(shù)和途徑的發(fā)展。

2 建筑不同階段年單位面積碳排放強(qiáng)度對(duì)比

在同一時(shí)間段內(nèi)，不同材料建筑單位面積年碳排放強(qiáng)度比較情況如圖6所示，木結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑的物化階段的單位面積年碳排放分別是使用階段的9.22倍、13.65倍、17.31倍。由于建筑物的使用年限較長(zhǎng)，建筑物使用階段的碳排放總量大于生命周期其他階段，但在同一時(shí)間內(nèi)，三類建筑物化階段具有短時(shí)間內(nèi)碳排放量大、碳排放強(qiáng)度高的特點(diǎn)。

圖6 三棟建筑物化階段和使用階段平均單位面積年碳排放強(qiáng)度

05 結(jié)果與展望

從建筑全生命周期角度來看，建筑使用階段的碳排放強(qiáng)度最大，占比74%~84%。減少建筑使用階段的碳排放是降低建筑全生命周期碳排放的最重要手段之一，而建筑使用階段的碳排放主要來源于電力使用的碳排放，建筑節(jié)能依然是降低建筑碳排放的理想方向。

從同一時(shí)間段來看，建筑物化階段的碳排放具有短時(shí)間內(nèi)排放量大、排放強(qiáng)度高的特點(diǎn)。不同材料的建筑對(duì)物化階段建筑的碳排放影響較大，相比于傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑，新型裝配式的鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)建筑物化階段碳排放較低，是建筑減碳的理想方向之一。