基于LCA的建筑装饰工程碳排放计算研究

基于LCA的建筑装饰工程碳排放计算研究

韩佛 1 方冠宇 2 戎鑫 3

深圳市建筑装饰（集团）有限公司 广东 .深圳 518045

摘要：从全生命周期（LCA）的角度出发，将建筑生命周期分为物化阶段、运行阶段和寿命终止阶段。其中，物化阶段又具体按时间顺序分为建材生产阶段、材料运输阶段、现场施工阶段和施工废弃物处理阶段；寿命终止阶段也具体分为建筑拆除阶段、拆除废弃物运输阶段和拆除废弃物处理阶段。分析每个阶段的的碳排放情况，分析其关键影响因素，运用碳排放因子方法计算二氧化碳排放量，并给出具体计算公式，构建基于LCA的建筑装饰工程的碳排放计算模型。

关键词：LCA；建筑装饰工程碳排放；碳排放计算

1、背景

建筑装饰行业的碳排放问题目前还并没有在国内外被广泛研究和讨论。此前有学者从设计师、业主、政府管理部门等多个方面探索室内装饰行业的低碳发展方向，并提出可相应的保障策略；丁铮曾总结了我国室内装饰行业的发展现状，并提出低碳减排理念是室内装饰行业创新的立足点；俞海勇等基于LCA方法，建立能耗及碳排放的测量模型并结合实地调研所获得的能耗数据，测算并分析九种装饰材料全生命周期的能耗及碳排放量；王欣根据建筑装饰工程的特点，提出了影响建筑装饰行业碳排放的主要因素，并提出了建筑装饰行业碳减排的相关措施；何静结合装配式装饰装修的特点，提出了绿色低碳理念在装配式装修中的应用途径。

生命周期评价（Life Cycle Assessment, LCA）方法已成为能够较为科学和全面地评估产品或系统环境影响的最有效的测量工具之一，在建筑领域中也得到了广泛地应用。目前，利用 LCA 方法测算分析建筑碳排放的研究主要集中于物化阶段、运行阶段和整个生命周期，研究层面有国家（省、直辖市）、城市和单一建筑项目三个层面。运用LCA 方法不仅可以分析各类资源能源从生产至使用带来的碳排放影响，而且还能识别资源能源在使用的过程产生的环境影响转移。

2. 碳排放计算基础

2.1碳排放的核算单位

2.1.1功能单位

建筑物的种类多样，规模大小不一，其全寿命周期的碳排放量也自然不同，为了便于同类建筑物的横向比较，将建筑物的规模大小与使用年限考虑 在内，以单位建筑每年碳排放量作为评价指标，可 以较准确地评价建筑物的碳排放量大小。

2.1.2二氧化碳当量

温室气体（Greenhouse Gas， GHG）主要包括 二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、氢氟碳化合物、全氟 碳化合物和六氟化硫 6 种气体^［6］。在核算时根据 IPCC发布的全球变暖潜能值（Global Warming Potential， GWP），将二氧化碳的GWP值定为1， 其余气体的排放量按对应的 GWP 值转化为二氧化 碳的排放量。在核算时所涉及到的碳排放量均指温 室气体排放量转化为二氧化碳当量后的排放量，用 kg 作为碳排放量的计量单位。

2.2能源炭排放因子

能源碳排放因子是指消耗单位质量的能源所产生温室气体量，是用来表征某种能源的温室气体 排放特征的重要参数，同时也是进行碳核算的基础 数据。能耗活动产生的温室气体排放量均转化为二氧化碳当量排放量，并用二氧化碳当量和相关的活动单位表示为kg/单位。在进行核算的时候，采用建筑活动乘以相对应的碳排放因子来计算碳排放量。目前我国普遍应用《IPCC国家温室气体清单指南（2006年）》提供的碳排放因子数据。如果项目所在城市提供权威的碳排放因子数据，则优先选用当地碳排放因子更符合项目实际情况。

2.3碳排放核算边界

凡是涉及到温室气体排放的活动都应计算在内，但因研究深度及数据获得难度导致不能全面进行核算。从建筑的装饰工程角度看，核算的范围主要包括建造及拆除阶段的碳排放、建材生产及运输阶段、废弃物处理阶段。

2. 全寿命周期分阶段核算

从全生命周期的角度来研究建筑的能耗与碳排放，分为物化阶段、运行阶段和寿命终止阶段。其中，物化阶段又具体按时间顺序分为建材生产阶段、材料运输阶段、现场施工阶段和施工废弃物处理阶段；寿命终止阶段也具体分为建筑拆除阶段、拆除废弃物运输阶段和拆除废弃物处理阶段。通过具体分析每个阶段（包括子阶段）的碳排放情况，分析其关键影响因素，并通过对比找到全生命周期中的关键影响阶段。

3.1建筑物化阶段

建筑碳排放物化阶段是指建筑物从原材料的开采、生产、运输、现场施工直至竣工交付所经过的全部过程。借鉴工程造价的思路，拟参考施工定额，将各分部分项工程所用的材料、能源归结为建筑材料生产耗能、运输耗能、施工机械设备耗能三大部分，并进 一步统计各建材消耗量、电能、汽油、煤炭、柴油 等能源的消耗量。

因此，物化阶段碳排放量计算公式：

式中，P11、P12、P13分别为上述3个部分的碳排放

3.1.1建材生产过程中的碳排放计算

建筑装饰建材的种类繁多，在核算时从2902中材料中选出23类158种常用的建材计算碳排放量，同时对于可回收建材应考虑回收利用率。

因此，建材生产过程碳排放计算公式：

式中，n为建材的种类数；p_i为第i类建筑材料排放因子；s_i为第i类建材的消耗量； 为第i类建材的回收系数。

3.1.2运输过程碳排放计算

运输过程主要考虑将建材、设备机械等固体物资运送至施工现场并将余土和固体建筑垃圾运出所发生的运输过程。计算公式为：

式中，p_i为第i种运输工具所耗能源的碳排放因子；C_i为第i种运输工具百公里耗油量(Kg)；L_i为第i种运输工具公里数。

3.1.3施工过程碳排放计算

建筑装饰施工阶段的能源消耗主要部分除运输外，还有现场施工机械的能源消耗。施工过程的计算定位到各工序的施工机械使用的能源消耗上。

根据现场施工记录统计每种机械使用台班数，每台班消耗能源的种类与数量，整理归纳得出各机械的能耗总量，与各机械碳排放因子相乘即可得到 施工阶段施工机械的碳排放量，计算公式为：

式中，p_i为第i种施工机械碳排放因子。qi为第i种施工机械每台班所耗能源量；ti为第i种施工机械台班数;

通过定额并结合现场能耗测定可对各施工机械耗能情况进行统计，计算出各机械台班的碳排放因子，作为碳核算的基础数据。

3.2使用阶段碳排放

使用阶段的碳排放主要涉及采暖、空调、照明等方面的能源消耗造成的温室气体排放，而这些其实建筑装饰工程关系不大，所以此部分可以忽略。

3.3维修翻新的碳排放

维修翻新的碳排放核算主要包括建材的消耗和能源的消耗，在计算时可根据已有的建筑维修翻新记录来统计使用时期的维修翻新工程所消耗建材种类、数量以及机械台班使用量，如所要核算的工程正在使用阶段或尚未投入使用，也就是说没有可以统计的实际数据时，则可以在计算时参考物化阶段的碳排放量乘以适宜的系数来进行估算。

3.4拆除处理阶段碳排放

拆除阶段的数据不易获得，国内外的文献也较少涉及到拆除阶段的碳排放，给此阶段的碳核算带来了困难。据已有的研究分析，此阶段的碳排放计算公式为：

式中，P₄₁为拆除阶段施工机械能耗碳排放量；P₄₂为运输消耗能源碳排放量；P₄₃为可回收利用部分碳排放量。

随着国家对环保的日益重视，对建筑废弃物开始要求分类装车运输填埋或回收处理，对于运输填埋这部分的碳排放只需计算建筑垃圾的运输能源消耗碳量即可；没有具体数值时可按建材的80%进行估算；对于可回收处理这部分则需计算运输至工厂的能耗和再加工过程产生的碳排放。废弃物的回收利用是指经回收处理成为再生建筑材料的过程，而此过程产生的温室气体排放则纳入碳排放计算范围内。

根据现有的研究表明在拆除阶段的碳排量可占物化阶段的8~10%。因此，如果在没有数据的情况下可取其平均值9%作为计算依据。

4、结束语

在全国力争“2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和”的大背景下，围绕“低碳发展”这一主题，通过对基于LCA的评价方法，建立建筑装饰工程的碳排放计算模型，期望所计算得出的结果可以作为低碳减排出发点，在此阶段进行节能减排可取得行之有效的减排成果，同时也为建筑装饰工程碳排放分析提供参考。