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1住宅建筑各環節能耗和碳排放量

1.1建材生產環節能耗及碳排放量分析。目前,工程建設的主要材料就是鋼材和水泥,其用于建筑業特點明顯,建筑施工過程中用量很大,使用較為方便,且整體性能非常牢固可靠,到目前為止,還沒有能夠代替鋼材和水泥的其它建筑材料。但同時,鋼鐵行業和水泥行業在耗能和排放量方面僅次于煤電行業。特別是水泥行業,從我國目前水泥行業的現狀來看,根本不符合可持續發展的長遠利益,已經成為了建材領域實現節能減排目標的關鍵區域。低碳經濟時代,充分做好鋼材和水泥行業的節能減排工作,意義尤為重大。1.2住宅建筑使用環節的能耗及碳排放量分析。一般情況下,住宅建筑物的使用壽命都比較長,其使用過程中的所產生的正常能耗要占整個建筑總能耗的相當大的部分。有研究發現,50年壽命的住宅建筑,使用中消耗的能源大約要占到了住宅總消耗能源的85%以上。我國住宅建筑目前消耗能源的主要方式有空調、采暖、照明、通風、熱水、其它家電等,這些常規的能耗其總和要占去一次能源消費總量三分之一左右,是耗能的第一位。而且,據統計,城市中所有建筑物產生的碳排放早已成為城市碳排放的第一“大戶”,約占碳排放總量十分之六左右,必須引起高度重視。1.3住宅建筑拆除后廢棄物的處理環節能耗和碳排放分析。對住宅建筑拆除后遺留的廢棄物進行處理,可以依據種類以及可否回收等情況分別處理。可回收的木材、玻璃、鋁材、鋼筋等,通常是由爆破拆除公司、建筑公司、廢舊物回收部門現場回收或直接利用,也可以將其運輸到就近的加工場所經過簡單加工處理后再進行利用;那些不能回收的混凝土塊、磚塊等,一部分填充路基或低洼地區,其余的大部分運往垃圾處置地點進行進一步處理。所以,對住宅建筑廢棄物進行處理其能耗和碳排放包括兩個:運輸過程和二次加工過程。因為經再加工處理的廢舊建材能夠被二次利用,重新納入新建筑物生命的周期,對二次加工能耗目前通常采取不計入廢棄物處理的方式。

2對住宅建筑施工階段的碳排放核算

隨著我國經濟及城鎮化的不斷加速發展,城市住宅的需求和建造也已進入一個高峰的發展階段,經國家有關部門的研究,在2020年前的這一段時間,每年我國的城鎮新建住宅建筑的面積總量保持在10億平方米左右,按照這一趨勢,到2020年新增加的城鎮民用住宅建筑面積是100億~150億平方米。這對于建筑行業來說,是一個巨大的需求市場,不過值得憂慮的是,在目前所有新竣工的住宅建筑中,經過節能減排設計的住宅建筑面積還不到總數的5%。2.1國際碳排放核算體系。國際碳排放核算體系主要由自上而下的宏觀層面核算和自下而上的微觀層面核算兩部分構成。前者以IPCC的《國家溫室氣體清單指南》為代表,它通過對國家主要的碳排放源進行分類,在部門分類下再構建子目錄,直到將排放源都包括進來,它本質上是通過自上而下層層分解來進行核算的。而自下而上的碳核算方式通過對于企業和產品碳足跡的核算,了解各類微觀主體包括企業、組織和消費者在生產過程或消費過程中的溫室氣體排放情況,理論上可以匯總得到關于一定區域內的碳排放總量。該種核算方式主要包括三種方法:一是基于產品的核算,主要是基于產品生命周期計算“碳足跡”,以PAS2050標準為代表;二是基于企業/組織的核算,通過排放因子法來計算碳排量。據易碳家了解到,目前,較為公認且運用比較廣泛的核算企業溫室氣體排放情況的方法指南是《溫室氣體協議:企業核算和報告準則》;三是基于項目的核算,重點確定基準線排放。該方法主要包括《京都議定書》中的清潔發展機制(CDM)、WRI和WBCSD制定的“項目核算GHG協議”(TheGHGPro-tocolforProjectAccounting)以及國際標準組織(ISO)的國際溫室氣體排放核算、驗證標準———ISO14064。近幾年,我國也了一些全國性和地方性的碳排放核算體系,例如,《上海市溫室氣體排放核算與報告指南》、《江蘇省溫室氣體排放信息平臺計算指南》、《基于組織的溫室氣體排放計算方法》等。2.2住宅建筑建造施工階段碳排放核算。住宅建筑建造施工階段的碳排放即是整個施工過程各環節碳排放量的總和，其主要來源包括如下的四個環節：一是建筑材料生產，是二建筑材料、建筑構件、施工設備的運輸，三是施工機械設備使用，四是施工現場活動產生的碳排放。由此，我們可以得到碳排放量的計算模型：EJZ=EJX+EJC+EXC在本式中，EJZ是施工階段總的碳排放量；EJX、EJC、EXC分別為建筑材料生產、施工設備運輸、施工現場活動產生的碳排放量。EJC=∑i=ni=1（AZMTi×fTZi）+∑i=ni=1（AWMHi×fHWi）+∑i=ni=1（ATMCi×fCTi）在本式中，AZMTi、AWMHi、ATMCi依次是住宅建筑的主體結構、住宅建筑的維護結構、住宅建筑采用的結構填充材料的用量，fTZi、fHWi、fCTi是住宅建筑主體結構材料、住宅建筑的維護結構、住宅建筑采用的結構填充材料的碳排放因子，i為施工過程中所用到的建筑材料的種類。EJX=∑i=ni=1（AJMXi×fXJi）在本式中，AJMXi是建筑施工以及運輸機械的使用臺班數量，fXJi是建筑施工以及機械運輸碳排放量因子，i為建筑施工以及運輸機械的種類。EXC=∑i=ni=1（AXMCi×fCXi）在本式中，AXMCi是住宅建筑施工現場活動消耗的能源數量（t/kwh），fCXi是施工現場活動能源碳排放因子，i是施工現場活動消耗能源的種類。2.3住宅建筑階段碳排放分析結果住宅建筑施工產生的能耗和碳排放主要包括兩個部分：一是把建筑材料從產地運輸到施工現場的運輸能耗和CO2排放，二是建筑施工過程中產生的能耗和CO2排放。研究表明，住宅建筑施工階段產生的能耗約占住宅建筑全生命周期產生能耗1/5左右,而在低能耗住宅建筑中可以達到40%~60%。而且,對建材運輸過程中產生的能耗主要決定于運輸車輛性能、生產地到施工地距離及路況、建筑材料種類和數量等因素。對不同建材運輸能耗以及施工過程能耗進一步分析,底面和框架為磚混結構的建筑建材運輸其單位面積能耗為0.18GJ/m2,全部磚混結構的建筑建材運輸其單位面積能耗為0.21GJ/m2,采用框架結構的建筑建材運輸其單位面積能耗為0.12GJ/m2。對上述3種結構單位建筑面積的施工過程能耗作進一步分析計算，依次得到0.05GJ/m2、0.03GJ/m2、0.05GJ/m2。又可以根據轉換關系:1GJ=80.65kWh,并考慮到每千瓦時電量大約需排放CO2的數量,進而算得單位建筑面積產生的碳排放量分別為18.5kg/m、19.3kg/m、13.7kg/m。通過上述的分析，我們能夠看出,施工階段的碳排放量與選用的建筑模式和建筑材料都有直接關系。與磚混結構住宅建筑相比,框架結構的住宅建筑其單位建筑面積產生的能耗和CO2排放量會顯著降低30%左右,從節能減排的角度說,住宅建筑須首先采用鋼筋混凝土的框架結構,可以有效降低建筑施工產生的能耗,同時減少CO2的排放量。

現在我國北方的城鎮住宅建筑中，近60%的住宅面積是采用規模不同的集中供熱,因為調節不當等原因,有些住宅會因為過熱而開窗散熱，這樣導致的熱量浪費甚至達到供熱量的30%左右，碳排放也是居高不下。同時，一些效率低下的小型燃煤鍋爐仍然廣泛使用，這也是造成能耗和碳排放過高的主要原因之一。調整供熱方式、改進管網設計、提升熱源效率，只從這三個方面進行改進,現有住宅建筑的供暖能耗和碳排放量就能夠在目前的基礎上降低30%。而對于南方城鎮住宅來說，比如廣州、上海等地區，空調已從每戶安裝一臺逐步發展到每室安裝一臺。對于那些夏熱冬冷地區，平均每一戶的空調用電負荷大約我1kW~4kW，平均每年的用電量保持在500kWh~4000kWh。按照該水平發展下去,這個地區的住宅建筑空調用電平均負荷將達2億千瓦,年平均用電量保持在2240億千瓦時。根據統計,當節約每1kWh電能,就相當于節約了0.4kg的標準煤碳,也就意味著將減少排放污染物0.997kgCO2、0.272kg碳粉塵、0.015kg氮氧化物、0.03kgSO2。

參考文獻

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作者:呂娟 單位:江西科技學院