建筑生命周期碳排放分析优化为：建筑生命周期的碳排放分析

1.建筑碳排放清单分析

根据生命周期评价理论的框架，确认建筑生命周期碳排放的首要步骤是确定核算范围。建筑生命周期的碳排放是指将建筑的生命周期看作一个系统，该系统由于能量消耗、资源使用向外界排放温室气体的总量。其系统内部应包含形成建筑实体和功能的一系列中间产品和单元过程流组成的结合，包括建筑材料生产和构配件加工、运输、施工与安装、建造施工阶段、运营维护阶段、废弃处理阶段，由于前期准备过程中产生的碳排放量极少，故本文忽略不计。

根据上述对建筑生命周期系统边界的确定，各阶段的温室气体排放量加和，即为建筑生命周期的碳排放总量。其计算式如下：

其中，LCE代表建筑全生命周期碳排放总量；ME代表建筑材料的碳排放量；CE代建造施工阶段的碳排放量；OE表示运营维护阶段的碳排放量；DE表示废弃处理阶段的碳排放量。各指标所代表的都是对应阶段的碳排放量，含义相同单位一致可以直接加总，但对应不同阶段的碳排量测定则需要不同的计算方法，此部分将在下文中进行详细阐述。

2.碳排放因子

碳排放因子是指消耗单位计量单位能源或材料产生的温室气体的多少，通常转换成为二氧化碳排放当量表示，确定合适的碳排放因子是核算建筑物碳排放量的关键。目前，国内外机构针对不同能源、建材的碳排放因子进行了测定，但项目类别、数据处理方式、实验环境等约束条件的不同，致使不同机构对同种能源或材料的碳排放因子测量结果存在差异。

建材碳排放因子。建筑建造过程中，会使用到种类繁多的建筑材料，根据上文提到的80核算原则，本文选取我国建筑普遍使用的主要建材为研究对象，如水泥、石灰、钢材、玻璃、砖块等，通过不同材料组合形成的二次建材不在研究范围之内。建材碳排放因子的计算主要有三个部分，用公示表述如下：

CO2碳排放量=各种建材单位CO2排放量*（1-可回收系数）+回收再生产过程CO2排放量*可回收系数

其中，

各种建材单位CO2排放量=标煤用量*标煤CO2排放量+用电量*电CO2排放量+CaCO3分解CO2量

王玉（2016）[265]按照此思路结合我国实际情况和他国有关数据梳理出了主要建材的碳排放因子，见表10-3。

表10-3　部分主要建材碳排放因子

能源碳排放因子是表征某种能源温室气体排放特征的重要参数。因子在计算过程中考虑了能源在各个环节中产生的各类温室气体，最后统一转化为CO2当量值。本文根据我国各机构文件和相关文献数据，整理得到了表10-4。

表10-4　常用能源的碳排放因子

3.碳排放的生命周期评价

（1）建筑材料碳排放(www.xing528.com)

根据上文对于建材碳排放因子的定义及计算方法可知，本文所研究的建筑材料碳排放是指其从原料开采、运输、处理、使用到报废处理各阶段所消耗的各种能源和发生化学反应带来的排放量。将各种建筑材料的使用量和单位建筑材料的碳排放因子相乘并相加，就可以得到建材碳排放量，计算表达式如下。

10　国家发展改革委应对气候变化司，2017：《2016年中国区域电网基准线排放因子（征求意见稿）》，P6。

其中，ME为建筑材料碳排放量，qj代表第j种建筑材料的消耗量（包括净用量与损耗量），fj代表第j种建筑材料的碳排放因子。建筑材料的消耗量可以从计价软件中工料机汇总表中提取，fj则按照表10-3取值。

此外需要注意的是，因本文采用的建材碳排放因子在计算时就已经考虑到了建筑材料的回收率以及废弃处理过程，因此在建筑生命周期的其他阶段无需再次计算。

（2）建造施工阶段碳排放

针对建造施工阶段，不同的学者研究使用过不同的计算方法：张又生（2002年）[266]在调研当地的钢混结构的基础上，最终得出了房屋高度、占地面积和建筑碳排放强度的函数关系式，采用此方法能够直接依据建筑的基本信息得到建造施工阶段的碳排放量；董超等（2014）[267]则侧重于施工阶段的工艺方法、机械台班使用量方面来进行测量，根据机械台班使用量及单位台班所带来的二氧化碳排放量进行计算。由于不同建筑结构施工方式差异较大，且不同机械和施工工艺的碳排放因子不易准确测量，故本文选择以施工现场的能源消耗量及其对应的能源碳排放因子来进行计算，其计算公式如下。

其中，CE为建造施工阶段的碳排放量，qk代表第k种能源的使用量，ek代表第k种能源碳排放因子。能源的使用量同样可以通过对计价软件中工料机汇总表的数据进行处理得到，ek按照表10-4进行取值。

（3）运营维护阶段碳排放

运营维护阶段的碳排放组成与建筑的运营维护成本结构类似，分别为能源碳排放、维护碳排放和替换碳排放。由于运营维护是持续时间最长的阶段，故此阶段的碳排放占比是最高的，相关研究表明建筑运营阶段的碳排放量占比可达到75%及以上，因此在运营阶段必须特别注重节能减排工作的开展。运营维护阶段的碳排放计算公式如下：

其中，OE表示运营维护阶段碳排放值，OEe代表建筑运营阶段的能源消耗碳排放，OEm代表维护碳排放，OEr代表替换碳排放。

运营阶段能源消耗主要由建筑的供暖、制冷、照明等系统产生，涉及水、电和燃气，其计算方法同建造施工阶段碳排放方法，由各类能源使用量和能源碳排放因子相乘再加总得到。而各类能源的使用量可以通过实际运行监测或能耗分析软件模拟估算得到，本文拟采用节能软件BECS2016进行模拟估算。

建筑维护及替换行为一般发生于某些存在一定使用年限的建筑材料破坏的情况下，如更换水管、防水处理等，一般不存在针对建筑主体结构进行替换的情况，因此过程产生的碳排放量相对较少。可采用年均碳排量针对维护、替换过程进行计算，计算公式如下：

其中，oem为年均维护碳排放量，oer为年均替换碳排放量，T为建筑使用年限。

（4）废弃处理阶段碳排放

建筑废弃处理阶段的主要碳排放能耗与建造施工阶段类似，主要来源于施工机械设备、运输车辆等工具的能耗及废弃物处理过程中的能耗。由于本文在建材碳排放因子中已经将建筑材料的回收过程进行了考虑，故此处不再进行计算。鞠颖和陈易（2014）[264]基于往年数据研究表明，拆除废弃建筑过程中所消耗的能源大约占施工阶段的90%，此比例可以用于估算废弃处理阶段碳排放。以上，本阶段的计算公式同建造施工阶段。