D0:10.19892/i.cnki.csjz.2018.17.004城市住宅建筑物化阶段建材碳排放研究A STUDY ON CARBON EMISSIONS OF BUILDING MATERIALS INMATERIALIZATION PHASE OF URBAN RESIDENTIAL BUILDINGS仓玉洁罗智星杨柳刘加平I Cang Yujie Luo Zhixing Yang Liu Liu Jiaping中国博士后科学基金项目资助（编号：2017M613086)国家杰出青年科学基金项目资助（编号：51325803）十三五重点研发计划“建筑节能设计基础参数研究”项目资助编号：2018YFC070004)摘要建筑的物化阶段具有碳排放时间集中，排放量大的特点。是应对气候变化和节能减排的关键阶段。因此通过界定建筑物化阶段碳排放的系统边界，采用简化的生命周期评价方法.可以在建筑方案设计中快速计算建筑物化阶段碳排放量。本文利用基于过程的清单分析方法，研究了129栋住宅建筑在物化阶段的建材碳排放量。统计结果显示，住宅建筑在物化阶段建筑材料的碳排放量按面积加权平均值为514.66kgCO,/2。其中，钢.商品砼.墙体材料，砂浆，铜芯导线电缆.建筑陶瓷.PVC管材，保温材料.门窗和水性涂料十类建材的碳排放量达到了建筑物化阶段总建材碳排放量的99%。是物化阶段碳排放最为主要的建材。其中，土建工程中钢.商品砼和砂浆这几种主要建材碳排放量在砖混结构、剪力墙结构、框架结构和框剪结构的住宅建筑中趋势依次递增。在建筑方案设计中控制这十类建材的用量，选用低环境影响的建材产品可以有效降低建筑物化阶段的碳排放。关键词住宅建筑：物化阶段：建筑材料：蕴含碳排放Abstract The materialization phase of buildings,characterized by concentrated carbon emission time and large emissions,is a key phaseto deal with climate change and energy conservation and emission reduction.Therefore,the carbon emissions in the materialization phaseof buildings can be calculated in the design of building plans by a simplified life cycle assessment method if the system boundary of carbonemissions in the materialization phase of buildings is defined.With a process-basedinventory analysis method,this paper explores the carbonemissions of building materials during the materialization phase of 129 residential buildings.The statistical results show that the carbonemissions of building materials in the materialization phase of residential buildings are 514.66 kgCOze/m'by area-weighted average.Tentypes of building materials,i.e.,steel,commercial ready-mixed concrete,wall materials,mortar,copper core conductor cables,architecturalceramics,PVC pipelines,themal insulation materials,doors and windows and water-based paint whose carbon emissions account for 99%oftotal carbon emissions,are major sources of carbon emissions in the materialization phase.The carbon emissions of major building materials,such as steel commercial ready-mixed concrete and mortar in civil engineering projects present an increasing trend in buildings of brick-concrete structure,shear wall structure,frame structure and frame-shear structure.Therefore,controlling usage of these ten materials in thedesign of building plans and utilizing building materials with low environmental impact can effectively reduce carbon emissions during thematerialization phase of buildings.Keywords residential buildings materialization phase;building materials;embodied carbon emissions一、引言化阶段是指建筑在投入使用之前，形成工程实体所需要的建材生产，构配温室气体的排放造成全球变暖已经成为全球共识，建筑业因其能耗件加工制造以及现场施工安装过程。网虽然建筑物化阶段的碳排放率只占与碳排放量大的问题而备受关注。根据《中国健筑能耗研究报告(2017建筑生命周期碳排放量的14%一21%，但由于我国建筑的规模大，建设周年)》，2015年中国建筑能源消费总量为8.57亿t标准煤，占全国能源消费期集中，故物化阶段是公认的建筑生命周期的研究重点。降低建筑物物化总量的20%，具中城镇居住建筑能耗32亿t标准煤：全国键筑总面积达到阶段的二氧化碳排放是国家和全球碳减排目标的重要手段。613亿k2,具中城镇居住建筑面积248亿k2。虽然建筑业的直接碳排放量目前针对建筑物化阶段碳排放的研究已有很多成果。不仅针对建材及并不大，但建筑业对其他行业，尤其是对建材行业的拉动作用十分明显，其物化阶段碳排放分析，还有在单体建筑方面的研究.Chang等闭使用基间接碳排放量大。因此，针对建筑业中建材的碳排放的研究很有必要。于过程的混合生命周期清单模型对高层教学楼物化阶段能耗和排放量进行建筑生命周期包括物化阶段，使用阶段及生命终止阶段。具中建筑物量化：Acquaye等4将随机混合的二氧化碳当量分析法应用到爱尔兰公寓(C)1994-2022 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net027%■识314%-010%224.0813.25%图1单位面积住宅建筑的建筑材料碳挂放量所占百分比图图2图片来源：作者绘制]建筑部门：Ga等评估不同设计参数和高层建筑物化阶段碳排放之间的关表1主要建材的碳排放因子及运输距离系；Gan等陶旨在开发一种用于量化高层建筑中物化阶段碳排放的分析方建材类别运输距离(km】2.80 kgCO.e/kg60法，用于评估能响不同的采购策路；Lotteau等产分析了混凝士住宅形状对2.19 kgCO.e/kg60物化阶段能耗和碳排放的能响；We等a利用生命周期份析方法评估了马60来西亚依斯干达居民住宅的物化能耗和全球变暖潜力。此外，还有很多跟钢筋2.31 kgCO.e/kg60水泥0.977 kgCO.e/kg25物化阶段相关以及碳排放预测评估方面的研究。297 kgCO.e/m'15完整的建筑物化阶段碳排放核算，必须由一砖一瓦的制造，组装、建326 kgCO.e/m'15筑的建造过程以及针对每一耗能项目巨细五速的统计其碳排放，并逐一349kgC0,e干块标准砖2525累计计算而来。然而任何一座建筑物都可能包括60多类基本材料和大约2290kgC0e干块标准砖171 kgCO.e/m"25000件单独的产品，每种产品都有其特定的寿命和独一无二的生产，维修327 kgCO.e/m*25和处置方法。网如此全面的统计，将面临必须依靠庞大且种类繁多的统计砂40数据，分析这些数据将付出相当大的人力，物力与时间，反而失去快速评9.41kgCO.e/kg70PVC管材9.74 kgCO.e/kg25价建筑对环境影响的本意。因此必须界定建筑物化阶椴碳排放评价的系统669 kgCO.e/m25边界，采用简化的生命周期评价方法，以此达到快速评价的目的。本文针40对城市住宅建筑的物化阶段用温室气体排放量来定量研究建材碳排放，从46.3 kgCO.e/m"55水性涂料50而来确定主要碳排放的建材种类。木材35关于建筑物化阶段碳排放的系统边界各标准对其说法不一。2.38 kgCO.e/mi25《PAS2050》标准中明确应该考虑系统边界中不同流程将对产品GHG排放石材40总量做出的实质贡献，将实质性贡献定义为“任一大于某个产品生命周期内温室气体排放估测值1%的温室气体排放源的质献”，同时该标准还指析法和二者混合法。本研究采用基于过程的生命周期评价方法，构建清单出“GHG排放评价应包括至少占到预计功能单位生命周期内GHG排放的分析的计算模型。其中物化阶段建材的碳排放计算模型包括了建材生产加95%”,95%即为闵值3：而《2006年IPCC国家温室气体清单指南》中在工与运输两个部分。可被量化的不确定分析中用优良做法，其要求在量化随机误差时使用9%(1)建材生产加工碳排放计算模型。的置信区间，这也可以表示为中心估算的百分比。《建筑工程可持续性建材在生产过程中产生的碳排放量采用定额的计算的方法，计算公式评价标准》(JGJ/T222一2011)的评价范围中提出的质量，造价.能耗以如下：及水耗四准则都将建筑工程各阶段消耗的建材，建筑构配件以及周转材料按质量，造价.能耗以及水耗高低排序，各自累计量占各自总体量80%以上的纳入评价范围5。因此不同的建筑生命周期评价标准，对物化阶段的式中：QCM为建材的生产过程所产生的温室气体排放当量，k9·系统边界规定是有差异的，对排放源的贡献阅值也有较大差异。因此本文CO,e;m为第种建材的使用量；CM为不考虑回收再利用的第种键材生还将探讨建筑在不同词值下的主要建材的计算种类。产过程的碳排放因子，kg-C0,e/单位。(2}建材运输的碳排放计算模型。二、建筑物化阶段建材碳排放计算方法建材运输所产生的碳排放使用定额计算法。如下式：目前，碳足迹计算方法包括投入产出法，基于过程的生命周期清单分(C)114-2022 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net