[发明专利]一种基于建筑全寿命周期的碳排放计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及碳排放计算技术领域，具体指一种对建筑的全寿命周期内的碳排放量的计算。

背景技术

近年来，继节能建筑、绿色建筑之后，低碳建筑(LCB)成为又一建筑模式，它要求通过碳排量计算来评价建筑。目前没有低碳建筑的明确定义，主要是因为对于低碳排放的量化标准还没有达成全球共识。伦敦政府提出的设计指导意见认为与当时通用的建筑规范相比，建筑低碳排放应该使一年中因能源使用而形成的CO₂排放量减少50％，英国学者斯特恩认为这个减排量应该是一般建筑CO₂排放量的80％。由于经济发展水平不同，各国建筑规范的能耗标准和普通建筑的能耗水平差距都很大，所以对低碳排放标准很难形成全球性的共识。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺失或不足，提出一种基于建筑全寿命周期的碳排放计算方法。鉴于对建筑碳排放的研究如果局限于对建筑的运行能耗进行模拟,或者对单一建筑材料如水泥、钢材等产品的开采生产的碳排放进行清单分析就过于片面。建筑不仅在运行阶段直接或间接地消耗各种能源,排放温室气体和污染物,在建材开采、原材料加工和施工阶段同样也是如此。建筑的碳排放量为在建筑全寿命周期中由于一次性能源的消耗而排放出的CO₂气体；全生命周期包括建筑材料的生产、运输、施工、运营使用、拆除及回收利用整个过程，加总得到建筑全生命周期的碳排放总量，最后得出每年每平方米建筑排放CO₂的量。因此,要合理科学地制定建筑设计方案，正确引导低碳建筑发展,就需要对建筑整个生命周期的碳排放进行定量分析。

据此，本发明限定在以下范围：只考虑建筑的能源和物质消耗所产生的碳排放，而不考虑建筑提供的其他服务(如餐饮)所产生的碳排放。同时，做出如下假定：一、物料消耗。假定所有用到的材料(如钢材)，不论其牌号和型号均视为相同的普通材料，以总量计入；二、对于物质在重新利用过程中产生的碳排放，纳入到下一轮生命周期；三、使用年限。建筑物寿命按50年计算；由于日常小型维修的情况比较复杂，而且消耗量相对较小，不予考虑。

本发明根据建筑的寿命周期，结合碳排放的特点，分为建材生产、建造施工、运营维护和拆除废弃四个阶段的碳排放量进行计算，具体通过以下技术方案予以实现，具体步骤如下：

第一步：确定建筑材料生产的二氧化碳强度值

建筑材料的生产二氧化碳强度值指单位重量材料在生产过程中所产生的二氧化碳总量，可借助建筑材料的生产能量强度值换算。建筑材料的生产强度值是指单位重量建筑材料在生产过程中所消耗的总能量值，大部分的建筑材料生产强度值不能直接获得，需要通过与材料生产所需的标准煤或用电量，根据行业、地区或者具体生产工厂的能耗与产量统计数据换算得出。

第二步：确定建造施工阶段材料运输和施工过程的碳排放系数

建造施工阶段的碳排放分为材料运输和施工过程两部分来核算。对于材料运输，按照实际项目具体追溯来确定。通过换算铁路、公路(汽油、柴油)和内陆水运等各种运输方式单位重量单位运距所消耗的能源来获得单位重量单位运距所产生的碳排放系数。

对于施工过程，按照施工工艺如场地平整与开挖、起重机搬运和现场照明等，通过换算所消耗的柴油、电力等能源，确定每种施工工艺的单位碳排放系数。

第三步：确定运营维护阶段消耗能源的碳排放系数

一、能源供应。分成三种情况，一是城市能源(煤、天然气、石油)直接驱动用能设备，会直接产生碳排放；二是使用火力发电的电力，间接产生碳排放；三是利用区域或楼宇分布式能源系统就地驱动用能设备。分布式能源中又包括了可再生能源(如太阳能和风能)和热电冷联供(利用天然气或生物质气)。

二、建筑用能设备。其能源效率的高低决定最终碳排放量的大小。直接碳排放量主要来建筑中燃料的直接燃烧。

第四步：确定拆除废弃阶段施工工艺和废弃物运输的碳排放系数

建筑拆除阶段可以用施工工艺和废弃物运输两个方面的排放进行评估。

拆除施工工艺如破碎、构件拆除，起重机搬运和现场照明等，可通过换算所消耗的(柴油、电力等)能源，确定每种施工工艺的单位碳排放系数。

建筑废气物运输主要采用汽车运输，汽车运输的碳排放确定相应的碳排放系数。

第五步：汇总计算建筑碳排放总量

将低碳建筑全寿命周期各阶段所消耗的材料、施工工艺、材料运输、设备运营等所消耗的碳排放量进行加总，形成建筑全寿命周期的碳排放总量。

第六步：计算单位面积指标和人均指标