苏州地区住宅全生命周期碳足迹核算

朱重阳（泰州市宏伟建筑安装工程有限公司，泰州225300）

随着当今生态环境的不断恶化、人们对于环保要求的提高，住宅建筑环境性能评价已经成为建筑可持续开发的必然趋势。对于建筑环境来说，需要关心的不仅是建筑节能，还包括建筑的节地、节水、节材、减少建造和拆除阶段对环境的污染等等问题，如何将生命周期过程中产生的各种影响进行定量化计算是当前研究的热点问题。

国际标准化组织(ISO)将LCA定义为：LCA是对产品或服务系统整个寿命周期中与产品或服务系统的功能直接有关的环境影响、物质和能源的投入产出进行汇集和测定的一套系统方法。

碳足迹是指某个产品在其整个生命周期内产生的各种温室气体的排放，即从原材料一直到生产、分销、使用和处置/再生利用等全过程的温室气体排放量。《PAS2050规范》为用户提供了一套用于评估某个产品碳足迹的标准和方法[1-2]。

1 研究的功能单位与系统边界

该研究的功能单位为每平方米建筑面积，研究的系统包括6个阶段：包括建筑物料生产、建筑规划、设计、施工、运营维护及拆除、回收阶段[3]。绝大部分能耗和环境污染在建材物化和建筑的运行期两个阶段。因此，这两个阶段将是该核查的重点。同时，假设建筑的使用年限为50年，采用数据资料来自苏州地区建筑统计年鉴。

2 清单分析

该研究按照生命周期评价的方法，分别对建筑材料准备、建造、使用、拆除、建材处置和回收利用等六个阶段进行核查，计算了苏南地区建筑全生命周期的碳足迹。

2.1 建筑材料准备阶段

物化阶段选取了主要建材作为碳排放的核算范围，选取的6种主要建材包括水泥、砂、钢材、玻璃、涂料和碎石[4]。一方面，这6 种建材的用量占到了建材总用量绝大部分；另一方面，这6种建材的物化阶段环境影响研究相对较充分，数据较为可靠[5]。根据建筑统计数据，单位建筑面积所用主要建筑材料清单分析如表1。

表1 单位建筑面积准备阶段主要建材清单分析

根据文献6种建材的单位重量碳排放清单，如表2所示。

表2 建材碳排放清单

根据表3，准备阶段主要建材清单表计算可得，几种建筑材料准备阶段总碳排放量，如表。

表3 建筑材料准备阶段单位建筑面积碳排放量

建筑材料物化阶段，住宅建筑的平均碳排放值 (以 CO2计 )为 634.66kg/m2。

2.2 建筑建造阶段的碳排放量

计算中的运输距离并非各建材的直接运输距离，而是追溯到建材生产的一种统计意义上的运输距离[6]。该研究以苏州货运构成为基础，归纳了各主要建材的平均运输距离于表4中。

表4 主要建材的平均运输距离

根据平均运输距离、各种建材用材和柴油碳排放系数0.5921t/t，可得主要建材运输过程的碳排放量为18.13kg/m2。

本案例统计了工程使用的主要机械设备，并对各种机械设备的动力能源、额定功率和台班进行了考察[7]，施工机械能耗数据来源于施工方案。根据文献中国城市低碳建筑的内涵与碳排放量的估算模型，柴油碳排放系数0.5921和电力碳排放系数0.95计算可得表5。施工阶段碳排放，如表6。

表5 单位建筑面积施工阶段电耗能耗清单分析

表6 单位建筑面积建造阶段碳排放量

因此，住宅建筑的施工阶段平均碳排放值(以 CO2计 )为 22.80kg/m2。

2.3 建筑使用阶段的碳排放量

使用阶段碳排放量的统计，采用日本AISTLCA Ver.2评价软件[8-9]，计算能耗和水耗导致的温室气体碳排放，该软件考虑因素全面，因此具有较强的科学性。

根据AIST-LCA Ver.2评价软件，列出需要输入的清单（住宅运行期间主要考虑能耗、电耗和水耗带来的碳排放）如表7。

表7 住宅建筑运营阶段能耗清单

将上述数据输入AIST-LCA Ver.2评价软件，并选取相应建筑运行阶段参数计算得到，运营阶段(设为50年)集中采暖地区碳排放为14340.38kg/m2.a，非集中采暖5217.38kg/m2.a。

2.4 建筑拆除阶段的碳排放量

根据文献[10]，拆除阶段所使用设备的能耗通常可以按施工过程能耗的90%来进行计算，相应的碳排放量则与该阶段的能耗和单位能耗的碳排放量有关。根据文献[11]的分析，在各种条件相近的情况下，多层砖混结构和钢混结构的建筑拆除能耗都是107.7kwh/m2，相应的CO2排放量分别为105kg/m2和103kg/m2，拆除阶段物耗能耗清单如表8所示。

表8 拆除阶段物耗能耗清单分析

因此，住宅建筑的拆除阶段平均碳排放值(以 CO2计 )为 4.20kg/m2。

2.5 废弃建材处置阶段的碳排放量

我国的建筑垃圾回收利用程度较低，大部分的垃圾均未进行处理，便被运送至乡村或者采用堆放、填埋的方式进行处理。有文献[12]表明，国内建筑垃圾回收率较高的地区主要集中在香港和台湾地区，上海和北京的回收利用率也不超过40%。根据以上数据和我国的发展现实情况，我们设定建筑垃圾回收利用率为40%，得到填埋量占了总量的60%。针对需要填埋的建筑废物，考虑其在转运过程中需要消耗的能源，假定运输距离为30km，用10t卡车转运，其耗油量为3.5km/L，则不同建筑每平方米建筑废弃物消耗柴油量如表9所示。

表9 废弃建材处置阶段能耗清单分析

该部分数据取自统计数据，住宅建筑的废弃建材处置阶段平均碳排放值(以CO2计)为0.20kg/m2。

2.6 建筑回收利用阶段的碳排放量

废弃建材资源化不仅可以节约资源，而且可以减少碳排放。对于回收利用阶段主要考虑混凝土的回收利用，其他材料碳足迹产生量小，可忽略不计。回收利用过程主要耗能设备有破碎机和搅拌机，粗碎一般采用颚式破碎机，筛分宜采用振动筛，圆筒筛，以便于筛除不易破碎的杂物。颚式破碎机90kw，处理能力约300t/h，振动筛30kw,处理能力约300t/h。

回收阶段的物耗能耗清单见表10，因此，住宅建筑的材料回收阶段平均碳排放值(以CO2计)为-210.68kg/m2。

表10 回收利用阶段能耗清单分析

根据统计数据的统计值得到各阶段碳排放值如表11。

表11 苏州地区建筑全生命周期碳排放表

3 碳足迹核查结果与讨论

根据碳足迹的核查结果可知，苏州地区建筑全生命周期碳排放为717470.2kg/m2，其中物化和运营阶段的碳排放是建筑碳排放的重要阶段，应对这两个阶段产生的碳排放予以严格控制。

该核查结果数据来源采用统计值，可以作为地方建筑环境污染的指标值和基准值，用于绿色建筑评价指标体系的构建，还可以帮助开发商、建筑师和业主评价住宅的绿色化程度，因此，具有重要的意义。

[1]霍李江.生命周期评价LCA综述[J].中国包装,2003(1):42-46

[2]Azapagic,A.Life Cycle Assesment and its aplication to process selection,designand optimization.Chemical Engineering Journal,1999,73(1):1-21

[3]Johanna Berlin.Environmental life cycle assessent of Sedish sihard cheese.International Dairy Journal,2002,12(11):939-953.

[4]龚志起,张智慧.建筑材料物化环境状况的定量评价[J].清华大学学报(自然科学版),2004,44 (9):1209-1213.

[5]日本建筑环境与节能学会.建筑物环境效率综合评价体系手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2004.13-18

[6]IKAGA To shiharu.Environmental Load Reduce of Air conditioning System and Building Services [M].Tokyo:Japan Air Condition Engineering Institute,2001.89-95

[7]Pennington D W,Potting J,Finnveden G, etal. Life cycle assessment Part 2:Current impact assessment practice [J].Environment, 2004,30(5):721-739.

[8]龙惟定,胡欣.上海公共建筑能耗现状及节能潜力分析[J].暖通空调,1998,28(6):13-16.

[9]魏积义,严卫国,姚忠民.中国建筑能耗现状及节能潜力[J].沈阳建筑工程学院学报,1994,10(2):187-190.

[10]涂逢祥.建筑节能经济技术政策研究[M].北京:中国建筑工业出版社,1991:2-5.

[11]张智慧,吴星,龚志起.建筑工程环境影响评价理论和实施标准的研究[J].环境保护,2004(5):39-42.

[12]MITHRARATNE N,VALE B.Life cycle analysis model for NewZealand house[J].Building and Environment,2004(39):483- 492.