加气混凝土砌块与烧结页岩空心砖全生命周期能耗与碳排放分析

李清疆，刘 军

（1.重庆市盛绘建筑节能科技发展有限公司，重庆401121；

2.中煤科工集团重庆设计研究院有限公司 绿色建筑技术中心 重庆400016）

加气混凝土砌块与烧结页岩空心砖全生命周期能耗与碳排放分析

李清疆1，刘 军2

（1.重庆市盛绘建筑节能科技发展有限公司，重庆401121；

2.中煤科工集团重庆设计研究院有限公司 绿色建筑技术中心 重庆400016）

从理论和实际应用两个角度，对比加气混凝土砌块与烧结页岩空心砖的能耗和碳排放量。从理论上看，加气混凝土砌块因轻质多孔能够显著降低建筑能耗和碳排放；但从实际应用角度来看，加气混凝土砌块与平衡饱水后页岩空心砖相比，不再具有节能减排优势。应控制加气混凝土砌块的吸水率，以保证在使用过程中良好的保温隔热效果，减少能耗和碳排放。

加气混凝土砌块；页岩空心砖；全生命周期；能耗；碳排放

0 引言

加气混凝土技术始于100年前，我国使用历史约50年。20世纪90年代开始，随着国家大力提倡节能减排，广泛推广建筑节能，特别是 “禁止使用粘土实心砖”条令颁布以来，新型节能建材产品已成为社会关注的焦点。加气混凝土砌块是一种节能墙材，它具有容重轻、保温性能高、吸音效果好、可加工性强等优点。在能耗及碳排放方面，加气混凝土砌块与页岩烧结空心砖相比，具有减轻建筑自重、节能降耗的作用。从理论上看，加气混凝土砌块的容重越低，其能耗和碳排放的优势越明显。

本文以年产20万立方的加气混凝土生产线的实际生产能耗值为基础，推算其实际能耗和碳排放水平，并结合建筑使用寿命，对全寿命周期能耗和碳排放量进行折算，给出二者的对比结果。

1 加气混凝土的能耗和碳排放分析

1.1 生产过程的能耗和碳排放

表1 B05级和B07级加气混凝土砌块的单位能耗和碳排放

根据加气混凝土砌块的生产工艺，能耗包括电能能耗和蒸汽能耗两部分。电能主要指配料、混料、物料和模具能耗转运、待蒸压砌块入模等过程中消耗的电力能源；蒸汽能主要指砌块在蒸压釜内养护过程消耗的蒸汽能源。加气混凝土砌块生产企业的蒸汽能耗占到总能耗的80%以上。因此，为了简化计算，只计算蒸压养护过程中的蒸汽能耗，总能耗按蒸养过程的所占能耗比例折算。表1为B05级和B07级加气混凝土砌块的单位能耗和碳排放，表2为B05级和B07级加气混凝土砌块的能耗分布［1］。

表2 B05级和B07级加气混凝土能耗分布

1.2 全生命周期能耗和碳排放

为反映加气混凝土砌块在全生命周期里能耗与碳排放的分布状况，编制表3反映每立方B05级加气混凝土砌块的能耗和碳排放在全生命周期内的分布，编制表4反映B05级加气混凝土在全寿命周期主要阶段的能耗和碳排放分布。假定砌块使用寿命为70年［2］。

表3 B05级加气混凝土全寿命周期能耗及碳排放分布

表4 B05级加气混凝土全寿命周期主要阶段的能耗及碳排放分布

从表4可以看出，在使用过程加气混凝土砌块的能耗和碳排放占到85%以上。因此，对于导热系数比较低、保温隔热效果好、耐久性的建筑材料的能耗和碳排放计算，应从全寿命周期角度考虑。虽然加气混凝土生产的一次投资较高，产品生产过程中的能耗和碳排放与其他建筑材料相比没有明显优势，但是从全寿命周期来看，加气混凝土的节能减排优势明显。

1.3 不同容重级别加气混凝土砌块对比

为便于对比分析加气混凝土容重对能耗和墙体重量的影响，从理论上来说，以200mm厚B05级加气混凝土砌块墙体传热系数为基准，折算相同墙体传热系数的条件下，B07级加气混凝土的墙体厚度值。表5表示B05级与B07级加气混凝土砌块在相同的墙体保温能力的条件下，墙体厚度和单位面积墙体自重对比。图1表示B05级B07级加气混凝土砌块在生产和使用过程中的能耗对比。

表5 B05级加气混凝土砌块与B07级墙体厚度和墙体自重对比

图1 B05级B07级加气混凝土砌块的能耗对比

从表5和图1可以看出，B05级与B07级加气混凝土砌块在具有相同的墙体保温能力的条件下，B05级比B07级的墙体厚度减薄56mm，墙体自重减轻44%。在生产和使用过程中的能耗，在使用一年内B07级与B05级的能耗差异不大。但在使用1年后，随着使用年限增加，B07级能耗显著高于B05级。因此，B05级的节能减排效果显著。

2 加气混凝土与页岩空心砖能耗对比

在理论情况下，以256mm厚B07级加气混凝土砌块墙体传热系数为基准，折算在相同墙体传热系数条件下900级页岩空心砖的墙体厚度值。表6表示B07级加气混凝土砌块与页岩烧结空心砖在具有相同墙体保温能力条件下墙体厚度和单位面积墙体自重对比，图2表示B07级加气混凝土砌块与页岩烧结空心砖在生产和使用过程中的能耗对比，假定二者使用寿命均为70年。加气混凝土砌块与烧结页岩空心砖在相同的墙体保温能力条件下，加气混凝土砌块的墙体厚度减薄29mm，墙体自重减少30%。图2表明，在达到同等保温效果的条件下，在生产和使用过程中加气混凝土砌块能耗低于页岩空心砖，而且随使用年限增加，能耗降低幅度更大，以单位能耗折算出对应的碳排放对比也有相同的结果。因此，从理论上看，加气混凝土砌块的能耗及碳排放明显低于页岩空心砖。

表6 B07级加气混凝土砌块与页岩烧结空心砖墙体厚度和墙体自重对比

图2 B07级加气混凝土砌块与页岩烧结空心砖的能耗对比

3 加气混凝土与烧结页岩空心砖实际碳排放分析

加气混凝土砌块全生命周期的能耗及碳排放处于较低水平，但这个结论只是根据理论推算的结果。从前面的分析中可知，加气混凝土砌块近90%的碳排放集中在使用过程中，能否保持理论保温隔热性能，对能耗和碳排放影响极大。

从实际情况来看，加气混凝土砌块是轻质多孔材料，吸水率大是使用过程中不可避免的问题。在实际使用环境中加气混凝土砌块吸水后，墙体的传热系数会明显增加，导致墙体保温隔热性能变差。图3表明，加气混凝土砌块的含水率与导热系数成正比，砌体含水率每增加6%，导热系数增加0.04～0.06 W/（m·k）。我国南方大部分地区常年空气湿度相对较大，墙体材料的平衡含水率肯定远高于绝干状态，因此加气混凝土砌块外墙的实际保温隔热性能会有所下降，使用过程中的能耗和碳排放与理论值有较大差异。

图3反映B07级加气混凝土砌块与烧结页岩空心砖实际碳排放对比，能耗值对比与碳排放值对比结果类似。从图3可知，达到平衡含水率的加气混凝土砌块与页岩空心砖的碳排放基本相同，生产过程中烧结空心砖的高能耗导致其碳排放略高于加气混凝土砌块。随着使用年限的增加，加气混凝土砌块的吸水率大于页岩砖。在使用15年后，加气混凝土砌块的碳排放量则超过了页岩空心砖，加气混凝土砌块的碳排放量和能耗值反而比页岩空心砖大，这说明加气混凝土砌块在考虑到块材平衡含水率导致导热系数下降后，与页岩空心砖相比已不具有优势。

图3 B07级加气混凝土砌块与页岩烧结空心砖实际碳排放对比

4 结论

从理论上看，加气混凝土砌块因质量轻、保温隔热性能好，在全寿命周期的能耗和碳排放较低，且加气混凝土密度等级越低，节能减排效果越好，与页岩空心砖相比有较大优势，符合现发展低碳节能型建筑材料的要求。

从实际情况来看，由于我国建筑保温材料热工性能检测均在材料绝干状态进行。但在实际使用过程中，加气混凝土因多孔结构在达到平衡含水状态后，全寿命周期的能耗和碳排放与页岩空心砖相比无明显优势，难以达到理想的保温隔热效果。因此，应控制加气混凝土的吸水率。

［1］刘军，郑先凤，谢小莉.加气混凝土砌块全生命周期碳排放量的理论与实际分析［J］.建筑砌块与砌块建筑，2012（5）：43-45.

［2］尚春静，张智慧.建筑生命周期碳排放核算［J］.工程管理学报，2010（24）：7-12.

［3］曹万智，闫丽丰，杨永恒.使用加气混凝土应注意的几个问题［J］.墙材革新与建筑节能，2003（3）：20-22.

责任编辑 仇大勇

Lifecycle Energy Consumption and Carbon Emissions of Aerated Concrete Block and Sintered Shale Hollow Brick

LI Qingjiang1，LIU Jun2
（1.Chongqing Sheng Painted Building Energy Saving Technology Development Co.，Ltd.Utilizing 401121；2.Coal Science and Industry Group Chongqing Design and Research Institute Co.，Ltd.，green building technology center，Chongqing 400016，China）

The energy consumption and carbon emissions of aerated concrete block and sintered shale hollow brick are compared from the theory and practical application.From the theory，aerated concrete block can significantly reduce energy consumption and carbon emissions due to porous light；but from the point of view of practical application，compared to the shale hollow brick after equilibrium saturation，the aerated concrete block has no longer the advantages of energy-saving emission reduction.The water absorption rate of aerated concrete block should be controlled to ensure the good thermal insulation effect，and reduce its energy consumption and carbon emissions.

aerated concrete block；shale hollow brick；full life cycle；energy consumption；carbon emissions

TU522

A

1674-5787（2015）04-0148-04

10.13887/j.cnki.jccee.2015（4）.41

2015-05-20

李清疆，男，重庆人，工程师，从事建筑技术、建筑节能方向的研究。