绿建标准约束下的钢构建筑物碳排放研究

薛翔鸿 孙 华 李肇锋

（福建林业职业技术学院， 福建 南平 353000）

节能减排是我国“十三五”期间的重要工作[1]，也是“巴黎协定”框架下我国对世界各国的承诺[2]。本文在《福建省房屋建筑施工碳排放研究》（JAT170976）与《房屋建筑桩基础施工碳排放研究》（JAT170993）课题下，对2014年前建造的钢构与《绿色建筑评价标准》（GB/T50378-2014）[3]出台后建造的钢构建筑物进行碳排放分析研究。

1 钢构建筑物碳排放的核算流程

本文将立足国标《建筑碳排放计量标准》[4]进行绿建标准约束下的钢构建筑物碳排放研究。

1.1 钢构建筑物碳排放计量流程

基于《建筑碳排放计量标准》的钢构建筑物碳排放核算流程[5]可见表1。

表1 钢构建筑物施工碳排放核算流程

1.2 确定钢构建筑物施工碳排放研究范围

本文将对可能涉及钢构建筑物的碳排放因素展开分析，同时确保钢构建筑物碳排放的各个核算流程不重复。通过对钢构建筑物的分析研究，分析得出钢构建筑物的碳排放主要来源于钢构材料的生产、施工设备工器具的运行等方面。

2 钢构建筑物碳排放核算模型

世界上有形形色色的碳排放核算方法，有基于STIRPAT模型下的碳排放研究[6]，也有基于工程量清单的碳排放研究[7]，本文为配合碳排放国标，采用清单统计法的研究思路构建钢构建筑物碳排放核算模型。

2.1 能耗核算

（1）运输耗油：

其中HY为运输总耗油量，CJ为材料或设备器具的用量，Z为运输工具的载重，YH为运输的位耗油量，J为运距，i为种类。

（2）运行耗电：

其中HD为总耗电量,Q为器具的功率，S为运行时间，L为数量。

（3）运行耗油：

其中HY为总耗油量，T为台班耗油量，S为台班，L为数量。

2.2 碳排放核算

（1）钢构材料生产碳排放：

其中TP1为钢构建材生产碳排放量，ZC为钢构建筑主材用量，E1为钢构建筑主材碳排放因子，FC为钢构建筑辅材用料，E2为钢构建筑辅材碳排放因子。

（2）施工建设阶段碳排放计算：

其中TP2为钢构建筑物施工碳排放量，YD为钢构建筑物施工用电量，E3为用电碳排放因子，YY为钢构建筑物施工建用油量，E4为用油碳排放因子，YS为钢构建筑物施工用水量，E5为用水碳排放因子。

2.3 确定基础数据

国内外大量的研究机构对碳排放因子研究后均得出了许多参考数据，为碳排放研究奠定了理论分析基础。本文主要针对钢构建筑物的碳排放进行分析研究，主要从钢构建材、钢构建造等方面的用能着手研究。为了更贴近国内时间情况，本文遵循优先使用国内官方数据，参考国内机构试验数据的原则[8]。

3 钢构实例研究

3.1 钢构实例情况

本文立足钢构建筑物的碳排放展开研究，以福建林业职业技术学院的钢构一

（2017年）、钢构二（2012年）作为分析研究对象，统计、分析、对比在《绿色建筑评价标准》（GB/T50378-2014）[5]约束下的钢构建筑物碳排放情况。表2为两个钢构的信息情况汇总。

表2 项目信息情况汇总表

3.2 绿色建筑评价标准

《绿色建筑评价标准》（GB/T50378-2014）是中国建科院会同相关单位修编而成的，是我国“十二五”期间的科研产物。本文将结合钢构建筑物的情况与绿建标准中材料资源利用的指标，对案例中钢构一与钢构二进行碳排放的分析与比较，绿色建筑评价指标详见表3。

表3 绿色建筑评价指标

3.3 项目碳排放因子

钢构建筑物碳排放计算的核心点在于各项因素碳排放因子的确定，通过对《建筑碳排放计量标准》[4]、《2006 年IPCC国家温室气体清单指南》[9]、张涛等人的建筑中常用的能源与材料的碳排放因子[10]、王幼松等人的对基于全生命周期的建筑碳排放测算[11]的分析、研究，本文确定一下碳排放因子。具体排放因子详见表4。

表4 项目碳排放因子汇总表

混凝土 m 551.01kgCO2/m³水泥砂浆 m 378.44kgCO2/m³实心墙 m 5.555kgCO2/m³镀铝锌彩钢板 t 1.06tCO2/t彩钢板 t 1.22tCO2/t现浇构件钢筋 t 2tCO2/t热轧H型钢 t 1.46tCO2/t镀锌钢材 t 1.72tCO2/t FRP采光板 t 1.4tCO2/t玻璃 t 1.4tCO2/t铝合金 t 1.6tCO2/t塑钢 t 1.72tCO2/t不锈钢卷帘门 t 1.72tCO2/t

3.4 碳排放计算

本文的土方开挖工作碳排放计算根据《2018年全国统一施工机械台班费用定额》[12]的消耗量与油耗标准进行换算，余方弃置工作也采用此思路换算。换算后的油耗值将与其对应的碳排放因子相乘统一成以吨位单位的数值，本文钢构建筑物碳排放计算结果详见表5。

表5 钢构建筑物碳排放计算结果表

4 绿建标准约束下的钢构建筑物碳排放分析

对本文钢构建筑物碳排放案例进行指标分析，将上表碳排放量除以对应钢构建筑物的各项相应指标，以研究绿建标准约束下的碳排放变化情况。

4.1 碳排放指标分析

将钢构建筑物的碳排放量与其建筑面积相除，具体结果详见表6。

表6 钢构建筑物单位建筑面积下碳排放表

余方弃置 t/m2 0.00006877 0.00001967混凝土 t/m2 0.140309186 0.144481856水泥砂浆 t/m2 0.003429613 0.010866059实心墙 t/m2 0.000108184 0.000327036镀铝锌彩钢板 t/m2 0.041559067 0彩钢板 t/m2 0 0.057044085现浇构件钢筋 t/m2 0.012795 0.007489362热轧H型钢 t/m2 0.035812583 0镀锌钢材 t/m2 0 0.040866468 FRP采光板 t/m2 0.000342067 0玻璃 t/m2 0.0036092 0.002116979铝合金 t/m2 0.0017812 0塑钢 t/m2 0 0.001123123不锈钢卷帘门 t/m2 0.004298997 0.005487898合计 t/m2 0.244487598 0.270041814

计算可知钢构二（2012年建设，470m2）的碳排放指标由0.2700418tCO2/m下降为钢构一（2017年建设，1200m2）的 0.2444876tCO2/m³，下降0.025554216tCO2/m³。混凝土碳排放由 0.144481856tCO2/m³下降为0.140309186tCO2/m³，下降 0.00417267tCO2/m³。彩钢板碳排放由0.057044085tCO2/m³下降为0.041559067tCO2/m³，下降0.015485018tCO2/m³。钢材由 0.040866468tCO2/m³下降为 0.035812583tCO2/m³，下降 0.005053885tCO2/m³。主要降幅情况详见图1。

图1 钢构建筑物碳排放情况对比图

4.2 碳排放对比情况分析

基于绿建标准对钢构一与钢构二碳排放指标进行分析，混凝土碳排放由0.144481856tCO2/m³下降为 0.140309186tCO2/m³，下降 0.00417267tCO2/m³，降幅2.89%。主要原因为绿建标准强调使用高标号的水泥，所以混凝土标号由钢构二的C20调整为钢构一的C25。

彩钢板碳排放由 0.057044085tCO2/m³下降为 0.041559067tCO2/m³，下降0.015485018tCO2/m³，降幅 27%。主要原因为绿建标准下，由普通的彩钢板调整为镀铝锌彩钢板。

钢材由 0.040866468tCO2/m³下降为 0.035812583tCO2/m³，下降0.005053885tCO2/m³，降幅 12%。主要原因为绿建标准强调钢构建筑物结构中优先选用热轧钢材，将传统钢材调整为热轧H型钢材。

因此，在钢构建筑物造型应简约且装饰性构建要少、应尽量选用工业化制造的预制产品等绿建要求下，钢构建筑物的单位面积下的碳排放由由0.2700418tCO2/m³下降为 0.2444876tCO2/m³，下降 0.025554216tCO2/m³，降幅9.46%。

5 讨论

通过对绿建标准下的钢构建筑物施工案例的研究，可知按照绿建标准对钢构建筑物进行设计优化后，钢构建筑物的单位面积下的碳排放由0.2700418tCO2/m下降为0.2444876tCO2/m³，下降0.025554216tCO2/m³，降幅9.46%。因此通过绿建标准的约束，2015年1月1日（绿建标准实施时间）后实施的钢构建筑物较之前的钢构建筑物的碳排放有一定比例的下降。