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1住宅建筑各環(huán)節(jié)能耗和碳排放量

1.1建材生產(chǎn)環(huán)節(jié)能耗及碳排放量分析。目前,工程建設(shè)的主要材料就是鋼材和水泥,其用于建筑業(yè)特點(diǎn)明顯,建筑施工過程中用量很大,使用較為方便,且整體性能非常牢固可靠,到目前為止,還沒有能夠代替鋼材和水泥的其它建筑材料。但同時(shí),鋼鐵行業(yè)和水泥行業(yè)在耗能和排放量方面僅次于煤電行業(yè)。特別是水泥行業(yè),從我國目前水泥行業(yè)的現(xiàn)狀來看,根本不符合可持續(xù)發(fā)展的長(zhǎng)遠(yuǎn)利益,已經(jīng)成為了建材領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)的關(guān)鍵區(qū)域。低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代,充分做好鋼材和水泥行業(yè)的節(jié)能減排工作,意義尤為重大。1.2住宅建筑使用環(huán)節(jié)的能耗及碳排放量分析。一般情況下,住宅建筑物的使用壽命都比較長(zhǎng),其使用過程中的所產(chǎn)生的正常能耗要占整個(gè)建筑總能耗的相當(dāng)大的部分。有研究發(fā)現(xiàn),50年壽命的住宅建筑,使用中消耗的能源大約要占到了住宅總消耗能源的85%以上。我國住宅建筑目前消耗能源的主要方式有空調(diào)、采暖、照明、通風(fēng)、熱水、其它家電等,這些常規(guī)的能耗其總和要占去一次能源消費(fèi)總量三分之一左右,是耗能的第一位。而且,據(jù)統(tǒng)計(jì),城市中所有建筑物產(chǎn)生的碳排放早已成為城市碳排放的第一“大戶”,約占碳排放總量十分之六左右,必須引起高度重視。1.3住宅建筑拆除后廢棄物的處理環(huán)節(jié)能耗和碳排放分析。對(duì)住宅建筑拆除后遺留的廢棄物進(jìn)行處理,可以依據(jù)種類以及可否回收等情況分別處理。可回收的木材、玻璃、鋁材、鋼筋等,通常是由爆破拆除公司、建筑公司、廢舊物回收部門現(xiàn)場(chǎng)回收或直接利用,也可以將其運(yùn)輸?shù)骄徒募庸?chǎng)所經(jīng)過簡(jiǎn)單加工處理后再進(jìn)行利用;那些不能回收的混凝土塊、磚塊等,一部分填充路基或低洼地區(qū),其余的大部分運(yùn)往垃圾處置地點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)一步處理。所以,對(duì)住宅建筑廢棄物進(jìn)行處理其能耗和碳排放包括兩個(gè):運(yùn)輸過程和二次加工過程。因?yàn)榻?jīng)再加工處理的廢舊建材能夠被二次利用,重新納入新建筑物生命的周期,對(duì)二次加工能耗目前通常采取不計(jì)入廢棄物處理的方式。

2對(duì)住宅建筑施工階段的碳排放核算

隨著我國經(jīng)濟(jì)及城鎮(zhèn)化的不斷加速發(fā)展,城市住宅的需求和建造也已進(jìn)入一個(gè)高峰的發(fā)展階段,經(jīng)國家有關(guān)部門的研究,在2020年前的這一段時(shí)間,每年我國的城鎮(zhèn)新建住宅建筑的面積總量保持在10億平方米左右,按照這一趨勢(shì),到2020年新增加的城鎮(zhèn)民用住宅建筑面積是100億~150億平方米。這對(duì)于建筑行業(yè)來說,是一個(gè)巨大的需求市場(chǎng),不過值得憂慮的是,在目前所有新竣工的住宅建筑中,經(jīng)過節(jié)能減排設(shè)計(jì)的住宅建筑面積還不到總數(shù)的5%。2.1國際碳排放核算體系。國際碳排放核算體系主要由自上而下的宏觀層面核算和自下而上的微觀層面核算兩部分構(gòu)成。前者以IPCC的《國家溫室氣體清單指南》為代表,它通過對(duì)國家主要的碳排放源進(jìn)行分類,在部門分類下再構(gòu)建子目錄,直到將排放源都包括進(jìn)來,它本質(zhì)上是通過自上而下層層分解來進(jìn)行核算的。而自下而上的碳核算方式通過對(duì)于企業(yè)和產(chǎn)品碳足跡的核算,了解各類微觀主體包括企業(yè)、組織和消費(fèi)者在生產(chǎn)過程或消費(fèi)過程中的溫室氣體排放情況,理論上可以匯總得到關(guān)于一定區(qū)域內(nèi)的碳排放總量。該種核算方式主要包括三種方法:一是基于產(chǎn)品的核算,主要是基于產(chǎn)品生命周期計(jì)算“碳足跡”,以PAS2050標(biāo)準(zhǔn)為代表;二是基于企業(yè)/組織的核算,通過排放因子法來計(jì)算碳排量。據(jù)易碳家了解到,目前,較為公認(rèn)且運(yùn)用比較廣泛的核算企業(yè)溫室氣體排放情況的方法指南是《溫室氣體協(xié)議:企業(yè)核算和報(bào)告準(zhǔn)則》;三是基于項(xiàng)目的核算,重點(diǎn)確定基準(zhǔn)線排放。該方法主要包括《京都議定書》中的清潔發(fā)展機(jī)制(CDM)、WRI和WBCSD制定的“項(xiàng)目核算GHG協(xié)議”(TheGHGPro-tocolforProjectAccounting)以及國際標(biāo)準(zhǔn)組織(ISO)的國際溫室氣體排放核算、驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)———ISO14064。近幾年,我國也了一些全國性和地方性的碳排放核算體系,例如,《上海市溫室氣體排放核算與報(bào)告指南》、《江蘇省溫室氣體排放信息平臺(tái)計(jì)算指南》、《基于組織的溫室氣體排放計(jì)算方法》等。2.2住宅建筑建造施工階段碳排放核算。住宅建筑建造施工階段的碳排放即是整個(gè)施工過程各環(huán)節(jié)碳排放量的總和，其主要來源包括如下的四個(gè)環(huán)節(jié)：一是建筑材料生產(chǎn)，是二建筑材料、建筑構(gòu)件、施工設(shè)備的運(yùn)輸，三是施工機(jī)械設(shè)備使用，四是施工現(xiàn)場(chǎng)活動(dòng)產(chǎn)生的碳排放。由此，我們可以得到碳排放量的計(jì)算模型：EJZ=EJX+EJC+EXC在本式中，EJZ是施工階段總的碳排放量；EJX、EJC、EXC分別為建筑材料生產(chǎn)、施工設(shè)備運(yùn)輸、施工現(xiàn)場(chǎng)活動(dòng)產(chǎn)生的碳排放量。EJC=∑i=ni=1（AZMTi×fTZi）+∑i=ni=1（AWMHi×fHWi）+∑i=ni=1（ATMCi×fCTi）在本式中，AZMTi、AWMHi、ATMCi依次是住宅建筑的主體結(jié)構(gòu)、住宅建筑的維護(hù)結(jié)構(gòu)、住宅建筑采用的結(jié)構(gòu)填充材料的用量，fTZi、fHWi、fCTi是住宅建筑主體結(jié)構(gòu)材料、住宅建筑的維護(hù)結(jié)構(gòu)、住宅建筑采用的結(jié)構(gòu)填充材料的碳排放因子，i為施工過程中所用到的建筑材料的種類。EJX=∑i=ni=1（AJMXi×fXJi）在本式中，AJMXi是建筑施工以及運(yùn)輸機(jī)械的使用臺(tái)班數(shù)量，fXJi是建筑施工以及機(jī)械運(yùn)輸碳排放量因子，i為建筑施工以及運(yùn)輸機(jī)械的種類。EXC=∑i=ni=1（AXMCi×fCXi）在本式中，AXMCi是住宅建筑施工現(xiàn)場(chǎng)活動(dòng)消耗的能源數(shù)量（t/kwh），fCXi是施工現(xiàn)場(chǎng)活動(dòng)能源碳排放因子，i是施工現(xiàn)場(chǎng)活動(dòng)消耗能源的種類。2.3住宅建筑階段碳排放分析結(jié)果住宅建筑施工產(chǎn)生的能耗和碳排放主要包括兩個(gè)部分：一是把建筑材料從產(chǎn)地運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)輸能耗和CO2排放，二是建筑施工過程中產(chǎn)生的能耗和CO2排放。研究表明，住宅建筑施工階段產(chǎn)生的能耗約占住宅建筑全生命周期產(chǎn)生能耗1/5左右,而在低能耗住宅建筑中可以達(dá)到40%~60%。而且,對(duì)建材運(yùn)輸過程中產(chǎn)生的能耗主要決定于運(yùn)輸車輛性能、生產(chǎn)地到施工地距離及路況、建筑材料種類和數(shù)量等因素。對(duì)不同建材運(yùn)輸能耗以及施工過程能耗進(jìn)一步分析,底面和框架為磚混結(jié)構(gòu)的建筑建材運(yùn)輸其單位面積能耗為0.18GJ/m2,全部磚混結(jié)構(gòu)的建筑建材運(yùn)輸其單位面積能耗為0.21GJ/m2,采用框架結(jié)構(gòu)的建筑建材運(yùn)輸其單位面積能耗為0.12GJ/m2。對(duì)上述3種結(jié)構(gòu)單位建筑面積的施工過程能耗作進(jìn)一步分析計(jì)算，依次得到0.05GJ/m2、0.03GJ/m2、0.05GJ/m2。又可以根據(jù)轉(zhuǎn)換關(guān)系:1GJ=80.65kWh,并考慮到每千瓦時(shí)電量大約需排放CO2的數(shù)量,進(jìn)而算得單位建筑面積產(chǎn)生的碳排放量分別為18.5kg/m、19.3kg/m、13.7kg/m。通過上述的分析，我們能夠看出,施工階段的碳排放量與選用的建筑模式和建筑材料都有直接關(guān)系。與磚混結(jié)構(gòu)住宅建筑相比,框架結(jié)構(gòu)的住宅建筑其單位建筑面積產(chǎn)生的能耗和CO2排放量會(huì)顯著降低30%左右,從節(jié)能減排的角度說,住宅建筑須首先采用鋼筋混凝土的框架結(jié)構(gòu),可以有效降低建筑施工產(chǎn)生的能耗,同時(shí)減少CO2的排放量。

現(xiàn)在我國北方的城鎮(zhèn)住宅建筑中，近60%的住宅面積是采用規(guī)模不同的集中供熱,因?yàn)檎{(diào)節(jié)不當(dāng)?shù)仍?有些住宅會(huì)因?yàn)檫^熱而開窗散熱，這樣導(dǎo)致的熱量浪費(fèi)甚至達(dá)到供熱量的30%左右，碳排放也是居高不下。同時(shí)，一些效率低下的小型燃煤鍋爐仍然廣泛使用，這也是造成能耗和碳排放過高的主要原因之一。調(diào)整供熱方式、改進(jìn)管網(wǎng)設(shè)計(jì)、提升熱源效率，只從這三個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn),現(xiàn)有住宅建筑的供暖能耗和碳排放量就能夠在目前的基礎(chǔ)上降低30%。而對(duì)于南方城鎮(zhèn)住宅來說，比如廣州、上海等地區(qū)，空調(diào)已從每戶安裝一臺(tái)逐步發(fā)展到每室安裝一臺(tái)。對(duì)于那些夏熱冬冷地區(qū)，平均每一戶的空調(diào)用電負(fù)荷大約我1kW~4kW，平均每年的用電量保持在500kWh~4000kWh。按照該水平發(fā)展下去,這個(gè)地區(qū)的住宅建筑空調(diào)用電平均負(fù)荷將達(dá)2億千瓦,年平均用電量保持在2240億千瓦時(shí)。根據(jù)統(tǒng)計(jì),當(dāng)節(jié)約每1kWh電能,就相當(dāng)于節(jié)約了0.4kg的標(biāo)準(zhǔn)煤碳,也就意味著將減少排放污染物0.997kgCO2、0.272kg碳粉塵、0.015kg氮氧化物、0.03kgSO2。

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作者:呂娟 單位:江西科技學(xué)院