装配式混凝土建筑物化阶段碳足迹评价综述_宋培欣.pdf

浙江建筑第40卷第1期2023年2月在全球气候变暖和碳减排成为关注焦点背景下，我国明确提出了“双碳”战略目标。建筑业是当前我国国民经济中碳排放量最大的行业之一，也成为碳减排的重要领域。目前通常采用碳足迹（carbon footprint）来衡量碳排放量。联合国气候变化框架公约将碳足迹定义为衡量人类活动中释放的或是在产品或服务的整个生命周期中累计排放的二氧化碳和其他温室气体的总量。建筑产品在建造阶段的碳足迹涉及建材业、交通运输业和建筑业，能耗总和占我国每年总商品能耗的20%30%1，减少建摘要从碳足迹计量方法、碳足迹测算范围、碳排放因子以及碳足迹测算模型四个方面出发，对国内外装配式混凝土建筑物化阶段碳足迹评价研究现状进行了梳理。研究表明，传统的建筑碳排放计量方法以过程分析法及其与投入产出法结合为主，与 BIM 等现代信息技术及可视化技术相结合，以实现碳排放量的快速计算与事前控制，是当前装配式混凝土建筑碳足迹评价方法的发展方向；国内外碳排放因子库的建设日趋完善，考虑碳排放因子的时效性、地域性等特征，建立地域动态碳排放因子库是进一步完善碳排放测算的重要内容；目前国内尚未形成建筑物化阶段碳排放测算模型的统一标准，相关现行国家标准及组织或企业等不同层面的碳足迹评价以现浇建筑为主要对象，亟需对装配式混凝土建筑物化阶段的碳排放计量标准、碳排放测算系统、监测系统开发等方面开展深入研究。研究有助于促进“双碳”背景下新型建筑工业化的进一步发展，并可为装配式混凝土建筑碳足迹评价及减排策略研究提供参考。关键词装配式混凝土建筑；物化阶段；碳足迹；碳排放因子中图分类号：TU111.19+5文献标志码：A文章编号：1008-3707(2023)01-0074-05AbstractBy focusing on four aspects such as carbon footprint measurementmethod,carbon footprint measurement range,carbon emission factor andcarbon footprint calculation model,the researches of carbon footprintevaluation during materialization stage of prefabricated concrete building athome and abroad were reviewed.The research shows that the traditionalmeasurement methodsof buildingcarbonemissionsmainlyincludeprocess analysis method,the mixed method of process analysis methodand input-output method.Combined with modern information technologysuch as BIM and visualization technology,the carbon footprint evaluationmethod can achieve rapid calculation and pre-control of carbon emissions,which tends to be development side of current carbon footprint evaluationmethods for prefabricated concrete buildings.The construction of carbonemission factor banks at home and abroad is becoming more and moreperfect,but the establishment of a regional dynamic carbon emissionfactor bank is needed to further improve carbon emission measurementby considering the timeliness and regional characteristics of carbonemission factors.There is no unified standard for carbon emissionmeasurement model in the building stage to date in China and the relevantcurrent national standards and carbon footprint evaluation at differentlevelsoforganizationsorenterprisesmainlyfocusoncast-in-placebuildings.It is needed to carry out in-depth research on carbon emissionmeasurement standards,carbon emission measurement system,andmonitoringsystemdevelopmentduringmaterializationstageofprefabricated concrete building.This study will help promote the furtherdevelopment of new building industrialization under the background ofdual carbon,and provide reference for carbon footprint assessment andemission reduction strategy research of prefabricated concrete buildings.Keywordsprefabricated concrete building;materialization stage;carbon footprint;carbon emission factor装配式混凝土建筑物化阶段碳足迹评价综述Review on Carbon Footprint Evaluation during Materialization Stage ofPrefabricated Concrete Buildings宋培欣1，吕越1，周方均2，王坚2，陈忠清1SONG Peixin1,LYU Yue1,ZHOU Fangjun2,WANG Jian2,CHEN Zhongqing11.绍兴文理学院 土木工程学院，浙江 绍兴 3120002.华汇建设集团有限公司，浙江 绍兴 31200074DOI:10.15874/33-1102/tu.2023.01.012Zhejiang Construction,Vol.40,No.1,Feb.2023造阶段的能耗与碳排放对于实现建筑业的碳减排至关重要。新型建筑工业化已成为我国建筑业发展的重要方向，因此本文针对装配式混凝土建筑物化阶段的碳足迹评价，梳理碳足迹计量方法、碳足迹测算范围、碳排放因子以及碳足迹测算模型等四个方面的研究进展，为进一步促进装配式混凝土建筑碳足迹评价及减排策略研究提供参考。1碳足迹计量方法确定合适的碳足迹计量方法，有利于实现和完善装配式建筑在物化阶段完整、系统地分析与计算。现有的碳足迹计量方法种类颇多，主要包括实测法、投入-产出法、过程分析法与混合分析法，见表1。有些文献中将碳排放因子法、清单分析法、信息模型法等计量方法单独列出 15-16，实际上可归为过程分析法，在没有过程数据以及确定测算范围的情况下，以上3种方法无法单独计算碳排放量。由表1分析可得，统计法与投入-产出法由于数据在实际收集中较为困难，实际应用中使用较少，而过程分析法和混合分析法，是目前国内外最常用的碳排放计量方法。有学者在单项研究中使用多种方法进行计量，不同阶段应用不同计量方法，使结果精度更高 6。传统的碳足迹计量方法与BIM等现代信息技术及可视化技术相结合，进行碳排放量的快速计算，用于建筑碳排放事前控制，是目前装配式建筑碳足迹计量方法研究的主要发展趋势之一。2碳足迹测算范围界定2.1温室气体范围建筑物化阶段涉及包括二氧化碳（CO2）在内的六大温室气体。根据政府间气候变化专门委员会（IPCC）第五次评估报告，CO2是最主要的温室气体，占76%，包含甲烷（CH4）在内的其他温室气体占24%。国际通行的ISO 14064标准中针对建筑全生命周期来衡量碳排放量的指标通常是CO2，且目前大部分研究仍仅测算 CO2的排放量 17。也有学者在全生命周期的研究中将其他温室气体的碳足迹换算成碳当量进行评价 18。2.2物化阶段范围碳足迹测算范围的不同会在一定程度上影响其碳足迹评价结果，因此需要界定合适的测算范围。国内外有关装配式混凝土建筑的物化阶段划分具体见表2。由表2分析可得，目前国内外关于装配式混凝土建筑物化阶段范围的界定无明显差异，与现浇建筑物化阶段相比，主要是根据预制钢筋混凝土构件的特点，增加预制构件从无到有过程中的碳排放量计算。总体上，装配式混凝土建筑物化阶段一般可划分为五个子阶段，即建材生产、建材运输、预制构件生产、预制构件运输与现场施工安装。3碳排放因子研究碳排放因子通常指生产单位产品或完成单位工作所排放的温室气体量，是碳足迹评价的基础参数。碳排放因子来源与取值的不同将会直接影响碳足迹评价的结果。通过界定装配式混凝土建筑物化阶段的测算范围，进一步分析各个子阶段的碳排放要素，主要为化石能源、建材、交通运输、机械设备、人员活动等，见表3。综合目前国内外研究发现，由建材、交通运输、机械设备间接或直接产生的CO2排放量，均可最终还原为化石能源的碳排放计算。国内电力系统碳排放因子也主要是基于火力发电时化石燃料燃烧消耗计算得出 24。比如建材生产碳排放是指建材原料在生产加工过程中，因化学反应释放和生产过程中消耗化石能源与电能所产生的CO2。3.1化石能源碳排放因子目前不同层面的碳足迹核算相关国际标准见表4，其中IPCC发布的国家温室气体排放清单指南是碳排放因子的重要来源，而其他标准中碳排放因子可以为初级数据或次级数据。研究发现，化石能源碳排放因子一般是基于碳足迹核算的相关国际标准，并通过获取相关数据进行计算得出。涉及化石能源碳排放因方法名称统计法Statistical2投入-产出法Input-Output(I-O)3过程分析法Process-Based混合分析法Hybrid-Analysis测算要点采用实际测量的方法，对研究对象进行全方面的测量与统计，获取最真实详细的碳足迹数据一种自上而下的测算方法，通过编制投入产出表及建立相应的数学模型，定量计算出物料的使用情况一种自下而上的测算方法，判断界定测算范围后，确定整个过程中的每一项活动使用的所有材料和能量，以评估商品和服务的环境影响结合了投入产出法和过程分析法的完整性和特异性优点结果精度较高，内容详细结果精度较高，内容详细结果精度高，内容详细结果精度高，内容详细、减少方法局限性缺点局限性大，数据易受到实测环境的干扰，获取困难数据获取困难，可能无法获取完整的数据系统边界的界定以及数据获取会影响该方法的使用数据获取困难，容易受各种因素影响结果应用现状国外较少被应用Jonas等3（2007）；Cho等4（2017）Quale等5（2012）；Mao等6（2013）；Liu等7（2019）Lu等8（2012）；Paik等9（2019）；Wang10（2020）国内无相关资料孔凡文等11（2017）；杨路远12（2017）；马彩云13（2019）；刘珊14（2019）无相关资料表1碳足迹的计量