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基于碳排放测算的工业化建筑全产业链阶段划分研究

更新时间:2009-03-28

引言

据统计,全球建筑行业的CO2排放量已经达到全球CO2排放总量的三分之一[1]。随着全球气候问题的日益恶化,世界各国越来越关注能够缓解气候问题的节能减排措施。作为联合国五大常任理事国之一,中国理应站在积极解决气候问题的最前线。在2015年的巴黎国际气候大会上,我国政府宣布了碳排放减排目标为:到2030年,国内生产总值CO2排放要在2005年的基础上下降60%~65%[2]。目前,我国的经济水平逐步提升,建筑行业也处于快速发展的状态,新建建筑类型多为工业化建筑。对于我国建筑尤其是工业化建筑来说,为了达到减少建筑碳排放量的目标,首先需要做的便是对建筑的碳排放量进行系统准确的量化。因为只有先获取到准确的数据,学者们才能在此基础对建筑的碳排放整体情况进行系统分析从而确定有效的减排措施。因此,碳排放测算正日益成为节能减排的关键之举。

1 工业化建筑碳排放测算

目前,建筑碳排放的测算方法主要有3种:实测法、物料衡算法和排放因子法[3]

书籍帮助许许多多的人获得了智慧,走向了成功,但是,也有一些读书人没能真正认识到读书的意义,自己没长进,反而厌恨书籍坑害了自己。南北朝时,梁朝的梁元帝就是这么一个。

实测法主要是对目标气体的流量、浓度、流速等数据进行实际测量,得到国家环境部门认可的数据一次来计算出相应目标气体的排放量。质量平衡法则是对使用的物料进行定量分析,根据质量守恒定律,系统全面地研究生产过程中的碳排放。至于排放因子法,作为IPCC提出的第一种碳排放估算方法,同时也是目前应用范围最为广泛的方法,其基本计算思路是分别对建筑过程中所有能够产生碳排放的排放源构造出其活动数据和碳排放因子,将这两者的乘积作为该排放源的碳排放量测算值[4]。3种碳排放测算方法的优缺点如表1所示。

1.2.2.4 访视者交流 由社区护士联系和组织出院患者,由本院专科护士主持,逢单月进行1次访视者交流会,于当月的第2个星期三下午14:00举行,组织病友及家属们进行疾病诊治、康复和自我护理知识的探讨和经验交流,请术后时间较长的患者现身说法,交流经验和体会,使患者及其家属将学到的健康知识和技术能有效地运用到日常生活中。

小麦是我国种植面积最大的农作物之一,因营养丰富,做法多样,深受广大人民的喜爱。为了提高小麦的质量和产量,获得最高的经济效益,促进我国农业经济的发展,就必须学习新的小麦种植技术,掌握最科学的小麦种植工艺技术。此外,小麦在整个生长周期中,病虫害的威胁是造成小麦减产的重要因素。因此,为了实现小麦的高质高产,提高小麦种植收益,需要深入研究小麦的栽培技术,学习小麦病虫害的防治管理。

 

表1 3种碳排放测算方法优缺点

  

项目实测法优点针对性强精确度高缺点数据获取难度大应用现状应用很少质量平衡法能区分各设备与自然排放源间的差别过程复杂 权威性不高,结果准确性有待讨论排放因子法碳排放因子和活动数据库成熟,测算公式简单易懂排放系统发生变化时处理能力不如质量平衡法结论权威应用范围广

作为排放因子法测算公式中最为重要的碳排放因子,它的选定是对工业化建筑碳排放量进行测算的基础和关键,主要包括能源碳排放因子、建材碳排放因子等。政府间气候变化专门委员会(IPCC)、世界资源研究所(WRI)、美国能源部能源信息署(EIA)、中国工程院等世界各国的相关研究机构均对碳排放因子进行了测定与碳排放因子库的构建。

(2)在能够提供全部主要能源碳排放因子的研究机构中,选择较为权威的机构,采用该机构提供的整套数据。这样可以使测算过程更加简便,还能够保证测算过程中的数据一致性。

只有保障了碳排放因子选择的准确性,才能运用排放因子法对建筑的碳排放量进行准确、合理的测算。碳排放因子的选取原则如下[5]

近些年来,对于建筑全产业链的阶段划分问题,国内外学者提出了许多不同的观点。Bribian[6]等将建筑全产业链分为建筑生产、建设、使用和结束共4个阶段,为了简化对于建筑生命周期的分析,将其直接概括为了建设和使用两大系统。以原材料为主线考虑的Leif[7]等,将工业化建筑全产业链划分为原材料生产、现场建造、建筑运行、拆除和废物回收4个阶段;在此基础上,Cole[8]将材料生产再细化分为3个阶段,原料开采、建材生产和建材运输。Gerilla[9]等则认为原材料的生产阶段应该属于工业碳排放,不应将其划入工业化建筑碳排放计算的范围,因此,在全产业链阶段划分时选择忽略掉原材料的生产阶段。

由于较为准确的碳排放因子数据是需要通过实验来获取的,而各机构所选择的测试条件、测试方法、数据来源等有所不同,导致的结果则是不同机构间对于碳排放因子的测定结果存在差异。

(3)根据需要进行测算的建筑所在地进行选择,若该建筑位于国内则选用国内权威研究机构提供的数据,若位于国外,则最好采用国外权威研究机构提供的碳排放因子数据来进行测算。这样采用当地碳排放因子数据,能够使得测算结果更为准确。

日本是世界上率先实现住宅建筑工业化生产的国家,德国也属于当今世界建筑工业化最为发达的国家之一。这两个国家的建筑工业化之所以能够达到如此高的水平,主要原因之一就是依赖于其系统的工业化建筑产业链。经过分析整理发现,日本[10]和德国[11]的工业化建筑产业链阶段划分较为相似,主要划分为:研发、设计、生产、施工、维护共5个阶段。作为整个建筑落成的基础,研发设计阶段在建筑全产业链中发挥着至关重要的作用,是建筑全产业链阶段划分中不可或缺的一部分。但是,日本和德国的这种划分情况,未将运输阶段从生产或施工阶段中分离出来,使之成为一个独立的阶段;同时,全产业链中最后的一个阶段止步于维护阶段,未考虑建筑达到寿命之后的拆除和废物回收阶段。

在对建筑进行实际碳排放测算时,可以综合以上3种方法对碳排放因子进行科学合理的选择,以此来得到较为准确的建筑碳排放测算结果。

建筑物从产生到拆除是一个漫长而复杂的过程,包括设计、生产、建造、运行等多种各不相同的阶段。各阶段消耗的能源种类有所差异,在对不同阶段进行碳排放测算时所需采用的排放因子种类也并不完全相同。由于碳排放测算不仅能够为我国政府提供大量真实的实测数据,对我国建筑行业未来的发展大有裨益,同时对我国减少碳排放和实现减少碳排放的承诺也有着举足轻重的作用。因此,若想要获取到建筑物较为准确的碳排放测算数据,除了要选定准确合理的碳排放因子,还需要对其建筑全产业链进行恰当的阶段划分,根据所消耗的能源种类与计算方法不同将其划分为不同的阶段。

2 国内外工业化建筑全产业链阶段划分现状

2.1 国外工业化建筑全产业链阶段划分

(1)如果多家权威研究机构均提供了某种主要能源碳排放因子数据,在进行测算时可将各数据进行统计分析处理,去除离散程度较大的数据,对剩下的数据取平均值作为该能源的碳排放因子进行测算。

过了两天,噩耗传来,水老师病逝了。送葬的人很多,远在上海的蒋海峰也陪父亲来了。他又经历了一次失败的婚姻,还是没有孩子,问题出在自己,他彻底崩溃了。

2.2 国内工业化建筑全产业链阶段划分

相较于国外对于工业化建筑较为丰富的研究历史,我国对于工业化建筑的研究发展还处于刚刚起步的阶段。然而,对于我国传统建筑的产业链阶段划分,国内学者们已经有了一定的研究基础。若要深化对我国工业化建筑的研究,较适宜的方法是从工业化建筑与传统建筑相同的部分着手,并在此基础上再进行适当的调整总结,来达到目的。

清华大学的张智慧[12]等将传统建筑全产业链划分为物化、使用和拆除3个阶段,运用排放因子法对每个阶段的碳排放量进行计算;与此较为相似的是刘念雄[1 3]等学者,他们将全产业链划分为建材准备、建造施工、建筑使用和维护、建筑拆卸共4个阶段,同样选择了排放因子法对建筑碳排放量进行计算。此种划分方法较为粗略,运输部分的与施工和使用阶段的碳排放相比虽然所占比例不算大,但该阶段的碳排放计算方法和所需因数与其他阶段不完全相同,将其单独列为一个阶段会更加合适。陈国谦[14]将建筑的全产业链阶段划分为建设施工、装修、室外设施建设、运输、运行、废物处理、物业管理、拆卸和废弃物的处置共9个阶段,并对每个阶段碳排放的可能来源进行了详细分析,运用投入产出法即物料衡算法对碳排放进行了测算。此种划分方法适用于传统建筑的全产业链划分,对于工业化建筑来说,需要在此基础上再添加构配件生产阶段。此外,废物处理与废弃物的处置这两个阶段,以及运行与物业管理这两个阶段,虽处于不同时期但模式相同,可合并为一个阶段以减少计算难度。

廖:1983年,亦即我入所工作的第二年,有位日本中年学者川原秀城因仰慕杜石然先生的学问而于参加过第三届“中国科学史国际会议”后,自费滞留北京一年.有一天我们一起去看望杜先生,言及哪些因素对于一个人的成功(或谓成长)最重要,杜先生应声答道:“良师、机遇、个人天赋与努力.”几十年过去了,就我个人体会而言,杜师所言“成功三要素”的确重要.所以我也希望后来学子能够领会其中妙味,必将获益终身.

目前,国内外以建筑产业链作为研究重点的文献数量并不在多数,仅有的一些也大多将研究重点集中在产业链碳排放特点以及对应的节能减排措施上。在这些为数不多的研究中,不同学者将建筑的碳排放过程划分为不同的阶段,所选择的碳排放计算方法也不尽相同,使得各不同机构不同学者的研究成果之间存在着一定的差异。国内外对于工业化建筑全产业链的研究侧重点也有所不同,国外研究多集中于产业链的具体属性即供应链、价值链等方面的整合,而国内的研究则多局限于传统建筑,对于工业化建筑的研究还不甚充足、尚处于起步阶段。

3 基于碳排放测算的工业化建筑全产业链阶段划分

以传统建筑的相关研究为基础,王玉[15]对工业化建筑进行研究,将其全生命周期划分为6个阶段,包括建材开采生产阶段、工厂化生产阶段、物流阶段、装配阶段、建筑使用和维护更新阶段、拆卸和回收阶段。将这6个阶段的碳排放量相加得到的总和,即为工业化建筑全生命周期的总碳排放量。王玉运用了排放因子法对建筑进行碳排放测算,不同阶段的碳排放计算所需的因数不同,碳排放计算公式也不尽相同。我国目前还未出现过装配率为100%的大型公用建筑,这说明现浇施工部分在工业化建筑中也是不可或缺的。所以在以此种划分方法为参考时,若将名为“装配阶段”的部分修改为同时包含装配阶段和现浇阶段的建造阶段会更加合适,能够避免忽略掉工业化建筑中与传统建筑相同的碳排放部分。

通过对国内外建筑全产业链阶段划分情况的整理分析结果来看,尽管各国的国情、国策不同,对工业化建筑全产业链阶段划分都有自己的见解,但各国的研究成果中基本都包括了设计标准化、建筑构件预制化、现场施工机械化等主要特征。对于处在建筑工业化起步阶段的我国来说,当前较为恰当的做法应当是适当借鉴德国、日本等国家工业化建筑全产业链阶段划分的经验,同时结合我国现阶段国内经济条件、技术条件、建筑与环境要求等现状,慎重考虑建筑工业化的发展道路与方向。工业化建筑全产业链阶段的划分,必须要基于我国的实际国情以及考虑到我国独特的建筑工业化制约因素,而不是盲目地将国外工业化建筑体系简单套用。

在我国现有的建筑全产业链划分方法中,大多数都始于生产施工阶段,而未将研发与设计阶段考虑在内。反观国外的建筑全产业链划分情况,研发与设计不仅是整条产业链的基础,同时也是纵贯全局举足轻重的一步。由此可以看出,研发与设计阶段在国外建筑全产业链中起着奠基石的作用,是工业化建筑全产业链中不可缺少的一部分。因此,笔者认为可将我国工业化建筑的全产业链共划分为6个阶段:研发设计阶段、构件生产阶段、运输阶段、建造(或施工)阶段、使用(包括维护)阶段、拆除及回收阶段。

然而,根据国内外文献统计,研发设计阶段的碳排放量很低而且难以确定,对于建筑全产业链来说,该阶段的主要作用是决定着建筑设计、选址对于整体碳排放的影响。由于后续的相关研究是围绕着工业化建筑碳排放测算来进行的,故文中不考虑研发设计阶段的碳排放。

综上所述,工业化建筑的碳排放测算能够为工业化建筑全产业链的构建提供有力支持,而全产业链的系统划分则是推动工业化建筑发展的重要基础和有力保障。由此,只有完成对工业化建筑全产业链的碳排放测算任务,继而明确划分工业化建筑全产业链阶段,高度重视与此相关的理论研究,才能够为我国继续大力发展工业化建筑提供坚实的理论与数据基础。

因此,笔者基于碳排放测算这一要求将工业化建筑全产业链划分为如下5个阶段:构件生产阶段、运输阶段、建造(或施工)阶段、使用(包括维护)阶段、拆除及回收阶段,如图1所示。

“哦,是吗?”我爹脸上一亮,如释重负的样子,说,“哎呀,熊老的孙子啊,没想到。”说完就介绍起来。我爹的毛病就是说话不看对象,讲了半天,我也就听明白了熊老是著名数学家,至于他研究的是什么,什么无穷极,就是杀了我,我也弄不明白。

  

图1 基于碳排放测算的工业化建筑全产业链阶段划分

4 结论与展望

在未来的几十年中,我国依然会处于快速发展的状态,对于建筑方面的节能减排需求也会随之持续增长。碳排放测算方法与碳排放因子的选定,对于测算工业化建筑碳排放量有非常重要的作用。因此,以合理选择碳排放测算方法和碳排放因子为基础,对工业化建筑全产业链阶段进行科学合理的划分,则能够深入了解我国工业化建筑碳排放量现况,也是我国推广工业化建筑、实现节能减排目标的重要基石。

参考文献

[1]鞠颖,陈易.全生命周期理论下的建筑碳排放计算方法研究——基于1997~2013年间CNKI的国内文献统计分析[J].住宅科技,2014,34(5):32-37.

[2]屈超,陈甜.中国2030年碳排放强度减排潜力测算[J].中国人口·资源与环境,2016,26(7):62-69.

[3]刘明达,蒙吉军,刘碧寒.国内外碳排放核算方法研究进展[J].热带地理,2014,34(2):248-258.

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[11]蔡恩健,蔡琪,白颖.浅析德国建筑工业化产业链的启示[J].建筑机械化,2016,37(4):19-20.

[12]张智慧,尚春静,钱坤.建筑生命周期碳排放评价[J].建筑经济,2010,(2):44-46.

[13]刘念雄,汪静,李蝾.中国城市住区CO2排放量计算方法[J].清华大学学报(自然科学版),2009,A9(9):1433-1436.

[14]陈国谦.建筑碳排放系统计量方法[M].北京:新华出版社,2010.

[15]王玉.工业化预制装配建筑的全生命周期碳排放研究[D].南京:东南大学,2016.

 
尚雁雯,陈伟娇,苑翔,乔春珍
《节能》 2018年第04期
《节能》2018年第04期文献

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