CN114998053A - 一种装配式建筑与现浇建筑生命周期碳排放差异计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于碳排放计算技术领域，具体涉及一种装配式建筑与现浇建筑碳排放差异的计算方法，首先，对装配式建筑和现浇建筑的生命周期进行阶段划分，将装配式建筑分为建材生产、运输、现场施工、使用维护和拆除回收五个阶段，将现浇建筑分为运输、现场施工、使用维护和拆除回收四个阶段，然后，对每个阶段的碳排放进行计算，求得每个阶段的建材和能源碳排放，以及整个生命周期的工人碳排放，最后，整合计算结果，得出装配式建筑与现浇建筑碳排放的差异以及差异点；其计算过程简单，远离科学可靠，解决了部分数据缺失的问题，准确地计算出了装配式建筑与现浇建筑碳排放的差异，为更好地发展装配式建筑提供思路和方向。
Description
技术领域：
本发明属于碳排放计算技术领域，具体涉及一种装配式建筑与现浇建筑碳排放差异的计算方法。
背景技术：
碳排放，即温室气体排放，能够造成温室效应，使气温上升。地球在吸收太阳辐射的同时，本身也向外层空间辐射热量，其热辐射以 3～30μm的长波红外线为主，当这样的长波辐射进入大气层时，易被某些分子量较大、极性较强的气体分子所吸收。由于红外线的能量较低，不足以导致分子键能的断裂，气体分子吸收红外线辐射后没有化学反应发生，而只是阻挡热量自地球向外逃逸，相当于地球和外层空间的一个绝热层，即“温室”的作用。大气中某些微量组分对地球长波辐射吸收作用使近地面热量得以保持，从而导致全球气温升高的现象被称为温室效应。
作为耗能较多的建筑行业，改革成为必然趋势，而能源消耗低、资源利用率高的装配式建筑是建筑行业践行绿色发展的方向。中国专利202111455726.0公开的一种建筑设计碳排放检测方法，包括：步骤1、采集建筑的碳排放物体和碳中和物体；步骤2、基于所述碳排放物体和碳中和物体计算建筑的监测值，基于所述监测值划分建筑的监测等级并得到对应的排放监测时长；步骤3、计算所述排放监测时长内建筑的碳排放量；步骤4、基于所述碳排放量、排放监测时长和预设碳排放变化速率对建筑在排放监测时长内的碳排放量进行监测，生成监测信号；其中，所述监测信号包括碳排正常信号、碳排缓增信号、碳排激增信号或碳排危害信号；步骤5、基于所述监测信号对建筑的碳排情况进行警报分级，生成安全指令和不同等级的威胁指令；步骤6、对威胁指令发出警报；步骤7、对安全指令和不同等级的威胁指令进行差异化显示。中国专利202110545715.5公开的一种绿色建筑整合碳排放的评价规划方法，包括以下步骤：S1，确定建筑碳排放评价指标；S2，基于相关假定测算不同类型建筑及绿色建筑等级- 碳排放评价指标逻辑关系；S3，确定近零碳排放近、远期碳减排总体指标，即预期目标；S4，根据预期目标不同类型建筑及绿建等级-碳排放评价指标逻辑关系调整基准分数线，进行百分比排位分析；S5，基本控规地块的绿色建筑等级等控制性指标调整；S6，调整相应规则绘制政策单元，包括控制性指标和碳评价指标；S7，反算近零碳排放的碳减排近、远期指标，即既定方案目标；S8，既定方案目标≥预期目标；S91，是，则绘制最终的目标管理分区及政策单元；S92，否，则按5％百分比排位调整基准分数线，返回S4。中国专利 202010736873.4公开的一种基于碳排放量的建筑工程施工方案比选方法，包括以下步骤：步骤1，列出两个以上安全可行的施工方案；步骤2，确定施工方案碳排放评价指标；所述施工方案碳排放评价指标为功能碳足迹，功能碳足迹指功能单位的施工方案碳排放量；其中，对于整个施工项目，选取单位建筑面积作为功能单位；对于分部分项工程的施工方案，选取工程量清单中的计量单位作为功能单位；步骤 3，构建施工方案碳排放评价模型；所述施工方案碳排放评价模型包括根据各个施工方案及工程量清单文件计算的碳源投入量、施工方案各个施工阶段中的碳排放因子数据库；步骤4，根据施工方案碳排放评价模型计算各个施工方案的碳排放量，施工方案的碳排放量包括建筑材料运输碳排放量E1和机械施工碳排放量E2；其中，mji＝qji× ADi，mji为建筑材料j的运输量；dji为建筑材料j的平均运输距离； cji为运输碳排放因子；qji为建筑工程概预算定额i每一计量单位建筑材料j的消耗量定额；ADi为建筑工程某项定额i的；Qi为建筑工程概预算定额子目i每一计量单位机械碳足迹；ADi为建筑施工定额i的数量；Tij为建筑工程概预算定额子目i每一计量单位施工机械j的消耗量定额；Dij为施工机械j的台班碳排放因子；步骤5，将施工方案的碳排放量根据功能单位进行标准化得到功能碳足迹G；其中，A为建筑碳足迹功能单位；步骤6，将各个施工方案通过计算得出碳排放量及功能碳足迹结果进行比较和排序，确定功能碳足迹小的施工方案为最节能减排的可行施工方案。
上述专利文献和现有技术中的建筑碳排放计算存在部分数据不足的缺陷。因此，研发设计一种装配式建筑与现浇建筑碳排放差异计算方法，以量化建筑碳排放，监督建筑碳排放。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，研发设计一种装配式建筑与现浇建筑生命周期碳排放差异计算方法，以得到装配式建筑与现浇建筑整个生命周期的碳排放差异。
为了实现上述目的，本发明涉及的一种装配式建筑与现浇建筑生命周期碳排放差异计算方法的具体工艺过程包括以下步骤：
步骤1、划分生命周期
根据建筑特点和性质，将装配式建筑的生命周期划分为建材生产、运输、现场施工、使用维护和拆除回收五个阶段，将现浇建筑的生命周期划分为运输、现场施工、使用维护和拆除回收四个阶段；
步骤2、计算建材和能源碳排放
分析每个阶段碳排放来源，对碳排放来源进行碳排放计算，现浇建筑的现场施工阶段的碳排放相当于装配式建筑的建材生产和现场施工阶段的碳排放之和；
根据《装配式可回收基坑支护结构碳排放与能耗计算分析》，建材生产阶段碳排放的计算公式为：
其中，Pref1为建材生产阶段碳排放，单位为kgCO2；Mi表示第i类建材的使用量，单位为kg；FM,i表示第i类建材生产的碳排放因子,单位为kgCO2/单位建材数量；
根据《装配式可回收基坑支护结构碳排放与能耗计算分析》，运输阶段碳排放的计算公式为：
其中，Pref2为运输阶段碳排放，单位为kgCO2；D表示建材从产地运输到施工现场的距离，单位为km；Pj表示第j类运输车辆能源消耗量，单位为 kg；Qj表示运输阶段消耗第j类能源的碳排放因子，单位为CO2eq/kg 或CO2eq/kw·h；
根据《装配式可回收基坑支护结构碳排放与能耗计算分析》，现场施工阶段碳排放的计算公式为：
其中，Pref3为现场施工阶段碳排放，单位为kgCO2；Ej3表示第j类生产机械设备消耗能源的使用量，单位为kg；FE,j3表示第j类机械设备消耗能源的碳排放因子，单位为CO2eq/kg或CO2eq/kw·h；
根据《基于LCA的城市住宅碳排放计算减排对策研究》，使用维护阶段碳排放的计算公式为：
其中，Pref4为使用维护阶段阶段碳排放，单位为 kgCO2；Ej4表示建筑物年均第j类能源的使用量，单位为kg；FE,j4表示第j类能源的碳排放因子，单位为CO2eq/kg或CO2eq/kw·h；Y表示建筑物的使用年限，单位为年；Ki表示建筑物第i类需要更换的建材的使用量，单位为kg；Ni表示第i类建材的更换次数，单位为次数； FK,i表示第i类建材生产的碳排放因子，单位为CO2eq/m3或CO2eq/m2；
根据《装配式可回收基坑支护结构碳排放与能耗计算分析》，拆除回收阶段碳排放的计算公式为：
其中， Pref5为拆除回收阶段阶段碳排放，单位为kgCO2；Ej5表示第j类施工机械消耗的能源和运输建筑废物消耗能源的使用量，单位为kg；FE,j5表示第j类消耗能源的碳排放因子，单位为CO2eq/kg或CO2eq/kw·h；
步骤3：计算工人碳排放
根据《基于能量理论的建筑碳排放量核算模型研究》，工人碳排放的计算公式为：
其中，A表示工人碳排放，单位为kgCO2；T表示工人的劳动工作时长，单位为h；H表示工人人数，单位为人；0.001表示为一个成年人每天排放的二氧化碳量为0.001t；
步骤4、计算碳排放差异
整合步骤2和3的计算结果，得出装配式建筑和现浇建筑生命周期碳排放，计算两者之间的碳排放差异。
本发明与现有技术相比，首先，对装配式建筑和现浇建筑的生命周期进行阶段划分，将装配式建筑分为建材生产、运输、现场施工、使用维护和拆除回收五个阶段，将现浇建筑分为运输、现场施工、使用维护和拆除回收四个阶段，然后，对每个阶段的碳排放进行计算，求得每个阶段的建材和能源碳排放，以及整个生命周期的工人碳排放，最后，整合计算结果，得出装配式建筑与现浇建筑碳排放的差异以及差异点；其计算过程简单，远离科学可靠，解决了部分数据缺失的问题，准确地计算出了装配式建筑与现浇建筑碳排放的差异，为更好地发展装配式建筑提供思路和方向。
附图说明：
图1为本发明的工艺流程框图。
图2为本发明实施例1的工艺流程框图。
具体实施方式：
下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1：
本实施例涉及的一种装配式建筑与现浇建筑生命周期碳排放差异计算方法的工艺过程包括划分生命周期、计算建材和能源碳排放、计算工人碳排放和计算碳排放差异共四个步骤，在计算过程中，将生命周期碳排放分为建材和能源碳排放以及工人碳排放，计算建材和能源碳排放时，装配式建筑与现浇建筑分别按照阶段计算，计算工人碳排放时，分别计算两者的工人工资；以中国大连市某公司搬迁改造项目为案例，项目包括两栋公共建筑、四栋小高层建筑和六栋洋房，提供文化活动场所、物业管理场所等多项生活服务设施，满足4004户居民的生活需求，同时含有装配式建筑和现浇建筑；1#楼(13层) 的3-13层、4#楼(14层)的3-14层、2#和3#楼(9层)的1-8层为装配式建筑，其余为现浇建筑，具体过程如下：
步骤1、划分生命周期
由于装配式建筑碳排放包括来自于建材生产、运输、现场施工、使用维护和拆除回收五个阶段的碳排放和工人产生的碳排放，将装配式建筑的生命周期划分为建材生产、运输、现场施工、使用维护和拆除回收五个阶段；
由于现浇建筑的碳排放包括来自于运输阶段、现场施工、使用维护和拆除回收四个阶段的碳排放和工人产生的碳排放，将现浇建筑的生命周期划分为运输、现场施工、使用维护和拆除回收四个阶段；
步骤2：计算建材和能源碳排放
分析每个阶段碳排放来源，对碳排放来源进行碳排放计算，现浇建筑的现场施工阶段的碳排放相当于装配式建筑的建材生产和现场施工阶段的碳排放之和；
根据《装配式可回收基坑支护结构碳排放与能耗计算分析》，建材生产阶段碳排放的计算公式为：
其中，Pref1为建材生产阶段碳排放，单位为kgCO2；Mi表示第i类建材的使用量，单位为kg；FM,i表示第i类建材生产的碳排放因子,混凝土的碳排放因子为321.3kgCO2eq/m3、钢筋碳排放因子为2617kgCO2eq/t、砌块的碳排放因子为0.4826kgCO2eq/m3、木材的碳排放因子为 33.1kgCO2eq/m3、墙体的碳排放因子为334.8kgCO2eq/m3；
根据《装配式可回收基坑支护结构碳排放与能耗计算分析》，运输阶段碳排放的计算公式为：
其中，Pref2为运输阶段碳排放，单位为kgCO2；D表示从产地运输到施工现场的距离，单位为km；Pj表示第j类运输车辆能源消耗量，单位为kg； QP,j表示运输过程消耗第j类能源的碳排放因子，根据《A building informationmodeling-based carbon emission measurement system for prefabricatedresidential buildings during the materialization phase》，运输阶段的碳排放占整个过程的5.27％，故将5.27％作为QP,j的取值，装配式建筑的运输阶段碳排放为484857.8kg，现浇建筑的运输阶段碳排放为577171.3kg；
根据《装配式可回收基坑支护结构碳排放与能耗计算分析》，现场施工阶段碳排放的计算公式为：
其中， Pref3为现场施工阶段碳排放，单位为kgCO2；Ej表示第j类机械设备消耗能源的使用量，单位为kg；FE,j表示第j类机械设备消耗能源的碳排放因子，柴油的碳排放因子为3.67kgCO2eq/kg、电力的碳排放因子为0.97kgCO2eq/kw·h、煤的碳排放因子为2.89kgCO2eq/kg、水的碳排放因子为0.1891kgCO2eq/m3；
在装配式建筑中，将建材生产阶段碳排放加到现场施工阶段碳排放中，以便与现浇建筑现场施工阶段碳排放进行对比分析：
装配式建筑现场施工阶段碳排放为48398964.299kg，现浇建筑现场施工阶段碳排放为9870200.484kg；
根据《基于LCA的城市住宅碳排放计算减排对策研究》，使用维护阶段碳排放的计算公式为：
其中，Pref4为使用维护阶段阶段碳排放，单位为 kgCO2；Ej4表示建筑物年均第j类能源的使用量，单位为kg；FE,j4表示第j类能源的碳排放因子，单位为CO2eq/kg或CO2eq/kw·h；Y表示建筑物的使用年限，单位为年；Ki表示建筑物第i类需要更换的建材的使用量，单位为kg；Ni表示第i类建材的更换次数，单位为次数； FK,i表示第i类建材生产的碳排放因子，单位为CO2eq/m3或CO2eq/m2，装配式建筑的能耗为1.57千克标准煤/年·m2，现浇建筑的能耗为1.91 千克标准煤/年·m2，混凝土砌块碳排放因子为0.4826kgCO2eq/m3、细石混凝土的碳排放因子为298.7kgCO2eq/m3、结构砼浇筑的碳排放因子为321.3kgCO2eq/m3、素水泥浆的碳排放因子为321.3kgCO2eq/m2、聚合物砂浆的碳排放因子为2.556kgCO2eq/m2、水泥砂浆的碳排放因子为469.4kgCO2eq/m3、腻子的碳排放因子为5.394kgCO2eq/m2、保温粘结剂、防护层胶浆、耐碱网格布的碳排放因子为3kgCO2eq/m2、自来水PPR管的碳排放因子为0.5kgCO2eq/m、电线PVC管的碳排放因子为1kgCO2eq/m、塑料线槽的碳排放因子为0.7kgCO2eq/m；
装配式建筑使用维护阶段碳排放为224512.7908kg，现浇建筑使用维护阶段碳排放为395125.6504kg；
根据《装配式可回收基坑支护结构碳排放与能耗计算分析》，拆除回收阶段碳排放的计算公式为：
其中， Pref5为拆除回收阶段阶段碳排放，单位为kgCO2；Ej5表示第j类施工机械消耗的能源和运输建筑废物消耗能源的使用量，单位为kg；FE,j5表示第j类消耗能源的碳排放因子，根据《Life Cycle Environmental and CostPerformance of Prefabricated Buildings》，拆除阶段占生命周期的 1％，故将1％作为拆除阶段的碳排放因子，；
装配式建筑拆除回收阶段碳排放为92003.4kg，现浇建筑拆除回收阶段碳排放为109520.2kg；
综上可得：装配式建筑碳排放为9200338.2898kg，现浇建筑碳排放为10952017.6344kg。
步骤3：计算工人碳排放
根据《基于能量理论的建筑碳排放量核算模型研究》，工人碳排放公式为
其中，A表示工人产生的碳排放，单位为kgCO2；T表示人工劳动工作时长，单位为h；H表示工人人数，单位为人；0.001表示为一个成年人每天排放的二氧化碳量为0.001t；
工人碳排放从人工工资切入，通过计算工人工资进行分析，工人工资按工程量计算，工人总工资为工程量乘以每个工程量对应的工人工资；
根据《基于MCS方法的装配式建筑经济与环境效益研究》，工人工资的计算公式为：W＝q×s，其中，W为工人工资，单位为元； q表示装配式建筑工程的工程量，单位为m2或m3，或现浇建筑工程的天数；s表示建筑工程的工程量对应的工人工资，单位为元，装配式建筑的工人工资为3649809元，现浇建筑的工人工资为3673376元；
步骤4：计算碳排放差异
整合步骤2和3的计算结果，得出装配式建筑和现浇建筑生命周期碳排放，由于两者工人工资差值百分比接近于1，故将工人碳排放差值看作0，则两者之间的碳排放差异为1751679.3446kg。
Claims (2)
1.一种装配式建筑与现浇建筑生命周期碳排放差异计算方法，其特征在于，首先，对装配式建筑和现浇建筑的生命周期进行阶段划分，将装配式建筑分为建材生产、运输、现场施工、使用维护和拆除回收五个阶段，将现浇建筑分为运输、现场施工、使用维护和拆除回收四个阶段，然后，对每个阶段的碳排放进行计算，求得每个阶段的建材和能源碳排放，以及整个生命周期的工人碳排放，最后，整合计算结果，得出装配式建筑与现浇建筑碳排放的差异以及差异点。
2.根据权利要求3所述的一种装配式建筑与现浇建筑生命周期碳排放差异计算方法，其特征在于，具体工艺过程包括以下步骤：
步骤1、划分生命周期
将装配式建筑的生命周期划分为建材生产、运输、现场施工、使用维护和拆除回收五个阶段，将现浇建筑的生命周期划分为运输、现场施工、使用维护和拆除回收四个阶段；
步骤2、计算建材和能源碳排放
对碳排放来源进行碳排放计算，现浇建筑的现场施工阶段的碳排放相当于装配式建筑的建材生产和现场施工阶段的碳排放之和；
根据公式：
计算建材生产阶段碳排放，其中，Pref1为建材生产阶段碳排放，单位为kgCO2；Mi表示第i类建材的使用量，单位为kg；FM,i表示第i类建材生产的碳排放因子,单位为kgCO2/单位建材数量；
根据公式：
计算运输阶段碳排放，其中，Pref2为运输阶段碳排放，单位为kgCO2；D表示建材从产地运输到施工现场的距离，单位为km；Pj表示第j类运输车辆能源消耗量，单位为kg；Qj表示运输阶段消耗第j类能源的碳排放因子，单位为CO2eq/kg或CO2eq/kw·h；
根据公式：
计算现场施工阶段碳排放，其中，Pref3为现场施工阶段碳排放，单位为kgCO2；Ej3表示第j类生产机械设备消耗能源的使用量，单位为kg；FE,j3表示第j类机械设备消耗能源的碳排放因子，单位为CO2eq/kg或CO2eq/kw·h；
根据公式：
计算使用维护阶段碳排放，其中，Pref4为使用维护阶段阶段碳排放，单位为kgCO2；Ej4表示建筑物年均第j类能源的使用量，单位为kg；FE,j4表示第j类能源的碳排放因子，单位为CO2eq/kg或CO2eq/kw·h；Y表示建筑物的使用年限，单位为年；Ki表示建筑物第i类需要更换的建材的使用量，单位为kg；Ni表示第i类建材的更换次数，单位为次数；FK,i表示第i类建材生产的碳排放因子，单位为CO2eq/m3或CO2eq/m2；
根据公式：
计算拆除回收阶段碳排放，其中，Pref5为拆除回收阶段阶段碳排放，单位为kgCO2；Ej5表示第j类施工机械消耗的能源和运输建筑废物消耗能源的使用量，单位为kg；FE,j5表示第j类消耗能源的碳排放因子，单位为CO2eq/kg或CO2eq/kw·h；
步骤3：计算工人碳排放
根据公式：
计算工人碳排放，其中，A表示工人碳排放，单位为kgCO2；T表示工人的劳动工作时长，单位为h；H表示工人人数，单位为人；0.001表示为一个成年人每天排放的二氧化碳量为0.001t；
步骤4、计算碳排放差异
整合步骤2和3的计算结果，得出装配式建筑和现浇建筑生命周期碳排放，计算两者之间的碳排放差异。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116307573A (zh) * | 2023-03-09 | 2023-06-23 | 中天建设集团有限公司 | 建筑场地材料绿色节能处理方法、设备与介质 |
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- 2022-05-30 CN CN202210613259.8A patent/CN114998053A/zh active Pending
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