寒冷地区城市住宅全生命周期碳排放测算及减碳策略研究

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近年来全球由于碳排放急剧增加而导致的环境恶化成为全球的首要环境问题。根据联合国环境署计算,建筑行业消耗了全球大约30-40%的能源,并排放了几乎占全球30%的温室气体,给环境问题带来了巨大挑战。中国应对气候变化国家自主贡献文件《强化应对气候变化行动——中国国家自主贡献》确定二氧化碳排放2030年左右达到峰值并争取尽早达峰,单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降60%-65%[1]。如何落实我国在《巴黎气候变化协定》60%65%的减排承诺,占国内生产总值逾7%的建筑行业责任重大。而城市住宅作为建设量最大的建筑类型,对建筑领域的节能减排影响巨大。因此,对2005年左右的城市住宅全生命周期的碳排放进行测算,研究其生命周期各阶段的碳排放构成特点,从而建立2005年典型城市住宅类型的碳排放的参照样本,为当下建筑行业的节能减碳提供对标参照。首先,本研究提出从生命周期的角度来研究建筑的碳排放,在总结国内外建筑全生命周期阶段划分的相关研究基础上将建筑全生命周期划分为规划设计阶段、物化阶段、使用维护阶段、拆除清理四个阶段,以基于过程的生命周期清单分析法,结合碳排放系数法来进行建筑碳排放计算。同时,对建筑全生命周期各阶段的主要碳排放单元过程进行界定,并在此基础上构建了建筑全生命周期的碳排放计算模型。其次,本研究对2005年国家住宅工程建设量构成进行分析,选取2005年全国住宅工程建设量占比最多的城市住宅类型——高层钢筋混凝土结构的城市住宅为减碳对标建筑类型,并以西安(寒冷B区)地区一栋高层钢筋混凝土结构的住宅楼为例进行全生命周期碳排放计算,得出该住宅的全生命周期及各阶段的碳排放量。再次,对案例住宅全生命周期各阶段的碳排放构成特点进行分析,得出全生命周期各阶段碳排放的主要影响因素。其中在建筑全生命周期过程中,使用维护阶段的碳排放占比约为87.88%,其次为物化阶段(考虑了建材的回收率)碳排放占比约为11.13%,最后为拆除清理阶段约为0.98%;在物化阶段,建材生产阶段的碳排放占比约为95.20%;在使用维护阶段,在使用阶段因采暖耗能产生的碳排放占比最大,为59.10%,其次为照明的碳排放,为24%,空调制冷引起的碳排放为12%;在拆除清理阶段,拆解机具运营产生的碳排放约占该阶段的3.75%,废旧建材回收利用带来的碳减量约占该阶段碳排放的80.22%,废旧建材运输引起的碳排放量约占5.08%,废旧建材的回收率是影响该阶段碳排放的主要因素。最后,根据对标建筑的碳排放构成分析,从全生命周期各个阶段有针对性的提出寒冷地区城市居住建筑的减碳策略,并以案例建筑为例,对减碳策略的减排贡献率进行具体测算,经测算得出在寒冷地区,以西安市为例,减少城市住宅全生命周期碳排放量的重点有效策略有1)提高采暖能源的使用效率;2)延长建筑的使用寿命;3)使用低碳能源,降低电力碳排放因子;4)提高围护结构的热工性能;5)利用可再生能源;6)减少建筑的体形系数;7)选用回收率高的建材;8)使用高性能建材;9)使用节能灯具;10)以建筑拆解的方式来代替拆毁;
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