建筑物化阶段碳排放量化及减碳策略研究

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建筑行业是节能减排的重点领域,开展建筑业碳排放量化研究,对于加快建立标准化、规范化的碳排放核算体系和实现碳达峰、碳中和目标具有重要意义。建筑物化阶段指建筑产品从建材生产到形成工程实体的全过程,其碳排放强度高,减碳潜力大。本研究以建筑物化阶段为研究对象,通过碳排放因子法、统计分析法、敏感性分析等方法,建立建筑物化阶段碳排放核算体系,开展建筑物化阶段碳排放的量化研究,分析住宅建筑物化各阶段减碳策略的适宜性,以期为“双碳”目标的实现提供参考。本文取得的主要研究成果如下:(1)构建了建筑物化阶段碳排放核算体系和计算平台。首先,本研究将建筑物化阶段分为建材生产、建筑施工以及建材运输三个子阶段,运用碳排放因子法,建立各阶段的碳排放核算模型;其次,基于过程清单分析法,根据实际能源和资源消耗清单,计算得到能源、建材、施工机械和交通运输四种碳排放因子数据库,完成建筑物化阶段碳排放核算体系的构建;最后,基于碳排放核算体系和PostgreSQL数据库,搭建建筑物化阶段碳排放计算平台,实现碳排放因子的快速查找与修改以及碳排放量的快速计算。(2)分析了不同结构类型的建筑物化阶段碳排放构成特点。基于建筑物化阶段碳排放计算平台,计算了钢框架、框架、框架剪力墙三种结构建筑的碳排放量,结果表明,建筑物化阶段碳排放量钢框架结构最大,框架结构最小;建筑物化各阶段中,三种结构建筑的建材生产阶段碳排放最高,占整个物化阶段碳排放的94%-96%,存在很高的减排潜力,其中,钢铁、混凝土和石灰是碳浓度较高的三种材料,占比高达89%-95%;建筑施工阶段的碳排放高于建材运输阶段的碳排放,建筑施工阶段中起重类和金属加工类机械的碳浓度最高,平均占总施工机械碳浓度的80.08%;建材运输阶段中,商品混凝土的建材运输碳浓度最大。(3)阐明了住宅建筑物化阶段的碳排放规律和减碳策略。计算陕西省15栋住宅建筑的碳排放量,得到其物化阶段的碳浓度范围为372.43 kgCO2/m2-525.88 kgCO2/m2,平均碳浓度为442.91 kgCO2/m2;建筑层数与建筑物化阶段碳排放离散程度大,建筑面积与住宅建筑物化阶段的碳排放呈正向线性相关,表达式为碳排放量=0.474×建筑面积-1220.971;建材生产阶段的碳浓度占整个住宅建筑物化阶段碳浓度的94.27%,钢筋和混凝土的碳浓度最高,占总建材碳浓度的75.34%;不同阶段减碳策略的敏感度系数相差较大,建材生产阶段的敏感度系数最高,均大于10%;为有效降低住宅建筑在整个物化阶段的碳排放,需重点考虑的减碳策略有:提高建材的回收利用率、使用绿色建材、使用高性能建材、增加绿化面积。
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