基于工程量清单的建筑施工阶段碳排放计算 ——以福建省为例

吴淑艺，赖芨宇，孙晓丹　

（1.　福建农林大学　交通与土木工程学院，福建　福州　350002，E-mail：727165649@qq.com；　2.　福建建融工程咨询有限公司，福建　福州　350001）

基于工程量清单的建筑施工阶段碳排放计算
——以福建省为例

吴淑艺1，赖芨宇1，孙晓丹2

（1.福建农林大学交通与土木工程学院，福建福州350002，E-mail：727165649@qq.com；2.福建建融工程咨询有限公司，福建福州350001）

摘要：随着我国经济的逐渐繁荣，建筑市场发展速度非常快，建设量的增长达到高峰期，建筑规模大、施工耗能多，向大气中排放了许多的CO2。建筑企业的计价均以清单工程量乘以套入的市场单价而得，以此计算思路，将市场单价替换为各材料设备的碳排放因子，核算建筑产品的碳排放总量。以此思路计算工程量清单单位定额的碳排放系数，构建建筑碳排放计算模型。与工程量计算软件相结合的碳排放核算模型可在福建省区域内推广使用，指导建设各方在项目设计、施工及监理过程中对不同材料、设备开展专项节能与减排活动。核算工具是基于工程量计算软件建立起来的，建筑工程技术人员使用起来也较为方便，可以在业内得到较为广泛的应用，前景广阔。

关键词：建筑业；工程量清单；施工阶段；碳排放计算

当前，环境问题日益恶化，各国采取了节能减排措施，我国碳排放位居世界第一，同时CO2排放增长量占全球增长量的 50%［1］。中国政府在 2009年首次正式对外宣布控制温室气体，许诺 2020年的单位国内生产总值碳排放相比于 2005年要减少四成以上，成为中国政府碳排放的行动目标［2］。而在2015年，我国再次对国际承诺，2030年的单位国内生产总值碳排放比 2005年降低六成以上（中国气候变化信息网），足见我国降低碳排放时的巨大决心。

伴随着全球各地城市化速度的加快和我国经济的不断发展，人们对建筑产量与质量的要求也逐渐增加，建筑市场迅速发展，建设量正处于增长的高峰期，而建设范围广、消耗巨大和逐年扩大的规模，随之导致的结果是产生了大量的能源消耗及CO2排放，建筑作为消耗能源和排放碳的主体理应越来越引起社会的关注。针对现状，我国积极推行了碳交易，利用市场机制决定碳排放权的配置问题，继而以较低的社会成本完成碳排放控制目标，这一机制激励企业进行设备减排技术升级改造，或购买减排指标，排放者以自身利益最大化出发，积极探寻排放量更低的生产或生活方式。通过在建筑领域引入将碳排放权交易机制，建筑产品碳排放核算与碳减排研究将成为我国整体碳减量计划核心内容。对建筑产品节能的研究是实施创新驱动发展战略的重点内容，低碳化是实现节能目标的关键路径。在一定地域内统计汇集由于人类活动排放及吸收的CO2数据，得到的CO2排放清单是应对气候变化的重要工作，通过研究建筑企业碳排放清单，可以识别出建筑的主要碳排放源，有利于了解和掌握建筑行业碳排放量及其排放特征，发现降碳空间。

建筑行业寻求碳减排对策和建立温室气体排放清单，能够预知研究和完善碳排放核算是极其必要的。本文的研究成果能够推动碳排放核算方法的研究，促进对以往程序复杂的碳排放核算方法的简化，增加对建筑施工阶段工程的计算案例，为建设各方、政府及相关组织机构管理者初步拟定建筑低碳减排目标等提供数据支持和理论依据，警示各方注重节能减排，在实际开展建设活动中，积极选用碳排放量较小、能源消耗较低的材料、设备；还能够为建筑项目的低碳施工技术及管理改善提供依据，从而促进节约能源，保护环境行动，对回应全球气候变化及完成建筑业的节能减排任务起到推动作用，使中国社会和经济的发展更具可持续性。

1　碳排放核算研究现状

1.1核算方法

国外一些学者主要从全生命周期出发对碳排放进行研究，Leif Gustavsson等［3］从全生命周期的角度考虑，利用排放系数方法计算各个阶段的CO2排放量，并以瑞典一座木结构住宅建筑为例，采用自下而上法计算其能源消耗和碳排放总量的方法；Chen GQ等［4］采用投入产出方法分析和评价低碳建筑的整个寿命周期，将建筑整个寿命过程分为9个阶段，将各阶段（施工建造、装饰装修、运输、运营、拆除和废物处置等）所有的碳源输入归纳分类为原材料、设备耗能以及人类力量。

国内多数学者以全生命周期评价理论为基础，确定了建筑整个生命过程碳排放的计算边界，如尚春静等［5］建立了基于建筑全寿命周期碳排放的计算模型，实现了对建筑项目碳排放的定量研究。张欢等［6］编制了住宅建筑碳排放计算程序；李静等［7］将建筑全生命过程拆分为设计、建造、运营维护与拆除处置4个部分，将工程项目整个生命过程的碳排放归纳为建材、使用能源、施工机械碳排放，在得出每单位建材、使用能源、施工机械碳排放量后，建立的全寿命周期碳排放模型是基于碳排放系数法来计算排放的CO2量。

建筑建设方面，李兵等［8］在对建筑项目建设阶段的碳源分类研究的基础上，基于BIM技术构建建筑建设阶段碳排放计算模型，完成对项目建设阶段的碳足迹的计算。陈康海［9］将施工项目分级分解到混凝土、模板、钢筋、砌体工程等的单位工序，利用投入产出分析方法，计算每个单元工序输入的能源、机械设备和辅助材料等后对输出的CO2进行量化，然后逐层组合累计得到施工项目的总碳排放量。陈乔［10］联合了排放因子法与以进程为基础的清单分析法，研究和探讨了建设项目建造阶段的碳排放，将建设过程的范围定义为从获取原材料直到建筑项目竣工交付使用，建造过程的碳排放划分成包括建材及构配件生产、运输、使用施工机械设备及建设时的配套设施等内容的碳排放，建立了建筑建造时计算碳足迹的模型，并将该模型在实际工程项目中应用，计算项目的碳排放。

1.2碳排放因子

碳排放因子也叫碳排放系数，指在普遍的技术、经济和管理情况下，统计得到的单个产品生产时排放的平均CO2量［11］。碳排放系数以来源为划分依据，包括燃料碳排放系数与建筑材料碳排放系数。确定碳排放因子是核算碳排放量时的基本任务。碳排放因子涉及到有关技术水平、燃料种类、燃烧程度、减排效果以及工艺工程等各方面要素［12］。IPCC（2006）囊括的燃料碳排放因子有煤、汽油、柴油、石油、天然气、煤油等［13］。张涛等［14］以国内外权威组织、机构等的研究结果为基础，对项目建造时使用较多的建材与燃料的单位碳排放进行了分类汇总，企业在已知碳排放因子前提下，依据本身能源及建材的消耗量计算企业的碳排放总量。魏秀萍［15］通过CLCD和IPCC两个数据库确定建筑建设时使用的柴油、汽油、电力等燃料的碳排放因子，基于《2012年全国统一机械台班消耗定额》，计算建设过程中用到的混凝土施工机械、泵类机械、水平和垂直运输机械等台班排放的碳量，从而形成建造过程中各类机电设备的台班碳排放数据库。

国内外学者计算建筑项目碳排放多是建立在全生命周期的基础上，从而建立项目碳排放的核算模型，而对建筑建造过程排放碳量的计算实例较少。本文希望通过建立一个建筑建造过程碳排放计算模型，以期简化对工程项目建造时碳排放的计算过程，推动建筑由高能耗转化为多减碳，为我国建筑碳排放权交易市场的完善提供数据支撑。

2　基于PAS2 0 5 0碳排放计算模型

本文的计算流程参照PAS（Publically Available Specification）2050规范的计算流程，包含对建筑碳排放设定目标、界定范围、碳源分析及碳排放核算4个内容。

2.1目标确定

通过碳排放计算，得到建筑产品的量化指标，以定量数据及结果分析，对施工阶段建材、设备、施工工艺等的选用与碳减排措施的提出提供数据支持。

2.2碳排放边界确定

碳排放边界定义了产品碳排放计算的范围，建筑产品全寿命周期划分为建材生产和运输、建筑建设、使用、废弃回收再利用阶段，本文主要研究建筑建设过程排放的碳量。对于建筑工程而言，范围和排放路径都已比较明确，以福建省建筑工程造价常用的工程量计算软件为依据，以建筑分部分项工程、工程量清单及建筑的施工过程为参考将建筑施工阶段划分为土石方、桩基、一般土建及装饰装修工程4个部分，在此将其定义为四阶段排放，每个阶段再次细分为不同的小部分，以每个小部分所涵盖的工程量清单为单位，4个工程的碳排放由工程量清单碳排放累加得到，建筑总碳排放则囊括4个工程的排放量，如图1所示。

图1　　基于PAS2050规范的碳排放边界　

2.3碳排放源分类

建筑建造过程中各分部分项工程碳排放的来源主要是耗用建筑材料及机电设备用能产生的碳排放。根据界定的碳排放核算范围，逐次确定各分部分项工程的工作内容，明确每个工程量清单使用的材料、机械，从“材料耗用”和“机械使用”两个方面对温室气体的排放进行核算，分别从宏观、微观两个角度把握建筑项目在建设阶段碳排放的总体状况。

2.4碳排放计算

计算单体建筑物建造过程碳排放本质上就是核算建筑物从无到有的整个过程CO2排放量。建筑的施工能够划分成许多分部分项工程，逐步核算这些分部分项工程碳排放，从而累加得到建筑建造过程的碳排放。

晨曦计价软件是一款福建省常用的计价软件，建筑企业的计价均以清单工程量乘以套入的市场单价而得。以此思路，将市场单价替换为各材料设备的碳排放因子，计算建设项目总的碳排放量。核算工具的原理源于建筑经济学，碳排放计算过程简洁、易于理解且方便使用。参考借鉴建设项目造价方法和施工定额，以各分部分项工程中的清单为一个小分部，计算其中涵盖的一个或者N个定额所消耗的建材、机械产生的碳排放。在分析了国内外的碳核算研究成果及工程造价中对建设项目工程量的计算，将施工阶段分成土石方工程、桩基工程、一般土建工程和装饰装修工程共4个部分进行碳核算，汇总获取整个建造过程的碳排放总量。

式中：W为建筑施工阶段碳排放量；W1、W2、W3、W4分别为土石方工程、桩基工程、一般土建工程和装饰装修工程4个分项工程产生的碳排放量。

同理可得W2、W3、W4的计算公式。

式中，Li为施工阶段第i个清单（i=1，2，...，m）产生的碳排放量；Gj为建筑施工阶段第i个清单内第j个定额（j=1，2，...，n）计算得到的工程量；Qj为第j个定额的每单位产生的碳排放量。

式中，Mj为第j个定额（j=1，2，...，n）消耗材料产生的碳排放量；Eij为第j个定额（j=1，2，...，n）使用机械设备产生的碳排放量；Mjx为该定额中第x类建材消耗的质量（x=1，2，...，m）；GWPx为第x种材料的碳排放因子；Ejy为该定额中第y种机械使用消耗的台班量（y=1，2，...，n）；GWPy为第y种机械设备台班碳排放因子；S为为第X类建材的回收系数。

本文材料碳排放因子GWPx分为考虑回收率和未考虑回收率，计算时以考虑回收率的碳排放因子代入计算式，以此替代建材的回收系数S。

建筑建造阶段的机械台班碳排放因子，能结合《全国统一施工机械台班费用定额》，通过查询建设机械单位台班消耗的燃料数量和该燃料碳排放因子并计算获取，而汽油、柴油和电力是施工机械设备使用时的主要耗能，燃料碳排放因子综合了生产、运输、燃烧3个阶段的排放获得［13］（见表1）。

则机械台班碳排放因子计算公式：

式中，Mα，Mβ，Mγ分别是建筑建设过程中机械耗用的柴油、汽油、电力量。

表1　　汽油、柴油、电力碳排放因子　

3　建筑项目定额碳排放系数计算

以相关工程量计算软件中的计算结果为例，查询项目清单所包含的每单位定额消耗的建材的种类及数量、建设时机械设备的型号规格及数量，查询文献获取建材、机械台班碳排放因子，从而根据计算模型计算各个定额的单位碳排放量，汇总得到单位定额碳排放数据库，带入工程量计算结果，最终获取建设过程中排放的总的碳量。

根据计算工程量的软件查询到的单位定额消耗材料和使用机械种类，参考计算工程量的软件内定额单价的计算方法，将定额中的建材、施工机械单价，转换为机械台班和建筑材料的碳排放因子，从而计算定额的单位碳排放量。现以定额编号（名称）：10104326（圆钢筋制作安装（Φ10以内））和10104013（C20柱砼（现场搅拌））两个定额为例，其单位定额碳排放量的计算过程如表2所示。

按照表2所示单位定额的计算方法，计算福建省建筑项目工程量计算中常用到的工程量定额的单位碳排放量，常见工程量定额碳排放系数汇总如表3所示。

建筑碳排放是以建筑物为衡量对象，而每个建筑物的结构、建筑面积、层高、使用的建材和施工机械设备、施工工艺、周边环境的影响等条件的不同，使每个建筑项目各不相同，那样就需要核算每个建设项目的碳排放量，而本文计算得到的工程量定额碳排放系数，在套入建筑项目建设过程工程量估算、设计概算、施工图预算、竣工结算等计算结果等的基础数据，即可得到建筑建设过程的碳排放总量，实现了计算不同类型、不同结构的工程项目建设时碳排放的量化过程。

文中工程定额的编号、名称及单位等资料来源于建筑工程量计算结果和定额导航，而定额所耗用的材料（包括建筑材料及使用的机械）的单位/规格、数量来源于晨曦清单计价软件中的定额消耗量。本文所用建筑材料碳排放因子的数据主要通过大量的国内外文献查阅，机械台版碳排放因子主要通过查找施工机械消耗的柴油、汽油、电力量，进一步计算得到。燃料碳排放因子目前可在部分国际组织、官方机构公布的数据中获取，而一些课题组和个人研究中可汇总得到建筑材料的碳排放因子。

4　建议

本文研究成果可直接应用于计算建筑工程项目排放的碳量，模型所得到的定量计算结果可为政府相关部门制定碳排放指标提供数据依据、为建设单位的碳排放预、结算提供技术支撑，碳排放计算结果细化到建设项目分部分项工程，为建设各方减量碳排放提供关于材料与设备的优化选择方案，也有助于咨询、决策、监理等服务机构制定节能减排实施细则。对于碳排放的核算工具，数据结果可用于评估建筑节能及绿色施工的情况，作为编制碳减排相关核算体系的数据依据，为建筑各方、政府相关主管单位制定碳排放指标和碳减排对策提供了方便、可查询的资料。

表2　　定额每单位碳排放计算示例　

表3　　常见工程定额单位碳排放因子　

利用建筑不可移动性的天然优势在建筑行业引入碳交易机制，由于建筑不可移动使建筑在施工建设及运营使用等阶段很难实现工业管制对象所面对的碳泄露、碳转移等问题，使建筑行业碳交易的开展更顺利的进行。结合本文计算模型，在建筑设计阶段就可以初步计算建筑的碳排放，限制当建筑在设计阶段达不到碳排放的标准，就不能通过审批，直到建设项目从建材使用、施工工艺、技术水平等方面实现创新，对墙体保温隔热、设备用能、能源结构等方面进行改造，改进建筑设计方案，从而使建筑的碳排放达到基准线要求，这种从源头上降低建筑碳排放才能真正减少建筑行业的碳排放总量。建筑行业碳交易能促使企业注重节能减排及建筑低碳技术的创新，有利于绿色建筑可持续发展，推动了低碳城市的发展。

希望今后能将本文基于工程量清单的建筑碳排放核算方法与相关工程量计算软件相结合，在软件中能实现导入单位定额碳排放系数数据库，使项目计算得到的工程量在套入单位定额碳排放系数后，直接获得项目建设过程排放的碳总量。

5　结语

本文基于工程量清单，计算得到单位定额碳排放系数的数据库，根据工程量套价计算工程总造价的原理，将造价中的单价替换成单位定额的碳排放系数计算工程总碳排放，从而使计算实际建筑工程碳排放的核算过程更为简单便捷。建筑行业的碳排放分析样本来源于专业的造价咨询公司工程量计算结果，数据均可选用已完工程的造价文件，样本数据丰富且可供选择，从已完建设项目的碳排放计算结果中发现减碳空间，计算成果具有指导意义，可进一步推进施工单位按照自己的技术水平编制自己的企业定额，使碳排放计算结果更趋近于建设工程项目的碳排放。

以建筑经济与工程管理交叉学科为基础，研究碳排放的核算体系，对建筑产品碳排放开展定性与定量研究，从而能够提出更多可供选择的减排策略，逐步减少建筑行业排放的碳总量。核算工具将普遍适用于建设行业，建筑工程技术人员使用也较方便，可在业内得到较为广泛的应用，前景广阔。

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吴淑艺（1989-），女，硕士研究生，研究方向：建筑环境可持续性，工程项目管理；

赖芨宇（1962-），男，博士，教授，研究方向：建筑环境可持续性，项目管理；

孙晓丹（1962-），男，高级工程师，研究方向：工程风险管理，工程造价。

中图分类号：X799.1

文献标识码：A

文章编号：1674-8859（2016）03-053-06

DOI：10.13991/j.cnki.jem.2016.03.009

作者简介：

收稿日期：2016-02-29.

基金项目：福建省科技厅软科学项目（2014R0015）.

Calculation of Carbon Em issions of in the Construction Stage Based on the Bill of Quantities：a Case in Fu jian Province

WU Shu-yi1，LAI Ji-yu1，SUN Xiao-dan2
（1.School of Transport and Civil Engineering，Fujian Agriculture and Forestry University，Fuzhou350002，China，E-mail：727165649@qq.com；2.Fujian Construction Engineering Consulting CO.LTD.，Fuzhou350001，China）

Abstract：With the development of Chinese economy，the construction market develops rapidly and its volume is also at the peak of grow th.Large scale buildings consume more energy and em it more carbon dioxide.Construction enterprises get the total price by multiplying quantities of project and the market unit price.Follow ing this train of thought，this paper replaces the market price with carbon em issions factor of various materials to calculate the amounts of building carbon em issions.This paper calculates the carbon emission coefficient of unit quota on engineering quantity list，and establish carbon emissions calculation model of construction.Carbon em issions accounting model which has combined w ith the engineering quantity calculation software can be popularized and used in Fujian Province to guide each party to put forward special energy-saving and em ission reduction activities for different materials and equipment.Since accounting instrument is more convenient for construction engineering and technical personnel so it can be w idely used in the construction industry.

Keywords：construction industry；bill of quantities；construction stage；carbon em issions calculation